泵站的设计,循环泵站的设计,泵站的设计案例
循环泵站的设计案例资料:山西某氧化铝厂的焙烧及石灰烧制工段循环水泵站。
(1)设计水量石灰烧制工段循环水系统的初期水量为153m3/h,终期水量为230m3/h;焙烧工段循环水系统的初期水量为680m3/h,终期水量为l020m3/h。
(2)供水压力 石灰烧制工段供水压力为350kPa;焙烧工段供水压力为400kPa。
(3)循环泵泵房设计地点的地面相对高程为-0.150m,泵房±0.O0相当于高程436.45m,冷却塔Ⅷ±0.00相当于高程437.50m。
(4)石灰烧制工段zui不利热水出水管到热水池之间距离L =400m,热水出水管起点管
底相对标高为-1.3m。
(5)石灰烧制工段与焙烧工段循环冷水输水管与管网总水头损失zui大用水时为50kPa,冷水池zui低水位至石灰烧制工段zui不利用水点高差7.0m冷却塔进水口标高0.57m,进水口设计压力75kPa。
(6)冷却塔进水温度45℃,出水温度35℃。
(注:本例题计算主要以石灰烧制工段循环水系统为例)
1.水池设计水位
根据车间热水自流排入热水池确定热水池zui高水位。
已知石灰烧制工段循环水量230m3/h,查水力计算表,选定热水池管进水管为DN400铸铁管,v=0.93m/s,i=0.003,充满度h/D=0.55。
石灰烧制工段zui不利热水出水管到热水池之间距离:L=400m
管道坡降为:i×L=0.003×400=1.2m,热水出水管起点管底相对标高为-1.3m;
热水池进水管底标高=-1.3-1.2=-2.5m
则热水池的zui高水位设计为-2.5m。假定热水池有效水深2.4m,则热水池zui低水位为-4.90m,池底标高一5.0m。为方便循环泵房布置,冷水池的zui低水位、池底标高与热水池相同,冷水池zui高水位为-0.50m。焙烧工段循环水系统的冷水池高水位也可设计为-0.50m,热水池zui高水位为-2.50m,zui低水位均为-4.90m。
2.设计流量的确定与设计扬程的估算
(1)设计流量泵站设计流量见表6-23。
表6-23 泵站设计流量
工段名称 初期设计流量/(m3/h) 终期设计流量/(m3/h)
石灰烧制
焙烧 153
680 230
1020
(2)设计扬程
①石灰烧制工段循环冷水池zui低水位至设计zui不利用水点地面高差:Zc=7m=70kPa;石灰烧制工段用水设计压力:Hc=350kPa
初估泵站内管路的水头损失:∑h=30kPa;
输水与管网管路的总水头损失:∑hc=50kPa;
考虑增加20kPa的安全水头;
石灰烧制循环冷水泵扬程:Hp=Zc+Hc+∑h+∑hc+20=70+350+30+50+20=520kPa
②石灰烧制循环热水池zui低水位至冷却塔设进水口高差:Zc=0.57+4.9=5.47m=54.7kPa;进水设计压力:Hc=75kPa;
初估热水泵站内水头损失:∑h=20kPa;
输水管的设计流量Q=230m3/h,选用DN250钢管,则流速v=1.29m/s,i=0.106kPa/m。输水管DN250直管长:L14-16=15.5m;4个DN250 90°弯头(ξ13-0.87),DN250×DN250三通1个(ξ15=1.50)
沿程水头损失:15.5×0.106=1.64kPa
局部水头损失:(4×0.87+1.5)×1.292/2g=0.423m=4.23kPa
输水管DN250总水头损失:l.64+4.23=5.87kPa
冷却塔的送水管设计流量:Q=230/2=115m3/h,选用DN200钢管,则流速v=2.08m/s,i=0.348kPa/m。DN200直管长:L17-20=9.87m;DN250×DN200渐缩l个(ξ17=0.17),2个DN200 90。弯头(ξ18=0.72),DN200蝶阀(ξ19=0.30),出口(ξ20=1.0)
沿程水头损失:9.87×0.348=3.43kPa
局部水头损失:(ξ17+2ξ18+ξ19+ξ20)×v2/2g
=(0.17+2× 0.72+0.30+1.0)×2.082/2g=0.643m=6.43kPa
冷却塔的送水管总水头损失:3.43+6.43=9.86kPa
