水泵的选型与配套毕业论文.doc

扬州大学本科生毕业设计 1 水泵的选型与配套毕业论文水泵的选型与配套毕业论文 目 录 1 1 综合说明综合说明 1 1 1 兴建缘由 1 1 2 设计流量与水位资料 1 1 3 建筑物等级 1 1 4 工程地质资料 1 2 2 设计参数确定设计参数确定 2 2 1 设计流量的确定 2 2 2 水位分析与特征扬程的确定 2 3 3 水泵的选型与配套水泵的选型与配套 2 3 1 水泵选型资料 2 3 2 水泵选型方案 3 3 2 1 第一组方案 3 3 2 2 第二组方案 4 4 4 枢纽布置及泵站结构形式枢纽布置及泵站结构形式 4 4 1 泵站枢纽布置 4 5 5 主要建筑物设计主要建筑物设计 6 5 1 前池设计 6 5 2 前池扩散角 6 5 3 第一组方案 6 5 3 1 前池池长 6 5 3 2 池底纵向坡度 6 5 4 第二组方案 6 扬州大学本科生毕业设计 2 5 4 1 前池池长 6 5 4 2 池底纵向坡度 6 5 5 前池构造 7 5 6 进水池设计 7 5 6 1 第一组方案 7 5 6 2 进水池的宽度 7 5 6 3 悬空高度的确定 7 5 6 4 后壁距的确定 8 5 6 5 进水池长度L 8 5 6 7 站房平面设计 9 5 6 8 泵房主要高程的确定 9 5 6 8 1 水泵吸水喇叭管管口高程 9 5 6 8 2 底板高程 9 5 6 8 3 电机层楼板高程 9 5 6 8 4 机房屋面大梁下缘高 9 5 7 出水设计 10 5 7 1 出水管出口直径 10 5 7 2 池底至管口下缘距离 10 5 7 3 出水池墙顶高程和池底高程 10 5 7 4 出水池宽度 10 5 7 5 出水池长度 11 5 7 6 干渠护长度 11 5 7 7 出水池与干渠的渐变段 11 5 8 第二组方案 11 5 8 1 进水池的宽度 11 5 8 2 悬空高度的确定 12 5 8 3 后壁距的确定 12 5 8 4 进水池长度L 13 5 8 5 站房平面设计 13 5 8 6 泵房主要高程的确定 13 扬州大学本科生毕业设计 3 5 8 6 1 水泵吸水喇叭管管口高程 13 5 8 6 2 底板高程 13 5 8 6 3 电机层楼板高程 13 5 8 6 4 机房屋面大梁下缘高 14 5 9 出水设计 14 5 9 1 出水管出口直径 14 5 9 2 池底至管口下缘距离 14 5 9 3 出水池墙顶高程和池底高程 14 5 9 4 出水池宽度 15 5 9 5 出水池长度 15 5 9 6 干渠护长度 15 5 9 7 出水池与干渠的渐变段 15 5 10 附属设备选择和布置 15 5 10 1 配电设备布置 15 5 10 2 供 排水系统布置 16 5 10 3 起重设备 16 5 10 4 拦污清污设备 16 6 6 水泵的工况点校核水泵的工况点校核 16 6 1 管路布置 16 6 2 第一组方案 17 6 2 1 局部阻力系数计算 17 6 2 2 沿程阻力系数计算 17 6 2 3 设计运行情况 17 6 2 4 最高运行情况 18 6 3 第二组方案 18 6 3 1 局部阻力系数计算 18 6 3 2 沿程阻力系数计算 18 6 3 3 设计运行情况 19 6 3 4 最高运行情况 19 扬州大学本科生毕业设计 4 7 7 泵房稳定计算泵房稳定计算 20 7 1 防渗计算 20 7 1 1 防渗长度校核 20 7 2 1 第一组方案 20 7 3 1 第二组方案 22 7 4 渗透坡降校核 24 7 4 1 第一组方案 24 7 4 2 第二组方案 30 7 5 1 第一组方案 36 7 5 3 第二组方案 38 7 5 5 运行期稳定校核运行期稳定校核 41 8 8 泵房结构设计及配筋计算泵房结构设计及配筋计算 51 8 1 底板结构计算 52 8 1 3 裂缝校核 64 8 4 泵房后墙结构计算 68 8 4 1 配筋计算 70 8 5 电机梁结构计算 72 8 5 1 电机梁内力计算 72 8 5 2 电机梁配筋计算 73 8 5 3 裂缝宽度验算 75 8 6 水泵梁结构计算 75 8 6 1 水泵梁的内力计算 75 9 9 连接建筑物设计连接建筑物设计 82 9 1 下游翼墙设计 82 9 1 1 截面的选择 84 9 1 2 稳定校核 88 9 1 2 下游翼墙结构计算及配筋 89 9 1 2 前趾结构计算及配筋 92 扬州大学本科生毕业设计 5 9 1 2 地板结构计算及配筋 94 9 1 2 扶壁结构计算及配筋 96 9 2 上游翼墙 98 参考文献参考文献 116 1 综合说明 1 1 兴建缘由 为与房山站 石梁河及相关配套工程一起共同构成连云港市引 淮入石补水工程 1 2 设计流量与水位资料 经规划设计 确定石安河第三泵站的设计流量为 8m3 s 泵站上 下游水位组合资料见表 1 1 表 1 1 工程水位情况 工况下游水位 m 上游水位 m 最低扬程9 517 5 设计扬程9 418 0 最高扬程9 018 5 防 洪9 718 7 1 3 建筑物等级 泵站设计流量 8m3 s 根据规范 泵站等别为三等 泵站规模为 中型 泵站建筑物等级为 3 级 1 4 工程地质资料 根据省钻探队勘探试验报告站址地基为棕黄 棕黄夹灰黄色粘 扬州大学本科生毕业设计 6 土或粉质粘土 中部夹有中 轻粉质壤土 层厚不一 