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水机报告
6.1水力机械
项目新建取水点位于纳雍县鬃岭镇坪箐村谭家冲,谭家冲属于长江流域乌江水系三岔河左岸二级支流,一级支流为水公河。
谭家冲山塘拟建坝址位于谭家冲中段,全流域集雨面积1.86km2,坝址以上集雨面积0.73km2。
坝址距纳雍县城约32km,距鬃岭镇约2km。
新建泵站从进水池取水,泵站的任务是向园区茶树灌溉供水。
提水泵站总装机容量为180kW,共两台水泵机组,由于灌溉年运行小时不高,两台水泵均为工作泵,不设备用。
泵站供水设计净扬程322.49m,最高净扬程322.99m,最低净扬程3317.40m,设计总流量0.0309m³/s,由380V电压直接向电动机供电。
从进水池后通过直径DN125mm,长度22m的取水管供至水泵,经水泵加压后通过直径DN200mm,长度1240m的出水管引至高位水池。
6.1.1设计依据文件规范
1)SL619-2013《水利水电工程初步设计报告编制规程》;
2)GB/T50265-2010《泵站设计规范》;
3)GB50288-99《灌溉与排水工程规范》。
6.1.2泵站设计基本资料
进水池水位
最高运行水位:
1871.80m
设计运行水位:
1871.60m
最低运行水位:
1871.10m
进水管
进水管长度:
22.00m
进水管直径:
125mm
泵房出水管中心高程:
1871.30m
泵站地面高程:
1870.00m
泵站年利用小时数:
3120h
泵站上水管
上水管管长:
1240.00m
上水管管径:
200.00mm
上水管出口高程:
2190.00m
泵站高位水池
最高运行水位:
2194.09m
设计运行水位:
2194.09m
最低运行水位:
2189.20m
底板高程:
2188.80m
净扬程及流量
最大净扬程:
322.99m
设计净扬程:
322.49m
最小净扬程:
317.40m
设计总流量:
0.0309m³/s
水头损失计算
对拟定的泵站装置系统进行计算,水泵台数采用两工作无备用。
初步计算供水泵管路损失h=15396Q2。
水泵各工况点的扬程及流量见水泵选型。
6.1.3泵站位置的选择
根据灌溉供水总体规划、泵站规模、运行特点和综合利用要求,考虑地形、地质、水源、枢纽布置等因素,泵站位置选在纳雍县鬃岭镇坪箐村谭家冲(泵站位置方案比较祥见水工专业的比较)。
6.1.4.水泵类型及结构形式选择
水泵类型通常根据地区特点和泵站的性质来选择。
本工程为灌溉供水泵站,扬程较高,扬程变幅不大,由于泵站扬程较高,高于300米,流量不大30.9L/s,可选择的泵型为卧式多级离心泵。
对应泵站的布置型式为地面式,所以推荐泵站为地面式泵站。
6.1.5水泵台数选择
水泵台数的选择与很多因素有关,应根据投资省运行费用低供水或排水可靠性高的原则,针对不同的情况加以确定。
泵站装机台数与泵站的设计流量和扬程的变化幅度以及年运行小时数有关,流量变化幅度大和年运行小时数高的泵站,台数宜多,流量比较稳定和年运行小时数低的泵站,台数宜少,主泵台数可为1至4台,年运行小时数高的泵站,至少设有一台备用;年运行小时数低的泵站,可不设备用。
本泵站为高扬程泵站,其主要任务为灌溉供水,供水流量为0.0309m³/s。
由于本泵站的年利用小时数不高,故不设备用机组,在水泵机组台数选择时,初步拟定了设一台工作泵泵和设两台工作泵两种方案进行比选,由于本泵站流量极小,两工种方案均可行,考虑泵站运行的灵活性,故推荐泵站台数2台机组方案。
6.1.6水泵选型及各运行工况参数选择
根据泵站设计流量和扬程,对拟定的供水泵装置系统进行计算,初步计算供水系统管路及附件总损失h=15396Q2,可作出装置系统性能曲线,由厂家提供的水泵性能曲线(见图6.1-1水泵性能曲线图)和装置性能曲线可作出装置系统水泵各工况点相应的运行范围图(见图6.1-2、),由所作的水泵运行范围图可确定水泵各工况参数如下表6.1-1:
