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1、新水厂城市管网供水工程取水工艺计算1. 1取水口位置确定1.3 算1.4 新水厂取水水泵选配及一级泵站工艺布置141一级泵站平面形状确定.142取水水泵选配.1.4.3一级泵站工艺布置设计计算1.1取水口位置确定新水厂选用淑水作为供水水源，取水口位置宜选在弯曲河段的凹岸处。江河弯道凹岸由于河水的横向环流运动，往往能形成窄长的深槽,水较深,主流近岸。枯水期，主流线偏向凹岸；洪水期水流挟沙能力大,河床底的泥沙由凹岸运向凸岸。在冬季,由于深槽处流速较大,又有利于河中流冰与水流分层。为了在凹岸处取到低含沙量的水,又避免取水构筑物受水流冲击过激,取水口宜选在顶冲点的稍下游处,即(0304)L内，L为河湾
2、长度。根据所确定的取水口位置，综合取水量、水质和供水安全可靠的要求，结合河床地形、河床淤积、水位变幅、冰冻和航运等情况以及施工条件，本设计采用河床式自流管取水构筑物形式。河床式取水构筑物是由取水头部、进水管、集水井及泵房组成。河水经取水头部上带格栅的进水孔，沿自流管流入集水井，最后由水泵抽走。1.2取水头部设计计算1、取水头部的设计要点:取水头部应满足以下要求：取水头部应设在稳定河床的深槽主流，有足够的水深处进水孔宜布置在取水头部的侧面和下游面。为了减少取水头部对水流的阻力，避免引起河床冲刷，综合考虑施工和布置设备的要求，选用合理的取水头部外形。取水头部的基础埋深应设在局部冲刷淘深的深度以下，
3、必要时应考虑局部加固河床。为防止船只、木排碰撞，取水头部的最小淹没深度应不小于航行船只的吃水深度。必要时应取得航运部门同意设置航标。2、取水头部的设计计算：(1)取水头部选型：取水头部形式很多，常用的有喇叭管、蘑菇型、鱼形罩、箱式、桥墩式等。因为本设计在湖南淑浦，新水厂以淑水为水源，含沙量较小，故采用菱形箱式取水头部，菱形的水流阻力较小，施工和设备安装较方便，菱形箱式在中南地区应用较普遍，效果较好。为了便于检修和清洗，分为两格，中间设隔墙。菱形箱式取水头部由周边开设进水孔的钢筋混凝土箱和设在箱内的喇叭管组成。由于进水孔总面积较大，能减少冰凌和泥沙的进入量。(2)取水头部格栅设置：取水头部采用菱
4、形箱式取水头部，双面进水。进水孔上设置格栅，共4个。栅条断面采用矩形，栅条间距应根据取水量大小、冰絮和漂浮物等情况确定，一般常用40100制，本设计采用b=65mm。设计流量为=10.8X104z3d=.25m3/So取水头部格栅面积可按下式计算：4=屋MK2%式中：外一进水孔或格栅的面积，病；Q一进水孔的设计流量，加/s;%一进水孔设计流速，mJs,当江水有冰絮时，yo=O.l0.3/n/s;无冰絮时，Uo=O.2().6ms;本设计采用Vo=O.4h5;房栅条引起的面积减小系数，KL占，其中人为栅条b+s净距，此处匕取65mm,s为栅条厚度，一般采用10mm,则K1=65=0.86;1 6
5、5+10勺一格栅阻塞系数，采用0.75；代入相关数据得：格栅总有效面积为：FO=Czl=4.84w20.680.750.4每个进水口的面积为：f=-=.2m24进水孔尺寸采用BH=140OmWX100Ow?格栅尺寸选用B&/T=1500.7x110m（标准尺寸）水流通过栅条的水头损失一般采用0.05mSlOm,在此取0.1mo1.3自流管设计计算设计流量：二水厂（新水厂）取水构筑物按远期处理规模进行设计,设计流量按新水厂远期最高日平均时流量加上水厂自用水量（按8%计）计，即：Q=L08X10X104=4500/=1250L/s=1.25疗/ST24根据水文站提供的淑水资料：历史最高洪水位为16
6、0.6m,最低水位为149.位m,最大秒流量为4（）（）（）加/$,最小秒流量为2.49s,完全满足需水量要求。自流管设计流量确定：本设计设2根自流管，当事故时一条自流管停用检修，另一根自流管通过75%的最大设计流量。同时自流管的管径应按正常供水时的设计流量和流速确定，按远期流量设计，则每根管的设计流量为：2 =0.5x1250=625S管径的确定：自流管的设计流量Q=625s,查设计手册水力计算表，采用DV800钢管时，管内流速为V=L24ms9000/=2.20o校核管内最小流速：管中流速不应低于泥沙颗粒的不淤流速，以免泥沙沉积。进水管的设计流速一般不小于。.6mso由于自流管按远期设计，
