泵站设计计算书

泵站设计计算书

第一章： 泵站兴建缘由及概况 1.兴建缘由：

博斯腾湖位于我国新疆巴音郭楞蒙自治州境内。其上游为开都河、下游为孔雀河。故博斯腾湖既是开都河水系和焉耆盆地地面径流的归宿地，又是孔雀河的发源地。多年以来孔雀河水道狭窄，芦苇丛生，博斯腾湖水出流不畅，沿岸湖宽水浅，湖面蒸发损失很大（年蒸发量约为10亿m3），因而造成孔雀河灌区农业用水不足，整个焉耆盆地地下水位升高，土壤盐渍化严重。因此巴音郭楞蒙古自治州粮食产量一直较低。每年均由国家调进粮食。由于孔雀河枯水季节流量小，故不能满足下游两个水电站发电的需水量。其中铁门关水电站5×8500kw机，只能运行一台，石灰窑水电站2×3000＋2×3200kw机也不能满足机组的发电量。同时由于湖面蒸发损失的增加，近20年以来，博湖的水质也发生了很大的变化，湖水的矿化度1958年为0.383～0.390g/L，而1981年6～8月的平均矿化度为1.8g/L。22年中平均每年增高0.064g/L博湖已由淡水湖变为微咸湖，水质变坏的趋势，近几年更为严重。为此，决定在博湖的西南面，孔雀河口以东约两公里处建设泵站，目的在于：1.根据焉耆盆地治碱、排水，降低地下水位的要求，保证湖水位低于1046m高程；2.调节孔雀河流量，满足库尔勒和塔里木两灌区灌溉用水的需要;3.保证铁门关水电站和石灰窑电站枯水期的发电流量,满足负荷要求,冬季不要限电;4.促进湖水循环,防止湖水继续咸化,同时限制地下水位升高,减轻土壤盐渍化程度。博湖泵站建成后,可兼收排水、灌溉、发电、保护水质四方面的效益,一举而数得。

2．基本资料的分析整理。 一）、地形资料

博斯腾湖附近水系地形图(1/500)。 二）、地质资料

泵站站址处：

地表下0－2m,厚2m,亚砂土(干容重γ干=1.5t/m3)； 地表下2－12m厚10m细砂土(干容重γ干=1.55 t/m3)；贯入10cm

数达60次；

地表下12－112m厚100m,亚砂土(干容重γ干=1.8t/m3),贯入3cm,击数为70次；

地下水位1047.08－1047.78m,低于湖水位,由湖水补给。

细砂渗透系数K＝4.08－10.00m/昼夜，地下水矿化度高达24.25－26.037g/L，并含有侵蚀性CO2，CO2含量为10.75－161.75mg/L，对普通水泥有侵蚀性。博湖水矿化度如前所述，不含CO2。 三）、气象资料

1．山间盆地与峡谷区：海拔3000－4500m，气候严寒，年平均气温－5.1℃，年最低气温－40.5℃（发生在一月）。雨量多，年降水量300mm，集中于6、7、8三个月。冬季长5个月，最大动土深4.4m，最大风速20m/s，多为西北风。

2．焉耆盆地：海拔1048－1200m，气候冰爽，年平均气温8.6℃，年最高气温38.8℃(发生在八月)，最低气温－35.2℃（发生在一月），无霜期平均为145天，日照时树平均为3174小时，年降水量66mm，年蒸发量1983mm，最大风速20m/s，多为西北风，积雪期31天，冻土深1.05 m，不宜种冬麦。

3．库尔勒平原：海拔800－950m，受塔里木沙漠气候影响，大陆性气候显著，冬寒夏热，年平均气温10.7℃，年最高气温43.1℃(发生在八月)，年最低气温－32.7℃（发生在一月）。年降水量61.2mm，年蒸发量2668.3mm，日照时数为3001小时，无霜期长，平均为195天，适宜种植棉花及复种玉米。最大风速16m/s，多为西北风，并有来自沙漠的旱风，出现在4－5月份，积雪期32天，冻土深0.65m。 四）、水文资料 1．水位资料

(1）泵站最高下水位 1048.0m； (2）泵站设计下水位 1043.0m； (3）泵站最低下水位 1043.0m； (4）出水池校核水位 1050.2m； (5）出水池设计水位 1050.0m； (6）出水池最低水位 1047.4m。 2．流量资料

