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1.4
1.0
d.土壤及水文地质
土壤组成主要以盐化草甸土及硫酸盐渍田为主,其中硫酸盐渍田占全区的29.5%,盐化草甸土占13.5%。
本区地下水埋深为0m(汛期),0.7m(非汛期)。
e.冻结深度:
1.4m。
f.最大平均风速:
25.7m/s。
g.地震基本裂度:
7度区。
h.交通条件:
本站场外交通较便利,油田公路及乡路均可到达现场附近,需另修进场路2500m。
i.社会经济情况:
区内有耕地17.34万亩,其中水田17.32万亩,菜田占地0.02万亩;
荒地及村镇等占地28.47万亩。
农村总人口为88318人,农业劳力18565人,分属不同的4个场乡。
j.即有工程
本区防洪排涝主要工程为吴家总干,总干首端及尾端分设进水闸与排水闸,沿岸有排灌及排灌点计11座。
总干淤积严重,据实测平均每断面淤积82立方米。
尾端排水闸年久失修,汛期外河高水位不能自排,当防洪标准提高后,该闸与大堤规模不相适应。
k.农业生产情况
区内以种植水稻为主,大部分地区土质肥沃,逐步形成稳产高产田,亩产均在800斤以上,部分地区以高达1260斤。
1.2.2排水模数和排水流量
排涝标准:
十年一遇。
查“辽宁省中部平原区排水目数表”,南部地区三日降水量190-200mm,旱田机排模数0.34-0.4m³
/(s.km²
)。
水田排水模数为旱田模数的70~80%,根据地区实际情况采用75%,水田排水模数取0.4×
0.75=0.30m³
城市排水模数取1m³
城市降雨以120分钟计算作为降雨的最大历时时段。
按农田和城市同时排水,利用吴家总干进行部分调蓄,将各排水口流量组合到站址外,拟定排水流量为30m³
/s。
1.2.3水位
a.进水池水位
最高水位:
3.20m
机排:
最高运行水位1.7m设计水位1.10m
自排:
最高水位2.12m正常水位1.328m
地下水位:
0.7m
b.外河水位
本站排水口属洪水潮水交替作用的过度段,当频率为20年一遇时,受洪水控制,最高潮水位6.5m。
10年一遇最高潮水位是5.30m,出水池水位5.60m。
外河非汛期时:
正常高潮位是2.56m,正常低潮位是0.65m。
1.2.4防洪堤
堤顶高程:
8.15m
边坡系数:
迎水坡为2.5,背水坡为3.5
1.2.5渠道
a.吴家总干站地处断面尺寸
渠底高程:
-1.00m
底宽:
49.00m
边坡:
1׃2.0
b.堤外
站址处地面高程:
2.50m
1.3设计程序
1.3.1资料分析与计算
a.基本情况及建站缘由;
b.确定排水流量的确定;
c.水文气象;
d.根据内外水位分析,计算设计净扬程,最大净扬程,最小净扬程;
e.根据排水流量,排水面积,确定工程等级建筑物级别。
1.3.2机组选型
拟选几种型号水泵,进行分析比较选之,同时确定配套电动机。
1.3.3枢纽总体布置方案比较
1.3.4建筑物设计
a.泵房
b.进水建筑物
c.出水建筑物
d.水泵工作点校核及安装高程确定
e.辅助设备选择及布置
f.建筑物稳定校核
g.结构计算:
水泵梁、牛腿、电机层楼板等。
1.3.5绘制设计图纸。
2.泵站工程规划
2.1泵站枢纽布置
2.1.1站址选择
站址选在新兴农场何家坝外滩地处,双台子河堤坝外侧,吴家总干尾端,主要考虑了以下几个方面:
a.充分利用原有工程1968年修建的红旗闸,对减小工程投资很有利;
b.地质条件较好;
c.吴家总干地区农田及市区受涝严重,在此建站可以排除汛期
大量的积水;