7、所以近期时管内流速较低。当每根自流管内通过近期设计流量的50%,管内流速较小，此为最不利工况。此时每根自流管内通过的流量为：Q=0.5XQ1=0.52250=1125r/h=312.5L/s查水力计算表得：当采用ON800钢管时，管内流速IZ=O.623ms0.6m/s,满足不淤流速的要求。.管材选择自流管采用钢管，这是因为钢管可以减少接头，方便施工，但需做好防腐措施。1.4新水厂取水水泵选配及一级泵站工艺布置1.4.1一级泵站平面形状确定一级泵站平面形状常见的有圆形和矩形。矩形泵房便于机组及管路布置，在水泵台数较多时更显优势；圆形泵房受力条件和水力条件比矩形的优越。当水位变幅大且泵房筒体深度
8、较大时，圆形比矩形更经济，但水泵台数不宜过多。因此，当水位变幅不大且水泵台数较多时，常用矩形泵房；当水位变幅较大且台数不多时，常用圆形水泵。根据以上原则，通过综合分析，本设计一级泵站采用圆形平面布置形式。布置形式见图1.1。1.I取水泵站机组布置示意图1.4.2取水水泵选配(1)设计扬程估算：己知条件：新水厂近期设计水量为Q=5.4104m3/d=2250m3/h=625L/s;远期设计水量为=1().8104W3/J=45(X)w3/=125()/5,设计水量已包括水厂自用水量(按8%计)。采用固定式取水泵房,用两条直径为80Omm的自流管从江中取水。水源洪水位标高为160.60m,枯水位标
9、高为149.IOmo新水厂絮凝池前配水井的水面标高为161.39m,自流管全长为60m,泵站到净水厂的输水干管全长为200mo水泵所需静扬程H:自流管的管径为OV800。通过取水部分的水头损失按最不利情况下(即一条自流管检修，另一条自流管通过75%的设计流量时)进行计算。查水力计算表得：DN800,Q=0.75X1250=937.5S,v=1.865,100Oz=5.00。则从取水头部到泵房吸水井的水头损失为：沿程损失：/=/Z=60=0.3/77fIoOo2lq(2局部损失：hl=(l+3)=(0.1+1.05+1.0)-=0.38/n式中，乙一喇叭口局部阻力系数，取0.1；么一90弯头(Z
10、)N800)局部阻力系数，为1.05;Q一出口局部阻力系数，取1.0。另外，水通过取水头部格栅的水头损失一般为005-0.1m0取0.1r11o故取水头部到吸水井的总损失为：h=hf+hl+栅=0.3+0.38+0.1=0.78m,取0.8？此时吸水井中最高水位标高为：160.600.8=159.806.吸水井最低水位标高为：149.10-0.8=148.3m吸水井常水位标高为：152.75-0.8=151.95/w所以水泵所需静扬程H.为：洪水位时,H57.=161.39-159.06=1.59n枯水位时，Hsr=16139-148.3=13.09/n常水位时，H铭=161.39-151.9
11、5=9.44Z原水输水干管中的水头损失Z力设采用两条Z)N800钢管并联作为原水输水干管，当一条输水干管检修时，另一条输水管应通过75%的设计水量，即：=0.751250=937.5S。查水力计算表得：管内流速v=1.86ms,100Oi=LOOo输水干管总长度为200米。所以Z=l.1x5.00/100oX200=LlM(式中1.1系包括局部损失而增大的系数)。泵站内管路中的水头损失P粗估为2.00mO水泵设计扬程：考虑2.00m的安全水头，则水泵的设计扬程为：设计枯水位时，Hma=13.09+1.l+2+2=18.19设计洪水位时，Hmm=L59+1.1+2+2=6.69加常水位时,H常=
12、9.44+1.l+2+2=14.54m(2)初选水泵和电机：根据设计流量和设计扬程来确定水泵的型号。近期1台300S19水泵(Q=612-935/力，H=22-14m,N=103kW,n=970rmin)和2台500S22A型水泵(其中1台为备用泵)(Q=1400-2020-h,H=20-14m，N=185kW,n=970rmin)0枯水位时并联1台300S19型水泵和500S22A型水泵，当总流量为=5.4104m3/d=2250w3/h=625L/5,扬程为1 9.41根18.19也满足要求；洪水位时考虑扬程比较小，仅开1台型500S22A水泵，扬程为11.04加6.69m,满足要求远期将
13、300S19型水泵换成500S22A型水泵，并再增设500S22A一台500S22A型水泵，即3台500S22A工作，1台5Q0S22A备用。此时，当流量达到远期流量450()m3M,扬程为19.22m,满足要求。1. 4.3一级泵站工艺布置设计计算2 .机组基础尺寸的确定500S22A(1)基础长度L对于不带底座的大、中型水泵，基础长度L等于水泵和电机最外端螺孔间距右加上0406m,并长于水泵和电机总长。基础长度L=B+4+&+(0.4-0.5m)=0.55+0.955+0.58+0.515=2.60m而水泵电机总长为2.68m,因此，基础长度取2.7m。(2)基础宽度B对于不带底座的大、中
