水泵与泵房课程设计一级泵站课程设计.doc
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1、课程设计目录内 容 提 要2一 经济效益:3二 社会效益:3三 环境效益:3一 必要性论证:4二 可行性分析:4三 可靠性论证:4第一章 设计资料4第一节 基本情况4第二节 地质及水文资料4第三节 气象资料4第四节 用水量资料4第五节 净水厂设计资料5第六节 输水管网设计资料5第七节 其他资料5第二章 机组的选型5第一节 初选泵型5第二节 动力机选型7第三节 传动设备的选择8中小型水泵机组传动设备对照表 表428第三章 管道设计10第一节 吸水管选择10第二节 水泵工况点的确定和校核12第三节 安装高程的确定14第三章 泵站变配电设施及自动测控系统15一、 系统中负荷等级及电压选择15二、泵站
2、中常用的变配电系统15第四章 厂房结构型式设计16第一节 厂房结构型式选择16第二节 厂房尺寸确定16第三节 厂房的内部布置21第四节 外墙结构:23第六章 镇墩设计24第七章 取水构筑物设计27第八章 施工组织设计和工程概预算29第一节 施工组织设计29第二节 工程概预算29镇墩设计30一.压力水管的水击计算30二.镇墩设计31设计心得34参考文献351.水泵及水泵站 中国建筑工业出版社 姜乃昌 主编。352.给水工程 中国建筑工业出版社 严煦世 范瑾初 主编。353.给排水设计手册第1、3、9、10、11册。354.泵站设计规范 GB/T 5026597355.地表水取水 中国建筑工业出版
3、社 周金全 主编。35内 容 提 要本设计共分十章,第一章为泵站设计必须收集的基本资料,第二至六章为泵站的规划和设计,包括工程的规划、布局、管道设计、机组及管路附件的选型、机房和进出水建筑物等设计;第七章介绍电气设计;第八章施工组织设计和工程概预算;第九章工程的效益分析;第十章泵站设计中必要的附表和附图及参考文献。本设计要求每位同学独立完成泵站设计中设计阶段的部分内容,成果包括设计图纸和设计说明书,要求将设计成果按目录顺序装订成册。方 案 论 证第一节 工程提要一 介绍工程的性质、目的、任务、地理位置。二 介绍工程的特点、范围、农业、国民经济状况,地形、地势特征,气候特点。三 介绍当地自然条件
4、,现有水利设施状况,自然灾害及其抗御能力。四 论述建站缘由。五 规划,设计工程的设想实施的办法及步骤。六 工程的规模及重要参数。第二节 建站效益建站的效益包括经济效益,社会效益和环境效益,其中最主要的是经济效益。一 经济效益:工程经济效益是多方面的,主要有农业效益、林业效益、牧业效益、副业效益、渔业效益。(一)、农业效益:由于建造工程使农业的单产,总产量和总产值的增加程度,农业抗御自然灾害能力的提高程度,人民物质生活水平的提高程度等。当然应扣除由此而增加的种子,农药、化肥、农业机具、劳力、税收和公基金等。(二)、林业效益:建造一此工程规划的农业林带、果树林带和防风林带,按照设计年限内平均折合的
5、林业收入,应和除由此而增加的支出。(三)、牧业效益:建造工程计划增加牧畜种类和各自的存栏数,由此而增加的纯收入。(四)、副业效益:规划增加的国家、集体、个人的小工业、编制业、商业、交通运输业等的类型,规模、数量和纯收入。(五)。养殖业效益:计划增设的养殖业(如养渔业、养猪业、养鸡业、养蚕业及养稀有贵重动物等)规模,数量和纯收入。(六)。给出泵站的能源单耗、灌溉成本、单位功率效益,渠系水利用系数,灌溉定额,产量,自给率和还本年限。二 社会效益:建造工程后人民文化生活后的提高程度、文教、体育、卫生等条件的改善程度,教育的普及和提高,扫盲、脱盲提高程度,升学,就业率的提高程度、体育、娱乐设施改善,人
