整理泵站课程设计.docx
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整理泵站课程设计
扬州大学能源与动力工程学院
泵站工程课程设计
业:
热能与动力工程级:
热动0901号:
0
姓名:
陈会强
指导教师:
陈松山
设计日期:
一
第一章综合说明3
兴建缘由3
工程位置、规模、作用3
基本资料3
第二章设计参数的确定4
水位分析及特征净扬程的确定4
设计流量的确定4
工程设计等级4
第三章机组选型4
水泵选型4
电机选型5
第四章进水布置及进出水建筑物设计6
a)进水池设计6
前池设计7
出水池设计7
第五章站房设计9
站房结构型式与布置9
站房平面尺寸的确定9
站房各部分高程的确定10
第六章水泵工况点的校核11
出水管道设计11
S值计算11
Q-H*曲线11
―Ini-
装置效率校核12
第七章站房稳定分析12
渗透稳定演算13
泵房自重计算13
泵室内水重13
水平水压力14
浮托力14
渗透压力14
土压力及墙后水压力14
第一章综合说明
1.1兴建缘由
为满足徐州市某县向大运河补水要求
1.2
工程位置、规模、作用
工程位置选在徐州市某县主要河流旁,规模为一般补水型泵站,主要是为了满足该县向大运河的补水
1.4基本资料
一、地质条件
地面以下土质均为中粉质壤土,夹铁镒质结核,贯入击数26击,地基允许承
载力180KPa,内摩擦角24°,凝聚力26KPa
二、水位特征值
下游水位(m)
上游水位(m)
S
设计运行水位
最低运行水位
最高
洪水位
设计运
行水位
最低运
行水位
防洪
水位
(
下游引水河道
上游引水河道
河底高程(m)
河底宽
(ID)
边坡
堤顶宽
(m)
2
河底高程(m)
河底宽
(m)
边坡
堤顶宽
(m)
12
1:
6
A
12
1:
6
泵站流量为:
〃广/s
地面高程低于下游引水河道堤顶高程
第二章设计参数的确定
2.1水位分析及特征净扬程的确定
H..=31.2—26.0=5.2m
uinW班反
H=▽;,沙—▽讲=31-7—25.2=6.5m
maxiiiVxlitmin
〃mm=%E—%a=31-30.6=0.4m
对于小型泵站,凭经验估计泵站水力损失△力=0.13”设
〃水泵=%+△/,=5.2+0.13x5.2=5.876m
”,:
:
二”语+”?
=6.5+6.5x0.13=7.345m
2.2设计流量的确定
根据前期泵站工程规划,泵站的总设计流量为m%
设安装7台水泵,则每台水泵流量为a=2=lH=2,443m%n7
2.3工程设计等级
根据《泵站设计规范》,本泵站的等级划分为III级。
第三章机组选型
3.1水泵选型
根据水泵扬程()和每台泵的设计流量(加/s)可以选用900ZLB—100
型轴流泵。
900ZLB—100型轴流泵的部分工作参数:
叶片安放角
流量Q
扬程H
转速nr/min
轴功率kW
效率〃
%
配用功
率
kW
叶轮直
径
mm
m3/s
0,
580
260
850
*
A
该泵的喇叭口直径"为1245mm。
3.2电机选型
与水泵配套的电机输出轴功率
KpgQH最高_l.O5xlOOOx9.81x2.443x7.345_/9力vw
1000x0.845
--2^1o.D1KW
其中,水泵的效率〃泉=84.5%,采用直联传动〃泵=100%。
所以可选用JSL—14—10型立式三相异步电动机,其技术数据为
额定
功率/kW
额定
电压/V
满载时
堵转电流
堵转转矩
额定转矩
转速
/r/mi
定子
效率
功率因素
n
电流
/A
额定电流
250
380
590
477
%
第四章进水布置及进出水建筑物设计
a)进水池设计
采用矩形进水池,水泵喇叭口直径。
=1245mm
(1)池宽B:
单台泵进水池宽:
B单=2.5^=2.3x1245=2.86m
隔墩为墩厚为30、50cm的浆砌石,取墩厚为60cm
进水池宽度8=6B单+5x0.4=2.86x7+5x0.6=23.42m
(2)喇叭口悬空高度
p=0.65£)[=0.65x1.245=0.80m
(3)淹没深度
hs=\.2D1=1.2x1.245=1.5m
(4)进水池长度L1
KQ10x17.1
=7.43m
4=—=
hB(1.5+0.8)x20.675
4.2前池设计
采用正向进水式,扩散角一般采用20°到40°,此处采用40°
尺寸确定:
(1)已知:
h=\2m,B=22.42m
池长L
心「二22.42-124.30m
2tan2002xtan20°
综合水利和工程的要求,池底的坡度一般采用:
弓],这里取V
/=(24—22.3)x5=8.5m
采用压力水箱
(1)水箱进口净宽8=〃(Oo+2b)+5—l)a=6(4+2xO.3)+5xO,3(取
a=30cm)
得8=7x(1.44+2x03)+6x03=1608m<23.42m
即小于进水池的跨度,则以进水池的宽度确定压力水箱的宽度。
