泵站课程设计

扬州大学能源与动力 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院 泵站工程课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 说 明 书 专 业： 热能与动力工程 班 级： 热动0901 学 号： 091305102 姓 名： 陈会强 指导教师： 陈松山 设计日期：2012.6.19-2012.6.26 目录 TOC \o "1-3" \h \z \u 第一章 综合说明 3 1.1 兴建缘由 3 1.2 工程位置、规模、作用 3 1.3 基本资料 3 第二章 设计参数的确定 4 2.1 水位分析及特征净扬程的确定 4 2.2 设计流量的确定 4 2.3 工程设计等级 4 第三章 机组选型 4 3.1 水泵选型 4 3.2 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 4.2 前池设计 7 4.3 出水池设计 7 第五章 站房设计 9 5.1 站房结构型式与布置 9 5.2 站房平面尺寸的确定 9 5.3 站房各部分高程的确定 10 第六章 水泵工况点的校核 11 6.1 出水管道设计 11 6.2 S值计算 11 6.3 Q—H 曲线 11 6.4 装置效率校核 12 第七章 站房稳定分析 12 7.1 渗透稳定演算 13 7.2 泵房自重计算 13 7.3 泵室内水重 13 7.4 水平水压力 14 7.5 浮托力 14 7.6 渗透压力 14 7.7 土压力及墙后水压力 14 第1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 1.3​ 基本资料 一、地质条件 地面以下土质均为中粉质壤土，夹铁锰质结核，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） 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 26.0 25.2 30.6 31.2 31.0 31.7 下游引水河道 上游引水河道 河底高程（m） 河底宽（m） 边坡 堤顶宽（m） 河底高程（m） 河底宽（m） 边坡 堤顶宽（m） 24.2 12 1∶2.5 6 28.3 12 1∶2.5 6 泵站流量为：17.1 地面高程低于下游引水河道堤顶高程0.5m 第2章​ 设计参数的确定 2.1​ 水位分析及特征净扬程的确定 对于小型泵站，凭经验估计泵站水力损失 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17.1 设安装7台水泵，则每台水泵流量为 2.3​ 工程设计等级 根据《泵站 设计规范 民用建筑抗震设计规范配电网设计规范10kv变电所设计规范220kv变电站通用竖流式沉淀池设计 》，本泵站的等级划分为Ⅲ级。 第3章​ 机组选型 3.1​ 水泵选型 根据水泵扬程（5.876m）和每台泵的设计流量（2.443 ）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n r/min 轴功率 kW 效率 % 配用功率 kW 叶轮直径 mm m /s 0 3.35 3.10 580 126.4 80.5 260 850 3.06 5.00 172.3 87.0 2.35 9.00 257.4 80.5 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 ∴ 其中，水泵的效率 ，采用直联传动 。 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 —— 额定电流 堵转转矩 —— 额定转矩 转速/r/min 定子 电流/A 效率 功率因素 250 380 590 477 93.3% 0.854 5.08 1.47 第4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 （1）​ 池宽B: 单台泵进水池宽： 隔墩为墩厚为30~50cm的浆砌石，取墩厚为60cm 进水池宽度 （2）​ 喇叭口悬空高度 （3）​ 淹没深度 （4）​ 进水池长度L1 4.1​ 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： ， 池长L （2）综合水利和工程的要求，池底的坡度一般采用： ，这里取 。 （3）斜坡前段到进水池前段的距离 4.2​ 出水池设计 采用压力水箱 （1）水箱进口净宽 （取a=30cm） 因为将出水管速度降至1.5m/s， 得 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 （3）出水涵洞设两孔，洞宽 。压力水箱出口宽度与涵洞保持一致 涵洞高度 ： 其中，涵洞出口流速 （4）压力水箱收缩角取 ，则压力水箱长度 （4）隔墩的长度： ， （5）隔墩的间距： ， ， 第5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。 5.2​ 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 （2）泵房跨度： 其中，b1为副通道宽度，b2为机组宽度，b3为主通道宽度 （2）​ 泵房高度： 为车厢底板离地面的高度，取1.5m； 为机组顶部到起吊物底部之间安全操作间距，取0.4m； 为起吊件高度:电机为2245mm,水泵为 取较大值为3.5m； 为起重绳索垂直长度：水泵 ，电机 取较大值，为1.45m 为吊钩最高位置距吊车顶部距离，取0.8m 为吊车顶部到屋架下弦杆下缘间高度，取0.2m 5.3​ 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 其中， 为叶轮中心的淹没深度； 为喇叭口至叶轮中心的高度 （2）底板高程 为进水喇叭口悬空高度 （3）.