设计流量为40m3/s。

五）、建筑物等级

博湖泵站是铁门关、石灰窑两级电站的水源泵站,并兼负降低博斯腾湖水位、灌溉库尔勒地区农田的任务,参照铁门关水电站那个主体

建筑物等级(Ⅱ级),据此确定本泵站主体建筑物按Ⅱ级建筑设计,其它附属建筑物按Ⅲ级设计。

六）、其他资料

1．地震烈度：已建的铁门关水电站采用8度，博斯腾湖泵站工程也按8度设计。 2．能源：泵站用电由铁门关水电站供给，在铁门关水电站的110kV升压站接网，用53公里110kV架空输电线路输送至本站。

3．交通、建材：本地交通方便，陆路可通汽车，水路可通船舶；建筑材料可以保证供应,砂石料更可就地取材。 第二章：工程布置 1.站值的确定：

根据本地区具体条件，选择站的面积小，拆迁房屋较少，工程造价低。考虑到水流顺直，地基稳定，防洪安全，交通便利，施工方便等要求，站址确定如图所示，在该区域地形开阔、岸坡适宜、有利于工程布置，并且地质良好，能满足正面进水和正面出水的要求。 2.设计流量及设计扬程的确定：

一、设计扬程 1．实际扬程

实际最大扬程：Hmax=▽出max－▽进min =1050.2－1043.0=7.2 m

实际设计扬程：H设= ▽出设 －▽进设=1050.0－1043.0=7.0 m

实际最小扬程：Hmin=▽出设 －▽进max=1048.0－1047.4=0.6 m 2．初估扬程

H=（1+K）H实 （k在最大扬程时取0.3，设计扬程及最小扬程取0.2）

设计扬程计算如下：

Hmax=（1+0.2）×7.2=8.64 m H设=（1+0.2）×7.0=8.4 m Hmin=（1+0.2）×0.6=0.72m 二、设计流量 Q设=40 m3/s

3. 主机组选型及台数确定 一、主水泵 1．水泵选型

博斯滕湖水泵站属于低扬程、大流量的情况，且扬程变化较大，故初步选用全调节轴流泵。根据设计扬程选择水泵型号。 选型方案列表如下： 泵型 扬流叶片效轴功转轮转台程 量 安放率 率 直径速数 （m（m角（%（kw（mmr/m） 3（°） ） ） in /s） ） 方1600zlbq-6 8.4 6.4 0 82.600 1540 300 6 案2 一： 方案二： 方案三： 1600zlq8.5-7.8.4 7.6 0 5 1400zlb(q)5.58.4 5.3 0 -7.5 85 675 1450 300 5 86 450 1200 375 7 以上方案所选泵的台数为主泵台数设置一台备用泵 方案的比较：对于方案三机组台数较多不经济，而且流量与设计流量相差超过5%故舍弃，对于方案一虽然台数流量基本满足条件但台数是偶数台不利于对称开启，综合考虑选择第二种方案的泵型。 配套电机的选择：TL800-20/2150型电动机。 第三章 枢纽建筑物设计 1.泵房的型式：

泵房结构型式多样，常采用的有分基型、干室型、湿室型和块基型。其中块基型适用于大中型水泵站，该泵房结构整体性好，可以适应各种地基条件，最适合博斯腾湖泵站的设计情况。

块基型泵房按其是否直接挡水及与堤坊的连接关系可分为堤身式和堤后式两种。堤身式出水流道短，建筑物等级高，一般与防洪标准一致，扬程较小时采用此形式比较经济，因此将其作为首选方案。堤身式泵房又因其出水流道的不同而分为堤身虹吸式和堤身直管式和堤身屈膝式。堤身虹吸式泵房虽然断面复杂，施工较为困难，但运行可靠，检修容易，为确保安全可靠采用该方案比较合适。 2.进水流道的设计：

1)转轮中心线至底板的距离H与转轮直径D的比值H/D越大则进口流速分布越均匀，同时相应增加工程难度与造价故暂定H/D=2 2)进口流速宜取0.8—1.0m/s初步确定为1m/s

3)流道进口至机组轴线水平长度（进口段长度）L较长，则进水流态

较稳定，能得到较高的水力效率但较长的L会使泵房宽度增加。从而增加工程投资。

4）进水流道底板一般未平底，但往往将流道进口段底板向上翘起，其上翘角为5°--12°，一般多采用8°--10°

5）进水流道顶板的仰角一般根据进水池最低水位高程确定，要求顶板上缘淹没在最低水位，国内泵站多采用肘形进水流道，其α角多为20°左右。

6）进水流道进口段出口断面高度hk不宜过大，以免引起脱流通常取值范围以（0.8—1.1）D为宜。

7）中部弯曲段的内外侧一般分为不同心圆弧构成。弯曲段内外侧的曲率半径不宜太小，外侧半径RO以大致等于D为宜，内侧半径R2以（0.35—0.45）D为宜。

H/D=2.0 H=2900mm L/D=3.5 L=5075mm B/D=2.0 B=2900mm R0/D=1.0 R0=1160mm R2/D=0.35 R2=507.5mm α取20°β取0°（一般为平底，故取0°）其中D由水泵直径确定为1450mm 进水流道的图如图所示：校核情况如下表所示： 3.出水流道的设计：