(2)此时压力水箱出水管至隔墩或箱壁的距离
C23.42-6x0.3……一八•
b=[Do]/2=[1.44]/2=0.82m
n7
(3)出水涵洞设两孔,洞宽仿=2.4m。
压力水箱出口宽度与涵洞保持一致涵洞高度力:
屋经二工衣4m
vb1.5x2.4
其中,涵洞出口流速u=L5m/s
(4)压力水箱收缩角取。
=30。
,则压力水箱长度L=23,2/224=25.6mtan20°
(4)隔墩的长度:
4=106”,4=226。
(5)隔墩的间距:
4=2m,B2=llm,B.=3m
第五章站房设计
5.1站房结构型式与布置
采用湿室型泵房,下层为水泵层,上层为动力电机层,水泵层采用墩墙式,进水条件好,各台机组可单独检修。
5.21
-站房平面尺寸的确定
主机组采用纵向一列式,简单整齐,机房横向跨度较小
(1)泵房长度:
以电机层来定
L=+(,-1)4+2Lq+Zz,=7xl.7+6x2+2xl.5+3.1=30m
(2)泵房跨度:
B=h+b7+b.=1.5+1.7+3=6.2m
其中,E为副通道宽度,昆为机组宽度,b:
为主通道宽度
(2)、
<3>泵房高度:
H=4+h2+%+〃4+也+
=1.5+0.4+3.5+1.45+0.8+0.2=7.85m
九为车厢底板离地面的高度,取;
也为机组顶部到起吊物底部之间安全操作间距,取;
63为起吊件高度:
电机为2245mm,水泵为1485+2000=3.5m取较大值为;
儿为起重绳索垂直长度:
水泵用=°・85x%=0.85x1.7=1.45m,电机
力4=1.次=L2x1.06=1.27m取较大值,为
生为吊钩最高位置距吊车顶部距离,取0.8m?
儿为吊车顶部到屋架下弦杆下缘间高度,取
5.4站房各部分高程的确定
(1)水泵进水口(喇叭管)高程确定,决定于最
低运行水位
▽进=▽低一色一
=25.2-1.5-0.585=23.1m
其中,%=1.5m为叶轮中心的淹没深度;
%=0.585m为喇叭口至叶轮中心的高度
(2)底板高程
▽“=V.J1—P=23.1—0.8=22.3m
P=0.8m为进水喇叭口悬空高度
(3).电机层地面楼板高程▽机
▽机=^高+3=30.6+1=31.6m
(4).机房屋面大梁的底高程▽梁
V,.,=V,,+//=31+7.85=39.45mm(5)出水口中心高程V“,:
4dL1♦I
泵出水管的渐扩管由渐扩为,渐扩段长度为2m,弯管采用同心圆设计,内圆
r=0.8m,外圆/?
=2.24m
▽=▽+/?
++h=23.115+1.485+0.929+2xsin30°+0.2=26.73miljI—A
(5)压力水箱底板高程:
n144
▽=▽一__0.3=26.73一一一0.3=25.7
Jk底til22
(6)压力水箱顶板高程:
I
▽i(K+/?
=25.7+2.22=27.92m
第六章水泵工况点的校核
6.1出水管道设计
从水泵出口接长的渐扩管,管径由渐扩为,再由弯管接水平管段,水平管段长4m,所以由泵出口至水管口管长为6m。
6.2S值计算
&
泵进水喇叭口的损失系数取彳=0.2
渐扩管段的损失系数4=0.13
弯管处的损失系数4=0.76
出水管处安装拍门,其损失系数4=1.5
考虑到机房及出水池间的不均匀沉陷,在管道的外弯头侧和出水池前各按一个软
接头,其大小由施工时给出,其损失系数为4=0.2x2=0.4
综上所述:
S局二三Lx
0.2+0.13+0.76+1.5+0.4
L445
6.3Q—H,曲线
点:
Q=2.75m'/s,H=5.65m,;;=85.5%。
根据课本的计算可知,九=h#+sq2,则h."+q2
流量
m3/s
0
&
扬程
m
-
将上述装置工作特性曲线与水泵的工作特性曲线画在同一张图上,交点及为工况
6.4
装置效率校核
其中y=9800N/m3,Q-3S,H净二
P轴二,P机二250kW,则电机负荷率二250=,查《泵站课程设计参考资料》,并用内插法得差值队又因电机效率为%
P轴.1765
1]0,933-0.006
9800x2.75x5.65
1000x190.4
由上可知,泵站总装置效率高于国家标准队合格。
故上述设计均符合。
第七章站房稳定分析
对于湿式泵房,由于水泵层内充满水,都满足抗倾稳定性要求,一下进行泵房的抗渗稳定性、抗滑稳定性以及地基应力计算。
7.1渗透稳定演算
在前池底部设置有梅花形防渗孔。
上游防洪水位,下游最低运行水位25m,渗径系数C:
中砂有反滤层系数为5,Llf^=CAH=(31.7-25.2)x6=39mo
实际渗径长度L=k+%+/间+/出底+,其他=25.6+1.15+7,49+6+1x2=42,24m>39m
满足要求。
7.2泵房自重计算
站身稳定计算包括各种工况下的泵房稳定和泵房地基稳定,此处仅计算设计
运行期与完建期地基稳定,其中弯矩以逆时针方向为正。
表7-1泵站自重计算表
部位
体积(n?