并夹有砂礓 铁锰结核 标准贯入击数 N 14 击 天然容重 1 98g cm3 C 0 45 F 天然孔隙比 0 76 地基允许承载力为 P 21 150kpa 扬州大学本科生毕业设计 7 2 设计参数确定 2 1 设计流量的确定 经规划设计资料 确定石安河第三泵站的设计流量为 8m3 s 2 2 水位分析与特征扬程的确定 设计扬程 H设 H设上 H设下 18 0 9 4 8 6m 最大扬程 H高 H最高上 H最低下 18 5 9 0 9 5m 最低扬程 H低 H最低上 H最高下 17 5 9 5 8 0m 扬州大学本科生毕业设计 8 3 水泵的选型与配套 由于水泵的选型是动力机 传动及辅助设备等的配套 泵站工 程建筑物设计以及经济运行的重要依据 水泵的选型不合理不仅会 增加工程投资 而且会降低水泵的运行效率 增加泵站能耗和运行 费用 所以 水泵的选型必须十分重视 水泵的基本选型原则主要有 1 必须满足生产需要的流量和扬程要求 2 水泵应在高效范围内运行 3 水泵在长期运行中 泵站的效率较高 能量消耗少 运 行费用低 4 按所选的水泵型号和和台数建站 工程投资应较少 5 在设计标准的各种工况下 水泵机组能正常安全运行 即不允许发生汽蚀 振动和超载等现象 6 便于安装 维修和运行管理 3 1 水泵选型资料 根据该泵站灌溉的需要 泵站总设计流量为 8m3 s 估计水力损失为净扬程的 20 则8 6mH 净 9 5mH m ax 水泵的设计扬程为 最大扬程为8 6 1 210 32mH 泵设 9 5 1 211 4mH 最大 3 2 水泵选型方案 3 2 1 第一组方案 1 水泵选型 扬州大学本科生毕业设计 9 选择 8 台水泵 查高邮水泵厂水泵选型样本 选择 600HLB 9 叶片安放角度 设计扬程时所对应的流量为 1 0m3 s 效率为 86 0 0 平均扬程时水泵在高效区运行 2 电动机选型 确定水泵的配套功率时 必须按照水泵工作范围内最大轴功率 来计算 配套功率按下式计算 水泵的配套功率为 1000 kW gQH KN drp mt 式中 Q 为水泵工作范围内对应于最大轴功率的最大流量 m3 s H 为水泵工作范围内对应于最大轴功率的扬程 m K 为动力机备用系数 按参考书 水泵与水泵站 表 7 2 选取 为水泵效率 p 为传动效率 dr Q 0 94m3 s K 1 05 按水泵轴功率 100kW9 5 1 211 4mH 最大 查用 水泵的配套功率 p 85 2 dr100 129kW mt N 配套电动机选择 动力机 YL4501 6 额定功率 130kW 额定转 速 980r min 电动机重 1 65t 扬州大学本科生毕业设计 10 图 3 1 3 2 2 第二组方案 1 水泵选型 选择 4 台水泵 查高邮水泵厂水泵选型样本 选择 900HLB 10 叶片安放角度 设计扬程时所对应的流量为 2 2m3 s 效率为 0 87 平均扬程时水泵在高效区运行 2 电动机选型 Q 2 0m3 s K 1 05 按水泵轴功率 100kW9 5 1 211 4mH 最大 查用 水泵的配套功率 p 85 2 100 dr 263kW mt N 配套电动机选择 动力机选择 4 台 YSL5005 10 额定功率 280kW 额定转速 590r min 电动机重 2 538t 扬州大学本科生毕业设计 11 图 3 2 扬州大学本科生毕业设计 12 4 枢纽布置及泵站结构形式 4 1 泵站枢纽布置 为与房山站 石梁河及相关配套工程一起共同构成连云港市引 淮入石补水工程 因此 站址宜选在灌区的高处 根据地形布置 拟建泵站站址及水源水流方向等 各方案枢纽如图4 1 4 2 所示 前 池 进 水 池 及 泵 房 出 水 管 出 水 池 引河灌溉干渠 图 4 1 方案一枢纽布置图 前 池 进 水 池 及 泵 房 出 水 管 出 水 池 引河灌溉干渠 图 4 2 方案二枢纽布置图 4 2 泵房结构形式的选择 泵房是泵站的主要建筑物 用以安装主机组 辅机设备 机电 设备及部分管路 为机组的安装 维修运行提供良好的工作环境 泵房设计原则 扬州大学本科生毕业设计 13 1 泵房必须满足设备布置 安装 运行及检修的要求 2 满足结构布置和整体稳定要求 各构件具有足够的强度 和刚度 安全可靠 3 满足通风 采暖及采光的要求 符合防潮 防火 防噪 音等技术规定 4 泵房内外交通便利 便于管理 5 厂房设计时应注意建筑造型 做到合理紧凑 实用美观 并与环境协调 本泵站拟采用墩墙式湿室型泵房 泵房共分为上层的电机层 和下层的水泵层两层 结构较为简单 该泵房进水条件好 各机组 可以单独检修 互不干扰 本地的地质条件较好 能够满足承载力 要求 而且站址所在地交通方便 材料等资源充足 综合以上分析 石安河第三泵站采用墩墙式湿室型泵房 扬州大学本科生毕业设计 14 5 主要建筑物设计 5 1 前池设计 一般泵站进水池的宽度比引渠底宽大 因此需要在引渠和进水 池之间设一连接段 这就是前池 其作用是为了保证水流在从引渠 流向进水池的过程中能够平顺的扩散 为进水池提供良好的流态 本站采用进水条件较好的正向进水前池 前池尺寸的确定 5 2 前池扩散角 前池扩散角是影响前池进水流态及其尺寸的主要因素 根据 实际工程经验 前池扩散角的取值一般为 本工程取 40 2030 5 3 第一组方案 5 3 1 前池池长 2 250 6 65 26 78m 