图6.1-1供水泵性能特性曲线图
图6.1-2供水泵各扬程工况运行曲线图
表6.1-1水泵运行工况参数
最大扬程
m
339
两台机并联运行
转速
r/min
2940
两台机并联运行
流量
m3/h
55
两台机并联运行
效率
%
64
两台机并联运行
水泵轴功率
kW
79
两台机并联运行
电机功率
kW
96
两台机并联运行
设计扬程
m
338
两台机并联运行
转速
r/min
2940
两台机并联运行
流量
m3/h
55.5
两台机并联运行
效率
%
64
两台机并联运行
水泵轴功率
kW
80
两台机并联运行
电机功率
kW
87
两台机并联运行
最小扬程
m
333
两台机并联运行
转速
r/min
2940
两台机并联运行
流量
m3/h
60
两台机并联运行
效率
%
63
两台机并联运行
水泵轴功率
kW
82
两台机并联运行
电机功率
kW
88
两台机并联运行
单台水泵电机消耗功率最大的情况为:
在最小扬程工况一台机单独运行。
此时的电机功率为88kW,因此电机功率初步选90kW。
●供水泵其它参数
型号D46-50×8
最大轴功率82kW
进水管直径125mm
出水管直径125mm
重量477kg
●配套异步电动机参数
型号Y280M-2
额定功率90kW
额定电压380V
额定电流29.4A
功率因素0.88
额定转速2940r/min
效率88.2%
最大转矩10kg.m2
重量400kg
6.1.7水泵安装高程选择
根据泵房的布置位置和进水池水位情况,可以合理选择水泵的安装高程,本泵站为地面式泵站,从进水池内直接取水,进水池水位均高于水泵叶轮高程,因此泵的安装高程可根据进水池水位的高程合理确定。
进水池最低水位高程为1871.10m,水泵取水管中心高程为1870.43m,水泵安装高程按取水管中心高程1870.43m选取,泵房地面高程为1870.00m。
6.1.8水锤计算
根据《泵站设计规范GB50265-2010》,当事故停泵瞬态特性参数不能满足下列要求时,应采取防护措施:
泵的最高反转速≤1.2倍额定转速,超过额定转速的持续时间不超过2min;
最高压力不超过水泵出口压力的1.3~1.5倍。
输水系统任何部位不应出现水柱断裂。
本阶段采用帕马金停泵水锤计算简易图算解法进行计算,计算情况如下:
供水泵出水管总管长1240m,直径为DN200mm。
水锤波传播速度a=1372m/s;
管道特性参数2ρ=0.563;
水泵机组惯性系数K=0.0114;
水锤波在管道中往返一次所需时间μ=3.08s;
Kμ=0.035;根据2ρ和Kμ值查帕马金水锤图解曲线,得出下列计算结果:
在停电事故中水泵处压力下降值为18%H0,压力升值为2%H0;
在停电事故中管道中点处压力下降值为11%H0,压力升值为1%H0;
从突然断电到水泵转速为零的时间为46.22s;
从突然断电到泵内发生倒流的时间为10.79s;
水泵最大反转速小于120%N0;
计算结果:
水泵出口的最高压力不超过水泵出口压力的1.3~1.5倍,满足要求;泵的最高反转速能满足要求;输水系统任何部位不出现水柱断裂。
6.1.9附属设备选择
(1)水泵出口工作阀的选择:
为满足机组开、停机运行的要求,在水泵出口应设置工作阀门,初选多功能水泵控制阀,该阀具有两阶段关闭的特性,且关闭时间可调,除此之外该阀还具液控止回阀及防水锤的作用。
其技术参数如下:
型号JD745X-10
公称直径DN125mm
公称压力5.00MPa
(2)水泵出口检修阀的选择:
为使机组检修方便,水泵出口须设置检修阀门,检修阀门操作很少,可设置手动阀门,其参数如下:
型号Z45X-10
公称直径DN125mm
公称压力5.00MPa
(3)水泵出水总管水击防护阀的选择:
本泵站为高扬程泵站,出水管线较长,根据水锤计算结果可不设任何防护措施,但为安全起见,在水泵出水总管设置一套水击泄放阀和水击预防阀及相应的检修阀,其参数如下:
水击泄放阀技术参数如下:
型号EG-6700-D
公称直径DN50mm
公称压力5.00MPa
