泵站更新改造畢業(yè)設計.docx

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1、 摘 要 某某揚水片區(qū)屬于某某自治區(qū)某某揚水灌區(qū),其中的某某三級站位于西干渠西側山前傾斜平原,以西干渠作為灌溉水源。根據(jù)某某灌區(qū)泵站安全鑒定結論,重修其中之一的某某三級站,屬于IV級小型泵站。 本設計是對某某三級泵站進行的初步設計,其主要內(nèi)容包括:合理確定泵站的設計流量和設計揚程;根據(jù)站址的地形、地質(zhì)等條件,結合整個水利樞紐,綜合利用等要求,合理布置泵站;根據(jù)機組臺數(shù)確定布置方式,從而根據(jù)機組間距、邊機組長度等因素確定泵房的各部尺寸;進、出水建筑物的設計,包括引渠、前池、出水池;水泵的選型及輔助設備的選擇,其中包括安裝高程的計算;泵站的工程量計算和投資估算。通過經(jīng)濟費用效益的

2、分析,整體得出的結論是該泵站的改造工程在技術上可行,經(jīng)濟方面合理的。 關鍵詞:泵站;廠房;進水池;出水池 Abstract The area of MinNing YangShui belongs to the Ningxia Hui Autonomous Region YangShui irrigation area. The third pump station of MinNing is located inclined plain, west of trunk canal,which is the water source for irrigation w.

3、 According to the Safety appraisal conclusion, it needs reconstruction and belongs to level IV small pump station. This design includes the common pump stations preliminary design,the mainly contents are:determine the pump stations design discharge and head;layout the pumping station,according to t

4、he geological conditions and terrain conditions, the whole water conservancy hub, comprehensive utilization and so on; ascertain the layout ways basing on the generator or sets.And determin the station’s size. According to the unit spacing、edge unit length and so on;design the inlet and outlet build

5、ings,including approach channel, forebay, yieldingwater channel; The lectotype of water pump and the auxiliary equipment, including installation elevation calculation. Through the analysis of Economic cost benefit,come to a conclusion,the Reconstruction project is Economic and reasonable Key wor

6、ds:Pumping station; pump house; receiving basin; outlet pond 某某大學學士學位論文 目錄 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 引 言 1 第一章 工程概況 2 1.1 泵站建筑物檢測報告 2 1.2 設計規(guī)模 3 1.3 主要建筑物更新改造設計 4 1.4 設計基本資料 4 第二章 泵站主要設計參數(shù) 8 2.1 設計流量的確定 8 2

7、.2 特征水位 9 2.3 特征揚程 10 第三章 站址選擇和總體布置 12 3.1站址選擇 12 3.2總體布置 12 第四章 泵房設計 13 4.1 泵房布置 13 4.2 泵房尺寸的確定 14 第五章 進出水建筑物設計 17 5.1 引渠 17 5.2 前池 18 5.3 進水池 19 5.4 出水池 21 5.5 出水池與干渠的銜接 21 第六章 水利機械及輔助設備 22 6.1 主水泵選型 22 6.2 水泵選型計算結果 22 6.3 水泵安裝高程計算 24 6.4 站更新改造后裝置效率計算 24 6.5水錘防護 25 6.6 真空系統(tǒng) 25

8、 6.7 廠內(nèi)排水系統(tǒng) 25 6.8 起重設備 25 6.9 采暖與通風 25 6.10 消防系統(tǒng) 25 6.11攔污柵及其他附屬設備 26 第七章 投資估算 28 結 語 32 參考文獻 33 致 謝 34 33 某某大學學士學位論文 第一章 工程概況 引 言 某某揚水各泵站運行25~50年,灌區(qū)由于地形的特殊性,泵站自建成以來每年開機提水灌溉,確保了灌區(qū)農(nóng)業(yè)豐收和社會穩(wěn)定。因建站時各項設施過于簡陋,地方財力有限,改造方面雖有所投入,

9、但泵站老化失修嚴重,功能衰減,再加上土地不斷開發(fā),用水矛盾突出,供水保證率低,不可能做到對工程進行全方位的技術改造,造成工程帶病勉強維持,安全運行無保障,能耗量大,效益得不到充分的發(fā)揮。 2011年4月29日,某某自治區(qū)發(fā)改委、水利廳在武漢市聯(lián)合主持召開了《某某某某揚水灌區(qū)泵站更新改造工程可行性研究報告》(以下簡稱《可研報告》)審查會。各單位的領導和專家,在審查會議上聽取了關于《某某某某揚水灌區(qū)泵站更新改造工程可行性研究報告》的匯報,并對此提出修改意見。 本設計根據(jù)工程復合存在的問題及相關設計資料,對某某三級站進行了初步規(guī)劃設計,主要完成了泵站整體的布置;廠房及進、出水池的位置、形式和尺寸

10、的確定;泵的選型及相應的水力計算;水利機械及輔助設備的選型。 第一章 工程概況 1.1 泵站建筑物檢測報告 某某三泵站位于二級泵站干渠末端,建于2003年,裝機3臺,裝機容量405KW。 設計流量1.68 m3/s, 揚程為13.87m。某某三泵站由前池、泵房、出水管道和出水池等建筑物組成。前池結構局部破損,詳細檢測結果見表1-1。 表1-1 前池檢測結果 類 別 內(nèi) 容 基本情況 前池采用正向進水方式,前部為漿砌石外包砼梯形結構,進口寬4m,深2.3m,長10m,地板厚60cm,翼墻為C1

11、5砼外包;后部為進水池,寬15m,池壁采用鋼筋砼直墻,底板為混凝土結構。 外觀描述 (1)前池有淤積。 (2)邊墻墻有2條裂縫,局部結構破損。 (3)前池底板砼局部磨蝕破損,混凝土骨料外露。 檢測結果 最大淤積深度0.8m,水面存在大量漂浮物 。 廠房結構局部破損,詳細檢測結果見表1-2。 表1-2 廠房檢測結果 類 別 內(nèi) 容 基本情況 主廠房建筑面積120m2,長20m,寬6m;副廠房建筑面積12m2,長4m,寬3m。均為磚混結構。 外觀描述 (1)封閉圈上游側有3道裂縫,下游有4道裂縫,裂縫最寬處5mm。 (2)底板存在多條裂縫 。 (3)廠房內(nèi)外

