扬州大学水电站与水泵站课程设计.docx

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1、扬州大学水电站与水泵站课程设计扬州大学能源与动力工程学院 水泵站及水电站课程设计 专 业：班 级：学 号：姓 名：指导教师：设计日期： 说 明 书 热能与动力工程 热动1102 111701207 马 如 陈松山 2014.6.23-2014.7.4 水泵站及水电站课程设计说明书 目 录 第一章 综合说明 . 2 1-1 兴建缘由 . 2 1-2 工程位置、规模、作用 . 2 1-3 基本资料 . 2 第二章 设计参数的确定 . 2 2-1 设计流量的确定 . 2 2-2 水位分析及特征扬程的确定 . 3 2-3 工程设计等级 . 3 第三章 机组选型 . 3 3-1水泵选型 . 3 3-2电

2、机选型 . 4 第四章 进水布置及进出水建筑物设计 . 5 4-1 前池设计 . 7 4-2进水池设计 . 7 4-3出水池设计 . 9 第五章 站房设计 . 10 5-1 站房结构型式与布置 . 10 5-2 站房尺寸的确定 . 10 5-3 站房各部分高程的确定 . 11 5-4起重设备选配 . 12 第六章 水泵工况点的校核 . 13 6-1 出水管道设计 . 13 1 水泵站及水电站课程设计说明书 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 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、3 基本资料 1）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。 2）水位特征值 下游水位 设计运 行水位 26.2 下游引水河道 河底高程 24.6 河底宽边坡 7 12.0 6 程 27.9 7 12.0 堤顶宽河底高上游引水河道 河底宽边坡 6 堤顶宽最低运 行水位 25.6 最高 洪水位 30.2 设计运 行水位 30.6 上游水位 最低运 行水位 30.3 防洪 水位 31.0 泵站流量为：8.0m3/s 地面高程低于下游引水河道堤顶高程0.5m 第二章 设计参数的确定 2-1 设计流量的确定 设计流量

4、为泵站流量即为8.0m3/s 1）初选4台水泵，则每台水泵流量为q=8/4m3/s=2m3/s。 2 水泵站及水电站课程设计说明书 2）初选5台水泵，则每台水泵流量为q=8/5m3/s=1.6m3/s。 2-2 水位分析及特征扬程的确定 H设=出设-进设 =30.6-26.2=4.4m Hmax=出设-进min=30.6-25.6=5m Hmin=出min-进max=30.3-30.2=0.1m H水泵=H设+Dh=4.4+0.154.4=5.06m 2-3 工程设计等级 建筑等级为级。 第三章 机组选型 3-1水泵选型 1）根据设计扬程和每台泵的设计流量可以选用900ZLB70型轴流泵。90

5、0ZLB70型轴流泵的部分工作参数： 叶片安放角 0 流量 m/h 6510 7200 8250 3l/s 1810 2000 2290 扬程 6.41 5.4 3.33 转速 r/min 480 轴功率 kW 139 125 93.3 效率 % 81.8 83.6 80.1 叶轮直径 mm 850 2）根据设计扬程和每台泵的设计流量可以选用28ZLB70型轴流泵(高速）。28ZLB70型轴流泵(高速）的部分工作参数： 叶片安放角 +2 流量 m/h 5110 5710 5960 3l/s 1420 1585 1657 扬程 8.11 6.35 5.41 转速 r/min 730 轴功率 kW

6、 136 118 105 效率 % 83.5 83.8 83.5 叶轮直径 mm 650 3 水泵站及水电站课程设计说明书 根据比较，初步选择4台900ZLB70型轴流泵。该泵的喇叭口直径D1为1250mm。900ZLB70型轴流泵性能曲线如下图： 3-2电机选型 =Hmax+h=5.0+0.155.0=5.75m Hmax因为水泵的轴功率大于100kW，所以K=1.05 P=KgHmax1.0510009.8125.75=141.7kW 0.836所以根据选型机厂家推荐可选用JSL-13-12型电动机 其高度为2073mm，水平最大圆直径为975mm，其技术数据为 满载时 额定 功率/kW

7、155 额定 转速电压/V /r/min 380 485 电流/A 310.0 92.8% 0.82 4.9 2.1 定子 效率 功率因素 IK/IN TK/TN 4 水泵站及水电站课程设计说明书 900ZLB型轴流泵安装图： 5 水泵站及水电站课程设计说明书 JSL-13-12型电动机安装图：6 水泵站及水电站课程设计说明书 第四章 进水布置及进出水建筑物设计 4-1 前池设计 1.类型确定 由水流方向可以确定前池的类型为正向进水式 2.扩散角确定 前池扩散角一般采用2040，此处采用30 3.尺寸确定 池长L：L=B-b，其中B=42.5D1+0.53=14m， 2tan2b=7m，=30

