某開發(fā)區(qū)給水工程取水泵房的設(shè)計(jì)和計(jì)算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u18032某開發(fā)區(qū)給水工程取水泵房的設(shè)計(jì)和計(jì)算過程案例 1191751.1設(shè)計(jì)已知條件 1299161.2取水構(gòu)筑物形式的選擇 1139191.3水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程的計(jì)算 3172511.4初選水泵和電機(jī) 3144891.5水泵機(jī)組尺寸的確定 444531.6吸壓水管路的計(jì)算 4302541.7泵房機(jī)組和管道的布置 5289211.8吸、壓水管路中水頭損失計(jì)算 5248541.9水泵安裝高度的計(jì)算 670291.10附屬設(shè)備的選擇 619521.11泵房建筑高度的確定 7325051.12泵房平面尺寸的確定 71.1設(shè)計(jì)已知條件主要設(shè)計(jì)資料：本設(shè)計(jì)取水量為Q=50000m3/d=2084/m3h=576L/s，采用地表水取水，取水水源河道最高水位為30.50米，流量為800m30/s，長水位為28.0米，流量為6500m3/s，最低水位為25.5米，流量為6500m3/s。1.2取水構(gòu)筑物形式的選擇集水井設(shè)計(jì)：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊的設(shè)計(jì)規(guī)范，由于靠近河道有穩(wěn)定的主流，在枯水位時(shí)能有足夠的取水條件，本次設(shè)計(jì)采用岸邊式取水構(gòu)筑物。進(jìn)水室的設(shè)計(jì)：對于大型取水構(gòu)筑物，可采用四臺水泵，三用一備，因此本次設(shè)計(jì)中將進(jìn)水間分成四格，每格設(shè)計(jì)兩個進(jìn)水孔，每格進(jìn)水間之間通過聯(lián)絡(luò)管進(jìn)行連接，保證輸水的穩(wěn)定性，進(jìn)水空的布置需要考慮閥門和進(jìn)水格柵的大小，以便操作的方便。進(jìn)水間格柵：進(jìn)水格柵可以攔截水體中的大型雜物以及水體生物。以金屬材料設(shè)置，格柵金屬條的寬度和形狀根據(jù)進(jìn)水空的大小選擇和設(shè)計(jì)。格柵應(yīng)該固定在進(jìn)水孔上或者放在進(jìn)水孔外側(cè)的導(dǎo)流槽中，一般操作方便。格柵參數(shù)的選擇：Q——設(shè)計(jì)流量，m3/sK1——堵塞系數(shù)，采用0.75K2——面積系數(shù)，K2=b/(b+s)=50/(50+10)=0.833b=相鄰柵條間距，取50mmS=格柵條厚度或者直徑，本次設(shè)計(jì)取10mmV0=格柵流速m3/s，岸邊式取水構(gòu)筑物，靖江市位于東南地區(qū)，為0.4~1.0m/s。（2）進(jìn)水孔面積的計(jì)算：F1=Q/V0K1K2=0.579/（0.6×0.75×0.833）=1.54m2（3）通過格柵的水頭損失取0.1米（4）水源水位變化幅度不大，本次設(shè)計(jì)采用兩個進(jìn)水孔，使用雙層進(jìn)水。進(jìn)水孔的設(shè)計(jì)參照設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊。單個進(jìn)水孔的面積為：A1=F1/4=1.54/4=0.39m2單個進(jìn)水孔的尺寸：B1×H1=800mm×600mm格柵尺寸：B×H=800mm×600mm柵條間孔數(shù)20孔，柵條根叔18根（5）格柵除污機(jī)選用回旋式除污機(jī)3.吸水間設(shè)計(jì)和計(jì)算：吸水間的設(shè)計(jì)按照規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊和吸水間的安排一致。