12、粉刷嚴重脫落。 (4)主、副廠房屋頂漏水,可見明顯滲水痕跡。 (5)廠房門窗嚴重破損,封閉不嚴。 檢測結果 裂 縫 墻面 最大裂縫寬度5mm。 底板 最大裂縫寬度3mm。 預應力混凝土出水管道破損嚴重,詳細檢測結果見表1-3。 表1-3 出水管道檢測結果 類 別 內(nèi) 容 基本情況 布置2排管道,管道內(nèi)徑為0.4m,管道總長610m, 其中承插裝配式預應力砼管道57節(jié)(單排57節(jié)),每節(jié)5m,共285m(單排285m),鋼管325m。 外觀描述 (1)預應力砼管道局部表面龜裂,鋼筋裸露銹蝕 。 (2)部分接頭處漏水,運行中曾多次進行管道加固防滲處理。

13、右排管道堆載黃土影響管道安全。 出水池結構破損,詳細檢測結果見表1-4。 表1-4 出水池檢測結果 類 別 內(nèi) 容 基本情況 出水池采用正向薄壁堰出水,底板為混凝土結構,側墻為漿砌石重力墩外包混凝土結構,漸變段為漿砌石扭曲面結構。 外觀描述 (1)出水池底板和側墻有多道裂縫。 (2)出水池薄壁堰局部磨蝕,破損。 (3)出水池底板局部混凝土剝蝕,骨料外露。 根據(jù)以上的檢測報告,可見該泵站存在以下幾方面的問題[1]: 前池局部結構破損,建議評定為Ⅲ類建筑物,整修加固進口漸變段及前池側墻、底板。 主副廠房墻面、地板存在裂縫 ,內(nèi)外墻粉刷脫落,門窗破損嚴重,屋面漏

14、水,建議評定為Ⅲ類建筑物,整修加固。 出水管道局部混凝土剝落,露筋,滲水,建議評定為Ⅲ類建筑物,建議更換破損滲水管道,對鎮(zhèn)墩、支墩進行加固,清除堆載物。 出水池存在局部結構破損,建議評定為Ⅲ類建筑物,整修加固。 1.2 設計規(guī)模 (1)泵站總布置 根據(jù)泵站功能和實際運行管理需要,泵站總布置包括泵房、副廠房、進、出水建筑物,專用變電站,管理用房,對外交通及其他維護管理設施。 (2)管理用房 管理用房、職工住房按泵站大小確定, 原有一些管理用房,但由于建設年代早,建設標準過于簡陋,現(xiàn)已成危房,其他泵站規(guī)模較小,為使運行人員能在泵站留守,考慮值班用房和庫房。由于原各站大部分沒有圍墻,各

15、站失盜嚴重,本次設計各站廠區(qū)均設圍墻。 (3)交通 泵站廠區(qū)內(nèi)按混凝土路面設計,廠區(qū)外按泥結石路面設計。 (4)泵站防洪 山前(坡)站在廠區(qū)外圍設排洪溝。泵站防洪安全超高按《泵站設計規(guī)范》(GB/T 50265-97)表6.1.3取,即—3級建筑物設計洪水超高不小于0.4m,校核洪水不小于0.3m;4級建筑物設計洪水超高不小于0.3m,校核洪水不小于0.2m。 (5)機組間距 機組一般按單列布置,機組凈距一般不小于1.8m。(在本設計中取1.5m) (6)泵房形式 為減少土建工程量,在水位變幅大的地區(qū),盡可能采用濕式泵房,在有條件的地方可考慮利用水泵吸程。為滿足運行和檢修需要,

16、各泵房設交通橋。 (7)正吸程站均設抽真空系統(tǒng)。 (8)出水管出口中心線一般按最小水位確定。 1.3 主要建筑物更新改造設計 泵站主水泵裝機現(xiàn)狀情況統(tǒng)計[2]:設計流量為1.68m3/s,總容量為405KW,裝機臺數(shù)為3,水泵型號為350S-26,水泵單機出水量為0.35m3/s,電動機型號為Y315M-4,電動機單機功率為135KW,其中一臺泵為備用的。設計凈揚程13.87m,設計總揚程18.72m。 根據(jù)泵站安全檢測和安全復核: (1)前池局部結構破損,整修加固進口漸變段及前池側墻、底板。 (2)主副廠房墻面、地板存在裂縫 ,內(nèi)外墻粉刷脫落,門窗破損嚴重,屋面漏水,結構抗震不

17、滿足規(guī)范要求,整體拆除重建。 (3)出水管道局部混凝土剝落,露筋,滲水,更換破損滲水管道,對鎮(zhèn)墩、支墩進行加固,清除堆載物。 (4)出水池存結構破損,保護層局部剝落,露筋,滲水,拆除重建。 (5)增設廠區(qū)硬化路面、圍墻、管理用房、維修室外排水設施。 1.4 設計基本資料 1.4.1 綜合說明 20年來,某某揚水灌區(qū)為山川共濟和社會穩(wěn)定揮了巨大的工程效益,灌區(qū)田園整齊、樹木成行,使原不毛之地披上綠裝,灌區(qū)內(nèi)公路南北橫穿而過,交通便利,文教衛(wèi)生等公益事業(yè)蓬勃發(fā)展,社會經(jīng)濟效益顯著。 某某泵站是利用三西扶貧資金建設,建設管理與某某泵站基本相同,由于建設資金缺乏,原泵站設計規(guī)模偏小,泵站

18、設施簡陋。隨著移民人口的增加和灌區(qū)面積的發(fā)展,從1994年開始某某鎮(zhèn)水利工作站為曾4次對一泵站進行擴容,由于每次擴容資金少,缺乏灌區(qū)總體規(guī)劃,擴容只能滿足眼前需求,致使每次擴容均在原泵站邊上增加機房,使得廠房過長,機組過多,水泵型號復雜,變壓器臺數(shù)過多,各項設施十分簡陋,泵站取水困難,運行管理困難,泵站效率低下,供水矛盾突出。 1.4.2 工程任務 根據(jù)某某灌區(qū)泵站安全鑒定結論,本工程主要任務有重建因礙西干渠擴建且損毀嚴重并過于簡陋的泵站之一,某某三級站。更新達到淘汰和報廢標準的機電設備和金屬結構;對無管理房的站增設管理房及附屬設施;配備必要的辦公、生產(chǎn)、觀測、交通等設施[3]。 1.4