30 2tan2tan 22 Bb L 5 3 2 池底纵向坡度 由于水泵淹没深度的要求 进水池池底的高程一般低于引渠末 端的渠底高程 因此 还需要将前池池底做成斜坡 使其在立面上 起连接作用 引渠末端渠底高程与进水池池底高程差 h 0 52m 为减小挖 方 前池 21 58m 做成平直段 高程和引渠底一致 后 5 2m 做成倾 斜段 边坡系数 1 10i 扬州大学本科生毕业设计 15 5 4 第二组方案 5 4 1 前池池长 3 750 6 35 22 02m 30 2tan2tan 22 Bb L 5 4 2 池底纵向坡度 由于水泵淹没深度的要求 进水池池底的高程一般低于引渠末 端的渠底高程 因此 还需要将前池池底做成斜坡 使其在立面上 起连接作用 引渠末端渠底高程与进水池池底高程差 h 1 435m 为减小挖 方 前池 14 37m 做成平直段 高程和引渠底一致 后 7 65m 做成倾 斜段 边坡系数 1 5i 5 5 前池构造 在泵站防渗排水设计时 常在前池的下面布置排水系统 即在 前池底下铺设水平滤层 包括排水 并在前池中设排水孔 渗流由 滤层搜集 在通过排水孔排至下游 这样 作用在前池底面的渗压 水头几乎为零 前池底板为混凝土结构 厚 20cm 反滤层共设三层 第一层为碎石 厚 20cm 第二层为瓜子石 厚 10cm 底三层为中 砂 厚 10cm 排水孔的孔径为 5cm 孔间距 1m 按梅花形布置 5 6 进水池设计 5 6 1 第一组方案 进水池是供水泵吸水管直接吸水的水工建筑物 主要作用是进 一步调整从前池进入的水流 为泵进口提供良好的进水条件 另外 还要设置拦污栅门槽 检修门槽 以方便拦污和检修作用的发挥 扬州大学本科生毕业设计 16 进水池边壁的形式及主要几何参数的确定 进水池采用开敞式矩形 W 型后壁 水泵喇叭口仅靠蜗舌布置 所选泵型的喇叭口直径 D 750m 以此来确定进水池各部分尺寸 5 6 2 进水池的宽度 33 0 752 25m i BD 5 6 3 悬空高度的确定 悬空高度指吸水喇叭管进口至进水池底部的距离 其值对喇叭 管附近的流态和土建投资的影响都非常显著 悬空高度的确定与所 用喇叭管的进口直径有一定得关系 较大的喇叭管所需悬空高度较 小 而较小的喇叭管几口直径则需要较大的悬空高度 通常 C 取 取 0 8m 0 8 D 0 6 5 6 4 后壁距的确定 本工程采用 W 型后壁 在各种形状的进水池中 平面对称蜗 形的后壁形状比较符合流线形状 水流条件好 由于蜗形后壁的隔 舌靠近进水管进口 可以起到限制水流环绕进水管旋转地作用 漩 涡和环流都不易发生 具有良好的水力条件 可获得满意的进水流 态 平面对称蜗形进水池后壁轮廓线的设计 参照 中小型泵站设 计与改造技术 设计方法 采用双圆弧线绘型法 此法适应于进水池宽度 B 大 于 2D 的平面对称蜗形后壁 设计步骤 先根据喇叭口直径D作出喇叭口的圆周线 在喇叭 口后侧作一条直线1 1 与喇叭口相切 且与进水池中心线垂直 再 扬州大学本科生毕业设计 17 以进水池宽度的一半B 2 为半径 以进水管中心O圆心在后侧作一 半圆 在1 1 直线上找出一点O1 以O1 为圆心 R为半径做圆弧 使该圆弧的一端与以O为圆心所作的半圆弧相切 另一端与进水池 中心线相切 由几何关系可以看出 R 0 5m 22 BD 4B T R D 2 0 875m 取 T 0 88m 5 6 5 进水池长度 L Bh KQ L 式中 K 秒换水系数 流量较大时通常取 30 50 s Q 单台水泵的设计流量 m3 s B 进水池的宽度 m h 最低运行水位所对应的水深 m 由于该泵站流量较大 K 取 40 Q 1 0m3 s B 2 25m h 1 72m 计算出 L 10 34m 取 11m 扬州大学本科生毕业设计 18 5 6 7 站房平面设计 1 站房宽度确定 计算得 B 7 5 0 2 2 0 36 2 8 62m 2 站房长度的确定 进水池中墩厚取 0 6m 边墩厚取 0 8m 站房每间的长度为 4 0m 共 5 间 另外加一间检修间长 4m 配电间长 4m 站房净长为 7 2 25 8 0 0 6 4 0 8 2 0 36 2 29 67m 站房采用框架结构 屋顶采用钢筋混凝土板梁结构 5 6 8 泵房主要高程的确定 5 6 9 1 水泵吸水喇叭管管口高程 2h9 0 1 127 88m 喇轮 h2 为叶轮中心和喇叭管口的高程差 为 1 22m 5 6 9 2 底板高程 1h7 880 67 28m 底喇 h1 为水泵悬空高度 为 0 6m 5 6 9 3 电机层楼板高程 9 7 110 7m 机 5 6 9 4 机房屋面大梁下缘高 431hhhLH 式中 泵房高度 m H 屋面梁到起重钩中心的距离 1h11 63mh 起重绳的垂直长度 对于电动机为 1 2x 对于水泵2h 扬州大学本科生毕业设计 19 为 0 85x x 为起重部件的宽度 水泵或电动机高度 水泵最长构件 3h33 8mh 泵 吊起部件底部和泵房地面的距离 放在车 4hm5 04 h 上时 04 h 31 97 1 630 85 1 97 0 49 1 6 765mH 最后确定泵房高度为 6 765m 吊装时先将设备吊起 移动到 主交通道路上 然后移动到检修间进行检修 安装时在检修间起吊 然后用起重机移动到安装位置进行安装 5 7 出水设计 5 7 1 出水管出口直径 