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0.62-
查《给水排水工程设计手册》第一册267页铸铁管的水力计算公式:
当v≥L2m∕s时,i=0.00107--
廿
(查尺寸内径尺寸表得:
当铸铁管DN=600mm时,dj=600mm)
V224572
z=0.00107—-=0.00107×
,≈0.0125既:
IOO5=12.5
djl30.613
输水管水头损失按长管计算,即局部水头损失占沿程水头损失的10%,则有:
∑∕⅛=(10%+1)/7=1.1x12.5×
iæ
3×
500≈6.88m
4)管网水头损失(即管网起点到最不利点水头损失):
∑⅛ɪ12.00m
5)泵站内水头损失初定为2.0Om(需核算)即:
hp=2m
6)安全水头:
h安全=2m
综上所述,水泵的设计扬程为:
■设计洪水位:
H洪=HSr洪+HSeV+Z%+Z丸网+勺+h安全
=2.30+20.00+6.88+12.00+2.00+2.00
=43.18m
■设计枯水位:
"
枯="
sift+HSeT+Z"
输+Σ⅛J+ʌp+”安全
=5.80+20.00+6.88+12.00+2.00+2.00
=48.68m
3、初选泵与电机
(1)初选泵
i.在最不利情况下(即在流量和扬程要求最高时)当Q=925.93L∕s,H=48.68m时,在Sh型双吸离心泵型谱图上作出点a(925.93,48.68)o
ii.当Q=30L∕s时,即泵型谱线图上的坐标原点,此时泵站内部、输水管、配水管网中的水头损失都比较小,现假定三者和为2m(需核算),则有:
Hb=4,枯+Hsev+hp+%安全=5.80+20+2+2=29.80相,在sh型双吸离心泵
型谱图上作出点b(30.0,29.80)o
iii.连接a、b点,在通过的泵的特性曲线中选择泵进行搭配。
根据平均
一∩Q75
日平均时用水量:
QS=———=—≈445.16L∕5,过Q=445.16L∕s画一
Kh∙Kd1.6×
1.3
条垂线与直线ab相交。
在此垂线两边各选择穿过ab直线的类型泵(见附图),适当采用不同类型的泵设计初步方案:
方案1:
一台14Sh-13,两台20Sh-9A,备用泵为一台20Sh-9A
方案2:
一台20sh-9A,两台12sh-9A,备用泵为一台20sh-9A
方案3:
一台12sh-9A,两台20sh-9A,备用泵为一台20sh-9A
方案4:
一台20sh-9A,两台14Sh-13,备用泵为一台20sh-9A
iv.管道特性曲线
设管道特性曲线为H=Hst5+SQ2
HST'
=Hst枯+Hsev=5.80+20.00=25.80m
SQ2=∑∕⅛j+∑∕⅛+Λp=6.88+12.00+2.00=20.88mM:
为了安全,故加上安全水头为2m.
故管道特性曲线为H=HSr'
+h安全+SO=25∙8+2+SQ2=27.8+24.350
V.泵组方案比较
在坐标纸上画出水泵的单泵特性曲线、并联的特性曲线与管道特性曲线
Q-相交于各工况点(详见附图)
表1选泵方案比较
方案编号
用水变化范围(L∕s)
运行泵及其台数
泵扬程(m)
所需扬程(m)
扬程利用率(%)
泵效率(%)
第1方案选用一台14sh-13和两台20sh-9A
720-925
两台20sh-9A
59.5-57.5
52-57.5
87-100
73-75
590-720
^∏,20sh-9A一台14sh-13
55.5-52
44-52
79-100
75-73
78-57
416-590
一台20sh-9A
57-44
36-44
63-100
84-81
<
416
一台14sh-13
>
36
79
第2方案选用一台20sh-9A和两台12sh-9A
820-930
1台20sh-9A
2台12sh-9A
49-52.5
44.5-49
84.8—100
74—75
82—78
645-820
1台12sh-9A
44.5-52.5
37.5-44.5
71.4—100
73—73.582—83
560-645
37.5-47
35-37.5
74.5—100
70—74
300-560
35-54
30-35
55.5—100
73—82
300
30
〈30
一一
78—83
结论:
方案1采用两台大泵20sh-9A一台14Sh-13,由于同时运行时最高流量Q>
最高日最高时流量Q=925.93L∕s∖流量分级调节较少、能量浪费较大并且20sh-9A型号泵为6000多元/台较为昂贵,所以方案1淘汰;
同理方案3中当两台20Sh-9A和一台12Sh-9A同时运行时所得最高流量Q>
最高日最高时流量Q=925∙93L∕s,所以方案3淘汰;
同理,方案四也淘汰;
方案2流量分级合理,并且当2台12sh-9A和1台20sh-9A同时运行时流量Q=930L∕s满足最高日最高时流量Q=925.93L∕s的要求,当消防流量Q=925.93+30=955.93L∕s时,开备用泵20sh-9A即可满足要求。
