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查水泵资料中的水泵性能表知,14Sh-19与12Sh-13两种泵型均符合要求,对它们进行性能比较,如下表所示。
2.确定台数及方案比较
计算台数
i=Q站/Q泵
12Sh-13型泵:
i=1040/220=4.75(台),取5台;
14Sh-19型泵:
i=1040/350=2.97(台),取3台,由|Q总-Q站|/Q站=
|350x3-l040|/1040=0.9%<
5%,在允许范围内。
两种方案比较,选用5台12Sh-13型泵方案,台数较多,基建投资较大,但安装高度大,利于栗房的通风散热;
流量发生变化时,适应性较强,供水可靠性好,灌溉保证率高。
选用14Sh-19型泵方案,台数较少,且总流量小于设计流量,供水可靠性较差,灌溉保证率低,安装高度小,对泵房的通风散热有不利影响;
但基建投资较小,且总耗电量较省,运.行维护费低。
两相比较,各有利弊。
本设计决定选用5台12Sh-13型泵这一方案。
3.动力机配套
3.1动力类型选定
利用站址附近10KV电力线路,采用直接传动的电动机。
3.2电动机型号
由水泵厂成套供应,采用型号为Y280M-4的三相异步电动机5台,其技术性能如下表
四、管路配套
管材:
铸铁耐久性好,又有一定强度,拟选用法兰式铸铁管。
管径:
根据经济流速确定,由下式计算
D=
式中Q——管路中通过的流量,本设计采用水泵铭牌流量0.22m³
/s。
v——管内流速,m/s。
1.吸水管路及附件选配
管内流速取控制流速。
凭经验,进口喇叭管处取1.2m/s,管道内取1.8m/s。
则进口喇叭管直径
D进=
=0.48(m)
管道直径
D管=
=0.39(m)
管长:
暂拟11.0m。
进水管路附件查资料选用:
喇叭管:
长度250mm、大头直径500mm,小头直径400mm;
双法兰90°
弯头:
R=425mm,内径400mm,中心线长度601mm;
偏心渐缩接头:
小头直径300mm,大头直径400mm,长度670mm;
真空表一只。
2.出水管路及附件选配
管径:
管内流速取管内经济流速,凭经验取2.0m/s,则
D出=
=0.37(m)
本设计取出水管路直径400mm。
出水管路附件查资料选用:
水泵出口渐扩接管:
选用长度670mm、小头直径300mm、大头直径400mm的双法兰正心铸铁渐扩管。
闸阀:
选用内径400mm、长度480mm的Z45T-10型闸阀。
逆止阀:
选用内径为400mm的300X缓闭逆止阀,长度200mm。
压力表一只
五、水泵安装高程确定
1.吸水管路水头损失
吸水管路水头损失按沿程水头损失和局部水头损失分别计算后相加而得。
1.1沿程水头损失h沿。
查资料得铸铁的管道糙率n=0.013,则
h沿=
(m)
1.2局部水头损失h局。
查资料得管路内各局部阻力系数ξ:
①喇叭管:
取ξ进=0.2(设伸入水池的进口长度L<4d=2m);
②双法兰90°
弯头:
由R/d=425/400=1.06,取=ξ90°
=0.76;
③偏心渐缩接头:
由尺寸查得ξ缩=0.18.则
h局=
=0.24(m)
1.3吸水管路总水头损失
h吸=h沿+h局=0.12+0.24=0.36(m)
2.水泵安装高度
2.1修正允许吸上真空高度。
本设计工作水温(25℃)与水面大气压(海拔150m)均超过标准值,用下式进行修正
Hs’=Hs-
式中Hs’——水泵允许吸上真空高度,取4.5m;
——水泵安装处水面大气压,按海拔200m,查表得10.1m;
——工作水温为25℃的饱和蒸汽压力,查表得0.355m。
则Hs’=4.5-(10.33-10.1)-(0.355-0.24)=4.155(m)取4.16m。
2.2计算水泵安装高度H允吸。
2.3水泵安装高程▽a确定
