泵站设计实例

一 佟庄泵站一 佟庄泵站 一一 建设概况及缘由建设概况及缘由 侍岭侍岭项目区佟庄佟庄村地处新沂河南岸 该区地形地势起伏较大 地面高程在22 60m 18 50m之间 现有耕地2008亩 地处灌区末稍 灌溉水源紧缺 用水集 中时 区内部分水稻田要等其他区域水稻栽插完成 才有水过来 但水位较低 农民采用小机小泵自提灌溉各家各户农田 现规划在佟庄排涝沟佟庄排涝沟新建佟庄电 灌站 提水灌溉农田 泵站下采用低压管道灌溉区内农田 因此规划新建佟庄泵站 利用佟庄排涝沟回归水 经泵站提灌后进入管道再 入各级田间渠道灌溉区内农田 二二 设计资料设计资料 1 设计标准及设计依据 根据江苏省水利厅苏水农 2012 32号 关于印发 江苏省小型灌溉泵站建 设标准 试行 的通知 查得小型提水泵站的设计灌水率为2 0 4 0 m3 s 万亩 根据该区实际情况以及区内灌溉经验 取设计灌溉模数q灌 2 9m 3 s 万亩 2 设计依据 根据 泵站设计规范 GB 50265 2010 灌溉与排水渠系建筑物设计规范 SL482 2011 等进行本次设计 3 建筑物级别 根据 水利水电工程等级划分与洪水标准 佟庄泵站级别为5级 建筑物 使用年限为30年 4 地震设防列度 按 中国地震动参数区划图 GB 18306 2015 中的 中国地震动反应谱特征周期区划图 江苏部分 和 中国地震 动峰值加速度区划图 江苏部分 可知 基本地震设计烈度8度 地震峰值加 速度0 2g 5 设计水位 根据5 2 1 2节侍岭佟庄低压灌溉管道工程设计中水位推算成果 选取最不 利管线 以此推出的水位31 33m作为泵站出水设计水位 计算泵站扬程 以排涝 沟在灌溉期的低水位作为泵站进水池设计水位 泵站进 出水水位组合进 出水水位组合如下 管道进口水位 31 33m 进水池 最高水位19 50m 设计水位19 0m 最低水位18 80m 6 设计流量 根据5 2 1 2节确定该站设计流量 Q 0 526m3 s 泵站工程设计参数情况具体见表5 26 表5 26 泵站工程设计参数情况表泵站工程设计参数情况表 设计水位 m 序 号 名称性质 灌溉面 积 万 亩 灌溉模数 m3 s 万 亩 设计流 量 m3 s 设计净 扬程 m 进水水 位 出水水 位 1 佟庄泵站新建 0 20082 60 52612 3319 031 33 7 工程地质 本次借用附近朱岭支渠地质资料可知 在勘探孔揭露深度范围内 根据时 代 成因及物理力学性质 该场地内岩土层可分为3层 兹自上而下分述如下 素填土 Q4Ml 土黄色 松散 稍湿 为人工堤身填土 土质以粉质粘 土为主 含植物根茎 堆积时间超过十年 粉质粘土 Q4al 灰黄色 硬塑 稍有光泽 局部夹有粉土 中等干强 度 中等韧性 土质不均匀 分布较稳定 含砂姜粉质粘土 Q3al 灰黄色 硬塑 坚硬 稍有光泽 中等干强度 中等韧性 可见较多姜结石 中压缩性 土质不均匀 分布较稳定 泵室底板高程为17 60m 以第 层含砂 姜粉质粘土作为基础持力层 基础承载力特征值为fak 270kpa 表5 27 土层承载力允许值成果表 容许承载力容许承载力 土土 层层 号号土层描述土层描述 fao Kpa 01素填土 02粉质粘土250 03含砂姜粉质粘土270 三三 机泵选型机泵选型 1 扬程计算 设计净扬程 H设 出水池设计水位 进水池设计水位 12 33m 最高净扬程 H最高 出水池最高水位 进水池最低水位 12 53m 最低净扬程 H最低 出水池最低水位 进水池最高水位 11 83m 2 水泵选型 根据该站的要求 设计净扬程H净 12 33m 估计水力损失为净扬程的10 则设计总扬程H总 1 1 12 33 13 563m 最高总扬程H校核 13 75m 按此扬程查水泵选型样本 拟选 用2台350HQ 40潜水混流泵 转速为1450r min 叶片安装角度 40 电机功率为45kW 单台 泵流量为0 263m s 水泵工作性能参数如下表5 28 图5 9水泵性能曲线图 表5 28 水泵工作性能参数表 四四 水泵工况点校核水泵工况点校核 1 管路损失扬程计算 管路阻力参数 4 0 0827 Sd 局局 喇叭口 90 弯头 0 70 20 0 局 0 9 S局 4 96s2 m5 则h局 S局Q2 0 34m 