取水泵房设计

取水泵房初步设计

一、设计说明书

设计任务及基本设计资料

宜城市自来水公司为解决供水紧张问题，计划新建一座设计水量为80000吨／天的水厂（远期供水120000吨／天），水厂以赣江为原水，采用固定式取水泵房，取水点处修水最高洪水位59.340米（1﹪频率），最低枯水位50.830（99%保证率）米，常水位92.40米，水厂地面标高115.00米，泵站设计地面标高97.00米，水厂反应池水面高出地面3.00米，泵站到水厂的输水干管全长3200米。试进行该一级泵站的工艺设计。 3.设计技术要求

设计要求达到扩初设计程度，设计成果包括: （1）泵站平面布置图.（1～2张） （2）泵站剖面图. （1张） （3）主要设备及材料表. （4）设计计算及说明书.

二、设计概要

取水泵站在水厂中也称一级泵站.在地面水水源中,取水泵站一般由吸水井、泵房及闸阀井三部分组成。取水泵站由于它靠江临水的确良特点，所以河道的水文、水运、地质以及航道的变化等都会影响到取水泵上本身的埋深、结构形式以及工程造价等。其从水源中吸进所需处理的水量,经泵站输送到水处理工艺流程进行净化处理。

设计中通过粗估流量以及扬程的方法粗略的选取水泵；作水泵并联工况点判断各水泵是否在各自的高效段工作，以此来评估经济合理性以及各泵的利用情况。取水泵房布置采用圆形钢筋混凝土结构，以此节约用地，根据布置原则确定各尺寸间距及长度，选取吸水管路和压水管路的管路配件，各辅助设备之后，绘制得取水泵站平面图及取水泵站立体剖面图各一张。设计取水泵房时，在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性，在泵房的抗浮、抗裂、抗倾覆、防滑波等方面均应有周详的计算。在施工过程中，应考虑到争取在河道枯水位时施工，要抢季节，要有比较周全的施工组织计划。在泵房投产后，在运行管理方面必须很好地使用通风、采光、起重、排水以及水锤防护等设施。此外，取水泵站由于其扩建比较

困难，所以在新建给水工程时，可以采取近远期结合，对于本例中，对于机组的基础、吸压水管的穿插嵌管，以及电气容量等我们应该考虑到远期扩建的可能性，所以用远期的容量及扬程计算。

三、设计计算

<一> 设计流量的确定和设计扬程估算：

(1) 设计流量Q

为了减小取水构筑物、输水管道各净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下，我们要求一级泵站中的泵昼夜不均匀工作。因此，泵站的设计流量应为：

Qr??QdT式中 Qr——一级泵站中水泵所供给的流量(m3／h)；

Qd——供水对象最高日用水量(m3／d)；

α——为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取

α=0.5-1.0

T——为一级泵站在一昼夜内工作小时数。

考虑到输水干管漏损和净化厂本身用水，取水自用系数α=1.05 所以

近期设计流量为 Q=1.05×80000/24=3500m3/h=0.972m3/s 远期设计流量为 Q=1.05×120000/24=5250m3/h=1.458m3/s (2)设计扬程HST ①静扬程HST的计算

通过取水部分的计算已知在最不利情况下（即一条自流管道检修，另一条

自流管道通过75%的设计流量时），从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为0.8m。

所以泵所需静扬程HST 为：

洪水位时，HST=67.52-59.34+0.8=8.98m 枯水位时，HST=67.52-50.83+0.8=17.49m ②输水干管中的水头损失∑h

设采用两条DN900的铸铁管并联作为原水输水干管，当一条输水管检修，另一条输水管应通过75%的设计流量（按远期考虑），即

Q=0.75×5250m3/h=3937.5m3/h=1.094m3/s

查水力计算表得管内流速 v=1.72m/s,i=3.63‰所以

输水管路水头损失：?h=1.1×0.00363×3200=2.0m(式中1.1包括局部损失而加大的系数)

③泵站内管路中的水头损失∑h

粗估2m，安全水头2m， 则泵设计扬程为：

枯水位时：Hmax=8.98+2.0+2+2=14.98m 洪水位时：Hmin=17.49+2.0+2+2=23.49m

<二>、初选泵和电机

(1)水泵选择

选泵的主要依据：流量、扬程以及其变化规律

①大小兼顾，调配灵活

②型号整齐，互为备用 ③合理地用尽各水泵的高效段 ④要近远期相结合。―小泵大基础 ‖ ⑤大中型泵站需作选泵方案比较。

根据上述选泵要点以及离心泵性能曲线型谱图和选泵参考书综合考虑初步拟定以下：

近期选择4台500S35A型单级双吸离心泵（Q=1746 m3/h,H=37m，N=151kW，Hs=4m），两台工作，一台备用。远期增加一台500S35A型泵，三台工作两台备用。

根据500S35A型泵的要求选用Y400-39-6型异步电动机（220kW，6000V）。 (2)机组基础尺寸的确定

查泵与电机样本，计算出500S35A型泵机组基础平面尺寸为760mm×630mm,机组总重量W = Wp + Wm= 2210+3650=4560kg。

基础深度H可按下使计算

H=3.0W/L×B×γ

式中 L —— 基础长度， L=0.76m B —— 基础宽度， B=0.63m

γ—— 基础所用材料的容重，对于混泥土基础，γ=23520N/m3

故

H=3.0×4560/1.36×0.6×23520=0.524m

基础实际深度连同泵房底板在内，应为0.524m。

<三>、吸水管路与压水管路计算

流量Q

Q1=4375/3= 1750m3/h = 0.486m3/s

(1) 吸水管路的要求 ①管材及接逢不漏气 ②管路安装不积气 ③吸水管进口位置不吸气

④设计流速： 管径小于250㎜时，V取1.0～1.2 m/s 管径等于或大于250㎜时，V取1.2～1.6 m/s （2）压水管路要求

①要求坚固而不漏水,通常采用钢管,并尽量焊接口,为便于拆装与检修,在适当

地点可为法兰接口。为了防止不倒流，应在泵压水管路上设置止回阀。 ②压水管的设计流速：管径小于250㎜时，为1.5～2.0 m/s 管径等于或大于250㎜时，为2.0～2.5 m/s (2) 吸水管路直径