综上所诉,选用方案2:
两台20sh-9A一■用一备,两台12sh-9Ao
(2)选配电机
查《给水排水工程设计手册》第11册72页,可得:
12sh-9A型水泵可配的电机有:
JS-Il6-4、JR-Il6-4两种
分别查595页和609页,可得四种泵的相关参数如表2o
表2
电机型号
功率(kw)
转速(r∕min)
重量(kg)
参考价格
电压(V)
JS-∏6-4
155
1475
1080-
4200J
380
JRTl6-4
1471
1250-
5400
查《给水排水工程设计手册》第11册74页,可得:
20sh-9A型水泵可配的电机有:
JRQ-147-6、JSQ-1410-6、JRQ-1410-6三种。
分别查609页和616页,可得四种泵的相关参数如表3o
表3
功率(kw)
参考价格
JRQT47-6-
设⅜l
卜手册查无
JSQT410-6
985
3550
17470√
6000
JRQT410-6
3600
20405
从经济等角度考虑,且符合水泵运行的各项要求,选用泵及电机的组合见下表4:
⅛4
水泵类型
电机型号
⅛½
12sh-9A型
20sh-9A型
JS-I16-4型
JSQT410-6型
2台
1用1备
(3)机组基础的确定
1)基础尺寸确定
a.查《给水排水工程设计手册》第十一册68页、72页可得12sh-9A型水泵与JS-127-4型电机的基础尺寸(不带底座)如图1:
长:
2300mm
宽:
1100Inm水泵重:
773kg电机重:
108Okg机组总重由:
1853kg
32。
]94459。
口21
2300,-
b.查《给水排水工程设计手册》第十一册68页、74、75页可得20sh-9A型水泵与JSQ-1410-6型电机的基础尺寸(不带底座)如图2:
3300mm
1400mm水泵重:
2740kg电机重:
3550kg机组总重w2:
6290kg
2)基础高度确定(g取10N∕kg)
a.12sh-9A型水泵与JS-127-4型电机基础高度:
ττ3.0w,3.0×
1853×
10CCC
H=z——=HyjUl
'
LIBIr2.300x1.100x235202
其中,吗为机组总重
b.20sh-9A型水泵与JSQ-1410-6型电机基础高度:
H-⅛-3∙θ×
6290xl0_ɪ74ffl
2L2B2r3.3∞X1.400X23520
其中,叫为机组总重,r为所用材料(混凝土)的容重r=23520N∕τ∏3
4、吸、压水管的设计
由附图的单泵特性曲线、并联的特性曲线以及管道特性曲线可得:
(1)单台12sh-9A型水泵运行时最大流量:
Q=300L∕s
当管路取钢管时,查《给水排水工程设计手册》第一册286页钢管水力计算表可得,当Q=300L∕s时:
吸水管:
Dι=500mm,Vl=I.47m∕s,1000i=5.62
压水管:
D2=400πiπi,v2=2.32m∕s,1000i=18.5
⑵单台20sh-9A型泵运行时最大流量:
645L∕s
当管路取钢管时,查《给水排水工程设计手册》第一册287页钢管水力计算表可得,当Q=645L∕s时:
Dι=800mm,VI=I.28m∕s,1000i=2.36
D2=600πiπi,v2=2.20m∕s,1000i=9.93
5、机组以及管路布置
(1)机组布置
本设计采用4台Sh型的泵(3用1备),为了布置紧凑,充分利用建筑面积,将四台机组采用横向单项排列方式,每台泵有独立的吸、压水管,各压水管并联到一条DN600的管路上,用丁字管(DN600×
600,DN400×
600)连接起来,最后汇流到两条DN600的铸铁输水管中。
查《给水排水工程设计手册》第三册可得。
(2)管路布置
每台水泵设置单独的吸水管,材料选用钢管,并设有向水泵不断上升的坡度i=0.005,吸水管吸入端的采用偏心渐缩管,压水管采用同心异径管,为了承受高压、保证坚固而不漏水接口采用焊接接口。
吸、压水管的配件详见表5表6。
表5吸水管配件表
机组型号∖≡⅜X设备名陵
12sh-9A型泵
20sh-9A型泵
备注
钢制偏心异径管(作渐缩管)
D500×
D1300,L=508mm
D800×
Dι500,L=518mm
安装于吸水管上
蝶阀
D40X-0.5型手动蝶阀(DN500,L=225)
D741X-10型液动蝶阀(DN800,L=470)
刚性防水套管
DN500,D2=579mm,L=500mm
DN800,D沪783mm,L=500mm
钢制90°
弯头
DN500
DN800
钢制吸水喇叭口
DN500,Dι=750mm,
DN800,Dι=1050mπι
DN800,D2=886mm,L=500mm
安装于联络管上
表6压水管与输水管配件表
机组型号
设备名
钢制同心异径管(作渐扩管)
D400×