d.交通便利,油田公路及乡公路均可到达现场附近;
e.泵站自排与机排相结合,可以改善吴家总干淤积严重的状况;
2.1.2建筑物级别确定
根据排水流量、排水面积,查《泵站设计规范》排水泵站分等指标,本泵站工程等级为Ⅲ级:
查《泵站设计规范》泵站建筑物级别划分,主要建筑物为3级,次要建筑物为4级,临时建筑物为5级。
如下两表:
表2-1排水泵站分等指标
泵站等别
泵站规模
装机流量m³
/s
装机功率104kw
Ⅲ
中型
50~10
1~0.1
表2-2泵站建筑物级别划分
主要建筑物
次要建筑物
临时建筑物
3
4
5
2.1.3枢纽布置
枢纽布置原则:
a.服从地区治理规划要求;
b.要创建良好的水流条件,引水、进水流态平稳,不能产生回流、死水区旋涡;
c.充分发挥各建筑物的最大作用;
d.各建筑物要互相协调,保证运行安全,管理方便;
e.尽量减少开挖,压占农田及原有建筑物的拆迁;
f.尽可能满足综合利用的要求,排灌结合,自流与排水结合。
2.1.4枢纽总体布置方案比较
a.布置原则:
排水站枢纽布置要充分考虑自排与机排最佳组合形式。
b.布置形式
按照自流排水建筑物和泵房的相对关系,排水泵站建筑物布置形式可分为合建和分建式。
按照泵房与围堤的相对位置,泵房建筑物布置分为堤后式和堤身式。
c.方案比较
表2–3枢纽总体布置形式比较表
布置形式
优点
缺点
分建式
有单独的前池、出水池,进水平顺,出水池易于布置
管理不便,投资大
合建式
布置紧凑、简化,管理方便,投资低
结构复杂,施工期较长
堤身式
出水流道短,泵房与出水建筑物浇筑在一起,整体性强,操作、运行管理集中
建筑标准高,工程量大,通风、采光、防潮不好
堤后式
对泵房建筑要求低,容易满足抗滑,稳定的要求,基础应力分布比较均匀,有利于施工场地布置和施工组织工作
操作、运行管理分散
d.结论
通过分析比较,本泵站决定采用合建式、堤后式的布置形式。
2.2确定水泵的特征扬程
2.2.1进水池与出水池水位分析见表2-4
表2–4进水池水位与出水池水位一览
水位
进水池
出水池
最高水位
3.2
6.5
设计水位
1.1
5.6
最低水位
2.56
2.2.2确定水泵特征扬程
由于进水池水位的不同组合产生了泵站的不同扬程,即泵站的特征扬程。
查《机电排灌设计手册》表1-9,粗估计水力损失为净扬程的15%。
a.设计净扬程H净设,是泵站进、出水池设计水位差。
H净设=▽出设—▽进设=5.6-1.1=4.5m
则:
H设=(1+15%)×
4.5=5.2m
b.最高净扬程H净max,可采用进出水池水位过程线中的最
大位置。
H净max=▽出max—▽进min=6.5—1.1=5.4m
Hmax=(1+15%)×
5.4=6.21m
c.最低净扬程H净min,可按进出口水池水位过程线中的最
小差值。
H净min=▽出min—▽进min=2.56—1.1=1.46m
Hmin=(1+15%)×
1.46=1.679m
2.3确定泵站的设计排水流量
根据资料拟定泵站的设计排水流量为30m³
/S。
3.机组选型
3.1原则
a.充分满足排水设计标准内各个排水季节的流量和扬程的要求。
并尽量使所选水泵在泵站设计扬程运行时的工作点,在其设计(额定)工况点附近,在泵站最高及最低扬程运行时的工作点,在其高效区范围内;
b.选用性能良好(水力特性抗气蚀性能),并与泵站Q、H变化相适应的泵型;
c.所选水泵的型号与台数便于建设、投资最少,根据经验所选台数一般3~9台为宜;
d.便于运行调度、维修和管理;
e.尽量照顾综合利用的要求。
3.2依据
主要的依据是流量和扬程两大要素.