采用DN700钢管，则v=1.26/s ，1000i=2.76 压水管的选取

采用DN600钢管，则V=1.66m/s，1000i=5.41

<四>、机组与管道布置

<1> 基础布置

基础布置情况见取水泵站祥图。

泵机组布置原则：在不妨碍操作和维修的需要下，尽量减少泵房建筑面积的

大小，以节约成本。 <2>机组的排列方式

采用机组横向排列方式，这种布置的优点是：布置紧凑，泵房跨度小，适用于双吸式泵，不仅管路布置简单，且水力条件好。同时因各机组轴线在同一直线上，便于选择起重设备。

本取水泵房采用圆形钢筋混凝土结构，此类泵房平面面积相对较小，可以减少工程造价。每台泵有单独的吸水管、压水管引出泵房后连接起来。泵出水管上设有液压蝶阀（（c）HDZs41X-10）和手动蝶阀（D2241X-10），吸水管上设手动闸板闸阀（Z545T-6）。为了减少泵房建设面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条DN900的输水干管用每条输水管上各设有切换用的蝶阀（GD371

Xp-1）一个。

<五>、吸水管路与压水管路的水头损失的计算

取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀止为计算线路图 （1）吸水管路中水头损失∑h s:

?hs =?hfs +?h1s 1、吸水管路沿程水头损失:

2.761000?2、局部水头损失:

hfs?l1?is??3?8.25?10?3m

?h1s?(?1??2)v222g??3v122g

式中 ζ1———吸水管进口局部阻力系数，ζ1=0.75

ζ2 ———DN700钢管闸阀局部阻力系数，按开启度

ζ2=0.12

ζ3 ———偏心渐缩管DN800×670 ,ζ3=0.18

ad=0.125考虑，

则 ?h1s =（0.75+0.12）×1.262/2g+0.18×1.372/2g=0.088m

所以吸水管路总水头损失为:

?h =?hfs +?h1s =0.00825+0.088=0.1m

s（2）压水管路水头损失∑h d:

?h?h则：

dfd =?hdf +?hld

1、压水管路沿程水头损失:

ld?(l2?l3?l4?l5?l6)?id1?l7?id2

?h =(0.5+4.0+0.6+0.5+4.1)×14.6‰+2×2.2‰=0.14m

2、局部水头损失:

∑h ld=ζ4V32/2g+(ζ5+ζ6+ζ7+ζ8+2ζ9+ζ10）V42/2g+(ζ11+ζ12+ζ13) V52/2g

吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进水喇叭口的要求。 吸水井最低水位=17.20m 吸水井最高水位=21.00m。

水泵吸水管进水喇叭口大头直径>=（1.3--1.5）d=1.4×800=1120mm 吸水管喇叭口边缘距离井壁距离>=（0.75--1）D =1000mm 吸水管喇叭口之间的距离>=（1.5--2.0）D=2000mm 喇叭口距离吸水井底距离>=0.8D=1000mm 喇叭口淹没水深>=0.5--1.5m=1.2m 吸水井井底标高：17.2-1.2-1.0=15.00m

吸水井长度:2000×2+1120×2+1000×3=9240mm 吸水井宽度：1120×2+1000=3420mm 吸水井高度：21+0.5-15.00=6.05m

所以，初定吸水井长度为9240mm，宽度为3420mm，高度为6.05m. 因为吸水井中蓄水量要满足最大泵3min抽水量，550×3×60=99000L,而初定吸水井枯水期蓄水量为(17.2-15.00)×9.24×3.42=70.95m3,故初定吸水井面积不满足用水需要，调整为长10000mm，宽4500mm。

七、泵房形式的选择

根据本设计情况，选择地面式泵房，水泵机组采用单排顺序式布置。每台水泵都单独设置吸水管，并设置 Z941T-10 型电动明杆楔形闸阀（DN=800mm，L=720mm，W=2613kg）。 压水管设为HBH41H-10 型液压缓闭式止回阀（DN=700mm，L=292mm，W=956kg）；设置 D341 型蜗轮传动法兰式蝶阀（DN=700mm；L=318mm；W=779kg） 。 泵房内管路采用直进直出布置，直接敷设在室内地板上。

八、起重机的选择

起吊设备形式的选择，主要依据为其中重量、起重高度和吊车跨度来确定。泵站内的起重设备应根 据最大一台水泵或电动机的重量设计。依据本设计，选择 LDA 电动单梁起重机，泵房高度 H 为：H= n +a+ c+d+ e+ f+g= 500+560+ 1130+ 3480+ 1580+ 1000+ 1780= 10030mm

九、消防校核

按最不利情况考虑，消防时，二级泵站的供水量为消防水量与最高时用水量之和为580L/s，需要最高扬程为38.7m。当备用泵与最高时运行水泵同时启动时，为三台500S59A并联工作，在水泵综合性能图上绘出三泵并联综和Q-H曲线，与参考管道特性曲线的交点为Q=620L/s,H=38.7，说明所选水泵机组能够适应设计地区的消防灭火的要求。

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