19、.3 建設必要性 因為灌區(qū)地形的特殊性,泵站自建成以來每年開機提水灌溉,確保了灌區(qū)農(nóng)業(yè)豐收和社會穩(wěn)定。泵站的多年運行,為該地區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收發(fā)揮了具大的作用,對項目區(qū)經(jīng)濟和社會的發(fā)展產(chǎn)生了積極的推動作用。 同時根據(jù)泵站檢測分析結果可以看出,泵站經(jīng)過多年的運行,存在設備老損、樞紐建筑物年久失修、配套設施不完善、工程管理體制落后等諸多問題,嚴重影響和制約了工程效益的發(fā)揮。隨著人口增長和經(jīng)濟不斷發(fā)展,國民經(jīng)濟各部門對供水需求的增加,使得供需水矛盾日益突出。泵站是工程效益發(fā)揮的源頭,為了改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、促進農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟結構調(diào)整、保證灌區(qū)灌溉保證率和農(nóng)業(yè)增產(chǎn),增加農(nóng)民收入,實現(xiàn)該地區(qū)國民經(jīng)濟可持續(xù)

20、發(fā)展,更新改造某某灌區(qū)泵站是十分必要的。 1.4.4 氣象 灌區(qū)屬大陸性干旱氣候,日照充足,干旱少雨,多年平均降雨量200~220mm,多年平均蒸發(fā)量1500~1600mm,多年平均氣溫8.8℃,極端最低氣溫-28℃,全年平均大風天數(shù)29天,年平均風速2.5m/s,土壤風蝕嚴重。解凍期為11月下旬至來年3月上旬,凍土深度1.1~1.2m。該區(qū)域氣候干旱少雨,是一個沒有灌溉就沒有農(nóng)業(yè)的地區(qū)。 1.4.5 地層巖性 某某泵站地基巖性主要為沙土、砂壤土,砂壤土物理力學指標見表1-5。 表1-5 某某泵站地基物理力學指標 項目 指標 項目 指標 濕容重(g/c

21、m3) 1.87 滲透系數(shù)K(cm/s) 8.010-4 干容重(g/cm3) 1.55 容許承載力〔R〕(kPa) 150 浮容重 1.17 基底與地基摩擦系數(shù) 0.35 凝聚力C 5 允許滲流坡降 0.25 內(nèi)摩擦角Φ 35 開挖邊坡 1:1.6 1.4.6 工程地質(zhì)評價 通過地質(zhì)鉆探、坑探、現(xiàn)場試驗及室內(nèi)試驗資料,得到如下結論: 1.根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001),該區(qū)所在地震動峰值加速度為0.3g或大于0.3g,地震動反應譜特征周期為0.3s,相應地震基本烈度為Ⅷ度。 2.工程區(qū)地質(zhì)條件相對簡單,沒有大斷層及褶皺構

22、造出現(xiàn),水文地質(zhì)條件比較簡單,地下水活動不明顯,地下水對混凝土無侵蝕性。 3.某某揚水灌區(qū)各泵站地基持力層主要為砂壤土和壤土、砂壤土為主,承載力完全滿足要求,不會產(chǎn)生不均勻沉降。 1.4.7 工程規(guī)模、等級、標準 根據(jù)《泵站設計規(guī)范》(GB/T50265-97)的獻寶,灌溉泵站根據(jù)設計灌水率、灌溉面積、渠系水利用系數(shù)綜合分析計算確定某某三級站的設計流量為2.07m3/s。裝機容量為600KW,為引水式泵站,屬于小型泵站。泵站等級為IV,主要建筑物為IV,次要建筑物V,臨時建筑物為V。詳細分內(nèi)容見表1-6、表1-7。 泵站 等別 泵站 規(guī)模 分等指標 裝機流量( )

23、 裝機功率( ) Ⅰ 大(1)型 Ⅱ 大(2)型 200~50 3~1 Ⅲ 中型 50~10 1~0.1 Ⅳ ?。?)型 10~2 0.1~0.01 Ⅴ ?。?)型 <2 <0.01 表1-6 灌溉、排水泵站分等指標 表1-7 泵站建筑物級別劃分 泵站 等別 永久性建筑物級別 臨時性建 筑物級別 主要建筑物 次要建筑物 Ⅰ 1 3 4 Ⅱ 2 3 4 Ⅲ 3 4 5 Ⅳ 4 5 5 Ⅴ 5 5 — 防洪標準:某某揚水灌區(qū)泵站均按20年設計,50年校核。詳

24、細內(nèi)容見表1-8。 表1-8 泵站建筑物防洪標準 泵站建筑物 級別 洪水重現(xiàn)期(年) 設計 校核 1 100 300 2 50 200 3 30 100 4 20 50 5 10 20 根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001),泵站區(qū)所在地地震動峰值加速度小于0.3g,地震動反應譜特征周期為0.3s,相應地震烈度Ⅷ度。 某某大學學士學位論文 第二章 泵站主要設計參數(shù) 第二章 泵站主要設計參數(shù) 在規(guī)劃階段,合理確定泵站的設計流

25、量和設計揚程是選泵和建站的重要依據(jù)。泵站設計流量和設計揚程也是衡量泵站規(guī)模的重要指標,由該指標可確定泵站等級、泵站建筑物級別及防洪標準。 2.1 設計流量的確定 灌溉泵站設計流量就是在某一設計保率下的提水灌區(qū)內(nèi),農(nóng)作物的灌溉用水量活灌水定額。通常是根據(jù)灌區(qū)內(nèi)氣象、土壤、作物種類和耕作技術等因素估算作物需水量,再計算灌溉制度及灌溉用水過程線,然后采用灌溉用水過程中持續(xù)時間較長的最大一次灌溉用水量作為泵站設計量。這種方法精確可靠,但較為復雜,一般用于大中型灌區(qū)。對于小型灌區(qū),可針對主要作物,粗略的擬定最大一次灌水定額或灌水率然后計算泵站設計流量[4]。原設計流量為1.68,但取水、運行管理困難