水泵安装高程用下式计算
式中K——安全值,取0.2m。
则▽a=128.46+3.31-0.2=131.57(m),取131.6m,如下图所示。
2.4真空泵选型
抽气设备拟选用SZ-3型水环真空泵2台,互为备用。
性能如下表。
六、泵房初步设计及机组布置
1.确定泵房结构型式
卧式离心泵泵房型式取决于水泵有效吸程、水源水位变幅和地下水埋深等因素。
1.1水泵有效吸程H效吸值计算
式中
——水泵基准面至底座间距离,查水泵尺寸表得0.52m;
——水泵基础高出机坑地面高度,取0.1m。
则H效吸=131.6-128.46-0.52-0.1=2.52(m)。
1.2水源水位变幅△H
水源最高运行水位128.86m,最低运行水位127.34m,
水位变幅△H=128.86-127.34=1.52<H效吸=2.52m。
1.3泵房结构型式确定
由上述计算,水泵有效吸程大于水源水位变幅,选用挡土墙式分基型泵房。
2.泵房内部设备布置
2.1主机组布置
为减小泵房长度和进水池的宽度,从而减少工程量,主机组布置采用双列交错式布置。
查机组尺寸表得:
机组轴向长度为L机组=2.263m,水泵进出口之间的长度为b泵=1.04m,水泵轴向长度为L泵=1.19m,管路中心线至水泵边缘距离为1.19-0.65=0.54(m),如右图(单位:
mm)所示。
由单机流量Q=0.22m³
/s,查资料得机组设备顶端与墙的间距为0.7m,设备与设备顶端间距为0.8~1m,平行设备间距为1~1.2m,为方便布置,各间距统一取b=1.0m,布置如下图(单位:
m)所示。
2.2配电间布置
由于主机组采用双列交错式布置,该种布置方式泵房内比较混乱,故配电设备采用一端布置,有利于机组的通风采光、不增加泵房跨度。
由于5台机组交错布置,泵房的长度不致过长,故一端布置不会影响管理人员对配电设备的监控。
本设计拟配备7块(其中主机组5块、照明与真空泵机组1块、总盘1块)BSL-1型低压成套不靠墙配电柜,标准尺寸为柜宽0.8m、柜厚0.6m、柜高2.0m。
沿泵房跨度方向一排布置。
柜后留0.8m检修空间,柜前留1.5m运行操作空间,两侧各留0.8m通道,则配电间所需跨度B配=7×
0.8+2×
0.8=7.2(m)。
所需开间L配=0.8+0.6+1.5=2.9(m),配电间平面尺寸如右图(单位:
2.3检修间布置
检修间布置在泵房中交通便利的一端,与配电间相对。
检修间的尺寸大小以能放下并拆卸一台电动机为原则。
电动机拆装所需的轴向长度为(2.263-1.19)×
2=2.15(m),在四周留0.7m的操作空间,则
L检=2.15+0.7×
2=3.55(m)其跨度与机组间相一致,但不能小于基本操作要求的3.55m。
2.4交通道布置
为便于工作人员巡视和设备搬运,在泵房出水侧沿长度方向布置主交通道,与泵房两端的配电间、检修间接通,宽度取1.5m。
工作通道布置在主机组层上、泵房进水侧,宽度取0.8m。
2.5充气系统布置
充气系统包括真空泵机组和抽气干、支管,布置在主泵房进水侧的空地上,不占泵房面积。
基础离墙0.5m,抽气管线贴地面沿主泵管线布置,布置型式如下图(单位:
cm)所示
2.6排水系统布置
排水系统用来排除水泵水封用的废水、轴承冷封水及管阀漏水等。
因本设计进水池水位相对主机组地面高程低,有自排条件,所以采用地面明沟排水,支沟沿各主泵管线绕主机组基础布置,以1%的底坡,坡向泵房进水侧,与干沟相接。
干沟沿泵房长度方向布置于进水侧墙边,底坡约3%,坡向泵房一端,排至进水池中。
尺寸及布置如上图所示。
2.7电缆沟布置
电缆沟布置在主机组基础的另一侧,与排水系统相对。
电缆沟内布置室内动力用线路,用埋地钢管敷设。
沟截面按埋设15根电缆线设计,并加盖保护,如右图(单位:
2.8起重设备
本设计中最大的单件设备是电机,重659kg。