6、民身体素质和免疫能力恶毒提高程度,人们思想觉悟的提高程度等。三 环境效益:工程实施后,小气候的改善程度,抵抗风沙、冰雹、地震等自然灾害能力的提高程度、抗旱、防洪标准的提高程度,降水量的增加和蒸发量的减少程度等。第三节 方案论证要想使规划设计方案早日得到实施,必须力争方案能进快顺利审批通过,而欲使方案得以批准,除需进行必需的计算外,方案的论证是比不可少的,方案的论证要有必要性论述,可行性分析和可靠性论证。一 必要性论证:着重于论述当地已具备实施该工程的自然条件,当地人民要求建造该工程的心情之迫切,建造此工程怎样能造福于人民,充分体现社会主义制度之优越,共产党领导之英明和伟大等。二 可行性分析:主
7、要分析方案的经济性,当地的国民经济状况和施工技术力量已达成能建造该工程的条件,方案经济上是合理的,技术上是可行的。三 可靠性论证:重点论证所收集,整理的资料是具有足够长的实测或借用邻近流域(地区)的实测的可靠资料。第四节 方案审批过程主要论述方案自始至今(包括上马、停建、复建、改造、扩建等)审批的梗概全过程。第五节 设计的方法步骤灌溉、排水、灌排、取水、加压、排泥等泵站初步设计阶段的主要内容包括:确定工程规划布局、工程规模、工程类别、建筑物(构筑物)等级和设计标准。正确选择取水方式,根据用水部门及综合利用的要求,确定枢纽总体布局。选定泵站站址位置,拟定主要建筑物(构筑物)的结构型式、主要尺寸和
8、地基处理方案,选择附属建筑物(构筑物)的类型,进行辅助设施、交通道路、回车场等的布置。确定泵站的主要设计参数和主、辅机组及其设备。确定供电电源,作出一、二次回路主接线方案,选择主要电气设备,确定控制方式,断电保护,操作电源和通信方式等。编制施工组织设计,提出泵站工程总概算。进行工程效益分析、环境影响评价、水土流失预测,水土保持方案编制。拟定工程运行管理方案,人员编制和培训计划。高扬程泵站还进行泵站的分级,并确定每级的位置,高程及其布置。第一章 设计资料第一节 基本情况徽城地处华东平原,城区建筑多为三层。最高为五层。为满足城市生活及生产用水需要,拟建徽城地区给水工程。此工程主要包括取水工程、净水
9、工程及输水工程三个分工程。一、二级泵站是取水工程和输水工程中的一部分。徽城地区水资源丰富,有沿河地表水及地下水可以利用。 第二节 地质及水文资料在拟建一级泵站的河流断面及净水厂的空地布置有钻孔。由地质柱状图可以看出,02m深为壤土,以下是页岩。沿河徽城段百年一遇的最高水位40.36m,最低水位32.26m,正常水位36.51m。徽城地下水位多年平均在38.5m左右(系黄海高度)。第三节 气象资料年平均气温15.6,最高气温39.5,最低气温8.6,最大冻土深度0.44m。主导风向,夏季为东南风,冬季为西北风。第四节 用水量资料该地区最大日用水量近期为5万吨/日,远期为7.5万吨/日。第五节 净
10、水厂设计资料净水厂内沉淀池进水口设计水位42.50m,清水池最高水位为40.3m,清水池最低水位38.2m,清水池容积须本次设计确定。第六节 输水管网设计资料由于城区距水源较远,管网布置成网前水塔形式,净水厂至水塔输水管道长度为2500m。根据管网计算结构确定出水塔最高水位为68.3m,水塔最低水位65.8m,水塔容积尚须本次设计确定,水塔调节容积建议设计在最高日用水量的5%8%。第七节 其他资料地震等级:五级。地基承载力:2.5Kg/cm2。保证二级负荷供电。第二章 机组的选型第一节 初选泵型一、水泵选型原则1、首先选用国家已颁布的水泵系列产品和经有关主管部门组织正式鉴定过的产品。2、所选水