26、,使得效率低下,供水矛盾突出,所以對泵站進行更新改造設計,現(xiàn)進行流量復核的計算。 在設計灌水率確定的情況下,可由下式計算泵站的設計流量: 式中 ——泵站設計流量,m3/s; ——設計灌水率, m3/(shm2);(本設計中取數(shù)值為1.5525)。 ——泵站控制灌溉面積,hm2;(本設計中取數(shù)值為2.5)。 ——泵站日開機時數(shù),,一般采用24; ——渠系水利用系數(shù)。根據(jù)《節(jié)水灌溉計算規(guī)范》中的規(guī)定,渠系水利用系數(shù),大型灌區(qū)不應低于0.55,中型灌區(qū)不應低于0.65,小型灌區(qū)不應低于0.75;所以本設計中取0.75。 經(jīng)計算可得:泵站復核設

27、計流量為2.07m3/s。 在確定設計流量時,應同時確定加大流量和最小流量。加大流量是泵站備用機組流量與設計流量之和。一般情況下不應大于設計流量的1.2倍。對于多泥沙水源和裝機臺數(shù)少于5臺的泵站,經(jīng)過論證,加大流量可以適當提高。最小流量可用0.4倍設計流量確定。 2.2 特征水位 2.2.1進水池水位 (1)設計水位:設計水位是確定泵站設計揚程的一句。從渠道取水時,取渠道通過設計流量時的水位作為設計水位。 (2)最高運行水位:該水位是指泵站正常運行的上限水位,用以校核水泵的工作點和確定泵房擋水墻和電動機層樓板的高層。從渠道取水時,取渠道通過加大流量時的水位。 (3)

28、最低運行水位:該水位是指泵站正常運行的下限水位。它與最高運行水位一起,作為確定泵站揚程變化范圍的依據(jù),同時還作為確定水泵安裝高程和進水閘底板高程的依據(jù)。從渠道取水時,取渠道通過單泵流量時的水位。 根據(jù)《泵站設計規(guī)范》可知,以上水位均扣除取水口到進水池的各項水頭損失,其中包括引渠、攔污柵、過閘等損失。攔污柵考慮雜草淤積,水頭損失取0.1m。 過閘水頭損失按寬頂堰計算公式試算,公式如下: 式中: ——側收縮系數(shù); ——流量系數(shù); ——閘孔空數(shù); ——每孔凈寬,m; ——堰前水頭,m。 經(jīng)計算,實際過閘水頭損失均在5mm以內(nèi),可以忽

29、略不計。因此,進水池水位僅扣除攔污柵水頭損失。計算結果見表2-1。 表2-1 進水池特征水位 某某三級泵站 特征水位 最高運行水位(m) 1166.63 設計水位(m) 1166.48 最低運行水位(m) 1166.16 2.2.2 出水池水位 (1)設計水位:該水位用于確定泵站的設計揚程。 (1)最高運行水位:該水位用于確定泵站的最高揚程,取與泵站加大流量相應的水位。 (2)最低運行水位:該水位用于確定泵站的最低揚程,取與泵站單泵流量相應的水位。 出水池最高運行水位為輸水渠道加大流量時的水位加8cm,設計水位取渠道設計水位加5cm,最低運行水位取渠道通過最小流量時

30、的水位加3采買。在計算輸水渠道各級特征水位時,運用明渠均勻流方法進行計算。公式如下: 式中: ——渠道通過流量,m3/s; ——渠道斷面面積,m2; C——謝才系數(shù); R——水力半徑,m; i——渠道比降。 按上述方法進行計算,出水池各特征水位計算結果見下表: 表2-2 出水池特征水位 某某三級站 出水池特征水位 最高運行水位(m) 1180.46 設計水位(m) 1180.34 最低運行水位(m) 1180.20 2.3 特征揚程 2.3.1 設計揚程 設計揚程是指泵站進、出水池設計水位的差值,再加上進水池至出水池間的管道水利

31、損失。 在水泵尚未選型,管道尚未配套的情況下,難以準確計算出管道的沿程和局部水利損失。因此,在已知設計流量和凈揚程的前提下,可根據(jù)可能選用的水泵的流量、凈揚程和擬采用的管道布置方式,憑經(jīng)驗或參考相似泵站估計水力損失。 2.3.2 平均揚程 平均揚程是指在加權平均凈揚程的基礎上,計入進水池至出水池見的管道水利損失后的結果;或者按泵站進、出水池平均水位差,并計入水力損失來計算。 2.3.3最高揚程 最高揚程是指泵站出水池最高運行水位與進水池最低運行水位之差,并計入進水池至出水池間的管道水力損失。 2.3.4最低揚程 最低揚程是指泵站出水池最低運行水位與進水池最高運行水位之差,并計入進

32、水池至出水池間的管道水利損失。 表2-3凈揚程的計算 某某三級泵站 特征凈揚程 最大凈揚程(m) 14.30 設計凈揚程(m) 13.87 最小凈揚程(m) 13.57 各工況下的總揚程按下式計算: n—糙率系數(shù),混凝土管取n=0.014,鋼管取n=0.012。 局部水頭損失系數(shù)選取為1,出水拍門采用節(jié)能型側開拍門,水頭損失為0.04m[6]。 設計總揚程為18.50m 某某大學學士學位論文 第四章 泵房設計 第三章 站址選擇和總體

33、布置 3.1站址選擇 根據(jù)《泵站設計規(guī)范》的一般規(guī)定,泵站站址應根據(jù)流域(地區(qū))治理或城鎮(zhèn)建設的總體規(guī)劃、泵站規(guī)模、運行特點和綜合利用要求,考慮地形、地質(zhì)、水源或承泄區(qū)、電源、樞紐布置、對外交通、占地、拆遷、施工、管理等因素以及擴建的可能性,經(jīng)技術經(jīng)濟比較選定。 其次站址宜選擇在巖土堅實、抗?jié)B性能良好的天然地基上,不應設在大的和活動性的斷裂構造帶以及其它不良地質(zhì)地段。如遇淤泥、流沙、濕陷性黃土、膨脹土等地基, 應慎重研究確定基礎類型和地基處理措施。 針對由渠道取水的灌溉泵站,其站址應選擇在有利于控制提水灌溉范圍,使輸水系統(tǒng)布置比較經(jīng)濟的地點。 泵站取水口