14、型水泵，基础宽度8等于水泵或电动机最外端螺孔间距(取其最宽者)力口上040.6m.基础宽度B=B3+(0.4-0.5m)=0.8+0.5m=1.3mo(3)基础高度”基础高度按下式进行计算：1.B式中W机组总重量，N；1.基础长度，m；B基础宽度，m；y混凝土基础所用材料的容重，N向c已知L=2.7m,z=2400kgw3W=Wp+叱”=1680+1020=270Ukg则基础高度H为： 3.0 XW 4.02700 n =LB 2.7 1.3 2400= 0.96水泵基础施工时，应待厂家确定后，核对基础尺寸无误后，再进行基础浇注。小泵由于以后要换成大泵，故应按远期更换为500S22A后的基础进
15、行计算，尺寸同上。3 .吸水管路与出水管路计算每台水泵有单独的吸水管与压水管。1 1)500S22A型离心泵:吸水管：已知Ql=I50(加3/=416.7L/$当250口10007小时，吸水管内流速范围为1.21.6mSo采用DN600专冈管，贝IV=l43msjOoOi=4.14m。压水管已知2=15()(加/=416.7乙/$当25odiooo时，出水管内流速范围为2.025ms0采用DN500钢管，则v=2.05ms,100Oi=IO.8。2 2)300S19型离心泵：吸水管：己知QI=750w3/h=208.31Is当25dooo,7M时，吸水管内流速范围为1.21.6mSo采用DN4
16、50车冈管，贝Iv=1.27ms,1000i=4.76mo压水管已知QI=750m3/?=208.3L/S当250di000三z时，出水管内流速范围为2.02.5ms0采用DN350,贝Uv=2.08ms,100Oi=17.7。3 .水泵机组平面布置水泵机组的排列是泵房内布置的重要内容，它决定泵房建筑面积的大小。机组布置应保证运行、安装、装卸和维修管理方便，管道总长度短，配件少且小，水头损失小，并应考虑有扩建的余地。对于卧式离心泵，常用的布置形式有单列横向布置、单列纵向布置和双列横向交错布置三种排列形式。双列横向交错布置中，水泵成两列横向布置，两列机组相互交错，这种排列布置紧凑，节约泵房面积，
17、适用于水泵流量大、台数多的泵房。根据本设计的实际情况，推荐采用双列横向交错布置。需特别说明的是双列横向交错布置形式的两列水泵转向是相反的，在订货时应加以说明。4 .管道布置每台水泵有单独的吸水管、压水管，引出泵房后两两连接起来。水泵吸水管上设手动闸板闸阀一个，水泵压水管上设有多功能水泵控制阀1个，限位伸缩接头1个，检修闸阀1个。为了减少泵房建筑面积，闸阀切换井设在泵房外面。两条DN800输水干管用DN800的蝶阀连接起来，每条输水管上各设切换用的蝶阀一个。多功能水泵控制阀兼有闸阀、止回阀及水锤消除器三重功能，保护水泵机组和管道设备。各种配件的选用如下:名称规格大小型号长度mm闸阀DN450Z4
18、1T-10510闸阀DN600Z41T-10600多功能水泵控制阀DN350JD745X-10800多功能水泵控制阀DN500JD745X-101100限位伸缩接头DN350VSSJA-I350限位伸缩接头DN500VSSJA-I350检修闸阀DN350Z945；-10450检修闸阀DN500Z945-10540蝶阀DN800D941318、吸水管路和压水管路中水头损失的计算：取一条最不利线路，从吸水口到输水干管上切换闸阀为止为计算线路图。吸水管长度从图上量得约为3.0m,在吸水管上有喇叭口1个，DN600闸阀一个，DN600x500偏心大小头一个。(I)吸水管路中水头损失Z44=a+%式中%
19、吸水管路的沿程水头损失，m%吸水管路的局部水头损失，m1.414y*=Li=3.0=0.012mJfss1000Ehb=G+选+%式中，乙一吸水管进口局部阻力系数，1=0.52；Q-DN600闸阀局部阻力系数，按开启度考虑,d82=0.15;偏心渐缩管DN600x500,或=0.18;v1=1.45w5,v21.43=2.06?/s,代入得，V500J1d2)CA=(0.52+0.15)-+0.18-=OJlw故%=z+=0.012+0.1l=0.122wo(2)压水管路水头损失X砥压水管路从布置图上量得DN500管长为18m,DN800管长为L4m,在呀水管路上有DN400500渐放管1个，
20、DN500多功能水泵控制阀1个，DN500限位升缩接头1个，DN500检修闸阀一个，DN50045。弯头2个，DN50090。弯头2个，DN500x800渐放管1个，DN800斜三通1个，DN800蝶阀1个。Ehd=Ehfd+Z%d222=1(2572910)(11212213)2g2g2g式中，如一DN400x500渐放管局部阻力系数，4=02;4一DN500钢制45弯头，5=0.48;4DN500多功能水泵控制阀，以=0.50;第一DN500伸缩接头，2.5d=1.5m,符合要求-22吸水喇叭口的最小悬空高度(喇叭口与井底间距)九按下式计算：1=(1.0-1.25)D=ID=0.8th吸水