8、， 因此：L=14-7=13.06m，取L=13m。 302tan2i=11,取i=0.2 354-2进水池设计 1.边壁形状确定 采用矩形式的，这样对水泵吸水管管口水力损失较小 7 水泵站及水电站课程设计说明书 2.尺寸确定 池长L：L=KQ，其中K=15，Q=8m3/s，B=14m，h=1.6m； Bh 得L=5.38m4D1=5m，取L=5.5m。 池宽B：B=42.5D1+0.53=14m，其中隔墩厚取0.5m。 按水泵要求最低运行水位到叶轮中心线距离0.69m，叶轮中心线到喇叭口距离0.5m，喇叭口到进水池底距离取1m 根据资料最低运行水位为25.6m 则叶轮中心线高程：25.60.

9、69=24.91 m 池底高程池底：由有所选水泵安装图可得池底高程为： 池底=24.91-0.5-1=23.41m 下游河底高程为24.6m，所以i0。 3.水泵吸水管口位置确定 管口距进水池后墙距离T：取T=0.4D1=0.5m 管口距进水池边壁距离A和管口之间距离S：由池宽B定 悬空高P：喇叭管垂直布置，P取0.8D1=1m 8 水泵站及水电站课程设计说明书 吸水管口淹没深度hs：喇叭管垂直布置，hs取1.2D1=1.5m 4-3出水池设计 1、管口下缘至池底的距离P 此段距离主要是便于施工安装及防止池中泥沙或杂物等淤塞出水口，一般采取：P=1020cm，这里取P=15cm。 2、管口上缘

10、最小淹没深度hsmin 2v0hsmin=3=0.34m，式中v0取1.5m/s。 2g3、出水池宽度B出 B出=B进=14m 4、出水池底板高程底 底=低=30.31.99=28.31m 5、出水池池顶高程顶 顶=高+Dh 当Q6 m3/s时，Dh可取0.6m，则顶=31.0+0.6=31.6m 6、出水池池长L 引渠河底高程出水池池底高程，则出水池中无台坎，即m=0，K=7。 9 水泵站及水电站课程设计说明书 hs=出-底-D0-P=31.0-28.31-1.5-0.15=1.04m L=Khs0.5=7.14m 7、出水池和干渠的衔接 收缩角取=45，已知b=7m。 过渡段长度： Lg=

11、14-7B-b=8.45m，取8.5m 2tan22.52tan2则实际收缩角为44.76 护砌长度Lh=4.5h渠max=4.53.7=16.65m，取17m。 第五章 站房设计 5-1 站房结构型式与布置 1.结构型式 采用湿式墩墙式，进水条件好，各台机组可单独检修，互不干扰 2.内部布置 主机组布置：采用纵向一列式，简单整齐，机房横向跨度较小 配电设备布置：采用一端式布置，机房跨度小，进出水侧可以开窗 检修间布置：设在机房靠近大门的一端，并留有空地存放工具等用物 交通道布置：宽度取2m，布置在出水侧，与配电间地板同高 充水系统布置：布置在检修间 排水系统布置：设排水沟，必要时加排水泵，集

12、水井设在机房最低处 通风布置：合理布置门窗，利用风压或热压实现自然通风 5-2 站房尺寸的确定 1.站房宽度 JSL-13-12型电动机水平最大圆直径为0.975m 电机两旁各取宽度2.25m和1.5m 10 水泵站及水电站课程设计说明书 所以站房宽度为0.9752.251.54.725m，取5m。 2.站房长度 L1LLLL2通 道配电间机组检修间LbLbLLL由课本表5-1可得：对于q=2m3/s，机组中心距取为3.5m， 配电间和检修间的宽分别取5m和3m 所以站房长度为L站房=4L+L1+L2=22.0m 3.站房高度 电机顶端距室内地面的高度h1=2.073m 机组顶部到起吊物底部之

13、间安全操作间距h2=0.3m 起吊件高度h3：电机为2.073m，水泵为3.0m，取大的为3.0m 起重绳索垂直长度h4：水泵h4=0.853.55=3.02m， 电机h4=1.20.975=1.17m 取大的，所以h4=3.02m 吊钩最高位置距吊车顶部距离h5取0.5m 吊车顶部到屋架下弦杆下缘间高度h6=0.2m 站房高度H=h1+h2+h3+h4+h5+h6 =2.073+0.3+3.0+3.02+0.5+0.2=9.093m，取9.1m 5-3 站房各部分高程的确定 11 水泵站及水电站课程设计说明书 1.水泵进水口高程进 进=低-h2-h3 25.60.50.6924.41m 2.