34、應選擇在主流穩(wěn)定靠岸,能保證引水,有利于防洪、防沙、防冰及防污的河段;否則,應采取相應的措施[7]。 本設計中,選址位置不變。 3.2總體布置 泵站的總體布置應根據(jù)站址的地形、地質(zhì)、水流、泥沙、供電、環(huán)境等條件,結合整個水利樞紐或供水系統(tǒng)布局,綜合利用要求,機組型式等,做到布置合理,有利施工,運行安全,管理方便,少占耕地,美觀協(xié)調(diào)。因此某某三級泵站站更新改造內(nèi)容,其工程水流軸向布置為:引渠、進水池、主副廠房、出水管道和出水池; 為滿足防火安全、衛(wèi)生防護和環(huán)境綠化等要求,泵房附近和職工生活區(qū)宜列為綠化重點地段室外專用變電站應靠近輔機房布置,宜與安裝檢修間同一高程,并應滿足變電設備的安裝檢

35、修、運輸通道、進線出線、防火防爆等要求。 站區(qū)內(nèi)交通布置為了滿足機電設備運輸、運行人員上下班方便的要求,延伸至輔機房門前。 在水源岸坡平緩且與灌區(qū)控制高程相聚較遠的場合,為了縮短壓力管道的長度,降低工程造價,提高裝置效率,采用有引渠的布置方式,使泵房盡可能地靠近出水池。 第四章 泵房設計 4.1 泵房布置 4.1.1 主機組的布置 主機組采取一列式布置,這種布置方式的有點是簡單、整齊、泵房跨度小。臥式泵進水管中心線的距離:一列布置時,相鄰機組之間的凈距不應小于1.8~2.0m,本設計中取1.5m。 4.1.2 交通道的布置 泵房內(nèi)的交通道沿泵房

36、長度放下布置,用于管理人員巡視及搬運貨物。臥室機組主泵房內(nèi)宜在管道頂部舍長交通道,進出水管要放在交通道下的溝槽內(nèi),溝上加蓋,以便檢修。交通道應高出泵房地板一定高度,一般與配電間地面同高。 4.1.3排水系統(tǒng) 泵房內(nèi)的排水系統(tǒng)包括排水干支溝、集水井和排水泵,主要用來排出水泵封用的廢水、泵房滲水及管閥漏水等。支溝一般靠機組基礎沿廠房跨度方向布置,干溝沿廠房長度方向布置,排水由支溝匯入干溝,若干溝底高于前池水位,廢水可直接排入前池。有時為了縮短排水時間,或不能自排時,可將排水干溝的水先流入集水井內(nèi),集水井設在泵房一端的較低處靠近前池的方向,井內(nèi)設排水泵,井內(nèi)廢水由排水泵排入前池。 4.1.4充

37、水系統(tǒng)的布置 因為前池最低運行水位低于泵軸線,所以泵房內(nèi)必須設充水設備,以便水泵啟動時充水。 充水系統(tǒng)包括:真空泵以及抽氣干、支管。真空泵設置有兩臺,以便互為備用。為了不影響主機組檢修、不增加泵房面積、便于工作人員操作,布置在檢修間或進水側中不的空地上。抽氣干管位于充水設備同側,可沿機組基礎的地面鋪設,也可支撐在高于地面的空間,然后再用抽氣支管與每臺水泵相連。 4.1.5配電設備的布置 配電設備是用來接收、變換和分配電能的電器裝置,布置在配電間(副廠房內(nèi)),采用一端式布置,通常是在泵房進線端建配電間,其優(yōu)點是:泵房跨度小,泵房進、出水側墻壁均可開窗,有利于通風采光。同時機組臺數(shù)為3臺,

38、也不會給操作人員監(jiān)視遠離配電間的機組運行情況帶來不便。 低壓開關柜的外形尺寸[8]約為高2.140m、寬0.900m、深0.600m。柜后有需要檢修的開關柜,與墻壁的凈距為0.8m,柜前的過道數(shù)值大于1.5m。同時設置一個向外開啟的事故便門。 4.1.6 檢修間的布置 檢修間一般布置在主廠房內(nèi)對外交通運輸方便的一端或出水側。對于臥式機組,一般都在機組旁檢修,檢修間只做電動機轉子抽芯或從泵軸上拆卸葉輪之用,又因為機組容量不是很大,機組間距也不是很小,所以本設計可以不設置檢修間,在機組附近就地檢修。 4.2 泵房尺寸的確定 4.2.1泵房長度 主泵房長度應根據(jù)主機組臺數(shù)、布置方式、機

39、組間距、邊機組段長度等因素確定。 對于一列式布置,可按下式計算: 式中:——機組臺數(shù);(=3) ——機組長度,由水泵樣本差得,m; ——機組間距,m;規(guī)范規(guī)定:相鄰機組直接的凈距不小于1.8~2.0 m;(但在本設計中根據(jù)相應情況取1.5 m) ——機組頂端到副廠房和檢修間的距離,m;基本取值為1.0~1.5 m; ——檢修間、配電間長,m。 代入各數(shù)值,計算結果為。 4.2.2泵房的跨度 泵房的跨度是指泵房前墻與后墻直接的距離。 泵房內(nèi)的進出水管路為了避免漏氣漏水以及便于拆裝,通常都采用法蘭連接的金屬管(=0.5125m);由于進、出水管路的直徑一般都比水泵進口

40、及出口的口徑大,所以水泵進口,需要安裝一個偏心檢索接管(=0.9m),使水流平順的進入泵體;出口需要一個謹防接管(=0.1m);出水管路閥件的位置可根據(jù)具體情況確定。對于分基型泵房逆止閥(=0.83m)通常置于室內(nèi),單位了便于檢修,常裝在閘閥(=0.51m)的前面;為了方便拆卸,閘閥后往往接一個短管(=1.6475m)。 泵房跨度計算公式為: 式中:——電機所需的寬度,m。(本設計中取值為1.1 m) ——定位軸線到泵房墻內(nèi)側的距離,m。(在本設計中取值為0.15 m) 代入各個數(shù)值,所得泵房寬度的計算結果為:6.8m。 4.2.3泵房的高度 泵房的高度是指從檢修間地坪到屋面

41、大梁底緣的垂直距離。該距離應滿足在檢修間內(nèi)由大型卡車進行設備起吊以及開窗通風采光等要求。 (1)泵房地面高程 泵房地面高程可由下式計算: 式中: ——泵房底部高程,m; ——水泵安裝高程,m; ——泵軸線至泵底座的距離,m; ——機組基礎頂面至地坪的距離,m,一般為。 代入以上數(shù)據(jù),計算結果為 (2)吊車軌面高程 可按下式計算: 式中: ——吊車軌面高程, m; ——檢修間地面高程, m; ——汽車車廂底板在檢修地面以上高度, m; ——墊塊高, m;