D1300,L=710
D600×
D1500,L=820
安装于压水管上
接头
单球形K-XT-3型可曲挠性橡胶管DN400,L=225mm
球形补偿器
DN600,L=917mm
HH44TT0缓闭止回阀
DN400,L=900mm,Dι=515mπι
DN600,L=I300mm,Dι=725mm
D941XT0型电动蝶阀
DN400,L=310
DN600,L=390
柔性防水套管
DN400,D2=480mm,L=500mm
DN600,D2=688mm,L=500mm
连接管件
D600XDι500异径四通L1=900,L2=878
DN600钢制90。
弯头L=540
安装于输水管上
手动蝶阀
D40X-0.5型手动蝶阀
DN400,L=175
DN600,L=275
检修,故障时用
示意图如下:
6、泵站内部水头损失计算(校核)
选一台较大的泵,选一条最不利线路(即20sh-9A型泵最长线的路段),从吸水喇叭口开始到输水管起点为止为计算线路图。
详见下图
(1)吸水管路水头损失∑hs(此处g取9∙8N∕Kg)
取吸水管路Li为6.000m,吸水管中流速为v1=1.28m∕s,
流入泵的速度刈=^τ=4x625-1^=3.18m∕5,吸水管的1000i=2.36
2∏P23.14×
0.52
因为:
Σ¼
=Σhfs+∑hls
■Σ七=IIXLI
2v2
■∑⅛=(fι+ε2++6∙4ɪ
2g2g
其中,£
]一带钢制喇叭口的800X1050的伸入水池的进口,句=0.56
4一直径为800的钢制90°
弯头,52=1.05
%—液动蝶阀DN800,全开,f3=0.3
〃一D800X500偏心异径管,f4=0.20
故有∑hs=∑hfi+∑hls=i1×
ll+(£
1+ε2+fɜ)ɪ+f4y-
1922OlQ2
=0.∞236×
6+(0.56+1.05+0.3)×
———+0.20×
———≈0.277m
72×
9.82×
9.8
(2)压水管路水头损失Ehd(此处g取9∙8N∕Kg)
压水管路长L2为16m,压水管中流速为v4=2.20π√s,水流流出泵的速度,
%=/=4x625Xl0=8.85m∕s查《给水排水设计手册》第1册306页水力
5∏D23.14x0.32
计算表的1000i=9.93
∑∕id=Σ%ya+Z%
■∑∕z^∙z=,2X乙2
22
■E%d=ε5+(4+邑+24+2%+2^10+2/1)7^
其中,4―D500X600同心异径管,=0.34
4—DN600球形补偿器,=0.21
J一DN600缓闭止回阀,^7=1.8
4—DN600电动蝶阀,全开,¾
=0.3
6-DN600×
600三通,∕=1.5
%一电动蝶阀(两个),全开,^i0=0.10
句]—DN600钢制90。
弯头,^11=1.01
故有:
∑hd=∑hfd+∑hld
=i2×
L+ε5/+(26+^7+24+229+2jo+2^11)τ^-
QQC2
=0.00993×
16+0.34×
^^
2×
29∩2
+(0.21+1.8+0.3×
2+1.5×
2+2×
0.10+1.01×
2)×
≈3.451m
因此,泵站内部实际水头损失为
/%实际=∑hs+∑hd=0.277+3.451=3.728/n
故有,水泵的实际扬程为:
H枯=5.8+20+6.88+12+3.728+2=50.408/n
H2=2.30+20+6.88+12+3.728+2=46.908m
IZS
7、消防校核
(1)消防流量
在最高日最高时流量的基础上,再加上30L∕s的流量,即为消防流量
。
消Bfr=925.93L∕s+30L∕s=955.93L∕s
-ς-z√R∣VJ
(2)消防扬程
已知条件可知发生火灾时管网起点至最不利点水头损失为17.5m,消防校核时的服务水头变为IOm,则消防扬程为:
H消防=20-14.2+10+6.88+17.5+3.728+2=45.908m
(3)校核
在坐标纸上画出(955.93,45.908)点,三台泵同时开启无法满足消防要求,开一台备用泵可满足要求。
8、附属构筑物的设计
(1)起重设备
由于机组不带底座故泵与电机可以分开起吊。
最大起重为20Sh-9A型泵配的JSQ-1410-6电机,重量为3550kg,查《给水排水工程设计手册》第三册432页可得:
起重量大于2.0吨时,采用电动起重设备(起重量1~5吨,起吊高度6~30m,宽度7.5~22.5m)o因此,选择DL型单梁桥式起重机组,型号:
DLZDY21-4,跨度Lk=7.5m,起重量为5吨。
(2)引水设备:
真空泵的选配
a.查《给水排水工程设计手册》第十一册538页、第三册425页可得排气量:
Qv=k×
Hg-zs
其中,k为漏气系数,取LlO
Wi为DN700吸水管对应的空气量,查表得0.503∕n3
W2为泵房内最大一台泵壳内空气容积,大约等于吸入口面积乘以吸入口到出水闸门的距离(此处取2.55m),W?