取 0 8m c D 5 7 2 池底至管口下缘距离 为便于出水管道及拍门的安装 也为了避免泥沙或杂物堵塞管 口 出水管口与出水池池底应留有一定得空间 这里取 P 1 2m 5 7 3 出水池墙顶高程和池底高程 出水池墙顶高程 maxh18 70 619 3m 池顶超高 式中 为出水池最高水位 18 7m max 为安全超高 参考 水泵与水泵站 表 11 1 选取 超高h 出水池池底高程 17 50 750 8 1 214 75m 池底 扬州大学本科生毕业设计 20 出水池高度 19 3 14 754 55mH 池高池顶池底 5 7 4 出水池宽度 出水管的间距保持与机组间距一致 以便泵站出水池的平行布 置 出水管出口直径 Dc 0 8m 17 6mB 5 7 5 出水池长度 出水池长度的计算方法较多 采用水面旋滚法计算 水平式淹 没出流不可避免形成了出水池面层的旋滚 若出水池长度不够 将 导致此旋滚延伸至出水干渠 很可能造成渠道的冲刷 水面旋滚法 的目的是 使出水池长度等于旋滚长度 从而限制旋滚发生在出水 池以内 按下式计算 max 5 0 淹 出 h L 7 式中 最大淹深 为 3 95m max淹hmax淹h 实验系数 计算得 14 71mL 出 5 7 6 干渠护长度 max4 5h 4 5 2 7 13 5mL 渠护 10 8 取 L护 12m 5 7 7 出水池与干渠的渐变段 取收缩角 30 17 65 21 7m 30 2tan 2tan 2 2 Bb Lg 扬州大学本科生毕业设计 21 5 8 第二组方案 进水池是供水泵吸水管直接吸水的水工建筑物 主要作用是进 一步调整从前池进入的水流 为泵进口提供良好的进水条件 另外 还要设置拦污栅门槽 检修门槽 以方便拦污和检修作用的发挥 进水池边壁的形式及主要几何参数的确定 进水池采用开敞式矩形 W 型后壁 水泵喇叭口仅靠蜗舌布置 所选泵型的喇叭口直径 D 1 25m 以此来确定进水池各部分尺寸 5 8 1 进水池的宽度 B1 3D 3 1 25 3 75m 5 8 2 悬空高度的确定 悬空高度指吸水喇叭管进口至进水池底部的距离 其值对喇叭 管附近的流态和土建投资的影响都非常显著 悬空高度的确定与所 用喇叭管的进口直径有一定得关系 较大的喇叭管所需悬空高度较 小 而较小的喇叭管几口直径则需要较大的悬空高度 通常 C 取 取 0 8m 0 8 D 0 6 5 8 3 后壁距的确定 本工程采用 W 型后壁 在各种形状的进水池中 平面对称蜗 形的后壁形状比较符合流线形状 水流条件好 由于蜗形后壁的隔 舌靠近进水管进口 可以起到限制水流环绕进水管旋转地作用 漩 涡和环流都不易发生 具有良好的水力条件 可获得满意的进水流 态 平面对称蜗形进水池后壁轮廓线的设计 参照 中小型泵站设计 与改造技术 扬州大学本科生毕业设计 22 设计方法 采用双圆弧线绘型法 此法适应于进水池宽度 B 大 于 2D 的平面对称蜗形后壁 设计步骤 先根据喇叭口直径D作出喇叭口的圆周线 在喇叭 口后侧作一条直线1 1 与喇叭口相切 且与进水池中心线垂直 再 以进水池宽度的一半B 2 为半径 以进水管中心O 为圆心在后侧作 一半圆 在1 1 直线上找出一点O1 以O1 为圆心 R 为半径做圆弧 使该圆弧的一端与以O为圆心所作的半圆弧相切 另一端与进水池 中心线相切 由几何关系可以看出 R 0 833m 22 BD 4B T R D 2 1 458m 取 T 1 5m 5 8 4 进水池长度 L Bh KQ L 式中 K 秒换水系数 流量较大时通常取 30 50 s Q 单台水泵的设计流量 m3 s B 进水池的宽度 m h 最低运行水位所对应的水深 m 由于该泵站流量较大 K 取 扬州大学本科生毕业设计 23 40 Q 2 2m3 s B 3 75m h 2 45m 计算出 L 9 58m 取 10m 5 8 5 站房平面设计 1 站房宽度确定 计算得 B 7 5 0 2 2 0 36 2 8 62m 2 站房长度的确定 进水池中墩厚取 0 6m 边墩厚取 0 8m 站房每间的长度为 4 0m 共 6 间 另外加一间检修间长 4m 配电间长 4m 站房净长为 4 3 75 8 0 0 6 5 0 8 2 0 36 2 27 12m 站房采用框架结构 屋顶采用钢筋混凝土板梁结构 5 8 6 泵房主要高程的确定 5 8 6 1 水泵吸水喇叭管管口高程 2h9 0 1 557 45m 喇轮 h2 为叶轮中心和喇叭管口的高程差 为 1 55m 5 8 6 2 底板高程 1h7 450 96 55m 底喇 h1 为水泵悬空高度 为 0 9m 5 8 6 3 电机层楼板高程 12 7m 机 5 8 6 4 机房屋面大梁下缘高 431hhhLH 式中 泵房高度 m H 扬州大学本科生毕业设计 24 屋面梁到起重钩中心的距离 见附录1h12 68mh 3 起重绳的垂直长度 对于电动机为 1 2x 对于水泵为2h 0 85x x 为起重部件的宽度 水泵或电动机高度 水泵最长构件 3h33mh 泵 吊起部件底部和泵房地面的距离 放在车 4hm5 04 h 上时 04 h 3 09 1 633 09 0 85 1 150 539 027mH 最后确定泵房高度为 9 027m 吊装时先将设备吊起 移动到 主交通道路上 然后移动到检修间进行检修 安装时在检修间起吊 然后用起重机移动到安装位置进行安装 