)
重度(kN/m)
重力(kN)
底板
f
中墩
边墩
泵房后墙
水泵梁
•
水泵
/
/
431
电机
/
)
/
机房墙体
150
24
3600
屋顶
e
电机层楼板及梁
40
980
拦污栅
站房底板下的土重
£
(
(J)
7.3泵室内水重
运行工况下泵室最低运行水位高程为,泵房底板顶高程为,泵室内的水重展为:
W,=9.81x(25.2-22.3)x7.5x23.4=4992.8kN(J)
7.4水平水压力
泵室内的水体产生的水平压力P为
P=0.5x9.81x(25.2-22.3yx23.4=965.3kN(f)
7.5浮托力
运行工况下,泵室底板所承受的浮托力W为
W=9.81x(25.2-21.3)x23.4x7.4=6625kN(T)
7.6渗透压力
取运行工况下的最不利水位组合,外河水位为▽,内河水位^,用直线比例法计算。
将地下轮廓展开后如图5-3所示。
图中划线部分即为底板所承受的渗透水头的分布,由相似三角形可算出hs
9,
h.=x6.5=2.88m
120.3
底板所承受的渗透压力W4=0.5x9.81x2.88x23.4x7・4=2446kN(T);
7.7
小土压力及墙后水压力
墙后地下水位可近似按直线比例法确定,渗径从入口到泵房后墙经过的渗径为,而总渗径为42m,故墙后的地下水位高程九为
.c,r26.75Nucr£
=31.7-x6.5=27.6m
242
泵房后墙的墙后土压力及水平水压力分布如图5-4所示。
取回填土为原开挖出去的中粉质壤土,Y=m\c=26kPa,巾=24°。
Ym=2L5kN/m3填土高度为。
图5-4塔后土压力及水平水压力分布
24°
e,=19.4x4.lxtan"(45°-)=33.54kPa
2
24°
e2=33.54+(21.5-10)x7.3xtan2(45。
--)=68.94kPa
2
故E=ix33.54x23.4x4.1=l608.9kN(<-)
2
E2=33.54x4,1x23.4+1x(68.94-33.54)x23.4x7.3=2241.3kN(<-)
7.1墙后水平水压力
P2=0.5x9.81x7.32x23.4=2116kN
(一)
将上述各荷载汇总于表7-2作用荷载计算汇总。
表7-2作用荷载计算汇总
荷载名称
竖向力(kN)
水平力(kN)
向下1
向上t
向右一
向左一
?
自重
水重
4992.8
&
水平水压力
965.3
2116
浮托力
6625
渗透压力
2446
土压力
1608.9
2241.3
合计
9071
总合计
注:
竖向力以向下为正;水平力以向右为正;力矩以逆时针为正。
7.2抗滑稳定计算
根据中粉质壤土,查水闸设计规范表,工取底板与地基之间的摩擦系数
竖向力只有自重,即2RR,水平力只有土压力,即工后,因此
Kc=f£G/EP=0.4x19144.15/5000.9=1.5
查表得[KJ=1.25,Kc>[K」符合稳定要求。
满足抗滑稳定要求。
7.3地基应力计算
自重和土压力对底板地面中心的力矩为ZM,一顺时针方向为正:
=19144.15x0.64-16753.83-8045.8=-10129.2kN*m
负号表示力矩为逆时针方向,故底板进水侧的基底压力较大。
基底压力由偏心受压公式计算:
pmin=22922.56/(26.5x8)±10129.2x6/26.5Z82=143.97(进'72.31(出水侧)
P=(Pmax+Pmm)/2=108.14kPa
由给的资料可知地基允许承载力[P]=180kPa,P<[P]满足安全要求。
不均匀系数:
〃=匕a"nin=198V[川=2.0满足要求
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