吸水間的水流應(yīng)該設(shè)計(jì)為較好地水力條件，保證水流的穩(wěn)定，水流順暢，不至于產(chǎn)生漩渦。本次設(shè)計(jì)吸水間的尺寸為4200mm×2400mm，設(shè)置為兩格。4.格網(wǎng)計(jì)算格網(wǎng)為格柵后第二道攔截，可以攔截更細(xì)小的雜物。參數(shù)確定：Q——設(shè)計(jì)流量，m/sV1——過網(wǎng)流速，取0.4m/s(0.3~0.5)K1——面積系數(shù)，取0.5Σ——水流收縮系數(shù)，取0.7平板格網(wǎng)的計(jì)算：F2=Q/（V1K1K2Σ）=0.579/（0.4×0.79×0.5×0.7）=5.24m2通過格網(wǎng)的水頭損失為0.15m平板格網(wǎng)的選用：本次設(shè)計(jì)采用四個平行格網(wǎng)。應(yīng)設(shè)置高壓沖洗設(shè)備，以便于格網(wǎng)的清洗。5.集水井的標(biāo)高計(jì)算（1）集水井頂面標(biāo)高為地面標(biāo)高34.00m。（2）進(jìn)水室最低水位=水源取水點(diǎn)最低水位－總水頭損失H=25.50-0.1=25.40m（3）吸水室最低水位標(biāo)高=進(jìn)水間最低動水位標(biāo)高－格網(wǎng)水頭損失H=25.40-0.15=25.25m（4）集水井井底標(biāo)高：吸水間進(jìn)口水位高2.5米，其上緣應(yīng)該淹沒在吸水間的最低水位一下0.3米，下緣距離河床高度為0.5米。集水井底部標(biāo)高=25.25-2.5-0.3-0.5-21.95m（5）集水井深度=頂部標(biāo)高－井底標(biāo)高=34.00-21.95=12.05m1.3水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程的計(jì)算吸水間最低水位為：25.25米，配水井最高水位為：39.31米。水泵靜揚(yáng)程：H=39.31-25.25=14.06m最高水位標(biāo)高為39.31－1.0=38.31m最低水位標(biāo)高為25.25－1.0=24.25m所以水泵所需要的凈揚(yáng)程在洪水位時(shí)為：Hst=39.31－38.31=1.00m在枯水位時(shí)為：Hst`=39.31－24.25=15.06m干管的水頭損失，輸水干管的長度為300米，采用兩根，即Q=75%×2713m3/h=2036m3/h=0.566/m3s.流速v=1.96m/s，i=0.816%，所以∑hd=1.1×8.61‰×600=9.5m。泵站內(nèi)管路的水頭損失為2.5米取安全工作水頭為2米所以水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為在枯水位時(shí)Hmax=Hst`∑hd+∑hp+hs=15.06+9.4+2+2=28.45m在洪水位時(shí)Hmin=Hst+∑hd+∑hp+hs=1.0+9.4+2+2=14.40m1.4初選水泵和電機(jī)設(shè)置以下兩種方案進(jìn)行對比：方案一為三臺14sh-15臺水泵，方案二為兩臺14sh-14和一臺14sh-15水泵。方案揚(yáng)程m轉(zhuǎn)速（r/min）泵軸功率（kW）電機(jī)功率（kW）效率（%）電壓（v）流量一臺14sa-9D，一臺24SA-10D34～24149099.9～10714584～90300260～42014SA-9D，12SA-10D，28～18.5149078.5～8214576～79380260～380根據(jù)以上對比，方案一所使用的泵類型最少，利于管理，統(tǒng)一選購也較為方便，方案二雖然可以滿足任意條件的水力要求，但因其所使用泵類型較多，且不在高效段運(yùn)行，所以本次設(shè)計(jì)選擇方案一作為水泵的選擇。