11、泵能满足泵站设计流量和设计扬程的要求。3、同一个泵站所选水泵型号要尽可能一致。4、按平均扬程选型时,水泵应在高效区运行。在最高和最低扬程下运行时,应能保证水泵安全稳定运行。5、有多种泵型可供销选择时,应对两组运行调度的灵活性、可靠性、运行费用、辅助设备费用、土建投资、主机发生事故可能造成的影响进行比较论证,从中选出指标优良的水泵。6、从多泥沙水源取水时,应考虑泥沙含量、粒径对水泵性能的影响。7、泵站主机组的台数一般以48台为宜。因本工程扬程变化幅度大,平均扬程低,流量大,所以选用轴流泵。根据10sh-9A型水泵的性能,选用其配套电动机型号为JO2-91-4,轴功率为N=55KW,额定电压为v=
12、380v,转速为n=1470r/min,效率=79% 重,量为W=538kg。型水泵2台。因为作为小型泵站、该型号泵泵站建设费和运行费可能最小,管理运行较方便。二、选型方法1.计算确定泵站设计流量和平均扬程。此时管路尚未布置,其管路水头损失,在粗选泵型的规划阶段可以估算。其方法是根据设计流量的大小,粗拟水泵台数,算出单泵流量,然后采用实际扬程的5%10%估算损失扬程。2.根据泵站的扬程和设计流量查水泵手册找出合适的水泵型号,根据泵站的设计流量大小确定出水泵的台数,并且提出比较方案。也就是说,用平均扬程选出泵型。再用最大最小扬程进行校核,在资料缺乏时,也可采用设计扬程代替平均扬程。高扬程泵站,上
13、下级流量之间必须匹配,如不匹配应设置溢流设施,尽量选用型号、标准化、系列化、,新产品。由于某些条件的限制,无法选用同型泵时,水泵的型号要尽量少。台数不宜太多也不宜太少,小型泵站单泵流量控制在0.1-0.3m3/s之间,中型泵宜控制在0.25-05m3/s 之间,大型宜控制在0.4-1.5m3/s 范围内,台数不宜少于3台,不宜多于12 台,一般选为4-8台为宜。根据以上设计要求本设计拟选3台为宜。三、水泵选型(一)流量设计1 近期设计流量:Q=1.145m3/s2 远期设计流量: Q=1.718m3(二)扬程设计水泵扬程: H=H + 式中H为水泵静扬程 设计最小静扬程:H=42.50-40.
14、36=2.14m 设计最大静扬程:H=42.50-32.26=10.24m 设计静扬程 :H=42.50-36.51=5.99m 设计最小扬程:H2.25m 设计最大扬程:H10.75m设计扬程:H6.29m(室外给水设计规范规定,城市供水中,时变化系数、日变化系数应根据城市性质、城市规模、国民经济与社会发展和城市供水系统并结合现状供水曲线和日用水变化分析确定;在缺乏实际用水资料的情况下,最高日城市综合用水的时变化系数宜采用1.31.6,日变化系数宜采用1.11.5,净水厂的自用水系数一般取1.051.1。包括压水管水头损失,吸水管路水头损失和泵站内部水头损失。总的水头损失取HST的。该工程中
15、取,其中H。根据扬程确定所需泵的型号,由流量来确定所需泵的台数,有以下几种方案:取水泵站水泵选型方案比较表 表1方案型号扬程(m)流量(l/s)功率(kw)台数总功率(kw)1500QZ-50G7.7715642(1)1922500QZ-50G350QZ-70GA7.77.227153366429.91(1)2123.83500QZ-50G350QZ-70GA7.77.227153366429.9(1)4183.64500QZ-50G350QZ-70GA7.77.227153366429.92(2)187.8备注(括号内为总台数,多出的为备用台数)所选泵的特性见表3-2:取水泵站水泵参数表 表
