水泵站設(shè)計(jì)【水電站設(shè)計(jì)】,水電站設(shè)計(jì),水泵站設(shè)計(jì)【水電站設(shè)計(jì)】,水泵,設(shè)計(jì),水電站 1 引水渠斷面設(shè)計(jì) 設(shè)引水渠寬為b,矩形斷面，i=0.0005，n=0.025，m=0，按最佳水力斷面設(shè)計(jì) b=2h Q設(shè)=2.5m3/s時(shí) 屬于渠道中正常流速范圍 圖1 圖2 圖3 渠底高程為：26-1.354=24.646m>23m 保持b不變，取b=2.7m，計(jì)算通過(guò)流量，23m水位時(shí)的 試算得h=0.51m 渠底高程為23-0.51=22.49 m 校核最高水位為27m時(shí)Q=是否能通過(guò) =2.7×4.51=12.177 R= 滿足過(guò)水要求 2 進(jìn)、出水池水位 2.1出水池水位確定 設(shè)計(jì)水位為 60m,斷面形式同引渠，矩形斷面 n=0.025，i=0.0005，當(dāng)為設(shè)計(jì)水位時(shí)，設(shè)計(jì)流量 2.5采用水力最佳斷面，b=2.7m，h=1.354m，灌區(qū)渠首的渠底高程為：60-1.354=58.646m 當(dāng)Q=3 由試算得，h=1.51m Q=0.6由試算得，h=0.51m所以出水池水位為：最高運(yùn)行水位為 58.646+1.51=60.156m，最低運(yùn)行水位為 58.646+0.51=59.156m 渠頂高程為 60.156+0.51=60.666m圖4 2.2進(jìn)水池水位確定 引渠坡降i=0.0005，為明渠均勻流，引渠粗糙系數(shù)n=0.025，設(shè)渠長(zhǎng)為100m，局部阻力系數(shù)干渠出口 =0.1，攔污柵=0.3，前池進(jìn)口=0.4 當(dāng)Q=0.6m時(shí) v= Q=2.5m 當(dāng)Q=3m時(shí)， = 進(jìn)水池水位為 最高水位為 27-0.0525=26.948m 設(shè)計(jì)水位為 26-0.0529=25.947m 最低水位為 23-0.0580=22.942m 3 揚(yáng)程計(jì)算 3.1根據(jù)進(jìn)、出水池水位確定最大、最小、設(shè)計(jì)揚(yáng)程 最大揚(yáng)程 60.156-22.942=37.209m 設(shè)計(jì)揚(yáng)程 60-25.947=34.053m 最小揚(yáng)程 59.156-26.948=32.208m 3.2管路水頭損失取凈揚(yáng)程的10% 泵站的揚(yáng)程為 Hmin=（1+0.1）×32.208=35.429 H設(shè)=（1+0.1）×34.053=370458 Hmax= (1+0.1)×37.209=40.930 4 機(jī)組選型 選泵—初選兩方案 方案一：6臺(tái)500s59B，揚(yáng)程41m，對(duì)應(yīng)單臺(tái)流量1800可滿足用水要求（NPSH）為4.5m。 方案二：5臺(tái)500s—59A,揚(yáng)程41m時(shí)，對(duì)應(yīng)單臺(tái)流量2160，可滿足用水要求(NPSH)為4.5m。 結(jié)合比較兩個(gè)方案，初定方案一，即采用6臺(tái)500s59B，轉(zhuǎn)速n=970r/min，單臺(tái)配套315kw，6000v，Y400-46-6型電機(jī)，水泵進(jìn)口500mm ，出口350mm，初步考慮Q=0.6，采用兩臺(tái)變速調(diào)節(jié)，同時(shí)增加泵站的給水靈活性。 