某給水廠取水泵房設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程案例分析目錄TOC\o"1-3"\h\u18069某給水廠取水泵房設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程案例分析 1246851.1進(jìn)水室設(shè)計(jì)計(jì)算 1170081.2格柵設(shè)計(jì)及計(jì)算 1131101.3格網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 2276821.4其它計(jì)算與設(shè)備選型 2288161.5水泵設(shè)計(jì)計(jì)算 389321.6真空泵和排水泵的設(shè)計(jì)計(jì)算 596051.7泵房平面布置 619111.8高程布置 7設(shè)計(jì)取水的水源是渭南市南水北調(diào)工程的黃河水，水質(zhì)良好，南水北調(diào)的原水先供給到原水池中儲(chǔ)存，再由泵房取水供給到給水廠進(jìn)行凈化處理，取水水量為Q=202819×（1+5%）=212959.95m3/d=2.46m3/s1.1進(jìn)水室設(shè)計(jì)計(jì)算水由進(jìn)水孔流入進(jìn)水室，本設(shè)計(jì)中水源來(lái)自調(diào)水工程，供水量較穩(wěn)定，但在調(diào)水水源地干旱時(shí)也會(huì)發(fā)生水位降低，其中，原水池的常水位為292.00m，最低水位為283.00m，變幅為超過(guò)6m，因此設(shè)計(jì)兩層進(jìn)水孔來(lái)保證給水廠的正常運(yùn)行。進(jìn)水室分為5個(gè)獨(dú)立的隔室，水平分開(kāi)。每臺(tái)泵配有一個(gè)格網(wǎng)和一個(gè)格柵，每個(gè)格柵相互連接。本次設(shè)計(jì)上取水口上沿設(shè)置在正常水位以下1.0m，下取水口上沿設(shè)置在設(shè)計(jì)最低水位以下0.5m[1]。1.2格柵設(shè)計(jì)及計(jì)算（1）格柵面積計(jì)算： F0=QK1 K2=bb+s求得K2=0.833；故：F0=6.58m2。因?yàn)槊繉?個(gè)格柵，故各格柵的面積：f=6.58÷5=1.316㎡取f=1.32㎡；（2）進(jìn)水孔及格柵尺寸選擇表SEQ表\*ARABIC2進(jìn)水孔與格柵參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)型號(hào)進(jìn)水口尺寸/mm格柵尺寸/mm有效面積（m2）B1H1BHS321-1912001000130011001.001.3格網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算由于本設(shè)計(jì)原水來(lái)自南水北調(diào)工程，在原取水地經(jīng)過(guò)了一層格柵過(guò)濾，故在本設(shè)計(jì)中采用平板格網(wǎng)。平板格網(wǎng)面積按下式計(jì)算： （3-8） （3-9）故：F1=22.36m2；設(shè)5個(gè)格網(wǎng)，則單個(gè)格網(wǎng)面積為4.48m2。參照?qǐng)D集，選擇C14平面格網(wǎng)。尺寸參數(shù)如下表所示。表SEQ表\*ARABIC3格網(wǎng)尺寸參數(shù)型號(hào)進(jìn)水口尺寸（mm）格網(wǎng)尺寸（mm）有效面積（m2）B1H1BHC1420002000213021302.761.4其它計(jì)算與設(shè)備選型（1）標(biāo)高確定1）操作平臺(tái)的標(biāo)高：設(shè)備工作地標(biāo)高=最高水位（由于水源穩(wěn)定供給，取常水位292m）+浪高（因?yàn)樗慈∽哉{(diào)水工程，原水是先儲(chǔ)存在一水池中，因此不需計(jì)算浪高）+保護(hù)高度=292.0+0.00+0.50=292.5m，水廠所在地標(biāo)高300.0m,故設(shè)備工作地標(biāo)高取300.0m。2）進(jìn)水室水位最淺時(shí)標(biāo)高：進(jìn)水室水位最淺時(shí)標(biāo)高=設(shè)計(jì)最淺水面位置-格柵水損=282.93）吸水室水位最淺時(shí)標(biāo)高：吸水室水位最淺時(shí)標(biāo)高=進(jìn)水室最低水位標(biāo)高-格網(wǎng)水損=282.9-0.15=282.75m4）進(jìn)水孔的標(biāo)高：第一層進(jìn)水孔最上處標(biāo)高=常水位-1=292-1=291m;第一層進(jìn)水孔最下處標(biāo)高=最上處標(biāo)高-1=291-1=290m；第二層進(jìn)水孔最上處標(biāo)高=干水位-0.5=283-0.5=282.5m;第二層進(jìn)水孔最下處標(biāo)高=最上處標(biāo)高-1=282.5-1=281.5m（2）啟閉設(shè)備進(jìn)水方法為通過(guò)上進(jìn)水口進(jìn)行進(jìn)水時(shí)，將下進(jìn)水口和閘板合在一起，防止從下進(jìn)水口流入的沉淀物的沙子進(jìn)入進(jìn)水室。