输水管与冷却塔的送水管总水头损失:∑hc=5.87+9.86=15.73kPa
石灰烧制循环热水泵扬程:
Hp=Zc+Hc+∑h+∑hc=54.7+75+20+15.73=165.43kPa
(焙烧工段循环水系统的计算略)
3.初选水泵与电机
循环水泵站的供水特点是供水压力比较稳定,一般可选用同型号的水泵机组并联工作。依据流量、扬程按水泵综合性能图选择水泵型号,每套循环水系统初步选定4台工作泵,近期3台,2台工作,l台备用,’远期增加1台同型号S型双吸离心泵,3台工作,1台备用。各水泵能参数见表6—24。
采用水泵厂家所的配套电机,其参数见表6—25。
表6—24 水泵性能参数
编号 水泵型号 水泵类型 规 格 转速/(r/min) 轴功率/kW 效率/% 汽蚀余量NPS
(NPSH)s/m I
IS100-80-125 热水泵 流量Q=60~100~120m3/h
扬程H=24~20~16.5m 2900 5.86~7.0~
7.28 67~78~74 4.0~4.5~5.0
Ⅱ IS100-65-200 冷水泵 流量Q=60~100 120m3/h
扬程H-54~50--47m 2900 13.6~17.9~
19.9 65~76~77 3.0~3.6~4.8
Ⅲ
IS200-150-400
冷水泵
流量Q=240~400~460m3/h
扬程H=55~50~45m 1450 48.6~67.2~74.2 74~81~76 3.O~3.8~4.5
Ⅳ IS200-150-315 热水泵 流量Q=240~400~460m3/h
扬程H=37~32~28.5m 1450 34.6~42.54~44.6 70~82~80 3.O~3.5~4.0
表6-25 电机配置
编号 清水离心泵水泵型号 轴功率/kW 电机型号 电机功率/kW 转速/(r/min)
I Ⅱ Ⅲ Ⅳ IS100-80-125
IS100-65-200
IS200-150-400
IS200-150-315 5.86~7.0~7.28
13.6~17.9~19.9
48.6~67.2~74.2
34.6~42.54~44.6 Y160M1-2
Y180M-2
Y280M-4
Y250M-4 11
22
90
55 2930
2950
1480
1480
4.吸水管、压水管计算
压水管每台水泵有单独吸水管和压水管,采用海澄一威廉公式(C一100)计算吸水管和压水管管径。
(1)吸水管
石灰烧制工段循环水系统:设计流量Q1=230/3=77m3/h=21.39L/s
采用DNl50钢管,则流速v=l.26m/s,i=0.194kPa/m
焙烧工段循环水系统:设计流量Q1=1020/3=340m3/h=94.4L/s
采用DN300钢管,则流速v=1.29m/s,i=0.087kPa/m
(2)压水管
石灰烧制工段循环水系统:采用DNl50钢管,则流速v=1.26m/s,i=0.194kPa/m
焙烧工段循环水系统:采用DN250钢管,则流速v=1.89m/s,i=0.220kPa/m
(3)横向联络管与输水管计算见表6—26。
表6-26横向联络管与输水管管径计算 。
循环系
统名称 横向联络管 输水管
流量/(m3/h) 管径/mm 流速 /(m/s) Z/(kPa/m) 流量
/(m3/h) 管径
/mm 流速
/(m/s) i
/(kPa/m)
石灰烧制循环热(冷)水 153 200 1.39 0.161 230 250 1.29 0.106
焙烧循环冷(热)水 680 400 1.46 0.078 1020 500 1.39 0.O55
5.水泵机组和管道布置
水泵采用单排顺列式布置。每台离心泵都单独设有吸水管,并设有检修阀门,即管径300mm以下采用D343X-10型蝶阀,300mm以上采用D97X-10电动蝶阀。压水管设有H44T-10型止回阀,管径300mm以下采用D343X-10型蝶阀,管径300mm以上采用D97X-10电动蝶阀;压力表。
6.吸水管与压水管路中的水头损失计算
以石灰烧制循环水系统为例,取zui不利线路,从吸水口到输水干管上切换阀为计算线路。