沿程损失计算 水泵出口接1 5m管路后直接接入灌溉管道 灌溉管理损失扬程已计入低压 管道灌溉计算 故此处沿程损失仅计算1 5m泵管 h程 10 29LQ2n2 d5 33 0 05m h损 h程 h局 0 39m 2 扬程校核 设计工况点水泵扬程 12 72m 损净 hHH 查水泵样本 此时的扬程处于水泵的高效区 Q 0 263m3 s 80 1 选用该泵型满足设计要求 五五 工程设计工程设计 1 1 总体布置 总体布置 佟庄泵站位于佟庄排涝沟边 为堤身式布置 正向进水 正向出水 为开 敞式 出口接低压管道灌溉主管路 泵站采用一体化智能泵站 泵房尺寸为2 4 2 4m 2间 采用集成式WPC环保材料 该站选用2台350HQ 40潜水混流泵 转速为1450r min 叶片安装角度 40 电机功率为45kW 2 2泵站进出水建筑物及管路设计泵站进出水建筑物及管路设计 由于本泵站水源主要为佟庄排涝沟回归水 故进水池沿排涝沟一侧开挖 池底高程为18 0m 低于沟底高程0 5m 便于水流汇集 进水池净宽为3 5m 长 4 0m 出水部分直接接入低压管道灌溉主管路 六 电气设计说明 六 电气设计说明 因泵站装机容量较小 因此采用低压侧计量 详述如下 1 接入电力系统方式 接入电力系统方式 佟庄泵站设有2台350HQ 40混流潜水泵 单机功率为45kW 电机电压等级为0 4kV 本次电气设计用电 采用附近现状10kV供电线路供电 设计范围为10kV终端杆以下的内容 包括泵 站内电动机控制 保护 动力 照明等内容 2 电气主接线 电气主接线 本工程采用1台主变 电源侧采用单母线接线 电动机低压母线采用单母线 分段接线 主变压器的高压侧安装跌落式熔断器 低压侧安装断路器 考虑到安全因素 采用干式变压器 3 主变容量选择 主变容量选择 初选1台S11 M 80kVA 10 0 4kV油浸式变压器 Ud 4 0 D yn11 变比为10 0 4kV 计量方式采用高 供低计方式 电动机功率为55kW 启动电流为6 6倍的额定电流 根据电机样本 查得电 动机的电气参数如下表5 30所示 表5 30 电动机参数表电动机参数表 电动机型号 数量 台 额定电流 A 额定功率 kW 效率 功率 因数 总装机容量 kVA Y315S 8111455920 8074 73 电动机总装机容量计算公式如下 cos e e Pn Sc 74 73kVA 电动机总装机有功功率P 59 78kW e e Pn Sc 59 78kW 根据上述计算结果在选择合适的变压器时 同时要考虑到变压器自身的损 耗 根据有关设计规程及设计手册 将计算过程列表如下表5 31所示 表5 31 全泵站负荷统计全泵站负荷统计 计算负荷 负荷名称平均功率因数 有功功率无功功率视在功率 主电动机计算负荷0 7959 7844 8374 73 主变低压侧负荷59 7844 8374 73 主变损耗1 250 185 无功补偿 泵站总计算负荷61 0345 1074 73 根据变压器样本 选择型号为S11 M 80kVA 10 0 4kV油浸式变压器能够满足泵站用电需求 该型号变压器阻抗电压Ud 4 0 选用D yn11连接 变比为10 0 4kV 本站采用低压计量方式 因为总装机容量 小于100kVA 根据相关规定无需进行无功补偿 4 电动机启动方式的确定 电动机启动方式的确定 根据已确定的设备配置和接线方案 按一台80kVA的变压器拖动一台电动 机运行时的最不利的条件进行计算 母线启动压降为 dmfhediqqm SSSKU 100 100 6 5 1 55 0 92 0 8 100 100 4 0 19 42 由于采用低压异步电机 电机采用直接启动方式启动电流很大 对电网的 冲击非常大 根据上述母线压降计算 母线压降为19 42 大于容许的15 因此电机无法直接启动 为此电机配套软启动装置以满足启动要求 5 控制 保护与测量 控制 保护与测量 电动机额定电流为114A 电压等级0 4kV 则变压器高 低压侧总额定电 流为 e IN 低 I 114A 高 低 高 U I IeU 13 74A 根据控制柜内电气设备元件的外形尺寸 低压控制柜型号选用固定式GGD 标准柜 泵站机组运行采用手动控制方式 直接在开关柜上进行操作 控制柜内装设软起动装置 确保电机顺利起动 