3.3水泵选型
a.初选泵型:
考虑本泵站大流量、低扬程,初步选用轴流泵。
查《水泵样本》,初选三种泵型如表3-1:
表3–1泵型性能比较
方
案
泵型号
叶片安放角
流量Q
扬程H
m
转速n
r/min
功率N(KW)
效率η
%
叶轮直径D
Mm
m³
/h
L/s
轴功率
电机型号和功率
1
1200ZLB-125
+4
19656
5.71
490
372
400kw
82.2
1000
20592
5.02
339
83.2
21852
3.92
298
78.2
2
1200ZLB-85
−4
12888
141.5
330kw
79.3
970
10800
6.4
214.5
87.7
7884
9.05
244.9
1200ZLB-100
−2
11952
3322.6
6.84
480
256
JSL-15-12
280kw(6kv)
87
13460
3738.7
5.11
212.7
88
14904
4140
3.07
152.3
81.7
b.确定各泵型台数
用关系式i=Q站/Q泵确定上述各泵所需以台数。
总排水量为30m³
/s(108000m³
/h)及选型的3种泵的单泵流量,计算出各种型号所需水泵台数,如表3-2
表3–2泵型比较
方案
水泵型号
Q单设(m³
/h)
扬程(H)
台数
备注
Ⅰ
+4º
6
Ⅱ
-4º
6.40
10
-2º
9
c.最优方案选定
方案Ⅰ:
1200ZLB-125型单泵流量偏大,扬程偏小,虽然所选台数适合,设计参数运行在高效区内,但和方案Ⅲ相比,偏离高效区峰值,所以该方案不宜采用。
方案Ⅱ:
1200ZLB-85型单泵流量偏小,扬程稍大,且设计参数偏离高效区峰值较远,运行效率低于方案Ⅲ,所选台数较方案Ⅲ多,会增加土建工程和机电设备的费用,所以不宜采用。
方案Ⅲ:
1200ZLB-100型泵效率明显超过前两种,再从未来的运行工况分析,1200ZLB-100型泵与泵站设计扬程靠得最近,工况应变范围可能略胜一筹,且所选台数适宜,因此本设计确定采用1200ZLB-100型9台立式轴流泵为最优方案。
3.4动力机选配
查水泵工作性能表:
配用的电动机型号为JSL-15-12,功率为280KW,电压为6000V。
3.5传动设备选型
a.原则:
尽量采用传动效率高的传动设备。
b.类型:
表3–3传动设备形式比较
类型
适用情况
直接传动
当动力机和水泵的额定转速相等、转向相同,均为立式和卧式而且两轴共线时。
结构简单、占地面积小、传动平稳、安全可靠,效率高。
不便于转速调节和小型动力机的综合利用。
间接传动
当动力机与水泵转速不同,或转向不一致,或两轴不共线时。
中小型机组广泛使用的皮带传动和齿转传动属于间接传动。
皮带传动具有结构简单,成本低、皮带磨损后易拆换、工作平稳、冲击影响少等优点。
齿转传动效率高,结构紧凑占地面积小,操作安全,可靠耐久,传递功率大,传动比十分精确等很多优点。
皮带传动比不易严格控制,占地面积大,两轴均受一定的弯曲应力等。
齿轮制造工艺要求高,价格较贵。
c.确定采用直接传动(刚性联轴器)
4.泵房建筑物设计
泵房设计包括:
泵房结构类型的选定、泵房地基处理、泵房内部布置形式和各部尺寸的拟定、泵房整体稳定校核以及各部分构件的结构设计和计算等。
4.1泵房设计遵循的原则:
a.在满足设备安装、检修及安全运行的前提下,机房的尺寸和布置尽量紧凑、合理,以节约工程投资;
b.泵房在各种工作条件下应满足稳定要求,构件应满足强度和刚度要求,抗震性能良好;
c.泵房应座落在稳定的地基基础上,避开滑坡区;
d.充分满足通风、采光、散热及低噪音要求;
e.泵房水下结构部分应进行抗裂校核及防渗处理;
f.在条件许可下,应讲求建筑艺术,力求整齐美观,为此可适当提高泵房的建筑标准。
4.2建筑泵房结构类型
影响泵房结构型式的因素大致有:
所选机组及动力机类型和构造、站址地基条件(包括地质和地下水位)、水源水位的变幅、枢纽布置和施工条件等。
表4–1泵房类型比较