(1)循环冷水系统zui不利线路。
①吸水管路水头损失为:
∑hs=∑hfs+∑hls
吸水管DNl50直管长L1+L2=2.5+1.6=4.1m,is=0.194kPa/m
吸水管的沿程水头损失:
∑hts=is(L1+L2)=0.194×4.1-0.80kPa
吸水管路的局部水头损失∑允l。的计算见表6—27。
表6—27 吸水管路局部水头损失计算
管道直径
DN/mm 管件 阻力系数车 流量/(L/s) 流速v/(m/s) V2/2g
水头损失
150 吸水喇叭口 ε1-0.56 21.39 1.26 0.08 0.045
90°弯头 ε2-0.72 21.39 1.26 0.08 0.058
蝶阀 ε3-0.30 21.39 1.26 0.O8 0.O06
150×100 偏心渐缩管 ε4-0.17 21.39 2.78 0.39 0.O66
合计 ∑his=0.175
(即1.75kPa)
吸水管的水头损失:∑hs=∑hfs+∑hls=0.80+1.75—2.55kPa
②压水管路的水头损失为:
∑hd=∑hfd+∑hld
压水管DNl 50直管长:L3=3.63m,idl=0.194kPa/m;DN200直管长:L4=2.1m, id2=0.161kPa/m;DN250直管长:L5=3.3m,L6=4.8m,/d3=0.108kPa/m
压水管路的沿程水头损失:
∑hfd=L3 idl+L4 id2+(L5+L6)id3—3.63×0.194+2.1×0.161+(3.3+4.8)×0.108=1.92kPa
压水管路的局部水头损失∑元ld的计算见表6—28。
表6.28 压7k管路局部水头损失计算
管道直径
!DN/mm 管件 阻力系数e 流量/(L/s) 流速v/(m/s) V2/2g 水头损失
100×150 渐扩管 ε5=0.17 21.39 2.47 0.311 0.053
150 止回阀 ε6=6.50 21.39 1.26 0.O8 0.520
蝶阀 ε7=0.30 21.39 1.26 0.08 0.O24
90°弯头 ε8=0.72 21.39 1.26 0.08 0.058
150×200 渐放管 ε9=0.06 21.39 1.26 0.O8 0.O05
150×200 三通 ε10=1.62 42.78 1.39 0.100 0.162
200×250 渐放管 ε11=0.06 42.78 1.39 0.100 0.O06
250×150 2个三通 ε12=1.68 64.17 1.29 0.085 0.286
250 三通 ε13=1.50 64.17 1.29 0.085 0.128
250 2个蝶阀 ε14=0.30 64.17 1.29 0.085 0.051
流量计 64.17 1.29 1.000
合计 ∑hid=2.293
(即约22.93kPa)
压水管路的水头损失:∑hd=∑hfa+∑hla=1.92+22.93=24.85kPa
泵站内管路的水头损失,即从水泵吸水口l到输水管上切换阀l4之间的总水头损失:
∑h=∑hs+Ehd=2.55+24.85=27.40kPa
因此,石灰烧制循环冷水泵的实际扬程:
HD=Zc+Hc+∑h+∑hc+20=70+350+27.40+50+20—517.40kPa
由此可见,初选水泵机组符合要求。
(2)循环热水系统zui不利线路如图6—47所示。
①吸水管路的水头损失基本同冷水循环系统,近似取冷水循环系统的吸水管路的水头
损失,即∑hs=2.55kPa
②压水管DNl50直管长:La=3.7m,idl=0.194kPa/m;DN200直管长:L4=2.1m,ia2=0.161kPa/m;DN250直管长:L5=2.7m,id3=0.106kPa/m
压水管路的沿程水头损失:
∑hfd=L3idl+L4id2+L5id3=3.70×0.1 94+2.1×0.161+2.7×0.106=1.34kPa
压水管路的局部水头损失∑Ald的计算见表6—29。
压水管路的水头损失:∑hd=∑hfd+∑hid=1.34+12.18=13.52kPa
泵站内管路的水头损失,从水泵吸水口1到输水管上切换阀之间的总水头损失:
∑h=∑hs+∑hd=2.55+13.52=16.07kPa
输水管与冷却塔的送水管总水头损失为∑hs=15.73kPa
表6—29压水管路局部水头损失计算
管道直径
DN/ram 管 件 阻力系数车 zui大流量
/(L/s) 流速v/(m/s) V2/2g 水头损失e瓦V2/m
100×150 偏心渐扩管 ε5=0.17 21.39 2.47 0.311 0.O53
150 止回阀 ε6=6.50 21.39 1.26 0.08 0.520
蝶阀 ε7=0.30 21.39 1.26 0.O8 0.024
90°弯头 ε8=0.72 21.39 1.26 0.O8 0.O58
150×200 渐放管 ε9=0.06 21.39 1.74 0.154 0.O09
150×200 三通 ε10=1.62 42.78 1.39 0.100 0.162
200×250 渐放管 ε11=0.06 42.78 1.39 0.100 0.006
250×150 2个三通 ε12=1.68 64.17 1.29 0.085 0.286
250 90°弯头 ε13=0.87 64.17 1.29 0.085 0.O74
蝶阀 εl4=0.30 64.17 1.29 0.085 0.O26
合计 ∑h Ld=1.218
(即约l2.18kPa)
因此,热水增压泵的实际扬程:Hp=Zc+Hc+∑h+∑hc=54.7+75+16.07+15.73=161.5kPa
由此可见,初选水泵机组符合要求。
7.机组基础
磁力泵基础长度、宽度、和高度按水泵样本提供。
8.各工艺标高设计
因循环水泵站的供水流量与压力比较稳定,水池水位基本恒定,为减少泵房埋深,水池在zui高水位时,水泵设计为自灌式工作,在zui低水位时,水泵为非自灌式工作。
(1)热水池zui高水位-2.5m,为保证热水泵(IS100-80-125)能自灌式工作,设计泵轴标为-3.575m。
吸水管中心标高-泵轴标高+水泵进口直径/2-吸水管管径/2=-3.575+0.1/2-
0.1 5/2=-3.60m
查水泵样本,泵轴至基础顶面高度H=0.25m
基础顶面标高一泵轴标高一泵轴至基础顶面高度H=-3.575-0.25=-3.825m
泵房地面标高一基础顶面标高-0.15=-3.825-0.15=-3.975m(取-4.00m)
(2)泵房地面取平,冷水泵(IS100-65-200)基础顶面标高一泵房地面标高+0.15-
4.00+0.15=3.85m
查水泵样本,泵轴至基础顶面高度H=0.29m
泵轴标高一基础顶面标高+泵轴至基础顶面高度-3.85+0.29=3.56m
吸水管中心标高一泵轴标高+水泵进口直径/2-吸水管管径/2-3.56+0.1/2-0.1 5/2=3.585m o
9.水泵汽蚀余量校核
(I)冷水泵(IS100-65-200)汽蚀余量校核
查表得:循环冷水温度为35℃时,实际饱和蒸汽压hva=0.59m;ha=10.33m。
水池的zui低水位为-4.90m,已知冷水泵(IS100-65-200)安装高度:Hss=-3.585+4.90=1.315m
水泵吸水管流量取单泵运行流量:Q=22.78L/s,流速V1=1.34m/s,is=0.218kPa/m,直管长为4.1m,则吸水管沿程水头损失:
∑hfs=isL=0.218×4.1=0.89kPa=0.089m
水泵进口直径lOOmm,则流速V2=2.63m/s
吸水管路局部水头损失:∑hs=(ε1+ε2+ε3)v21/2g+ε4v22/2g
=(0.56+0.72+.30)×1.342/2+0.17×2.632/2g=0.205m
吸水管路总水头损失:∑hs=∑hfs+∑his=0.205+0.089-O.294m
冷水泵(IS100—65—200)实际汽蚀余量:
Hsv=ha-hvas-∑hs-Hss=10.33-0.59-0.294-1.315-8.313m
查水泵样本,冷水泵必要的汽蚀余量为3.79m,满足要求。
(2)热水泵(ISl00-80-125)汽蚀余量校核
查表得:循环热水温度为45℃时,实际饱和蒸汽压hva=1.Om;ha=10.33m。