21、管中心悬空高度高度G为A1+-=0.8+-=1.2w1.25J=1.250.6=0.75m“22吸水管下缘距吸水间底板高度为工0.8+出些=0.9加则吸水间底板标高为148.3-A2-D-1=148.3-1.6-0.8-0.8=145.Im洪水位标高位160.60m,考虑1.0m的浪高。则操作平台的标高为160.60+1.0=161.60mo故泵房筒体高度为：=161.60-145.1=165%6 .附属设备的选择和布置(1)起重设备的选型和布置最大起重量为远期500S22A型泵的泵重，为1680kg。最大起吊高度为：165+2.0=17.5m(其中2.00m是考虑操作平台上汽车的高度)。为此
22、选用LDH型电动单梁环形轨道起重机，查相关设计手册，起重量为5T,单梁，跨度为11.5m,c.5-24。电动葫芦，起吊高度为24m。(2)引水设备选型和布置本泵系自灌式工作，不需要引水设备。(3)排水设备选型和布置由于泵房较深，故采用电动水泵排水。沿泵房内壁设排水沟将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间去。取水泵房的排水量一般按2040/考虑，排水泵的静扬程按160.60-141.1=lL5m计，水头损失考虑为4.5m,故总扬程在11.5+4.5=20m可选用50QW24-20-4型潜污泵，一用一备。(Q=24病/h,H=20m,N=4KW,n=1440rmin),(4)通风设备由于与水泵配
23、套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空一空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。换气量的计算：按泵房每小时换气810次所需通风空气量计算：风机的风量应为810V(m3z),取IOVoV=-15216.5=2915.8n3,4故换气量为2915.8x10=29158疗/h。风压计算：采用两根风管，每管设计流量为14579加/人查相关通风手册，选用DN800mm的钢管，v=8.0ms,i=0.75Pam。1)沿程损失：hf=iL,L为风管的计算长度，这里L为16mo所以=0.75xl6=12Pa2)局部损失：=(1式中，乙一地面弯头进风口，4=2.3;么一90弯头，2=O.18;酎一
24、设计风速，v=8.0ms;/一空气的容重，当仁30时，z=1.12kg,带入相关数据得，4=(2.3+0.18)簧l.l2=9.06mz%O=91P.故=%+%=12+91=103Pao风机风量=(l.l1.5)L=LIOx14579=16036.9加/,风压A=(1.01.15)=LlXlo3=113.3尸。查设计手册，决定选用2台T35-11型轴流风机：型号6.3,叶轮直径为630,叶轮周速为478ms,主轴转速为1450rmin,叶片角度30,风量16639加/人配套电机TY90L-4,N=1.5KWo（5）计量设备在净水厂的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，故本泵站内不在设计量设备。7
25、 .泵房建筑高度的确定根据规范规定，当泵房有吊车起重设备时，应通过计算确定。本泵站为地下式泵站，对于地下式泵站，H=HH2式中，回一泵房地上部分高度；上一泵房地下部分高度。泵房筒体高度已知为16.5m,即=16.5m。H1=n+a2+c2+d+e+h式中，n般采用不小于03m,本设计取0.3m。；生一行车梁高度（m）,2=0.76m;q行车轨道底到起重钩中心的距离（m）,j=l40m;d一起重绳的垂直长度（对于水泵为0.85x,对于电动机为1.2x,X为起重部件的宽度）（m）,d=1.21.21=1.452m;。一最大一台水泵或电动机的高度，e=1.27m；一吊起物底部至泵房进口处室内地坪或平台的距离，一般不小于0.30.5m,取2mo代入数据得，Hl=O.3+0.76+1.4()+1.452+2=5.91加为安全计，取6mo所以泵房的总高度为：H=M+%=6+16.5=22.5(加9.泵房平面尺寸的确定根据水泵机组、吸水与出水管道的布置条件以及排水泵机组和通风机等附属设备的设置情况，从给水排水设计手册中查出有关设备和管道配件的尺寸，通过计算，求得泵房内径为15m。