ZS为安装高度,此处取2.0m.
T为水泵充水时间(分)一般小于5min,消防泵不得超过3min,此处取T=3min
Hg为大气压的水柱高度,取10.33m
b.最大真空值:
V21282
HVmaX=ZS+——∣-∑∕zy=2.0H-F0.277=2.36mH2O=173.63mmHg
2g2×
综上,选用SZ-3型真空泵(排气量:
L5—3.6m3∕min,极限真空度:
152-304mmHg)两台,一备一用。
(3)排水设备
本次设计的泵房为半地下室泵房,查《给水排水工程设计手册》第三册445页可得,泵房的排水方式可以采用排水泵排水。
沿泵房内壁设150X15Omm排水沟,将水汇集到1000×
IOOOmm3集水坑内。
另设WWQ30-10型潜水排污泵两台,一用一备。
(4)通风设备
查《给水排水工程设计手册》第三册437页可得,本泵房为半地下式泵房,埋设较浅且能满足自然通风要求,所以采用自然通风。
为了确保有足够的开窗面积,本次设计泵房的每栋墙都基本上装配有1-2扇窗户。
(5)计量设备
为了有效地调度泵站的工作并进行经济核算,在泵站外的两根输水管各安装一个电磁流量计以统一计量。
通过查《给水排水设计手册》第10册,选取LD-600B型电磁流量计.
(6)其他设备设施
1.通信设备
目前大多数泵站设有值班室,值班室内安装电话机,供通信之用。
电话间应具有隔声效果,以免噪声干扰.
2.防火与安全设施
主要是防止用电起火以及雷击起火.一般可安装避雷针,避雷线以及避雷器.还要注意接地保护和灭火器材的使用.常用灭火器灭火.
9、泵房尺寸设计及各部分标高确定
(1)吸水井底高度
从吸水井最低水位到喇叭口的浸没深度(不小于0.5-Im)此处定为1m;
从吸水井底到喇叭口距离不小于0.8D(D为喇叭口直径1050mm)即O.8D=O.8X1050=840mm;
所以吸水井底的标高为:
14.20—1—0.84=12.36m
(2)水泵安装高度:
查《给水排水工程设计手册》第∏册65页、66页可得12sh-9A型水泵与20sh-9A型水泵的允许吸上真空高度分别为:
20Sh-9A型水泵的允许吸上真空度Hs=4.0m
12Sh-9A型水泵的允许吸上真空度Hs=4.5m
按20Sh-9A型水泵计算安装高度:
v2ɜ1Q2
Hvv≤H,—-^-∑h=4.0—-0.224=3.260m
SSS2g`2x9.8
故,两种型号水泵安装高度都可取2.0Om(即泵轴位置)。
(3)泵轴、管轴及基础标高
a.泵轴标高:
14.20+2.00=16.2Om
b.吸水管管轴标高为14.20+(2.00-0.425)5.78m,
c.压水管管轴标高为14.20+(2.00-0.500)Q15.70m。
其中,14.20为吸水井的最低水位,2.00为泵的安装高度,0.425和0.500分别为20sh-9A型的泵轴到吸水管管轴和压水管轴的距离H3和H“《给水排水工程设计手册》第∏册68、75页}。
(4)基础标高:
查《给水排水工程设计手册》第十一册68、75页可得20sh-9A型泵轴到基础的距离Hι=900mm,故基础的标高为
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