一）流道类型

出水流道分为虹吸式、直管式、屈膝式、猫背式以及双向出水等几种。其中虹吸式和直管式较为常用。直管式出水流道设计施工简单，但由于其断流采用拍门或快速闸门，水流速度大，导致水力损失也较大，而且拍门受工艺限制常有事故发生，运行不如虹吸式可靠。虹吸式出水流道水头损失小，断流方式简单可靠，维修操作工作量小。适用于出水池水位变幅不大的立式或斜式低扬程泵站，综合考虑以上因素，决定采用虹吸式出水流道。 二）尺寸确定

出水流道采用虹吸式出水流道一般由扩散段出水弯管，上升段，驼峰段，下降段，出口段等部分组成，分别确定各部分的形状和尺寸。 1．驼峰段

驼峰断面平均流速V=2.4 (取值范围在2.0 ～ 2.5 m/s内)

驼峰底部高程▽底 = ▽高 + δ= 1050.2 + 0.2 =1050.4 m 其中：▽高是出水池最高水位，为1050.2米 ；δ为安全超高，一般在0.1 ～ 0.3m之间，这里选取为0.2米）

驼峰断面面积A =Q/V=(7.6/2.4)=3.2m2

驼峰断面高度h=0.6D=0.6*160=96cm (h在出水弯管出口直径的

驼峰断面顶部高程▽顶= ▽底 + h = 1050.4 + 0.96= 1051.4m 驼峰断面宽度B = = 3.2/0.96 = 3.33 m 驼峰处的曲率半径R=1.5D=240cm 2．上升段

首先确定水泵安装高程

安装高程▽安=1043.0m-1.5m=1041.5m 式中： ?下低 ：进水池最低水位 ；

h ：淹没深度 。

上升角α=30o

上升段平面长度L2根据教科书上所给公式计算得10m

3．下降段

下降段宽度不变，呈不扩散型。 下降段倾角β=40o～70o 取β=60o

4．出口段

出口流速V3= 1.5m/s 出口段面面积F =出口段高度H=

Q= 7.6/1.5=5.1 m2 V1AhF = 5.1/3.33=1.53cm B出口顶部高程▽3 = ▽池低-h淹

V321.52其中：h淹=（4 ～5）= 4.5×=52cm＞30cm

2?9.812g▽3 = ▽池低-h淹 = 1047.4 – 0.52 = 1046.88 m 三、驼峰顶部真空值的校核

驼峰顶部实际的真空值：

V22?V32H2=▽顶-▽池低+ -h损

2?g=1051.36-1047.4+(（2.4^2）-(1.5^2))/(2*9.8)-损 =4.336 m

驼峰顶部的最大允许真空值：

H允?Pa??Pk????? 900式中： Pa：当地海拔高程的大气压力 ；

Pk：为临界汽化压力 δ：真空脉动值

▽:计算点的位置高程

v22.52???0?1.0??0.032

2?g2?9.81H允 = 10.33 - 0.24 -

1050.4?0.032?8.89 m 900H允最大为7.5m,故H允=7.5m

H实=4.336m < H允=7.5m

满足要求，驼峰处不会发生汽蚀，虹吸式出水流道可以正常工作。 出水流道的线形图和校核列表如下：

第四章：水泵装置工作点及工况校核 1.沿程损失hf

在实际工程设计中，管路损失往往需要通过模型试验来确定，但受条件所限，只能采用公式进行计算。这就需要将沿程管道简化，以套用公式进行计算。 沿程损失公式为公式：

hf??n2v2LR43

其中的v和R均为各部分的平均值，计算如下表所示： 流道 进水 流道 计算段 水平段 弯管段 扩散段 出 水 流 道 弯管段 上升段 驼峰段 下降段 出口段 糙率n 0.013 0.013 0.012 0.012 0.013 0.013 0.013 0.013 长度L 流速V 水力半径 沿程损失 (m) (m/s) R(m) hf(m) 11.5 3.5 1.71 2.54 9.06 3.67 2.58 1.57 0.52 2.61 3.61 3.26 2.16 2.4 1.92 1.6 0.663 0.436 0.77 0.4 0.399 0.365 0.42 0.47 0.0017 0.0042 0.005 0.013 0.024 0.0125 0.005 0.002 将各项沿程损失求和可知沿程损失为：0.0674m