安装检修时选用SG-2型单轨小车,沿泵房长度方向平行布置于两列主机组轴线上方,设两套起重设备。
3.泵房尺寸确定
3.1泵房平面尺寸
3.1.1泵房长度计算:
式中
——泵房长度,m;
——主机组的长度,15.955m,取16m,将靠近检修间侧靠墙边距调整为1.045m;
——配电间长度,2.9mm;
——检修间长度,3.55m。
将上述各值代人上式中,得到
=16.0+2.9+3.55=22.45(m)。
以进出水管路不穿墙柱为原则,取每个机组开间为3.3m,共7间房,则泵房总长调节为i总=7×
3.3=23.l(m),机组间和配电间尺寸不变,检修间调整为4.2m。
3.1.2泵房跨度计算:
式中B——泵房跨度,m;
——列主泵进口到相邻列主泵出口的距离,按前述布置,为
1.04+1.04+1=3.08(m);
——进水侧工作通道宽度,0.8m;
——靠近进水侧一列主泵的偏心渐缩接管长,为0.67m;
——排水沟槽宽度,0.3m;
——靠近出水侧一列主泵正心渐扩接管长,为0.67m;
——逆止阀长度,0.2m;
——闸阀长度,0.48m;
——出水管与闸阀间短管长度,0.8m;
——水栗层王通道宽度,1.5m。
则B=3.08+0.67+0.8+0.3+0.67+0.2+0.48+0.8+1.5=8.5(m)。
3.2泵房立面尺寸
泵房立面尺寸包括主机组层地面高程、检修间等地面高程和泵房高度等。
3.2.1主机组层地面高程▽主:
式中▽主——水泵安装高程,由前述计算得130.7m;
——水泵轴线到底座间距,查水泵尺寸表得0.52m;
h——水泵基础高出主机组层地面高度的尺寸,取0.1m。
则▽主=131.6-0.52-0.1=130.98(m)。
3.2.2主通道和配电、检修间地面高程▽道。
主通道和配电间、检修间同一高程布置。
受出水管路附件与电缆沟立交控制。
——水泵出水口中心高程,由水泵安装高程和水秦出水口到水泵轴线的距离305mm,得
=131.6-0.305=131.295(m);
——电缆沟与出水管立交净间距,取0.15m;
——电缆沟高度,考虑壁厚0.055m,取0.55m;
D——出水管路直径,0.4m。
则▽道=131.295+0.15+0.55+0.4/2=132.195(m),取▽进=132.20m。
主通道与电缆沟立交关系尺寸如下图(单位:
3.2.3泵房外地面高程。
出水侧室外地面高程与主机组层地面高程齐平。
其余三边室外地面高程整修成低于室内主通道地面0.20m,即132.20-0.20=132.00(m)。
3.2.4泵房高度。
由检修间地面到房顶间净高确定。
泵房高度由起重设备控制,计算式如下
式中H——泵房高度,m;
——安装好的最高主机组高出检修间地面尺寸或大型板车高度,两者中取大值,本设计主机组顶高程131.6+0.33=131.93(m),低于检修间地面,因此按大型板车高度0.8m确定;
——板车面至最高吊物底净距,取0.4m;
——最大起吊件高度,本设计为水泵,其高度为0.854m;
——吊索垂直尺寸,取水泵轴向尺寸的0.85倍,水泵轴向尺寸为1.19m,
则0.85×
l.19=1.01(m);
——起重吊钩在最高位置时,吊钩至屋架底梁间距。
由30a号工字钢高
度30cm和SG-2型单轨小车高度(含吊钩)63cm确定为0.93m。
则H=0.8+0.4+0.854+1.01+0.93=3.994(m),取4.0m,如下图(单位:
3.3主要构件细部尺寸
主要构件细部尺寸包括墙体、门窗和屋盖等房围护结构尺寸。
3.3.1墙体:
泵房采用砖砌墙体,墙厚为一砖0.24m,墙柱尺寸为0.5m×
0.5m,墙垛突出在室外。
3.3.2墙基:
采用砖砌大放脚基础,顶部设钢筋混凝土底梁,墙体砌筑其上。
3.3.3过梁与圈梁:
在门窗洞上方设置钢筋混凝土过梁,宽与墙体厚相等,梁高为0.2m,长度超过门窗宽0.8m。
在檐口处设置钢筋混凝土圈梁。
宽度与过梁相同,梁高取0.3m。
3.3.4门:
泵房设大、小门各一扇,其中大门为3.0m宽、3.0m髙的木质双扇外开门,布置于检修间一端的山墙上;
小门为1.2m宽、2.4m高的单扇木质内开门,布置于配电间一端的山墙上,与主通道成一直线。
3.3.5窗:
为满足采光、通风和散热等要求,在泵房进出水两侧墙体上,每个开间各设上下两层式窗户,上层为对流窗户,2.0m宽、0.7m高;
下层为采光窗户,2.0m宽、1.4m高。
窗户底离检修间地面0.8m。
符合通风采光要求。
3.3.6屋盖:
本设计采用双坡面斜屋盖,屋面坡角取25°
,屋架为桁架结构,其高度为tan25°
x8.55/2=1.98m。
取高度为2.0m的屋架。
泵房立面尺寸如下图(单位:
七、进水建筑物设计
1.进水池
1.1型式
采用矩形挡土墙进水池。
1.2尺寸确定
包括平面、立面与细部结构等尺寸。
1.2.1立面尺寸
(1)悬空高度h1:
喇机管垂直布置,h1取0.8D进=0.8×
O.5=0.4(m),考虑安装检修要求,取0.5m。
(2)最小淹没深度h2:
h2>1.25D进=1.25×
0.5=0.625(m),取0.7m。
(3)池底高程▽底:
▽底=▽低-h1-h2=126.64-0.5-0.7=125.44(m)。
(4)池顶高程▽顶:
取泵房外地面髙程,本设计为132.00m。
进水池立面尺寸如下图(单位:
1.2.2平面尺寸
(1)池宽B:
池宽按下式计算
式中n——机组数,本设计方案为5台;
——相邻两进水管中心间距,本设计为2.92m;
——边管中心线至池侧壁距离,为(
-
)/2=(2.92-0.5)/2
=1.21(m)。
则池宽B=(5-l)×
2.92+2×
1.21=14.1(m)。
(2)池长L:
用经验公式进行计算
式中T一一进水管与后池壁净距,取0.5
。
则L=4.5×
0.5+0.5×
0.5=2.5(m)。
进水池平面尺寸如下图(单位:
1.3细部构件尺寸
水池三边挡土一边临水,挡土面为浆砌块石重力式墙,护底用M5砂浆砌石,厚0.4m,喇叭管附近护底厚增至0.6m,并在其顶面现浇0.1m混凝土,防止块石因吸水而松动。
池后壁至泵房外墙间距离,考虑施工时泵房大放脚要建在原状土上的原则,假定开挖线坡度为1:
1,并留有必要的余地,确定挡土后墙与泵房外墙间净距为5.0m。
如下图(单位:
2.引渠
2.1引渠断面设计
按明渠均匀流方法计算。
取边坡系数m=1.5,糙率n=0.025,用试算法确定水深h和底宽b。
设h=1.0m,b=1.6m,计算通过的流量Q。
过水断面
(㎡)
湿周
(m)
水力半径
谢才系数
(m1/2/s)
流量
>1.04(m³
/s)
符合要求。
2.2冲於校核
经校核实际流速v实,满足v不淤<v实<v不冲的要求。
2.3引渠底高程计算
引渠设计要满足最低运行水位时仍能引进泵站设计流量,并在此基础上尽量减少土方开挖的原则。
估算渠首进口处水面降落为5cm,则渠首处渠底高程为127.34-0.05-1.0=126.29(m)。
渠末处渠底高程为126.29-100/6000=126.67(m)。
引渠设计横断面如右图(单位:
3.前池
前池是引渠与进水池连接的过渡段,其设计要考虑平面、立面平顺扩散。
3.1前池才广散角α;
前池扩散角应尽量与水流的天然扩散角相吻合。
本设计采用倾斜池壁,扩散角取30°
3.2前池长度L
前池长计算公式为
式中B——进水池宽度,14.12m。
b——引渠底宽1.6m;
α——平面扩散角,30°
则L=26.08(m),取26m
3.3前池底坡i
前池底坡取决于引渠和进水池的池底高程与前池长度。
要求前池靠近进水池一段的底坡为0.2〜0.3,以稳定流态。
前池底坡按下式计算