42、 ——最高設備(或部件)的吊環(huán)至設備底部的高度,m,數(shù)值可從樣本中差得; ——吊繩最小長度,m;一般不小于0.5m; ——吊車吊鉤到軌道面的距離,可從樣本中差得, m; ——吊車頂至屋面大梁下緣的安全高度,可從樣本差,m得; 計算吊車軌面高程的結果為: (3)屋面大梁底緣高程 該高程按下式計算: 代入已知數(shù)值,可得屋面大梁底緣高程的計算結果為m (4)泵房高度 該高程按下式計算: 代入已知數(shù)值,可得泵房高度的計算結果為:m 某某大學學士學位論文

43、 第五章 進出水建筑物設計 第五章 進出水建筑物設計 5.1 引渠 引水明渠簡稱引渠,是指連接水源和前池的一段渠道。 渠道斷面尺寸一般根據(jù)均勻流公式計算: (1) 式中 ——設計流量,;(2.07) ——渠道斷面面積,; ——水力半徑,m; ——水力比降; ——謝才系數(shù),一般。為渠床糙率,一般取=0.025左右。 過水斷面面積: (2) 水力半徑:

44、 (3) 將式(2)、(3)代入式(1),并用曼寧公式計算謝齊系數(shù),整理后可得: 當為水力最佳斷面時值應由下式確定: 將各已知值及求得的值代入,可求得水力最佳斷面的水深及底寬: 5.2 前池 前池是連接引渠(或引水管)與進水池的建筑物,位于引渠和進水池之間。本設計中采用正向進水前池,此結構簡單,施工方便,池中水流也比較平穩(wěn)。 5.2.1前池擴散角的確定 引水渠斷面為矩形,前池四周邊壁為直立,渠末水流斷面平均流速為,則在引水渠末端前池入口處,水流流速可分解為橫向流速和縱向流速,可得:

45、 (1) 根據(jù)水力學原理,橫向流速取決于水深。任意水深處的橫向流速為,所以橫向平均流速為 由于水深受沿渠道縱向流動慣性的影響,實際的橫向流速比理論計算值要小,應再乘以慣性影響修正系數(shù),所以上式可寫成,水流縱向分流速可近似認為,將、代入式(1),得: (2) 參照有關實驗資料,導出用于計算水流臨界擴散角的公式如下: (3) 比較式(2)、(3),可以看出,兩者除

46、差一常數(shù)項外,形式完全相同,這說明理論與實際相符合。如果=1(水流處于緩流與急流之間的臨界狀態(tài)),代入式式(3)中得:,即,這時水流不發(fā)生脫壁的擴散角,這和水力學中關于急流流態(tài)要求的試驗結論相吻合。 由于引渠和前池中水流一般為緩流,所以其邊壁擴散角可大于,根據(jù)實驗研究和實踐經(jīng)驗,前池擴散角取為。 因此在本設計中,前池擴散角。 5.2.2前池池長及邊壁形式 當引渠末端底寬、前池擴散角和進水池寬度已知時,前池長度可由下式計算: 其中=1.5m,,=9.5m。代入上式可得:15m 5.2.3 池底縱向坡度 引渠末端高程一般比進水池底高,因此當前池和進水池聯(lián)結時,前池除進行平面擴散外,還

47、有一向進水池方向傾斜的縱坡,當縱坡沿池長不變時,可由下式確定 式中:——前池坡度; ——引水渠末端渠底和進水池池底高程差,m; ——前池長度,m; 另一方面,前池坡度越緩,為了保持進水池水深,土方開挖量越大。所以從工程投資看,應選取較大值。綜合水力和工程要求,實際工程中可采用。結合原設計,在本設計中 5.2.4前池翼墻型式 前池翼墻多建成直立式并和中心線夾角。這種型式的翼墻便于施工,水流條件也較好。 5.3 進水池 5.3.1進水池的寬度 本泵站為多臺臥室機組,進水池的寬度一般決定于機組間距。因為機組間距設計為1.5 m,三臺機組并行,喇叭管中心線與

48、側墻距離取,池寬為9.6m。 5.3.2進水口至池底的距離 懸空高度是指進水管口至進水池池底的距離,用表示。進水口懸空高度可按如下標準選?。? 當進水管口垂直布置時, 當進水管口水平布置時, 當進水管口傾斜布置時, 在本設計中選擇進水管口垂直布置,故選取。 5.3.3進水管口淹沒深度 淹沒深度是指進水管口到進水池水面的距離。為了保證水泵不吸入空氣,最小淹沒深度應大于臨界淹沒深度。《泵站更新改造技術規(guī)范》[9]規(guī)定:進水管口垂直布置時; 進水管口傾斜布置時, 進水管口水平布置時, 本設計中,,取。 5.3.4進水池長度和深度 進水池的適宜長度將保證池中水流穩(wěn)定。進水池長度

49、一般根據(jù)秒換水系數(shù)確定: 式中:——進水池長度,m; ——水泵流量,2.07m3/s; ——進水池寬度,9.6 m; ——進水池深度, 3.75m; ——秒換系數(shù),。本設計中取50。 《泵站設計規(guī)范》中規(guī)定:喇叭管中心線與后墻距離取,即0.64m,同時應滿足喇叭管安裝的要求。計算結果為2.88m,符合規(guī)范規(guī)定。進水池的深度在這里取原深度3.75m。 5.4 出水池 5.4.1出水池的類型 (1)根據(jù)出水管出流方向,選擇正向出水池,即水泵出水管口出流方向和池中水流方向一致,由于這種出水池出水流暢,在實際工程中應用較多。

50、(2)根據(jù)出水管出流方式,選擇淹沒式出流出水池。即,水泵出水管口淹沒在出水池水面以下。 5.4.2出水池尺寸的確定 (1)傾斜出流時出水池長度的計算 當不加設底部臺坎時,底部旋滾加長,因此出水池長度也增加,這是池長計算公式為 式中:——淹沒深度,0.53m; ——傾斜度,; 計算結果: =11.24m (2)出水池其他尺寸的確定 管口下緣到池底的距離:此段距離主要用于防止出水池總泥沙或其他雜物淤塞出水口,本設計中取=20cm。 最小淹沒深度,其中,即。 出水池寬度:從施工和水利條件考慮,對于最小單管出流寬度為,,本設計中取; 出水池底板高程:根據(jù)干渠的最低水位