泵房类型
结构特点
分基型
房基与机墩分开,设备的基础与泵房基础分开,地下水位低,无水下结构,适用于卧式及斜式水泵。
干室型
四周墙壁和底板形成一个干燥的不透水的地下室,适用于水源水位变幅较大的情况下。
适用于大、中型立式离心泵;
湿室型
水泵的进水池与泵房合并建筑,分为上下两层,叶轮多淹没在水中,形成一个湿室,适用于中小型的立式轴流泵和中小型立式离心泵;
块基型
水泵的进水流道与泵房的底板用钢筋砼浇成一个整体,适用于大型水泵。
分析当地的地基情况及土壤、地质等条件,湿室型泵房较为适合。
结构特点:
水泵的进水池与泵房合建共用一底板,泵房分为上下两层,上层为电机层,安装电动机及配电设备,下层为水泵层,安装水泵,叶轮淹没于水中,形成一个湿室。
结构形式;
湿室型结构分为墩墙式、排架式、箱形结构式和圆筒式等。
分析:
墩墙式结构,水泵工作互不干扰,水流条件好,便于单台检修,墩墙和底板可采用浆砌石结构,可就地取材,施工简单等优点,决定采用墩墙式湿室型泵房。
4.3泵房布置
泵房的厂房一般有三个部分组成,即主厂房(主要布设主机组);
副厂房(布设电器设备);
检修间(检修机组及电器设备等)。
查标准GB/T50265—97,该泵站为中型规模。
为此,该泵站泵房布置包括主厂房、副厂房及检修间。
a.主厂房与副厂房及检修间的相对位置有一端式和一侧式。
主要根据泵站的地形、地质条件、高压线路的来向、进厂公路的位置等加以确定。
b.主机组的布置有一列式和双列式交错排列两种形式。
c.布置形式比较如表4—2:
表4–2泵房布置形式比较
一列式
布设整齐,主厂房跨度小
机组数目多时,主厂房长度过长,对泵房基础稳定不利。
双错式
可减小工程开挖量
增加了主厂房跨度,厂房内部
不整齐,运行管理不便。
一端式
可减小泵房跨度,主厂房、进出水侧可以开窗,有利于自然
通风和采光。
机组台数较多,主厂房纵向长度较长时,运行管理不便。
一侧式
缩短泵房长度,便于运行管理
主厂房出水侧无窗,影响泵房
的自然通风和采光。
经过资料分析和布置形式比较,泵房内主机组采用一列式布置,主厂房与副厂房相对位置采用一端布置,副厂房布置于主厂房的右端,检修间布置于主厂房左端。
主厂房示意图如图(4—1):
图4—1泵房平面布置图
4.4确定泵房尺寸
泵房尺寸包括平面尺寸和立面尺寸。
根据设备的合理布置,满足设备的安全运行及泵房的稳定要求,定出泵房的跨度和长度;
根据机组及其起吊设备等条件定出泵房的高度。
4.4.1泵房平面尺寸
泵房平面尺寸包括其长度和跨度。
查《机电排灌设计手册》与水泵与水泵站教材。
a.泵房长度
泵房长度L。
主机组按一列式布置,用下式计算
L=nb+(n-1)F
式中n—主机组台数,本设计为9台套;
b—湿室单独进水池宽度
据经验:
L′=(2~5)D进=(3.2~8)L′,L′取5m;
F—湿室中隔墩厚度,计划用100号砂浆砌石建造,考虑扣除检修门槽深及自身强度等因素,取0.9m。
边墩厚度,一般取1.1m。
L=9×
5+8×
0.9=52.2m
检修间长度确定为5m。
b.泵房跨度
根据泵房内进出管路、阀件、水泵横向长度及安装检修必须的距离而定,最小的跨度不应小于4.5m。
计算公式为:
B=D+b1+b2+b3+b4+b5
=1.25+1.5+1.0+1.5+1.0+1.5=7.75m
b5
b4
图(4—2)b3
b2
D
b1
式中:
B—泵房净宽,m;
D—电机外径,查手册(电动机部分)得1.25m;
b1—电机外壳至出水侧墙壁距离,查手册取1.5m;
b2—吊物孔边至电机外壳距离,取1.0m;
b3—吊物孔宽度,按吊运最大部件尺寸决定,查取1.5m;
b4—吊物孔边到进水侧墙壁距离,取1.0m。
b5—检修工作桥宽,取1.5m
考虑设备检修及后墙厚0.5m,要求确定B=9m。
4.4.2泵房立面尺寸
泵房立面尺寸即为泵房内各层的高程,起决定作用的是水泵的安装高程,即水泵叶轮中心线高程,其余高程可由此推算。
a.水泵安装高程:
▽安=▽min-h=1.1-1.5=-0.4m
▽min—进水池最低水位,1.1m;
h—最小淹没深度,查水泵尺寸得1.5m。
b.水泵进口高程:
▽进=▽安-0.615=-0.4-0.615=-1.015m
0.615值由水泵尺寸中查得。
c.底板高程:
▽底=▽进-h1=-1.015-0.85=-1.865m=-1.87m
h1—悬空高度,取0.85m;
d.水泵梁高程:
▽泵梁=▽进+a=-1.015+1.578=0.563m
a—水泵进口至水泵梁顶面的距离,查水泵尺寸得1.578m(0.615+0.963);
e.电机层楼板高程:
▽楼=▽高+K=3.2+0.8=4.0m
▽高—最高内水位,查资料得3.2m
K—安全超高,一般0.5~1.0m,取0.8m;
f.吊车梁高程:
▽梁=▽楼+h3+h4+h5+h6+h7
=4.0+2.445+0.6+2.245+1.2+1.1=11.50m
h3——电机高度与垫块高度之和2.245+0.2=2.445m;
h4——机组顶部与起吊部件底部的距离,取0.6m;
h5——机组最大部件高度,查手册得2.245m;
h6—起重绳垂直长度,取1.2倍的电机宽度得1.2m;
h7—电动葫芦最小高度,查得1.1。
g.屋顶高程:
▽顶=▽梁+h8=11.50+0.5=12.00m
h8—电动葫芦的活动空间,取0.5m。
h6
h811.50
h7
h5
h4
h34.0
3.2
h1
图4—3泵房立面尺寸示意图
4.5确定泵房附属措施
4.5.1起重设备
由于此泵站为中型,机组较大,因此考虑采用电动葫芦式起重设备,同时分析其最大部件的重量,5吨的起重设备能够满足要求,查《水泵站设计示例》表10-92得,采用MD1型5t电动葫芦,其主要技术参数如下表:
表4—3
起重量
起升高度
主要尺寸(mm)
最大轮压
重量
T
L
L1
L2
B
Hmin
Kg
1023
415
205
105
1020
1100
2070
440
4.5.2副厂房
其尺寸主要决定于配电柜的数目及规格尺寸,并满足必要的操作维修空间。
根据电动机的额定电压,设置高压配电柜,查《机电排灌设计手册》配电装置部分,型号定为GG—1A(F),其外形尺寸为1.218m×
1.2m×
3.1m。
配电柜需要双面维修,故两面均不靠墙,柜后通道为0.8m,柜前留有1.5m的空间。
配电柜均为每台机组一个,再另设两个总配电柜,共计11个,总长为10.508m,其地板高程与电机层楼板高程相同。
0.8m
1.5m
08m1.2m1.5m1.2m0.8m1.6m1.218m×
6=7.308m1.6m
配电闸立面示意图配电闸平面示意图
图(4—4)
4.5.3维修间
检修间布置于泵房的左端,紧靠进厂公路,其尺寸见前面泵房平面布置及站面尺寸。
4.5.4电缆布置
电缆线由配电间穿墙进入电机层,放置于电缆管道中,电缆管道明设于地面上,并紧靠电动机进线盒一侧。
4.6辅助设备构造及各细部尺寸
a.湿室底板:
采用C20钢筋砼实心现浇板,其尺寸根据泵房平面尺寸确定,长边为54.4m,宽边为7+1.1=8.1m,厚度为0.8m,四周设齿坎。
b.边墩:
采用M10砂浆砌石建造,宽110cm;
c.隔墩:
采用M10砂浆砌石建造,墩厚90cm;
d.电机梁:
采用C20钢筋砼预制件,断面为矩形截面25cm×
40cm;
e.水泵梁采用C20钢筋砼预制件,断面与电机梁相同;
f.电机层楼板:
采用C15钢筋砼预制件,厚度为20cm;
g.吊车梁:
采用T型吊车梁。
h.楼梯:
根据实际情况,采用简易吊梯2个,其长度为3.9+1.842-0.5=5.242m
i.门窗:
表4—4门窗编号及其尺寸表
编号
个数
宽(m)
高(m)
面积(m²
)
M-1
1.5
2.4
3.6
配电间防火门
M-2
1.2
2.0
配电间便门
M-3
3.7
4.2
15.54
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