5 9 出水设计 5 9 1 出水管出口直径 取 1 2m c D 5 9 2 池底至管口下缘距离 为便于出水管道及拍门的安装 也为了避免泥沙或杂物堵塞管 口 出水管口与出水池池底应留有一定得空间 这里取 P 1 29m 5 9 3 出水池墙顶高程和池底高程 出水池墙顶高程 maxh18 70 619 3m 池顶超高 扬州大学本科生毕业设计 25 式中 为出水池最高水位 18 7m max 为安全超高 参考 水泵与水泵站 表 11 1 选取 超高h 出水池池底高程 14 35m 池底 出水池高度 19 3 14 354 95mH 池高池顶池底 5 9 4 出水池宽度 出水管的间距保持与机组间距一致 以便泵站出水池的平行布 置 出水管出口直径 Dc 1 2m 13 8mB 5 9 5 出水池长度 出水池长度的计算方法较多 采用水面旋滚法计算 水平式淹 没出流不可避免形成了出水池面层的旋滚 若出水池长度不够 将 导致此旋滚延伸至出水干渠 很可能造成渠道的冲刷 水面旋滚法 的目的是 使出水池长度等于旋滚长度 从而限制旋滚发生在出水 池以内 按下式计算 max 5 0 淹 出 h L 7 式中 最大淹深 为 4 35m max淹hmax淹h 实验系数 计算得 13mL 出 5 9 6 干渠护长度 max4 5h 4 5 3 1 15 5mL 渠护 12 4 扬州大学本科生毕业设计 26 取 L护 14m 5 9 7 出水池与干渠的渐变段 取收缩角 30 13 85 16 4m 30 2tan 2tan 2 2 Bb Lg 5 10 附属设备选择和布置 5 10 1 配电设备布置 配电柜为一端式布置 在泵房进线端建单独的配电间 这种布 置方式的优点是机房跨度小 进出水侧都可以开窗 有利于通风和 采光 在水泵的工作走道一侧设置电缆沟 以便电缆线的布置 5 10 2 供 排水系统布置 1 供水系统布置略 2 排水系统布置 由于本泵站为湿室型泵房 泵站的出水管路在泵房以下 泵房 内的排水仅需考虑冷却水的渗漏 为保持泵房环境整洁和安全运行 这里仅设置一条排水沟集水 排到室外 5 10 3 起重设备 泵房中 机泵设备的安装与维修都需要设置起重设备 起重设 备的服务对象主要为 水泵 电机及管道 起重机的选择主要取决 于这些对象的起重量 单梁起重机的重量 2 28t 跨度 7 5m 可以在现场控制和控制室 内控制 扬州大学本科生毕业设计 27 5 10 4 拦污清污设备 开敞的水泵站引水渠道和河道中的杂物 垃圾随水流向泵站聚 集 很容易堵塞泵站进水口 影响水泵的性能 严重时可导致水泵 停机 不能运行 为了拦截引水河道中的杂物 包括水草等 通常 在水泵站的进水池处设置拦污栅 扬州大学本科生毕业设计 28 6 水泵的工况点校核 6 1 管路布置 管路布置图见图 6 1 图 6 1 管路布置图 单位 mm 6 2 第一组方案 6 2 1 局部阻力系数计算 表 6 1 局部阻力系数计算 部位 dS局 喇叭口进口0 150 750 0393 30 弯管0 20 60 128 拍门1 50 80 3040 扩散段0 020 6 0 80 0069 6 2 2 沿程阻力系数计算 表 6 2 沿程阻力系数计算 ndLS沿 0 0120 6140 3158 所以 S S局 S沿 0 944 扬州大学本科生毕业设计 29 Hr H净 SQ2 0 15 8 85 0 944Q2 6 2 3 设计运行情况 相关数据见下表 6 3 表 6 3 设计情况数据表 Q0 70 80 91 01 1 S0 9440 9440 9440 9440 944 h0 46260 60420 76460 9441 1422 H净8 78 78 78 78 7 Hr 校9 319 459 629 799 99 Q设 1 03m3 s 满足流量要求 H 9 85m 115 73kW sf N p g 1000 QH 1000 9 81 1 03 9 85 1000 0 86 115 73 1 05 121 52 155kW mt N 电动机不超载 满足要求 6 2 4 最高运行情况 相关数据见下表 6 4 表 6 4 最高运行情况数据表 Q0 70 80 91 01 1 S0 9440 9440 9440 9440 944 h0 46260 60420 76460 9441 1422 扬州大学本科生毕业设计 30 H净9 59 59 59 59 5 Hr 校10 1110 2510 4210 5910 79 Q设 0 98m3 s 满足流量要求 H 10 55m 117 94kW sf N p g 1000 QH 1000 9 81 0 98 10 55 1000 0 86 117 94 1 05 123 83 155kW mt N 电动机不超载 满足要求 6 3 第二组方案 6 3 1 局部阻力系数计算 相关计算结果见表 6 5 表 6 5 局部阻力系数计算表 部位 dS局 喇叭口进口0 151 250 0051 30 弯管0 210 90 0266 拍门1 51 20 06 扩散段0 020 90 0014 6 3 2 沿程阻力系数计算 表 6 6 沿程阻力系数计算 ndLS沿 0 0120 9120 031 扬州大学本科生毕业设计 31 所以 S 0 1191 Hr H净 SQ2 0 15 8 85 0 1191Q2 6 3 3 设计运行情况 