软起动装置配有缺相 短 路 过载保护等装置 电气测量根据 电测量仪表装置技术规程 要求设置 测量表计选用数字 显示仪表 6 过电压保护及接地 过电压保护及接地 接地网由自然接地体组成 自然接地体由泵站站身内钢筋 出水池底板 梁内钢筋及其它金属构件组成 同时泵站主厂房屋面四周装设避雷网 中间形 成网格 利用建筑物柱内的主筋引下与泵站底板下的接地网相连 形成整个防 雷接地系统 整个接地网接地电阻不大于4欧姆 泵站内所有电气设备的外壳均 须与接地网可靠焊接 7 电工试验设备 电工试验设备 泵站配置必要的电气试验设备供平常使用 而每年的电气预防性试验 可 委托有电气试验资质的单位进行完成 8 消防设施 消防设施 站房内设置1套手提式干粉灭火器 在电缆沟设防火分隔物 进出厂房的电 缆通道用防火包封堵 以隔绝火源 9 电气设备布置 电气设备布置 变压器采用室外杆式安装方式 做法应满足 35kV及以下客户端变电所建 设标准 低压开关柜布置在站房内 布置方式应满足相关规范要求 二 吴庄泵站二 吴庄泵站 一一 建设概况及缘由建设概况及缘由 吴庄项目区位于新沂河南侧 该区地形地势起伏较大 地面高程在22 60m 18 50m之间 现有耕地1176亩 地处灌区末稍 灌溉水源紧缺 用水集中时 区内部分水稻田要等其他区域水稻栽插完成 才有水过来 但水位较低 农民 采用小机小泵自提灌溉各家各户农田 现规划新建吴庄泵站 提水灌溉农田 泵站下采用低压管道灌溉区内农田 因此规划新建吴庄泵站 利用吴庄排涝沟回归水 经泵站提灌后进入管道再 入各级田间渠道灌溉区内农田 二二 设计资料设计资料 2 设计标准及设计依据 根据江苏省水利厅苏水农 2012 32号 关于印发 江苏省小型灌溉泵站建 设标准 试行 的通知 查得小型提水泵站的设计灌水率为2 0 4 0 m3 s 万亩 根据该区实际情况以及区内灌溉经验 取设计灌溉模数q灌 2 9m 3 s 万亩 2 设计依据 根据 泵站设计规范 GB 50265 2010 灌溉与排水渠系建筑物设计规范 SL482 2011 等进行本次设计 3 建筑物级别 根据 水利水电工程等级划分与洪水标准 佟庄泵站级别为5级 建筑物 使用年限为30年 4 地震设防列度 按 中国地震动参数区划图 GB 18306 2015 中的 中国地震动反应谱特征周期区划图 江苏部分 和 中国地震 动峰值加速度区划图 江苏部分 可知 基本地震设计烈度8度 地震峰值加 速度0 2g 5 设计水位 根据5 2 1 2节侍岭吴庄低压灌溉管道工程设计中水位推算成果 选取最不 利管线 以此推出的水位29 18m作为泵站出水设计水位 计算泵站扬程 以排涝 沟在灌溉期的低水位作为泵站进水池设计水位 泵站进 出水水位组合进 出水水位组合如下 管道进口水位 29 18m 进水池 最高水位19 50m 设计水位19 0m 最低水位18 80m 8 设计流量 根据5 2 1 2节确定该站设计流量 Q 0 216m3 s 泵站工程设计参数情况具体见表5 26 表5 26 泵站工程设计参数情况表泵站工程设计参数情况表 设计水位 m 序 号 名称性质 灌溉面 积 万 亩 灌溉模数 m3 s 万 亩 设计流 量 m3 s 设计净 扬程 m 进水水 位 出水水 位 1 吴庄泵站新建 0 11762 60 21610 1819 029 18 9 工程地质 本次借用附近朱岭支渠地质资料可知 在勘探孔揭露深度范围内 根据时 代 成因及物理力学性质 该场地内岩土层可分为3层 兹自上而下分述如下 素填土 Q4Ml 土黄色 松散 稍湿 为人工堤身填土 土质以粉质粘 土为主 含植物根茎 堆积时间超过十年 粉质粘土 Q4al 灰黄色 硬塑 稍有光泽 局部夹有粉土 中等干强 度 中等韧性 土质不均匀 分布较稳定 含砂姜粉质粘土 Q3al 灰黄色 硬塑 坚硬 稍有光泽 中等干强度 中等韧性 可见较多姜结石 中压缩性 土质不均匀 分布较稳定 泵室底板高程为17 60m 以第 层含砂 姜粉质粘土作为基础持力层 基础承载力特征值为fak 270kpa 表5 27 土层承载力允许值成果表 容许承载力容许承载力 土土 层层 号号土层描述土层描述 fao Kpa 01素填土 02粉质粘土250 03含砂姜粉质粘土270 三三 机泵选型机泵选型 1 扬程计算 设计净扬程 H设 