16、2型号流量l/s扬程(m)转速轴功率电机功率叶轮直径(mm)生产厂家350QZ-70GA2676.29145029.9370300上海水泵厂500QZ-50G6116.299806483-4430上海水泵厂四、方案比较 第一种方案总功率很大,耗能大,但由于其性能曲线不能满足最小扬程需要,所以要取到水的话,必须在吸水井和泵之间设置一个闸阀。对于四种方案,只有第二种的总功率最小,耗能也最小,并且因为有两种不同型号的泵,既能满足最大扬程,又能满足最小扬程,也不需要设置闸阀,第三种方案的台数过多,占地面积就相应较大,所以不采用。第二种和第四种比较的话,台数一样,但第四种的功率过大,消耗太大,经比较,综
17、合经济和效率的问题以及占地和其他因素,最终我们选择第二种方案。共有三台泵,一台备用,相应得性能参数见上图。五 机组基础的设计(一)机组固定方式的确定口径大于500毫米,一般不带底盘(二) 机墩尺寸的拟定(一)带底盘 L=L1+0.2米 B=Maxb+0.2,b+0.2 H=L螺+t(0.050.08)米(二)不带底盘 L=l+T+C+0.5米 B=MaxE+0.5,X+0.5米 H=L螺+T(0.050.08),H=H+hh一. 分基型机房机墩整体稳定分析(一) 重量校核 P150千瓦时 0.170.55吨/千瓦 P150千瓦时 0.010.17吨/千瓦(二)偏心距校核R15吨/米2时 e0
18、3%S R15吨/米2时 e0%S(三)地基应力验算P=R K=1.21.5第二节 动力机选型一、动力机类型选择电动机与内燃机相比较具有很多优点:重量轻、对环境的污染小,是一种清洁的能源类型,震动小、对机房的影响较小,运转平稳、效率高、安全可靠、便于自动化和今后的发展。故本设计选用电动机作为动力机。二、电动机的类型选择 当单机容量N75KW时,一般选择鼠笼式异步电动机,当单机容量75KWN150KW时,一般选择绕线式异步电动机,当单机容量N150KW时,一般选择双鼠笼式异步电动或同步电动机。本工程单机容量为N=55KW75KW,又因为水泵站的电源是三相交流电,常用的是三相交流感应电动机,在选用
19、感应电动机时,应优先选用鼠笼式电动机。故本设计选用鼠笼式异步电动机。三、动机型号选择根据水泵的单机容量N=55KW,和转速n=1470rpm,查给排水设计手册可知,与此相配套的电动机的型号为JO2914型鼠笼式异步电动机六台,其主要参数如表:JO2914三相鼠笼式异步电动机参数 表22型号额定电压(v)额定功率(kw)额定电流(A)转速(r/min)启动转矩(Kg-m)重量(kg)JO2-91-4380551470538 第三节 传动设备的选择 一. 直接传动: 把安装在两个轴上的两个半连轴器用螺栓连接在一起来传递动力的.它又分为以下两种: (一).刚性连轴器:传动力矩大,安装精度要求高. (
20、二).弹性连轴器:传动力矩小,利用弹性材料自动对中,精度低,适用于小型机组.连轴的适用条件:1. 转向相同2. 转速相等3. 两轴中心线在一条直线上.二. 间接传动:(一).皮带传动:利用张紧在两个皮带轮之间的皮带和皮带轮之间的摩擦力来传递动力. 优点:利用皮带的弹性,挠度和打滑,保证动力机不会引起严重超载.1. 平皮带2. 三角皮带 (二).齿轮传动:利用两个齿轮间的相互啮合作用传递动力.分为正齿轮和伞齿轮两种 优点:传动范围大,结构紧凑. 缺点:工艺要求高,造价高.(三).液压传动; 中小型水泵机组传动设备对照表 表42传动特性直接传动(联轴器)间接传动(皮带)刚性柱销弹性爪性弹性开口式半
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