——引渠末端渠底高程,126.67m;
——进水池池底高程,125.44m;
L——前池长度,26m。
则i=0.05<
0.2。
为节省工程量,在不改变平面扩散角的前提下,将靠近进水池一侧的底坡改为0.25,其余池段与引渠底坡相同,则标准底坡段长度为
L’=4.92(m)
3.4细部构造尺寸
前池坡面与进水池壁面间用八字形重力式翼墙连接,翼墙轴线与水流方向间夹角取45°
翼墙断面为渐变形。
护底与护坡均采用M5砂浆砌石,厚度0.4m,下设0.1m厚砂石垫层。
进水建筑物型式与尺寸如下图(单位:
纵剖面图:
平面图:
八、出水建筑物设计
出水建筑物设计包括出水池、输水渠及出水管路的设计等内容。
1.出水池
本设计采用开敞式侧向出水池,出口断流方式采用拍门。
(1)出水管道出口直径队,本设计取0.55m。
(2)出水管下缘至池底距离P,本设计取0.2m。
(3)出水管上缘最小淹没深度h淹,不小于2倍出口流速水头,本设计取3倍出口流速水头,即
(4)出水池顶高程▽顶m,用下式确定
——出水池控制水位,本设计为154.84m;
——安全超高,由流量Q=0.22m³
/s,查资料取0.4m。
则
=154.84+0.4=155.24(m),取155.30m。
(5)出水池底髙程▽底,用下式确定
——出水池最低运行水位,本设计为155.26m。
则▽底=155.26-0.13-0.55-0.2=154.38(m)。
出水池立面尺寸如下图(单位:
(1)出水池长度L出,用下式确定
式中n——出水管路根数,本设计为5根;
S——出水管口净间距,取2倍出水管口直径,即2×
0.55=1.10(m);
——边管口至池侧壁间净距,取一个出水管口直径,即为0.55m。
=0.55+(5+6)×
0.55+(5-l)×
l.l0=11.0(m)。
(2)出水池宽B出,用下式确定
——边管出口处池宽,拟取4=4
×
0.55=2.20(m)。
则
=2.20+(5-1)×
0.55=4.40(m)。
出水池平面尺寸如下图(单位:
2.输水干渠
2.1输水干渠断面设计
按明渠均匀流设计。
黏土边坡系数m取1.5,渠床糙率n取0.025;
底坡i=1/3500。
用试算法确定渠道设计水深和渠底宽b。
设渠道设计水深h=1.0m,渠底宽b=1.8m,计算通过的流量Q。
>1.08(m³
2.3干渠渠首高程计算
渠首处渠底高程为156.28-1.0=155.28(m)。
渠首处渠顶高程,本设计采用与出水池齐平,取155.3m。
横断面如右图(单位:
m)所示
3.连接段设计
3.1平面尺寸
3.1.1收缩段长度L缩。
式中B——出水池宽度,4.4m;
b——输水干渠底宽,1.8m;
α——平面收缩角,凭经验取40°
=3.57(m),取4m。
3.1.2干渠护砌段长度L护。
根据经验本设计取5倍渠道设计水深,即L护=5×
l.0=5.0(m)。
3.2立面尺寸
池底高程为154.38m,渠首底部高程为155.28m,高差△H=155.28-154.38=0.9(m)。
拟在出水池尾部(即收缩段首部)设置0.9m的垂直台坎,作为立面连接设计,如下图(单位:
4.细部构造设计
出水建筑物修建在半填半挖的坡地上,因土质较好,故出水池池壁采用C15混凝土重力式结构。
与出水管接触部位设置宽0.2m的阻水环,防止渗水。
每根水管上方留直径为50mm的通气孔,能使管中空气自由出人。
池底用C15混凝土浇筑,与挡水墙分离,界缝处设置止水片。
:
出水池挡水墙断面各部分尺寸如下图(单位:
收缩段边坡做成浆砌块石扭曲面结构。
护底0.4m,底下砂石垫层厚0.1m。
护砌段采用0.3m厚的干砌块石护坡护底。
砂石垫层取0.1m厚。
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- 泵站 设计