热水泵(IS100-80-125)泵轴标高为-3.575m,水泵安装高度:Hss=-3.575+4.9-1.325m
吸水管道内的水头损失可近似取:∑hs=0.294m
热水泵实际汽蚀余量:
Hsv=ha-hva-∑hs-Hss=10.33-0.59-0.294-1.325=8.121m
查水泵样本,热水泵必要的汽蚀余为4.74m,满足要求。
10.吸水设计
水泵直接从水池吸水,四个水池水位在集中控制室内连续显示,高、低水位设声光报警,zui低水位水泵停泵。
水泵喇叭口上设格网,防止大颗粒物质进入泵站,格网网眼净尺寸20mm,网丝直径3.0mm,现场制作安装。
水池长度按吸水喇叭口安装要求,并根据机组布置间距。
11.附属设备的选择
(1)起重设备根据zui重的设备选起重设备,具体见表6—30。
表6—30主要设备
编号 型 号 名 称 规格 数量 重 量 备 注
1 IS、IR卧式单级单吸清水离心泵
IS100-80-125 热水泵 流量Q=60~120m3/h
扬程H=24~16.5m 4台 720kg 2用1备
1台预留
2 Y160M1-2 电动机 电机功率N-11kW 4台 2用1备,1台预留
3 IS100-65-200 冷水泵 流量Q=60~120m3/h
扬程H-54~47m 4台 960kg 2用1备,1台预留
4 Y180M-2 电动机 电机功率N-22kW 4台 2用1备,1台预留
5 IS200-150-400 冷水泵 流量Q-240~460m3/h
扬程H=55~45m 4台 330kg 2用1备,1台预留
6 Y280M-4 电动机 电机功率N-90kW 4台 2用1备,1台预留
7 IS200-150-315 热水泵 流量Q-240~460m3/h
扬程H-37~28.5m
4台 175kg 2用1备,1台预留
8 Y250M-4 电动机 电机功率N-50kW 4台 2用1备,1台预留
9 D97X-1O 电动蝶阀 DN500 8个
10 D97X-10 电动蝶阀 DN300 12个
11 HS1 手拉葫芦 Q=1.0t H=10m 1台
12 SG-1 手动单轨小车 Q=1.Ot H=3~10m 1台
13 HS2 手拉葫芦 Q=2.0t H=10m 1台
14 SG-2 手动单轨小车 Q=2.0t H=3~10m 1台
15 50QW10-10-0.75 潜污泵 Q=10m3/h N=0.75kW
H=10m 2台
16 GBN1-1 50 冷却塔 Q-150m3/h
N=5.5kW 2台 自重2.2t运行
重5.6t 2台同时工作
17 配套风机 1F-47TTTA
N==45kW 3台 风机重0.7t
电机重0.5t 2台同时工作,
1台预留
18 147风机逆流
式冷却塔 Q=400 800m3/h 3台 2台同时工作,
1台预留
19 M102C 自动反清洗
过滤器 Q=25m3/h 1台 28kg
20 182/480E2--
1500×2400 全自动软水器 Q=70m3/h U=380V 1台 总重10.0t
21 M1061P 自动反清
洗过滤器 Q=180m3/h 1台 自重115kg
运行重225kg
(2)排水设备采用电动水泵排水。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。
选用50QW10-10-0.75型潜污泵(Q-10m3/h,N-0.75kW,H-10m,n-2900r/min)两台,一台工作,一台备用。高水位-4.5m时启泵,低水位-5.30m时停泵。
设积水坑两个,1.0m×1.2m×1.5m(^)。
(3)计量设备 泵房热水泵,冷水泵输水总干管在室内分别设电磁流量计,测量范围为0-25000m3/h,压力范围0-0.9MPa。
压水管上设有Y一100压力表,测量范围0~1.2MPa;WTZ一280温度计,测量范围0~100℃。在控制室显示水压与温度。
(4)其他 所有水泵既可集中控制又可手动控制。
灭火器可悬挂在墙上,安装高度顶部距所在处地面l.4m。
其他设备及选用材料见表6—30、表6—31。
裘6.31 材料衷(烧制循环水)