出水池设计水位 进水池设计水位 10 18m 最高净扬程 H最高 出水池最高水位 进水池最低水位 10 68m 最低净扬程 H最低 出水池最低水位 进水池最高水位 9 68m 2 水泵选型 根据该站的要求 设计净扬程H净 10 18m 估计水力损失为净扬程的10 则设计总扬程H总 1 1 10 18 11 12m 按此扬程查水泵选型样本 拟选用1台350HQ 40潜水混流泵 转速为1450r min 叶片安装角度00 电机功率为37kW 单台泵 流量为0 216m s 水泵工作性能参数如下表5 28 图5 9水泵性能曲线图 表5 28 水泵工作性能参数表 四四 水泵工况点校核水泵工况点校核 1 管路损失扬程计算 管路阻力参数 4 0 0827 Sd 局局 喇叭口 90 弯头 0 70 20 0 局 0 9 S局 4 96s2 m5 则h局 S局Q2 0 34m 沿程损失计算 水泵出口接1 5m管路后直接接入灌溉管道 灌溉管理损失扬程已计入低压 管道灌溉计算 故此处沿程损失仅计算1 5m泵管 h程 10 29LQ2n2 d5 33 0 05m h损 h程 h局 0 39m 2 扬程校核 设计工况点水泵扬程 10 57m 损净 hHH 查水泵样本 此时的扬程处于水泵的高效区 Q 0 216m3 s 79 9 选用该泵型满足设计要求 五五 工程设计工程设计 1 1 总体布置 总体布置 吴庄泵站位于吴庄排涝沟边 为堤身式布置 正向进水 正向出水 为开 敞式 出口接低压管道灌溉主管路 泵房尺寸为4 2 2 4m 采用普通钢筋砼结 构 该站选用1台350HQ 40潜水混流泵 转速为1450r min 叶片安装角度00 电机功率为37kW 2 2泵站进出水建筑物及管路设计泵站进出水建筑物及管路设计 由于本泵站水源主要为吴庄排涝沟回归水 故进水池沿排涝沟一侧开挖 池底高程为18 0m 低于沟底高程0 5m 便于水流汇集 进水池净宽为3 5m 长 4 0m 出水部分直接接入低压管道灌溉主管路 六 电气设计说明 六 电气设计说明 因泵站装机容量较小 因此采用低压侧计量 详述如下 1 接入电力系统方式 接入电力系统方式 吴庄泵站设有1台350HQ 40混流潜水泵 单机功率为37kW 电机电压等级为0 4kV 本次电气设计用电 采用附近现状10kV供电线路供电 设计范围为10kV终端杆以下的内容 包括泵 站内电动机控制 保护 动力 照明等内容 2 电气主接线 电气主接线 本工程采用1台主变 电源侧采用单母线接线 电动机低压母线采用单母线 分段接线 主变压器的高压侧安装跌落式熔断器 低压侧安装断路器 考虑到安全因素 采用干式变压器 3 主变容量选择 主变容量选择 初选1台S11 M 80kVA 10 0 4kV油浸式变压器 Ud 4 0 D yn11 变比为10 0 4kV 计量方式采用高 供低计方式 电动机功率为55kW 启动电流为6 6倍的额定电流 根据电机样本 查得电 动机的电气参数如下表5 30所示 表5 30 电动机参数表电动机参数表 电动机型号 数量 台 额定电流 A 额定功率 kW 效率 功率 因数 总装机容量 kVA Y315S 8111455920 8074 73 电动机总装机容量计算公式如下 cos e e Pn Sc 74 73kVA 电动机总装机有功功率P 59 78kW e e Pn Sc 59 78kW 根据上述计算结果在选择合适的变压器时 同时要考虑到变压器自身的损 耗 根据有关设计规程及设计手册 将计算过程列表如下表5 31所示 表5 31 全泵站负荷统计全泵站负荷统计 计算负荷 负荷名称平均功率因数 有功功率无功功率视在功率 主电动机计算负荷0 7959 7844 8374 73 主变低压侧负荷59 7844 8374 73 主变损耗1 250 185 无功补偿 泵站总计算负荷61 0345 1074 73 根据变压器样本 选择型号为S11 M 80kVA 10 0 4kV油浸式变压器能够满足泵站用电需求 该型号变压器阻抗电压Ud 4 0 选用D yn11连接 变比为10 0 4kV 本站采用低压计量方式 因为总装机容量 小于100kVA 根据相关规定无需进行无功补偿 4 电动机启动方式的确定 电动机启动方式的确定 根据已确定的设备配置和接线方案 按一台80kVA的变压