在本設(shè)計(jì)中，進(jìn)水口采用的是規(guī)格為1.6m×1.6m的QFZh94W-0.5輕型電動(dòng)方閘門(mén)。在進(jìn)水室、吸水室隔墻設(shè)置規(guī)格為DN800的QYZh24W-0.5輕型圓閘門(mén)[3]。（3）進(jìn)水間的起吊設(shè)備起吊設(shè)備的作用是將進(jìn)水間的各種設(shè)備吊起進(jìn)行清洗或檢查。本設(shè)計(jì)中采用的起重機(jī)型號(hào)參數(shù)見(jiàn)下表：表SEQ表\*ARABIC4起重設(shè)備尺寸參數(shù)起重設(shè)備型號(hào)起重量（t）提升高度（m）工字鋼型號(hào)總重量（Kg）CD11-24D12416-28bGB706-65205起吊設(shè)備吊頂距離操作平臺(tái)地面高度： H=a+b+c+d+e+f （3-10）因此H=0.27+0.21+0.3+2.17+0.73=3.68m取H為3.7m，則起吊架標(biāo)高=3.70+300.0=303.70m。1.5水泵設(shè)計(jì)計(jì)算（1）水泵流量設(shè)計(jì)流量為： Q=202819×（1+5%）=212959.95m3/d=8873m3/h=2.46m3/s （3-11）（2）水泵揚(yáng)程的估算 H=H1在本設(shè)計(jì)中，最低水位為283m，凈水廠第一個(gè)凈水構(gòu)筑物的高度為4m，凈水廠所在標(biāo)高為300m,則：H1=300-283+4=21.00m取吸水管、壓水管流速均為2.0m/s，取局部阻力系數(shù)為8.0（忽略沿程損失），則 h1=λv每個(gè)水泵擁有兩個(gè)用來(lái)配送水的管道，在運(yùn)行時(shí)一起送水，每根管流量為：Q=8873÷2=4436.5m3/h=1232.36L/s水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程：H=21.0+1.63+0.561+2.0=25.19m取H＝25.2m（3）水泵選型通過(guò)參考《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》-11冊(cè)，選擇五個(gè)500S35型水泵，其中一個(gè)作為備用水泵[7]，其具體參數(shù)見(jiàn)下表：表SEQ表\*ARABIC5500S35型水泵的主要參數(shù)型號(hào)流量揚(yáng)程轉(zhuǎn)速軸功率電動(dòng)機(jī)功率效率吸上高度重量m3/hmr/minkWkW%mKg500S35234028970209.9280854.02210上表所示為水泵在最高效的運(yùn)行條件下的參數(shù)，在實(shí)際運(yùn)行中，四臺(tái)泵均開(kāi)啟，每臺(tái)泵的流量為617L/s，揚(yáng)程為25.19m。水泵的尺寸如下表所示表SEQ表\*ARABIC6500S35型水泵的外形尺寸型號(hào)外形尺寸LL1L2L3BB1B2B3500S35137376676058013506301020800（4）水泵基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算：泵功率大于100kW，用無(wú)底座安裝。水泵螺栓直徑為42mm，螺紋孔中心和基座邊緣的距離應(yīng)為0.3m以上，本設(shè)計(jì)取0.4m。電機(jī)螺栓直徑為32毫米，螺紋孔中心與基座邊緣的距離應(yīng)為0.2m以上，本設(shè)計(jì)取0.3m[4]。水泵基礎(chǔ)長(zhǎng)度：L=0.58+0.4+0.987+0.76+0.3=3.027m，這里取3.1m。水泵基礎(chǔ)寬度：B=0.8+0.4+0.4=1.6m。水泵基礎(chǔ)高度：H=0.002×42+0.2=1.04m。（5）吸水管和出水管計(jì)算：吸水管路的設(shè)計(jì)要求：不漏氣、不積氣、不吸氣。