电机层地面楼板高程 （4）.机房屋面大梁的底高程 m （5）出水口中心高程 ： 泵出水管的渐扩管由1.02m渐扩为1.578m，渐扩段长度为2m，弯管采用同心圆设计，内圆 ，外圆 （5）​ 压力水箱底板高程： （6）​ 压力水箱顶板高程： 第6章​ 水泵工况点的校核 6.1​ 出水管道设计 从水泵出口接2.0m长的渐扩管，管径由1.02m渐扩为1.44m，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。 6.2​ S值计算 泵进水喇叭口的损失系数取 渐扩管段的损失系数 弯管处的损失系数 出水管处安装拍门，其损失系数 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 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 时给出，其损失系数为 综上所述： S =0.083 =0.083 =0.058 S =10.29 =10.29 =0.0006 S= S + S =0.059 6.3​ Q—H 曲线 根据课本的计算可知，H = H +SQ ，则H =5.2+0.059 Q 流量m /s 0 1.0 1.5 2.1 2.3 2.5 2.6 2.7 2.8 3.0 扬程m 5.200 5.259 5.333 5.460 5.512 5.569 5.599 5.630 5.663 5.731 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，交点及为工况点： ， ， 。 6.4​ 装置效率校核 = 100% 其中 =9800N/m ，Q=2.75m /s，H =5.65m P =176.5kW，P =250kW，则电机负荷率=176.5/250=0.706，查《泵站课程设计参考资料》，并用内插法得差值0.6%，又因电机效率为93.3% 则P = = =190.4kW = =77.8% 由上可知，泵站总装置效率高于国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 54.4%，合格。故上述设计均符合。 第7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31.6m，下游最低运行水位25m，渗径系数C：中砂有反滤层系数为5， 。 实际渗径长度 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(m3) 重度(kN/m3) 重力(kN) 底板 175.4 24.5 4297.3 中墩 226.8 24.5 5556.6 边墩 88.2 24.5 2160.9 泵房后墙 144.9 24.5 3550.1 水泵梁 6.9 24.5 169.1 水泵 / / 431 电机 / / 24.52 机房墙体 150 24 3600 屋顶 47.04 24.5 1152.48 电机层楼板及梁 40 24.5 980 拦污栅 0.28 76.44 21.45 站房底板下的土重 73.5 17.64 1278.9 ∑ 23222.35 7.3​ 泵室内水重 运行工况下泵室最低运行水位高程为25.2m，泵房底板顶高程为22.3m，泵室内的水重W2为： 7.4​ 水平水压力 泵室内的水体产生的水平压力P为 7.5​ 浮托力 运行工况下，泵室底板所承受的浮托力 为 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▽31.7，内河水位▽25.2，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h1 底板所承受的渗透压力 ； 7.7​ 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26.75m，而总渗径为42m，故墙后的地下水位高程h2为 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，γ=19.4kN/m3，c=26kPa，φ=24°。 填土高度为8.9m。 故 7.1​ 墙后水平水压力 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↓ 向上↑ 向右→ 向左← 自重 23222.35 水重 水平水压力 浮托力 渗透压力 土压力 合计 28215.15 9071 965.3 5966.2 总合计 19144.15 5000.9 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，f=0.25~0.4，取底板与地基之间的摩擦系数f=0.4。 竖向力只有自重，即ΣG=G=19144.15kN，水平力只有土压力，即ΣP=13000.9kN，因此 查表得 ， 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 ,一顺时针方向为正： 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： 由给的资料可知地基允许承载力 ， 满足安全要求。 不均匀系数： 满足要求