标号 标准图号 名称 规格 数量 备注
1 镀锌钢管 DN32 2m
2 镀锌钢管 DN50 9m
3 焊接钢管 DN80 7m
4 焊接钢管 DNl50 42m D159×6
5 焊接钢管 DN200 24m D219×6
6 焊接钢管 DN250 56m D273×6
7 焊接钢管 DN300 3m D325×6
8 焊接钢管 DN400 10m D426×6
9 D17X-10 蝶阀 DN80 1个
10 D343X-10 蝶阀 DNl50 14个
11 D343X-10 蝶阀 DN200 2个
12 D343X-10 蝶阀 DN250 3个
13 H44T-10 止回阀 DNl50 6个
14 V100 压力表 0~1.2MPa 6个
15 WTZ-280 温度计 0~100℃ 2个
16 02S403-52 钢制异径管 DNl50×100 6个
17 02S403-52 钢制异径管 DN200×150 2个
18 02S403-52 钢制异径管 DN250×200 4个
19 02S403-52 钢制异径管 DN250×200 4个
20 02S403-52 钢制异径管 DN250×100 1个
标号 标准图号 名称 规格 数量 备注
21 02S403-58 钢制偏心异径管 DNl50×100 6个
22 02S403-110 吸水喇叭管 DNl50×6 8个
23 02S403-113 吸水喇叭管支架 ZA2 8个 159×245
24 02S403-98 弯管型通气管 W-200 2个
25 02S403-70 喇叭口 DN400 1个
26 S161-55-53 管道支架 DN200 2个
27 S161-55-53 管道支架 DN250 DN150 3个 2个
28 S161-55-50 管道支架 DN400 1个
29 02S404-5 柔性防水套管 DN50 1个
30 02S404-5 柔性防水套管 DNl50 8个
31 02S404-5 柔性防水套管 DN250 1个
32 02S404-15 刚性防水套管 DN80 1个
33 02S404-15 刚性防水套管 DN300 1个
34 02S404-15 刚性防水套管 DN400 2个
35 02S403-78 钢制法兰 DN80 DN50 2个 4个 PN1.0MPa
36 02S403-78 钢制法兰 DNl50 50个 PN1.0MPa
37 02S403-78 钢制法兰 DN200 6个 PN1.0MPa
38 02S403-78 钢制法兰 DN250 10个 PN1.0MPa
39 02S403-6 90°弯头 DN80 4个
40 02S403-6 90°弯头 DNl50 9个
41 02S403-6 90°弯头 DN200 4个
42 02S403-6 90°弯头 DN250 9个
43 02S403-6 90°弯头 DN400 1个
44 02S403-36 三通 DN200×150 2个
45 02S403-38 三通 DN250×150 4个
46 02S403-48 三通 DN250×250 2个
47 02S403-48 三通 DN300×300 1个
48 法兰盲板 DNl50 4个
49 MF2 干粉灭火器 5B 6具
50 MF2 干粉灭火器 2具
51 H44T-10 止回阀 DN50 1个
52 D71X-10 蝶阀 DN50 1个
该水泵新闻文章由原创。
-
上海博禹泵业有限公司
地区:苏、浙、赣、京、吉、晋、云、渝、蒙、青、桂。
联系人:方经理
电话:021-59261119
手机:13764677048
QQ:
地区:鲁、粤、闵、津、辽、陕、贵、鄂、甘、新。
联系人:丁经理
电话:021-59265067
手机:13636413314
QQ:
地区:沪、皖、冀、豫、黑、琼、川、湘、宁、藏。
联系人:袁经理
电话:021-59261799
手机:18049892802
QQ:
传真:021-59261119/021-59261507
地址:上海市青浦区金泽工业园
邮编:201718
网址:www.boyuby.cn
邮箱:boyuby@163.com