查《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)（03冊(cè)）城鎮(zhèn)給水》可知，當(dāng)管徑小于250mm時(shí)，流速為1.0~1.2m/s;管徑等于或大于250mm時(shí)，流速為1.2~1.6m/s；在吸水管的管路不長(zhǎng)且地形吸水高度不很大的情況下，取1.6~2.0m/s壓水管管徑小于250mm時(shí)，為1.5~2.0m/s;管徑等于或大于250mm時(shí)，為2.0~2.5m/s；1）吸水管在本設(shè)計(jì)中取吸水管流速為1.5m/s，則流量為：8873÷3600÷4=0.62m3/s，則吸水管管徑為：0.73m，因此，水泵的吸水管管徑取DN800，此時(shí)吸水管管內(nèi)流速為：1.23m/s，在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。2）出水管：在本設(shè)計(jì)中取出水管流速為2.0m/s，流量為8873÷3600÷4=0.62m3/s，則出水管管徑為：0.63m，因此水泵的出水管管徑取DN600，此時(shí)出水管管內(nèi)流速為：2.20m/s，在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。1.6真空泵和排水泵的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）真空泵的設(shè)計(jì)計(jì)算本次設(shè)計(jì)泵的操作方式是非自灌啟動(dòng)，需要先打開(kāi)真空泵后再打開(kāi)水泵，當(dāng)泵的頂部沖水時(shí)，需要立刻關(guān)閉真空泵。非自灌啟動(dòng)法可以有效減小水頭損失，但是裝置比較復(fù)雜，需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間去啟動(dòng)。1）真空泵抽氣量W：真空泵的抽氣量W： (m3/min) （3-14）其中K——真空泵的漏氣系數(shù)，這里取1.1W1——吸水管容積，即水泵吸入口橫截面面積與吸入口距出水閘門(mén)的長(zhǎng)度之積W2——真空泵泵殼內(nèi)空氣容積，相當(dāng)于吸入口的橫截面面積與吸入口距出水閘門(mén)的長(zhǎng)度之積T——水泵充水所需時(shí)間，在本設(shè)計(jì)中取5min；Zs——水泵安裝高度，在本設(shè)計(jì)中取2.70m；計(jì)算得：W=91.8m3/h=1.53m3/min2）最大真空值Hrmax Hrmax=ZS×9.81=2.70×9.81=26.487k根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇兩臺(tái)SZ2型真空泵，一用一備，具體參數(shù)如下：表SEQ表\*ARABIC7真空泵選型參數(shù)真空泵型號(hào)抽氣量（m3/min）電動(dòng)機(jī)型號(hào)功效（kW）一字型擺放LlBSZ21.65JO2-52-41041001500700（2）排水泵設(shè)計(jì)在泵房中設(shè)置長(zhǎng)寬高均為1m的正方形集水坑，若令其在20分鐘內(nèi)抽完，則所用排水泵的流量為：Q=3.33(m3/h)因此選用兩臺(tái)排水泵，其中一臺(tái)備用，型號(hào)為QX5-10-030型，水泵的各類(lèi)參數(shù)如下：表SEQ表\*ARABIC8QX5-10-030型水泵各類(lèi)參數(shù)型號(hào)流量揚(yáng)程轉(zhuǎn)速功率電壓配用水管內(nèi)徑重量m3/hmr/minkwkwmmKgQX5-10-03051028000.322038181.7泵房平面布置（1）機(jī)組布置1）機(jī)組凈間距L本設(shè)計(jì)所用離心泵電機(jī)功率為280kW，兩臺(tái)相鄰泵組之間的凈距按規(guī)范要求不小于1.8m，考慮柱子與吸入管、水管通過(guò)墻體的距離，每臺(tái)機(jī)組凈距分別為2.5m、5.9m、3.3m、2.5m[5]。2）泵房跨度本設(shè)計(jì)采取預(yù)制構(gòu)件屋面梁為標(biāo)準(zhǔn)，跨度為12m。柱距為4.2m。（2）吸水管路布置1）每臺(tái)泵均配有一根DN800的吸水管從吸水室中進(jìn)行抽水工作。該吸水管的吸水速度為v=1.234m/s。2）設(shè)計(jì)中在吸入管上安裝閥門(mén)。選擇直徑為DN800的型蝸輪傳動(dòng)暗桿楔式閘閥。（3）出水管路布置1）出水管采用直徑為DN600焊接接口的鋼管，流速為2.20m/s。2在抽水室內(nèi)設(shè)置管徑為DN1000的泵的排水聯(lián)絡(luò)管和2根輸送水管，2根管徑與DN1000的供水管用三通連接。在聯(lián)絡(luò)管上設(shè)置電動(dòng)法蘭式蝶閥，型號(hào)是DN1000、D941X。（4）吸水池布置水泵室前面有一個(gè)吸水池。吸水箱的大小取決于吸水喇叭口的距離。