表 6 7 设计情况数据表 Q1 61 82 02 22 4 S0 11910 11910 11910 11910 1191 h0 30490 38590 47640 57640 6860 H净8 78 78 78 78 7 Hr 校9 169 249 339 439 54 Q设 2 31m3 s 满足流量要求 H 9 46m 247 83kW sf N p g 1000 QH 1000 9 81 2 31 9 46 1000 0 865 247 83 1 05 260 22 280kW 电动机不超载 满足要求 mt N 6 3 4 最高运行情况 表 6 8 最高运行情况数据表 Q1 61 82 02 22 4 S0 11910 11910 11910 11910 1191 h0 30490 38590 47640 57640 6860 H 净9 59 59 59 59 5 Hr校9 9610 0410 1310 2310 34 256 58kW sf N p g 1000 QH 1000 9 81 2 22 10 25 1000 0 87 扬州大学本科生毕业设计 32 256 58 1 05 269 41 280kW mt N 电动机不超载 满足要求 扬州大学本科生毕业设计 33 7 泵房稳定计算 7 1 防渗计算 为保证泵房地基土壤的渗透稳定性 泵房要有足够的地下轮廓 线长度 防渗计算取最大水位差情况 水位差组合为上游 18 5 m 下游 9 0m 7 1 1 防渗长度校核 建筑物地下轮廓线是从水流入渗点开始 沿建筑物地下不透水 部分的轮廓 到渗流的逸出点为止 本设计中 在前池底部设置反滤层 并设冒水孔 反滤层由上 至下分为3 层 分别是碎石 20cm 瓜子石 10cm 中砂 10cm 出水池与泵房采取分建的建筑布置形式 墙后地下水位 为随上游水位的变化而变化 防渗计算取最大水位差情况 即校核 工况 上下游水位分别为 18 5m 9 0m 则上下游水位差 h 18 5 9 0 9 5m 地下轮廓线如图7 1和图7 2所示 7 2 1 第一组方案 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 987 6 5 432 1 20 图7 1 地下轮廓线 1 紫铜片止水有效时 扬州大学本科生毕业设计 34 防渗长度以 1 点为入渗点 以 20 点为出渗点开始算起 L L1 2 L2 3 L3 4 L4 5 L5 6 L6 7 L7 8 L8 9 L9 10 L10 11 L11 12 L1 2 13 L13 14 L14 15 L15 16 L16 17 L17 18 L18 19 L19 20 0 7 0 3 0 3 21 4 0 5 0 4 0 4 13 11 0 4 0 4 2 2 12 0 3 922 6 0 5 0 5 9 0 0 5 0 5 0 5 2022 88 32m 计算12 13 两点间的渗压水头 H12 m 88 3250 54 9 54 06 88 32 H13 m 88 3262 54 9 52 77 88 32 则 1213 3 42 2 HH Hm 则12点 13点的渗压水头分别为 平均124 06mh 132 77mh 渗压水头为3 42m 所以墙后地下水位 故填土9 03 4212 42m 墙 高程确定为 14m 填土均为棕黄 棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土 则进水池后水位为 12 42m 则泵房下部防渗长度重新计算 L 5 860 50 529 00 520 50 5 1 0 1 028 77m H为12 42 9 0 3 42m 由于进水池下土质为棕黄 棕黄夹灰黄 色粘土或粉质粘土 回填土也采用这种土质 故允许渗径系数C为 3 5 L C H 3 5 3 42 10 26 17 10m L L 故满 足防渗长度要求 2 紫铜片止水失效时 扬州大学本科生毕业设计 35 防渗长度以 5 点为入渗点 以 20 点为出渗点开始算起 L L5 6 L6 7 L7 8 L8 9 L9 10 L10 11 L11 12 L12 13 L13 14 L14 15 L15 16 L16 17 L17 18 L18 19 L19 20 0 5 0 4 0 4 13 11 0 4 0 4 2 2 12 3 96 0 5 0 5 9 222 0 0 5 0 5 0 5 202 65 62m 计算12 13 两点间的渗压水头 H12 m 65 6227 84 9 55 47 65 62 H13 m 65 6239 84 9 53 73 65 62 则 1213 4 60 2 HH Hm 则12点 13点的渗压水头分别为 平均渗125 47mh 133 73mh 压水头为4 60m 所以墙后地下水位 故填土高9 04 6013 60m 墙 程确定为 14 0m 填土均为棕黄 棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土 则进水池后水位为 13 6m 则泵房下部防渗长度重新计算 L 7 390 50 529 00 520 50 5 1 0 1030 3m H为13 6 9 0 4 6m 由于进水池下土质为棕黄 棕黄夹灰黄色 粘土或粉质粘土 回填土也采用棕黄 棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘 土 故允许渗径系数C为3 5 L C H 3 5 4 6 13 8 23m L L 故满足防渗长度要求 扬州大学本科生毕业设计 36 7 3 1 第二组方案 20 19 18 17 161514 13 12 11 10 9 87 6 5 432 1 图7 2 地下轮廓线 1 紫铜片止水有效时 防渗长度以 1 点为入渗点 以 20 点为出渗点开始算起 L L1 2 L2 3 L3 4 L4 5 L5 6 L6 7 L7 8 L8 9 L9 10 L10 11 L11 12 L1 2 13 L13 14 L14 15 L15 16 L16 17 L17 18 L18 19 L19 20 0 7 0 3 0 3 16 1 0 5 0 4 0 4 11 4 0 4 0 4 2 3 11 85 5 322 5 0 5 0 5 8 0 0 5 0 5 0 5 2022 81 65m 计算12 13 两点间的渗压水头 H12 m 81 6543 53 9 54 44 81 65 H13 m 81 6555 38 9 53 06 81 65 则 1213 3 75 2 HH Hm 则12点 13点的渗压水头分别为 平均渗124 44mh 133 06mh 压水头为3 75m 所以墙后地下水位 故填土高9 03 7512 75m 墙 程确定为 14m 填土均为棕黄 棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土 扬州大学本科生毕业设计 37 则进水池后水位为 12 75m 则泵房下部防渗长度重新计算 L 6 980 50 528 00 520 50 5 1028 39m H为12 75 9 0 3 75m 由于进水池下土质为棕黄 棕黄夹灰黄色粘 土或粉质粘土 回填土也采用棕黄 棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土 故允许渗径系数C为3 5 L C H 3 5 3 75 11 25 18 75m L L 故满足防渗长度要求 2 紫铜片止水失效时 防渗长度以 5 点为入渗点 以 20 点为出渗点开始算起 L L5 6 L6 7 L7 8 L8 9 L9 10 L10 11 L11 12 L12 13 L13 14 L14 15 L15 16 L16 17 L17 18 L18 19 L19 20 0 5 0 4 0 4 11 4 0 4 0 4 2 3 11 85 5 35 0 5 0 5 222 8 0 0 5 0 5 0 5 202 64 25m 计算12 13 两点间的渗压水头 H12 m 64 2526 13 9 55 64 64 25 H13 m 64 2537 98 9 53 93 64 25 则 1213 4 79 2 HH Hm 则12点 13点的渗压水头分别为 平均渗125 64mh 133 93mh 压水头为4 79m 所以墙后地下水位 故填土高9 04 7913 79m 墙 程确定为 14m 填土均为棕黄 棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土 则进水池后水位为 13 79m 则泵房下部防渗长度重新计算 扬州大学本科生毕业设计 38 L 8 330 50 528 00 520 50 5 10 029 24m H为13 79 9 0 4 79m 由于进水池下土质为棕黄 棕黄夹灰黄 色粘土或粉质粘土 回填土也采用棕黄 棕黄夹灰黄色粘土或粉质 粘土 故允许渗径系数C为3 5 L C H 3 5 4 79 14 37 29 95m L L 故满足防渗长度要求 7 4 渗透坡降校核 7 4 1 第一组方案 1 紫铜片止水有效时 为了计算结果较为精确 泵房渗透压力采用改进阻力系数法进行 计算 计算过程如下 1 确定地基计算深度 根据地质资料 认为地基不透水层 埋深为无限深 地下轮廓线简化图见图 7 3 在不透水层较深时 需 要先计算有效深度 Te 按下式进行计算 方案一 止水有效 图 7 3 地下轮廓线简化 当5 O O S L 时 0 5 0 LTe 当5 O O S L 时 26 1 5 0 S L L T O O e 扬州大学本科生毕业设计 39 式中 e T 有效深度 m O S 地下轮廓线的垂直投影长度 m o L 地下轮廓线的水平投影长度 m 由图 7 3 可知 地下轮廓线的水平投影长度 地下轮廓线011mL 的垂直投影长度 则 5 0 06 17Sm 0 0 11 1 79 6 14 L S 所以 计算深度 0 0 0 5 11 32m 1 62 L Te L S 11 32mceTT 2 将渗流区按地下轮廓形状分为若干典型渗流段 见图 7 3 并利用 水工建筑物 表 7 3 进行各段阻力系数 及水头值hi 计算 3 通过地下轮廓线的各角点和尖端将渗透区域分成 7 个典 型段如图 7 3 所示 其中 段为进 出口段 为内部铅 直段 为水平段 分段阻力系数的计算 参考 水工建筑物 表 7 3 阻力系数 计算公式如下 进 出口段 1 5 0 441 1 5 S T 内部垂直段 T S Ln1 4 cot 2 垂 为水平段 T SSL 21 7 0 水平 式中 S 齿墙的入土深度 m T 地基透水层深度 