1.5水泵機(jī)組尺寸的確定根據(jù)sh型泵安裝尺寸計(jì)算，本次設(shè)計(jì)中按照水泵不帶底座計(jì)算：基礎(chǔ)高度按式H=3W/（L·B·γ）計(jì)算式中H——基礎(chǔ)高（m）；W——機(jī)組總重量γ——基礎(chǔ)材料密度詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見表7—2表7-2基礎(chǔ)尺寸計(jì)算水泵電機(jī)W/kgL/mB/mH/m型號Wp/kg型號Wm/kg14SH-151400JR-140-2240032003.461.51.201.6吸壓水管路的計(jì)算基本要求：吸水：DN<250mm時(shí)1.0m/s～1.2m/sDN≧250mm時(shí)1.2m/s～1.6m/s壓水：DN<250mm時(shí)1.5m/s～2.0m/sDN≧250mm時(shí)2.0m/s～2.5m/s（1）吸水管的計(jì)算：查水力計(jì)算表得管徑DN500，v=1.48m/s，i=6.76‰（2）壓水管的計(jì)算：通過查水力計(jì)算表：管徑DN450，v=1.96m/s，i=13.2‰1.7泵房機(jī)組和管道的布置根據(jù)規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊的要求，為了泵房的合理布置，為了建筑面積的合理利用，水泵和機(jī)組的布置應(yīng)該盡量平直，水泵的轉(zhuǎn)向應(yīng)該相反，以便位置的最大利用，布置液控蝶閥（HDZs42X-10）和手動蝶閥（d242X-10），布置閘板閘閥（Z546T-6）。1.8吸、壓水管路中水頭損失計(jì)算根據(jù)規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊的要求，本次設(shè)計(jì)按照最不利管線計(jì)算：γ1——吸水管進(jìn)口，γ1=1.1γ2——DN5000鋼制90°彎頭，γ2=0.52γ3——DN500鋼制閘閥，γ3=0.20γ4——DN500×300偏心漸縮管，γ4=0.20γ5——DN300×500漸放管，γ5=0.12γ6——DN500止回閥，γ6=2.1γ7——DN500鋼制蝶閥，γ7=0.20γ8——DN500鋼制90°彎頭，γ8=0.60γ9——DN500鋼制45°彎頭，γ9=0.32γ10——DN500×800斜三通，γ10=2.4γ11——DN500×800正三通，γ11=3.2γ12——DN500鋼制蝶閥，γ12=0.20（1）吸水管路中的水頭損失∑=∑+∑=++=6.88‰×1.46+（1.1+0.52+0.17）+0.20×=0.32m（2）吸水管路中的水頭損失∑hd=∑hfd+∑h1d=+=（14+5.2+5.2+5.2）×1.32‰+（5.2+5.2）×8.18‰+0.12×+（2.2+0.3+1.2+0.4+2.4）×+（2×3.2+0.16）×=3.27m因此水泵實(shí)際揚(yáng)程為枯水位時(shí)：Hmax=H`∑hd+∑hp+hs=12.20+8.6+（3.24+0.26）+2=21.24m洪水位時(shí)：Hmin=Hst+∑hd+∑hp+hs=8.80+9.2+（2.87+0.32）+2=25.62m初選水泵實(shí)際揚(yáng)程為23～34m，滿足實(shí)際揚(yáng)程要求。1.9水泵安裝高度的計(jì)算根據(jù)規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊，考慮到泵房面積較大，本次設(shè)計(jì)采用沉井施工法，泵房設(shè)計(jì)為圓形。由于枯水位和洪水位較高，水泵為自罐式引水，無需引水設(shè)備。吸水管上緣淹沒深度為：18.00－16.00+D/2=18.00－16.00+0.23=2.23m。吸水間底板標(biāo)高為：18.0－（D/2+0.8）=11.07m操所平臺高度為：30.05+1.0=31.05m所以泵房筒體高度為：H=31.05－11.07=13.98m，取14.00m1.10附屬設(shè)備的選擇（1）起重設(shè)備的選擇：查得設(shè)計(jì)手冊的要求，采用C2-12型起吊葫蘆，起吊高度為20米，定制起重量為6t，雙梁設(shè)計(jì)，跨度為14.00米。（2）引水設(shè)備：無需引水設(shè)備。（3）排水設(shè)備：采用兩臺排水潛污泵，型號為50QW