水击泄放检修闸阀技术参数如下:
型号Z41X-25
公称直径DN50mm
公称压力5.00MPa
水击预防阀技术参数如下:
型号EG-5001-D
公称直径DN50mm
公称压力5.00MPa
水击泄放检修闸阀技术参数如下:
型号Z41X-25
公称直径DN50mm
公称压力5.00MPa
(4)水泵出水总管复合式高速进排气阀的选择:
本泵站通过直径DN200mm,长度1240m的出水管引水至泵站高位水池。
为确保输水管线能及时进气和排气,以防止断流产生的弥合水锤对钢管的破坏,保证管道供水安全,在上水管线的驼峰处应设置复合式进排气阀,初步设置3个。
复合式高速进排气阀技术参数如下:
型号DYP4X
公称直径DN50mm
公称压力5.00MPa
(5)泵站充水系统设计:
泵站在初次投入运行或输水管检修排空后再投入运行前,应对输水管系统进行充水,有效的控制排气速度防止或降低水击和浪涌发生。
如果水泵在出水口阀后为空管无压情况下起动,水泵闭阀造压完成后阀门开启时的前后压差可达到1.3~1.5倍的设计扬程。
在如此大压差下开阀不但会造成阀门操作机构设计、制造上的困难,也容易造成过流部件以及出水系统产生高速水流磨损、空蚀、啸叫和剧烈振动,直接影响到机组和工程的安全;由于在阀门开启时会造成水泵工作点由零流量向大流量的迅速漂移,极易使水泵进入不稳定运行状态,危及运行安全。
本泵站流量小,在初次投入运行或输水管检修排空后再投入运行前可采取出水阀小开度的方式进行充水。
(6)水泵机组运行方式:
正常情况下水泵机组在灌溉期,每天工作16小时。
机组运行时采用两台机组连续不间隔的运行方式。
水泵的启停采用高位水池水位自动控制方式或人工手动控制。
6.1.10辅助设备选择
(1)主厂房起重机
为了满足安装及检修的需要,泵站主厂房设有电动悬挂式葫芦一台,最大起吊件为水泵及电机,总重量为0.65吨,故选择1吨手动葫芦。
起重量1t
起升高度3.0m
(2)水力量测系统
泵站及机组段的水力量测系统均设置以下项目:
进水池水位、水泵进出口压力、进水支管流量测量、高位水池水位。
(3)机械修理设备
设置简易的机修设备。
6.1.11水力机械主要设备布置
泵房内装有2台卧式多级离心泵(2台工作泵,无备用泵),单列布置。
水泵单机容量为90kW。
每台水泵出口处设置一台手动检修阀和一台工作阀,工作阀型式为两阶段关闭的多功能水泵控制阀;为泵站安全起见,在出水总管上设置一台水击泄放阀和一台水击预防阀;同时在泵站进水支管上布置电磁流量测量装置。
表6.1-4泵站水力机械主要设备汇总表
序号
名称
规格
单位
数量
1
卧式多级离心泵
D46-50×8
台
2
2
水泵配套电动机
Y280M-290kw380v
台
2
3
多功能水泵控制阀
JD745X-10DN1255.00MPa
台
2
4
水泵出口手动检修闸阀
Z45X-10DN1255.00MPa
台
2
5
水击泄放阀
EG-6700-DDN505.00MPa
台
1
6
水击泄放检修闸阀
Z45X-10DN505.00MPa
台
1
7
水击预防阀
EG-5001-DDN505.00MPa
台
1
8
水击泄放检修闸阀
Z45X-10DN505.00MPa
台
1
9
复合式高速进排气阀
DYP4XDN505.0MPa
台
3
10
手动葫芦
1tHk=3.0m
台
1
11
简易机修设备
套
1
12
耐震压力表
612型(0~5.0MPa)
个
2
13
耐震压力表
612型(0~0.6MPa)
个
2
14
压阻式液位传感器
MPM316W(0~10m)
个
1
15
压阻式液位传感器
MPM316W(0~5m)
个
1
16
智能数显压力变送控制器
MPM484A(0~5.0MPa)
个
2
17
波纹补偿器(伸缩节)
DN655.00MPaL=520mm
个
2
18
支管电磁流量计
FEA-10DN1250.60MPa
台
2
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