5 管路布置，確定水泵的安裝高程 水泵進(jìn)口500mm，進(jìn)水管大一個(gè)規(guī)格，取為600mm ， 水泵出口350mm，出水管大一個(gè)規(guī)格，取為550mm ， 驗(yàn)算Q=3，進(jìn)水管 v= 出水管v= 均符合要求 5.1選擇進(jìn)水管管件，查（《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》（中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1986.7出版），得各局部阻力系數(shù) 喇叭口 D=1.5 水泵入口 攔污柵 5.2初設(shè)吸水管入口至水泵進(jìn)口長(zhǎng)度為12m 當(dāng) Q= 0.6,, m 當(dāng)Q=， m 5.3計(jì)算管路阻力系數(shù) 吸 水 管 直 管 d(mm) l(m) n 600 12 0.012 附 件 名稱（規(guī)格） 數(shù)量 ξ d=900喇叭口 1 0.1 0.064 900彎頭d=600 1 1.0 0.64 d=600/500偏心漸縮管 1 0.2 0.128 水泵入口 1 1.0 0.64 攔污柵 1 0.3 0.192 合 計(jì) s吸=s 吸沿程+s吸局部=1.927 出 水 管 直 管 d(mm) l(m) n 550 57 0.012 附 件 名稱（規(guī)格） 數(shù)量 ξ d=550帶閘閥 1 0.06 0.054 d=350/550漸闊管 1 0.42 0.379 45彎頭 2 0.5 0.902 d=550淹沒(méi)式出口 1 1.0 0.902 伸縮器 3 0.21 0.57 合 計(jì) s出= s 出沿程+s出局部=6.15 合 計(jì) s總=6.15+1.927=8.077 表一 5.4據(jù)海拔高程及水溫對(duì)H進(jìn)行修正：海拔高程，最低水位時(shí)為22.942m，查《水泵及泵站》（西安理工大學(xué)欒鴻儒主編，中國(guó)水利電力出版社，1993.6版） 表4—3得 由表4—1氣溫40.5度， 當(dāng)Q=3時(shí)，水泵的安裝高程為：22.942+10.3-0.75-4.5-0.759=27.233m 當(dāng)Q=0.6 時(shí)，水泵的安裝高程為：26.948+10.3-4.5-10+10-0.75-0.28=31.72m 兩者取小值，故水泵的安裝高程為27.233m 計(jì)算水泵的工況點(diǎn)，進(jìn)行工況校核 6 進(jìn)行進(jìn)出水管布置，并計(jì)算各阻力系數(shù) 出水管路布置見(jiàn)泵中的軸線剖面圖，列表計(jì)算管路阻力系數(shù)，見(jiàn)表一 ，計(jì)算管路的水頭損失 。,S一定，假設(shè)不同的流量，求出相應(yīng)的h，采用數(shù)解法求解泵的工況點(diǎn)，設(shè)(查《給水排水工程設(shè)計(jì)手冊(cè) 4 給水排水設(shè)備》（ 李金根主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社 ，1996年版) 得兩點(diǎn)（1400，46）、（2020，32） 解方程得 A=58.90 B=85.45 所以 , 聯(lián)立方程得水泵的工況點(diǎn)（1846，36.42） 在高效區(qū)范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)流量時(shí)開(kāi)5臺(tái)泵即可滿足要求。 當(dāng)時(shí)，開(kāi)6臺(tái)泵，其工況點(diǎn)由數(shù)解法來(lái)確定： ，泵的工況點(diǎn)（1725，39.27）同樣在高效區(qū)范內(nèi) 當(dāng)時(shí)， 得泵的工況點(diǎn)（1914，34.74） 同樣在高效區(qū)范圍內(nèi)，但由于時(shí)，開(kāi)1臺(tái)泵不滿足要求，開(kāi)2臺(tái)泵效太低，故開(kāi)2臺(tái)泵，然后進(jìn)行工況調(diào)節(jié)。采用變速調(diào)節(jié)（數(shù)解法） ，代入，得H=38.02m 代入B點(diǎn)的相似拋物線方程得： 聯(lián)立 （1）， (2) 得 Q=1226.7, H=49m ,由相似比定律 即將水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到860r/min 即可滿足要求 7確定泵房位置的結(jié)構(gòu)形式 7.1在泵站中軸線上選2個(gè)點(diǎn)，比較確定泵房位置 點(diǎn)1：輸水干渠岸邊，自此處取水，可不修引渠，減少開(kāi)挖量，取水條件好，但是在同等條件下，管道長(zhǎng)度加大，投資大，且管路損失大，以后的運(yùn)行量也多。 