水泵的吸水管深吸水，吸水箱和吸水箱用隔墻隔開(kāi)為五格。并在中間隔開(kāi)的墻壁上放著閘門(mén)閥和連接管。1）吸水喇叭口直徑D： D=（1.3-1.5）d（mm） （3-16）其中D——吸水管管徑，這里取0.8故D=1.5×0.8=1.2m，選擇一個(gè)D為1.2m的喇叭口。2）喇叭口中心線與后墻的距離b b=1.0D=1200mm （3-17）3）喇叭口中心線與側(cè)墻的距離C C>1.5D=1800mm （3-18）4）吸水池進(jìn)水長(zhǎng)度L1L1≥3D，即：L1≥3×1.2=3.6m，取L1=4m。5）喇叭口中心與進(jìn)水室進(jìn)水孔間距L2L2＞4D，設(shè)2m為本設(shè)計(jì)中進(jìn)水室的寬度，L2=2+4=6m。因此符合要求。6）喇叭口的懸空高度h1取0.8D，即:h1=0.8×1200=960mm（5）其他布置要點(diǎn)1）在設(shè)置在泵室外部的出口時(shí)，必須設(shè)置卡車(chē)可通過(guò)的寬3m、高4.5m的閘門(mén)。而且在入口設(shè)置了寬3米的吊車(chē)工作臺(tái)。2）水泵室周?chē)O(shè)置了寬1.2米供人通行的過(guò)道，并安裝護(hù)欄來(lái)保障通行安全。3）將潛水泵和潛水備用泵一同放置于集水井里，而把真空泵挨著墻體放置即可。4）采用三室合建的方法，由于水泵工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，因此需在泵房的上方設(shè)置隔音效果良好的操作控制室，其尺寸為12×4.4（米），并在旁邊修建配電室。（6）泵房平面尺寸計(jì)算泵房跨度L=12m；泵房總寬度B=L+2×0.25=12.5m；泵房柱距為4.2m，泵房?jī)蓚?cè)各設(shè)置10根柱子；泵房的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)=4.2×11+0.25×2=46.7m。（7）進(jìn)水間平面尺寸計(jì)算1）長(zhǎng)度計(jì)算靠左第一個(gè)吸水口和側(cè)壁的距離為2m，靠右第一個(gè)吸水口和側(cè)壁的距離為1.8m，每?jī)蓚€(gè)吸水管的距離=對(duì)應(yīng)單元的凈間隔+基礎(chǔ)長(zhǎng)度。可獲?。何铱傞L(zhǎng)度L=1.8+2.5+5.9+3.3+2.5+3.1×4+2+0.37×2=31.14m。進(jìn)水室總長(zhǎng)度=吸水室總長(zhǎng)度=31.14m2）寬度計(jì)算進(jìn)水間前墻距后墻的長(zhǎng)度B1=2+0.12×2=2.24m。凈寬度為2m。吸水池前墻距后墻的長(zhǎng)度：B2=吸水喇叭口中心距后墻軸線的長(zhǎng)度+吸水池進(jìn)水長(zhǎng)度=4+1.2+0.25=5.45m，凈寬度為5.08m。1.8高程布置（1）水泵安裝高度計(jì)算水泵安裝高度為： （3-19）本設(shè)計(jì)中選取允許吸上真空高度為4m的水泵，[Hs]取90%H，因此： [Hs]=90%HS=4×90%=3.6m進(jìn)水口的直徑為DN500，流量為0.62m3/s，因此進(jìn)水口流速為3.16m/s。吸水管的管徑為800mm，流速為1.234m/s，1000i=1.07×1.2342÷0.81.3=2.178。局部水頭損失計(jì)算結(jié)果如下表所示：表SEQ表\*ARABIC9局部水頭損失計(jì)算表配件名稱90°彎頭偏心漸縮管喇叭口和水泵入口Σξ數(shù)量111/規(guī)格DN800DN800-500//局部阻力系數(shù)1.050.211.12.36則水泵最大安裝高度為：Hss=2.89m安全起見(jiàn)，這里取最大安裝高度為2.7m。泵軸的標(biāo)高=吸水室最低水位+安裝高度=282.75+2.7=285.45m（2）起重設(shè)備選擇該項(xiàng)目中使用的最重的設(shè)備是10公斤重的臥式離心泵500s35。由于泵房深度較大，采用USADA電動(dòng)滾梁橋作為提升設(shè)備，設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)12米加長(zhǎng)泵房，可采用LK范圍=10.5m的橋式起重機(jī)，采用電動(dòng)梁式起重機(jī)Ldt4-S，相關(guān)起重機(jī)參數(shù)如下：表SEQ表\*ARABIC10LDT4-S型電動(dòng)單梁起重機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)起重量跨度重量HWE電動(dòng)葫蘆tmkgmmmmmmLDT4-S410.525455872000476AS310-164/1圖