14、底板高程底 底=进-h1=24.41-1=23.41m 3.电机层地面楼板高程机 机=高+d=30.2+0.6=30.8m 4.机房屋面大梁的底高程梁 梁=机+H=30.8+9.1=39.9m 5-4起重设备选配 水泵的重量为G水泵=2110kg，电机重量为G电机=3200kg 起重机规格应不小于3200kg，选5t型的，可以用手动单轨小车，它是一种结构简单、操作方便、轻小型调运配套起重机械，它可以与手拉葫芦、环链电动葫芦等起重产品配套组成起重运输小车，自如地运行于可以有一定曲率半径的工字钢轨道的下翼缘上，用来调运货物、设备等。 此处选用5t的TXK手动小车，其技术参数为： 型号 PC-05

15、荷重/t 5 A/mm 275 G/mm 280 J/mm 178 E/mm 82-153 P/mm 332 最小回转半径 1.7 12 水泵站及水电站课程设计说明书 第六章 水泵工况点的校核 6-1 出水管道设计 1、水泵出口中心高程 由厂家给定的900ZLB70型水泵安装尺寸确定水泵出口中心高程 1=25.60.69+0.998+1.49=27.398m 2、出水管中心高程 根据出水部分的设计可以得出出水管中心的高程 2=底+P+D0/2=28.31+0.15+1.5/2=29.21m 3、管长 从水泵出口中心到出水管中心的垂直距离为29.2127.3981.812m 水泵出口与水平面成3

16、0，则解直角三角形得，从水泵出口到出水管口的距离为1.812/sin30=3.624m，取管长为3.63m 4、S值计算 根据上述设计管道出口的直径为1.5m，查泵站课程设计参考资料知，拍门的规格选1500mm，其出口处的=2 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20.2=0.4 在泵出口安装一个30的弯头，以便与外管道连接，其=0.33 在出水管末端按一个渐扩管道，直径由0.9m渐扩为1.5m，渐扩段长取1.5m，其=0.3 在泵进水口处因为有喇叭口，故其=0.2，铸铁管n=0.013 综上所述：S局=0.083Vd4i

17、=0.0832+0.4+0.33+0.3+0.2=0.053 41.53.630.0132n2lS沿=10.295.33=10.29=0.011 5.330.9dS= S局+ S沿=0.064 5、QH需曲线 13 水泵站及水电站课程设计说明书 根据课本的计算可知，H需= H净+SQ2，则H需=4.4+0.064 Q2 流量m/s 扬程4.525 4.544 4.564 4.585 4.607 m 4.631 4.656 4.682 4.710 4.739 31.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 水泵性能表表 流量m/s 扬程m 31.81 6.41

18、2.0 5.4 2.29 3.33 将所有点在图上连成曲线，与00曲线相交于P点 P 14 水泵站及水电站课程设计说明书 6、水泵台数校核 由上P点可知，每台水泵的出水流量为2.12m/s，扬程为4.70m，所需的流量为8 m/s，相比为8/2.12=3.77，取4台泵，符合。设计扬程：4.7m5.06m，满足要求。 结论：由以上设计可知，水泵定为900ZLB70型00的轴流泵，电机为JSL331312型155kW的电机。 15 水泵站及水电站课程设计说明书 参考资料 1.泵站设计规范 GB/T50265-97 2.水闸设计规范 SD133-84 3.水工混凝土结构设计规范 SL/T191-9

19、6 4.防洪标准 GB50201-94 5.水利工程水利计算规范 SL104-95 6.堤防工程设计规范 GB50286-98 7.灌溉与排水工程设计规范 GB50288-99 8.土木合成材料应用技术规范 GB50290-98 9.水利水电工程设计洪水计算规范 SL44-93 10.建筑桩基技术规范 JGJ94-94 11.建筑设计防火规范 GBJ16-87 12.水利水电工程设计防水规范 SDJ278-90 13.小型水利水电工程设计图集抽水站分册、水利电力出版社,1983.5 14.水工设计手册.水利电力出版社，1984.8 15.水工设计手册.水利电力出版社, 1984.11 16.给水排水设计手册.中国建筑工业出版社， 1986.12 17.水力计算手册.水利出版社，1980.12 18.水土混凝土结构设计手册.中国水利出版社，1999.1 19.沈阳迈主编.江都排灌站.水利电力出版社，1986 20.大型电力排灌站.水利电力出版社，1984.12 21.严登丰主编.泵站工程.中国水利电力出版社，2003.11 22.河海大学编.泵站毕业设计参考资料.1986 16