51、確定 其中,計算可得。 出水池池頂高程:根據(jù)干渠最高水位加上安全超高確定,,當時,。計算可得。 結合原設計,出水池深為,則 5.5 出水池與干渠的銜接 一般出水池均比渠道寬,為了使水流平順的進入渠道,應在出水池和干渠之間設漸變段。漸變段的錐角為好,本設計中取 某某大學學士學位論文 第六章 水利機械及輔助設備 第六章 水利機械及輔助設備 6.1 主水泵選型 水泵選型主要考慮以下幾個方面的情況: (1)在設計總揚程下水泵在高效區(qū)運行; (2)耐久性好,運行時間長、維

52、修方便; (3)結合土建工程,綜合造價最低; (4)對于水位變幅大的泵站,要求水泵適應幅度廣(效率曲線較為平緩)。 根據(jù)目前國內(nèi)生產(chǎn)的大型水泵產(chǎn)品,泵站主要選擇維修比較方便的中開臥式離心泵。 6.2 水泵選型計算結果 管道特性為:總流量為2.07m3/s,進水鋼管管徑為0.8m,管長1.8m,出水鋼管管徑為0.6m,出水混凝土管管徑為1m,管長為1.38m。 損失和設計揚程(某某三級站):設計流量為2.07,水泵臺數(shù)3,單機流量為0.711m3/s,設計凈揚程為13.87m,總水頭損失為4.63m,設計揚程為18.5m。

53、圖6-1 水泵型號500S22Td 6.3 水泵安裝高程計算 水泵的安裝高程既受到水泵自身氣蝕性能的影響,又受到安裝條件的影響,必須滿足水泵在設計規(guī)定的任何條件下工作都不產(chǎn)生氣蝕,竟可能改善泵房施工條件、降低土建費用的要求。 水泵安裝高度按下式計算: 式中: ——允許安裝高度,m; ——吸水面上的實際壓頭,泵站海拔高度為左右,?。? ——實際溫度下的氣化壓頭,泵站水溫取度,; ——容許汽蝕余量; ——吸水管水力損失。 容許汽蝕余量按下式計算: 必須汽蝕余量在水泵特性曲線上查[NPSH]r線得

54、出。在計算水泵安裝高程時,盡可能利用水泵吸程以減少泵站工程量,對正吸程泵站配套抽真空設備,以滿足水泵啟動要求[11]。 水泵安裝高程計算成果如下:設計流量為,水泵型號為,吸水管路水利損失為,必須汽蝕余量為,允許氣蝕余量為,安裝高度為。 6.4 站更新改造后裝置效率計算 在設計工況時,泵站改造后裝置效率計算按下式: η裝=η泵.η電機.η傳.η流道 表6-1 裝置效率的計算參數(shù) 泵站名稱 η泵(%) η電機(%) η傳(%) H凈(m) H總(m) η流道(%) η裝(%) 某某三級泵站 85.9 93 100 13.87 18.50 90.41 72.2

55、4 改造后的裝置效率都大于,滿足《泵站技術改造規(guī)程》(SL254—2000)離心泵站的裝置效率要求。 6.5水錘防護 為防止水錘和水泵異轉速對設備造成的破壞,在各泵站水泵口側安裝多功能閥[12]。,數(shù)量3個。 6.6 真空系統(tǒng) 某某揚水灌區(qū)泵站選用用正吸程布置方案,泵站進水管長度和直徑基本相當,均選用SZ-2真空泵,抽真空時間小于。 6.7 廠內(nèi)排水系統(tǒng) 為排出廠內(nèi)因設備運行和檢修產(chǎn)生的漏水,各站均布置有集水井和集水槽,并配備潛水泵2臺(1臺備用),將廠內(nèi)集水排出至泵站前池。某某三級站,水泵型號為50WQ15-8-0.75,功率為0.75KW,臺數(shù)為2臺,備用1臺。 6.8

56、 起重設備 泵站最大起吊重量為2.62t,起重設備配備見表6-2。 表6-2 起重設備配備 泵站 名稱 起重機 型號 起重機重量 (t) 起升高度 (m) 工字鋼 型號 主起升電 動機型號 運行電動 機型號 某某三級泵站 CD13-12D 3.0 12 20a-45cGB706-65 ZD131-4 ZDY112-4 6.9 采暖與通風 各站選用電機的冷卻方式為風冷,無需安裝專用通風管道。泵站運行時,機電設備產(chǎn)生的熱量由軸流風機排出。主廠房風機布置在每臺泵前后墻上部,副廠房風機分別布置在變壓器室、電容器室和開關柜室。某某三級站,主廠房的型號為T

57、35-11-4,功率為0.18KW,數(shù)量為1臺,副廠房的型號為T35-11-3.5,功率為0.25KW,數(shù)量為1臺。 6.10 消防系統(tǒng) 某某揚水灌區(qū)泵站由于建站時間早,受資金等因素的限制,消防設施比較簡陋,本次實施更新改造增設了必要的消防設施。 6.11攔污柵及其他附屬設備 6.11.1攔污柵 某某三站規(guī)模較小,設計流量為0.82-1.54m3/s,污柵均設在前池進水口,人工清淤,手推車出渣。攔污柵面積和重量統(tǒng)計見表6-3: 表6-3 攔污柵的面積和重量統(tǒng)計 泵站名稱 攔污柵面積(m) 重量(kg) 某某三級泵站 8.6 721 6.11.2清污設備 清污設備按G

58、D型移動式液壓抓斗式清污機和回轉式兩種清污機機型做如下比較: (1)GD型移動式液壓抓斗清污機(方案一) 移動抓斗式清污機由抓斗裝置、載重滑車及行車軌道三部分組成。抓斗裝置由二片抓齒組成,中間有活動鉸鏈,上部用油缸連接,油缸可能控制抓斗閉合;滑車部分,包括由鋼絲繩、卷筒、電機減速機組成的提升裝置和油箱及油管伸縮卷筒等零件組成;行車導軌包括工字型長導軌及支撐懸空架組立柱組成。 該機優(yōu)勢:水工結構布置緊湊,土建和金屬結構工程量較小,不需配置清污機房,抓斗通過液壓外力實現(xiàn)開、閉操作,清理污物能力強、效率高 ,清污量大,運行安全可靠,安裝維護簡便,自動化程度高,PLC(觸摸屏操作)實現(xiàn)自動控制。