m 各分段水头损失值的计算按下式 i ii H h 扬州大学本科生毕业设计 40 式中 i h i 段的水头损失值 m i i 段的阻力系数 H 渗透总水头 m 根据分段情况和以上公式将计算结果列于表 7 1 表 7 1 阻力系数 水头损失计算表 方案一 止水有效 分段编 号 分段名 称 SS1S2TL 总水头 H 水头损失 Hi 进口段 11 1 7 11 3 6 1 905 5 3 421 5173 水平段055 18 0 5 03 420 垂直段0 55 680 0883 420 07 水平段 0 5 0 5 5 68101 6373 421 3035 垂直段0 55 680 0883 420 07 水平段005 18 0 5 0 096 5 3 420 0768 出口段0 55 680 483 420 3822 合计4 2953 42 3 进 出口段水头损失值的修正 当进出口处底板埋深及板桩长度的总值较小时 进出口段的水 头损失需按下式进行修正 才能使计算值更接近于实际情况 扬州大学本科生毕业设计 41 00hh 式中 为修正后的进 出口水头损失值 m 0 h h0 未修正的进 出口水头损失值 m 为阻力修正系数 按下式计算 059 0 2 2 12 1 21 1 T S T T 为底板埋深与板桩入土深度之和 m S 为板桩另一侧地基透水层深度 或为齿墙底部至计算深 T 度线的铅直距离 其中当计算结果 1 0时 采用 1 0 修正后水头损失的减 少值 h 1 Hi 将进 出口出水头损失修正汇总于表 7 2 表 7 2 修正后各段水头损失表 进出口水头损失修正 段别S T T Hi hH 进口段12 725 1811 351 021 517301 5173 出口段15 185 68 0 85 5 0 3822 0 055 4 0 3268 4 进 出口段齿墙处水头损失修正 对于进 出口段齿墙不规则部位 可按下列方法进行修正 因 渗流区各段h 值的和必须等于总水头值 故上述进 出口水头损失 的减少值 应该按不同情况分别加在附近的几个渗流段内分两种情 扬州大学本科生毕业设计 42 况给予修正 当 h x h时 按h x h x h 修正 式中hx为水平段修正前的水头 损失值 h x 为水平段修正后的水头损失值 当h x h时 分别按下列方法修正 当 h x h y h时 h x 2h x h y h y h h x h y为内部铅直 段修正前的水头损失 h y 为修正后的水头损失值 当h x h y h时 h x 2h x h y 2h y h水平 h水平 h h x h y h水平为中间水平段修正前的水头损失 h 水平为中间水平段修正后的水 头损失 根据以上方法 对水头损失进行修正 将修正后结果汇总于表 7 3 表 7 3 修正结果汇总表 修正后水头损失汇总表 编号 阻力系数 总水头 H水头损失 Hi 修正后水头损失 Hi 1 90553 421 51731 5173 03 4200 0 0883 420 070 07 1 6373 421 30351 3035 0 0883 420 070 07 0 09653 420 06740 1322 0 483 420 33510 3268 扬州大学本科生毕业设计 43 合计4 8993 423 42 5 渗流坡降校核 出口段渗透坡降 J1 J1 0 6 0 7 满 7 0 3268 0 3268 1 h s 足要求 各水平段渗透坡降 J2 将水平段渗流坡降汇总于表 i i H L 7 4 并进行校核 表 7 4 水平段渗流坡降汇总表 各水平段渗透坡降 编号Hi LJ2 J2 校核 00 500 30 0 40满足 1 3035100 13040 30 0 40满足 0 13220 50 26440 30 0 40满足 2 紫铜片止水失效时 1 确定地基计算深度 根据地质资料 认为地基不透水层埋深为 无限深 地下轮廓线简化图见图 7 4 在不透水层较深时 需要先计 算有效深度 Te 按下式进行计算 扬州大学本科生毕业设计 44 方案一 止水失效 图 7 4 地下轮廓线简化 当5 O O S L 时 0 5 0 LTe 当5 O O S L 时 26 1 5 0 S L L T O O e 式中 e T 有效深度 m O S 地下轮廓线的垂直投影长度 m o L 地下轮廓线的水平投影长度 m 由图 7 4 可知 地下轮廓线的水平投影长度 地下轮廓线011mL 的垂直投影长度 则 5 0 07 32Sm 0 0 11 1 50 7 32 L S 所以 计算深度 0 0 0 5 12 50m 1 62 L Te L S 12 50mceTT 2 将渗流区按地下轮廓形状分为若干典型渗流段 见图 7 4 并利用 水工建筑物 表 7 3 进行各段阻力系数 及水头值hi 计算 3 通过地下轮廓线的各角点和尖端将渗透区域分成 7 个典 型段如图 7 4 所示 其中 段为进 出口段 为内部铅 直段 为水平段 扬州大学本科生毕业设计 45 表 7 5 阻力系数 水头损失计算表 方案一 止水失效 分段编 号 分段名 称 SS1S2TL 总水头 H 水头损失 Hi 进口段 12 3 2 12 5 1 908 7 4 62 0427 水平段05 5 1 8 0 5 04 60 垂直段0 5 5 6 8 0 0884 60 0942 水平段 0 5 0 5 5 6 8