點(diǎn)2：30m高程附近布置泵房，在此處布置，引渠和管路長(zhǎng)度相當(dāng)，且符合地形條件，同等條件下布置，靠近出水池，縮短了管路長(zhǎng)度，減少了管路損失，降低了運(yùn)行量，但處于變坡上，通風(fēng)采光條件可能不好。 綜合考慮布置原則，選擇點(diǎn)2布置泵房及樞紐 7.2泵房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)形式擬定 選擇單級(jí)雙吸離心泵臥式機(jī)組，水源水位變幅4m，站址附近地質(zhì)條件較好，地下水位埋深5m，且無(wú)斷層和破碎帶，選擇分基型泵房建設(shè) 8 泵房?jī)?nèi)部布置及尺寸擬定 8.1主機(jī)組采用一列式布置，即主機(jī)組位于同一列直線上，見(jiàn)泵房平面圖 （1）單間長(zhǎng)度計(jì)算 水泵基礎(chǔ)長(zhǎng)度b=0.58+1.167+1.0+0.6=3.347m，機(jī)組長(zhǎng)度為 b=3.51m. 兩者取大值 b=3.51m 機(jī)組凈距 ，得機(jī)組中心距，所以主機(jī)房長(zhǎng)度為 所以實(shí)選主機(jī)房長(zhǎng)度為35m，單間長(zhǎng)度為5m ，共7間 （2）泵房高度 其中 代入得，H=6.47m, 取H=7.5m 如圖所示 圖5 （3 ）泵房跨度 所以泵房跨度為： b=2.5+0.35+1.64+0.55+0.54+3=8.73m， 取9m ， 考慮選用DL型，載重50噸的吊車(chē)，寬度為7.5m，吊車(chē)配套電動(dòng)葫蘆，380V,50HZ,3相電，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)型號(hào)ZDY12-4,功率2KW,轉(zhuǎn)速為r=1380r/min泵房跨度如圖所示：圖6 8.2輔助設(shè)備選擇和布置 （1）配電：室外設(shè)6000v-380v變電站，接入配電室，配電室中安裝6個(gè)配電柜，供6臺(tái)泵使用，另立2個(gè)配電柜，接附近照明電路，滿足泵站其它生活用電要求。 配電間的高程為：28.233m，按一間布置結(jié)構(gòu) 配電柜接出的電纜接到各臺(tái)泵上，電纜掛在交通道下。 （2）檢修：檢修間按一間布置，靠近山墻一側(cè)設(shè)3m寬大門(mén)，檢修間的高程為：28.233m。 （3）交通：主交通道設(shè)在出水一側(cè)，寬為1.6m；副交通道設(shè)在進(jìn)水一側(cè)，寬為1.8m；交通間的高程為：28.233m （4）充水：采用水環(huán)式真空泵，考慮抽氣量與真空度 [其中K=1.5, T=5min, V由下圖中閘閥前所有空氣體積確定 ] 選兩臺(tái)SZ-2型真空泵，互為備用，其配套動(dòng)力10KW，轉(zhuǎn)速為1450r/min，（查《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè) 第11冊(cè) 常用設(shè)備》） （5）起重：采用單梁式吊車(chē)，可控制泵房任意布置，以5噸考慮，選用DL型跨度為9m ，配套380v，50HZ的三相電型的電動(dòng)葫蘆，型電動(dòng)機(jī)。 （6）排水：主泵房?jī)?nèi)設(shè)排水溝，并設(shè)地面排水單坡坡降i=1/100，在排水溝盡頭設(shè)溝接外部集水井，其中溝寬20cm，深為20cm，將水匯集與井內(nèi)，通過(guò)排水泵排入進(jìn)水池。 （7）通風(fēng)：通風(fēng)量計(jì)算 考慮太陽(yáng)輻射 泵房?jī)?nèi)降溫所需空氣量： 單個(gè)房間一面窗戶所需 窗戶選型： 下排窗采用豎軸板式進(jìn)風(fēng)窗，開(kāi)啟90度，阻力系數(shù) 上排窗采用豎軸板式進(jìn)風(fēng)窗，開(kāi)啟90度，阻力系數(shù) 進(jìn)風(fēng)窗 排風(fēng)窗 （其中 由右圖的： 圖7 滿足通風(fēng)要求。 