59、設備投資較小,并可兼做攔污柵起吊設備。 此外,為解決污物運輸,可在節(jié)制閘一側設置污物運輸平臺,方便污物運輸。 (2)回轉式清污機(方案二) 回轉式清污機主要由機架、柵條、清污耙板、提升鏈、電機減速驅(qū)動裝置、緩沖自凈卸污等裝置組成。 工作時,清污耙板在驅(qū)動裝置的帶動下,將格柵截留的污物撈上,清污耙板依靠二側提升鏈同步由柵后至柵前回轉運行,當耙板到達機體上部時,一部分污物自行落下,剩余粘附在耙板上的污物通過緩沖自凈卸污裝置進行刮除。 格柵清污機的驅(qū)動裝置設置剪切式安全銷,當超載或發(fā)生意外時,剪切銷瞬時切斷,以保護設備不被損壞。水下鏈輪及鏈條具有保護裝置,運行可靠,緩沖自凈卸污,排渣

60、干凈。 格柵清污機電氣控制可依據(jù)要求設定相應的開停次數(shù)及單循環(huán)時間,同時也可根據(jù)柵片前后液位差來控制設備的運行。若設置回轉式清污機,受水工結構所限,只能布置在中間孔,每孔1臺。該機布置所需水工結構尺寸較大,本工程場地限制,無法滿足其水工結構要求。另外,泵站進口污物多為水生植物、樹枝,回轉式清污機清理樹枝等效果欠佳,還需配設污物傳送帶,布置相對復雜,管理、維護不便,設備投資較高。 根據(jù)以上兩種清污設備的比較,移動式清污機具有投資省,運行、維修比較簡單,可靠性也較高,同時可兼做攔污柵起吊設備,水工結構相對簡單。因此選用GD型移動式液壓抓斗式清污機。泵站移動式液壓抓斗式清污機配置見表6-4:

61、表6-4 泵站移動式液壓抓斗式清污機配置 泵站名稱 移動式液壓抓斗式清污機配置情況 某某三級站 1臺,型號GD500,抓斗寬度2000m,污物重量1.25t,提升電機功率4kW,行走電機功率0.75kW,液壓泵功率1.5kW,最大工作深度12m。 為滿足污物運輸,配備5t翻斗式運污車1臺 6.11.3泵站主要管道附屬設備 泵站主要管道附屬設備包括進出水閘閥、伸縮節(jié)、出水拍門、管道檢修孔和混凝土管道活接頭。進水閘閥和進水鋼管伸縮節(jié)工作壓力較低,按產(chǎn)品最低公稱壓力選取即可滿足要求,出水側按水錘壓力控制??紤]運行管理方便和運行可靠,所有蝶閥均為手電兩用,蝶閥與伸縮節(jié)均為法蘭接頭。出水管

62、采用節(jié)能側開拍門,預應力混凝土管每50~100m設活接頭一個。預應力混凝土管管徑為1.0m,單根管長共436m,每根管道設檢修孔3個。泵站閘閥、伸縮節(jié)、出水拍門、管道檢修孔統(tǒng)計見表6-5、6-6、6-7。 表6-5 進水側閘閥、伸縮節(jié)統(tǒng)計表 泵站名稱 進水鋼管 某某三級站 公稱直徑 (DN) 蝶閥 伸縮節(jié) 型號 公稱壓力 (Mpa) 型號 公稱壓力 (Mpa) 1000 LBXO3 0.6 VSSJA 0.6 表6-6 出水側閘閥、伸縮節(jié)統(tǒng)計表 泵站名稱 出水鋼管 某某三

63、級站 公稱直 (DN) 蝶閥 伸縮節(jié) 型號 公稱壓力 (Mpa) 型號 公稱壓力 (Mpa) 500 LBXO3 1.0 VSSJA 1.0 表6-7 出水拍門、活接頭、管道檢修孔統(tǒng)計表 泵站名稱 出水拍門 活接頭 備注 某某三級站 1根砼管 拍門直徑(mm) 個數(shù) 直徑(mm) 個數(shù) 800 1 800 2 某某大學學士學位論文 第七章 投資估算 第七章 投資估算 (1) 編制依據(jù)

64、本項目屬引水工程項目,工程投資估算按現(xiàn)行水利工程投資估算編制綜合價。估算編制按水利部水總[2002]116號文設計概(估)算編制辦法、費用及計算標準進行編制,并結合工程建設的實際情況,材料及設備價格執(zhí)行某某自治區(qū)銀川市2010年第四季度的市場綜合價。 (2) 工程量計算結果見表7-1。 表7-1 某某三級站工程量計算 序號 工程名稱 工程量 單 位 數(shù)量 一 閘室 土方開挖 21.1     土方回填 9.9     鋼筋混凝土 10.0     模板表面積 41.3     鋼筋 1.0 二 引水渠

65、 土方開挖 29.4     鋼筋混凝土 3.5 三 前池 土方開挖 497.0     土方回填 100.8     鋼筋混凝土 536.1     模板表面積 53.8     鋼筋 53.6 三 進水池 土方開挖 123.8     土方回填 40.3     鋼筋混凝土 11.1     模板表面積 98.5     鋼筋 1.1 四 進水鋼管 DN=800 27.5

66、 續(xù)表7-1 序號 工程名稱 工程量 單 位 數(shù)量 五 泵房 新建主廠房 80.6     主廠房模板表面積 378.0     新建副廠房 26.4     副廠房模板表面積 152.8     土方回填 100.1     C20二期混凝土 92.7     水泥砂漿砌石 30.5     模板表面積 437.8     鎮(zhèn)墩混凝土墊層 2.5 六 出水管道 出水鋼管DN=600 11.0     預應力混凝土管安裝D=1000 436.0     現(xiàn)澆C20混凝土鎮(zhèn)墩 86.1     鎮(zhèn)墩漿砌石 8.9 七 出水池 混凝土 53.4     模板表面積 146.3

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