9 設(shè)計(jì)進(jìn)出水建筑物，布置支、鎮(zhèn)墩及管路 9.1引渠設(shè)計(jì)見(jiàn)1 9.2進(jìn)水池設(shè)計(jì) （1）進(jìn)水池寬B由泵房進(jìn)水管路確定B,C=0.9m，S=3, 以 , 含5個(gè)寬為0.5m的隔墩，可做綠化。 （2）進(jìn)水池長(zhǎng)確定： 二者取大值得：L=4.86m 隔墩長(zhǎng)為4.86m，且前端作成流線形，以改善泵的進(jìn)水條件。如圖所示圖8 （3）懸空高度：，滿足要求。 （4）淹沒(méi)深度： （5）后墻距： T=0.9 （6）進(jìn)水池池深H 9.3前池設(shè)計(jì) 前池將引渠和進(jìn)水池前后銜接起來(lái)， 其擴(kuò)散角為=30o為正向進(jìn)水前池 （1）池長(zhǎng)L及邊壁形式確定，如圖示 L= 圖 9 （2）前池池底縱向坡度i前池前16.8m段高程同引渠渠底高程，后8.4m作成i=0.2的坡段連接進(jìn)水池 （3）翼墻形式 前池翼墻形式斷面同引水渠擋土墻斷面 9.4出水池設(shè)計(jì) 綜合考慮灌溉要求，該出水池宜設(shè)成側(cè)向出水池 （1） 池深確定： 管口下緣至池底距離 P=0.2m 出水池底板高程 底=min-(Cmin+D0+P)=59.15-(0.163+0.55+0.21)=58.237m 出水池池頂高程 頂=max+Δh=60.15+0.5=60.65m （2）池寬B確定 圖10 管口上緣的最小淹沒(méi)深度 = B>4D0=2.2m 取B=2.634m （3）池長(zhǎng)確定 L=L2+L1+L1’=0.5+2.5+28.1=31.11m （4）出水池與干渠銜接 收縮角取30o 過(guò)度段長(zhǎng)度 緊靠過(guò)渡段的一段干渠，由于水流紊亂，易沖刷， 圖表 10 應(yīng)進(jìn)行護(hù)砌，長(zhǎng)度 Ln=（4~5）×h=5×1.5=7.5m 出水池長(zhǎng)度，如圖11 9.5擋土墻尺寸驗(yàn)算 （一）引渠擋土墻驗(yàn)算 擋土墻高H =5.5m，墻背傾斜ξ=14o，填土表面水平（β=0），墻內(nèi)摩擦角δ=23o，填土為粗沙，φ =35o，r =19KN/m3，地基承載力f=22t/m3=216kpa (1) 初定擋土墻尺寸，如圖（取單寬1m） 墻自重 W=[（0.5+1.78）×2.5+0.5×3.4]×24=177.6KN圖12 (2) 土壓力計(jì)算 用庫(kù)侖土壓力理論，計(jì)算作用于墻上 的主動(dòng)土壓力 Pa=0.5γH2Ka=0.5×19×5.52×0.38=109KN/m 土壓力的豎向分力 Pay=Pasin(δ+ε)=Pasin37o=65.6KN/m 土壓力的水平分力 Pax=Pacos(δ+ε)=Pacos37o=87.06 KN/m (3)抗滑穩(wěn)定計(jì)算 μ=0.5 Ks=>1.3 安全 （4）抗傾覆驗(yàn)算 自重W的力臂a=2.08m，Pay的力臂b=2.76m，Pax的力臂h=1.83m Kt =>1.5 安全 （5）地基承載力驗(yàn)算 1o 作用在基礎(chǔ)底面上的總豎向力 N=W+Pay=177.6+65.6=243.2KN 2o 合力作用點(diǎn)與墻前距o點(diǎn)的距離 x= 3o 偏心距 e=1.3 安全 （4）抗傾覆驗(yàn)算 自重W的力臂a=2.105m，Pay的力臂b=3.22m，Pax的力臂h=2.37m Kt =>1.5 安全 （5）地基承載力驗(yàn)算 1o 作用在基礎(chǔ)底面上的總豎向力 N=W+Pay=399+141.6=540.6KN 2o 合力作用點(diǎn)與墻前距o點(diǎn)的距離 x= 3o 偏心距 e=1.3 安全 圖14 （4）抗傾覆驗(yàn)算 自重W的力臂a=0.875m，Pay的力臂b=1.31m，Pax的力臂h=0.98m Kt =>1.5 安全 （5）地基承載力驗(yàn)算 1o 作用在基礎(chǔ)底面上的總豎向力 N=W+Pay=60+14.8=74.8KN 2o 合力作用點(diǎn)與墻前距o點(diǎn)的距離 x= 3o 偏心距 e=

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