2．局部损失：

由《大型电力排灌站》中的局部损失计算方法可得局部损失公式为：

vi2 h????i2g式中：vi:为各个部分进口处的流速

1） 进口阻力系数ξ1取0.1 流速v=0.5m/s

2） 拦污栅阻力系数ξ2=β（s/b）^(4/3)sinα式中 s栅条厚度

b相邻栅条净间隙 α栅条断面形状系数 ξ2=0.1 流速按

过栅净面积计算v=0.5m/s

3） 闸门槽阻力系数ξ3=0.15 流速按闸门净空断面计算

v=0.63m/s

4） 拍门阻力系数ξ4（无）

5） 渐缩管阻力系数ξ5=0.2 渐缩段θ=20°流速按渐缩管进口断

面计算 v=2.0m/s

6） 渐扩管阻力系数ξ6 流速按渐扩管进口断面计算

7） 圆弯管阻力系数ξ7 ξ7=(α/90)* ξ7 流速按弯管平均

断面计算。

8） 矩形弯管阻力系数ξ8 流速按弯管平均断面计算 9） 出口阻力系数ξ9=1.0 局部损失计算如下表： 断面 局部阻力系数计算段流速局部损失h ξi （m/s） 进口 0.1 0.5 0.0013 拦污栅 0.1 0.5 0.001 闸门槽 0.15 0.63 0.003 进口水平渐缩管 0.2 0.94 0.009 直角圆弯管 0.98 2.0 0.2 扩散管 0.013 3.63 0.0087 60°弯管 0.11 3.26 0.06 上升段 0.05 3.26 0.027 驼峰段 0.14 2.4 0.041 下降段 0.008 2.4 0.003 出口段 0.17 1.6 0.022 出口 1.0 1.5 0.115 vi2 总的局部损失为0.52 h????i2g3.总损失及工况点校核 ： 一）总损失

△h = hf +h?=0.067+0.52=0.587 m 二）损失系数

△h=SQ2

S=△h/Q^2= 0.587/7.6^2=0.0102

三)工况点确定

由水泵样本曲线可得H～Q曲线和η～Q曲线；再由S推求出Hr～Q、Hmin～Q和Hmax～Q曲线如图

第五章：其他进水建筑物 1.进水池

一）进水池宽度

δ

进水池宽度为：

B?nB0?(n?2)??B1?2b

=6×2.9+（6-2）×2.5+2.02+2×1.0=32.42 m 式中：B0:为进水流道宽度,，为2.9m； B1:为缝墩宽度,为3.02m； n:为机组台数，为6台； δ:为隔敦宽度，为2.5m； b:为边墩宽度,为1.2m。 2．进水池底高程

?进??安?H=1041.5 —2.9 = 1038.6 m 式中：H：叶轮中心线至进水流道底板高度，为2.9m；

?安：水泵安装高程。 3．进水池长度

Q Bh式中：h：为池中水深 h=?设??进=1043.0—1038.6=4.4m；

L?K B：为池宽，为31.42m； Q：为水泵设计流量,为40m3/s； K：为秒换水系数，指进水池最小容积与水泵设计流量的

比值，当Q>0.5m3/s时，K≥15～20，取18。

将上述数据代入公式得：L=5.21m

为了布置栏污栅和检修闸，将进水流道向引渠方向延长一段。即将前池与隔墩直接相连，可取进水池长度为5.0m。 2.引渠

引渠：指的是连同水源（或排水区）与泵房的明渠也称泵站的引水渠。其主要作用有：1）可以使泵房尽可能的接近供水区（或容泻区）以减少输水管道长度，从而节省工程投资和能量损耗。2）为水泵正向进水提供条件。3）可以避免泵房与水源直接接触，从而简化泵房结构和方便施工。4)多泥沙的水源中抽水的泵站，还可以提供设置沉沙池的场所并为前池利用自流沙提供必要的高程。 引渠的断面采用梯形形式

梯形度宽拟为b=20 m；由于引渠处土层为细沙，边坡系数取为m=2.25；由于渠道平整顺直，养护良好，糙率取为n=0.0225；渠道流量为40m3/s，初步拟定渠道底坡为i=

1。 10000本次计算也可采用VB计算程序，具体程序过程见最后部分。 根据以下六个公式可列出以下计算表：

①A?(b?mh)h （3—18） ②X?b?2h1?m2

A116③R? （3—20） ④C?R

XnQ⑤Q?CARi （3—22）⑥V?

A渠道水深h 面积A 湿周X 水力半径谢才系数R C 流量Q 流速V 2.1 51.9225 30.3413 1.711281 48.60762 33.01571 0.635865

2.15 53.40063 30.58752 1.74583 48.76982 34.4111 0.644395 2.2 54.89 30.83374 1.780193 48.92851 35.83346 0.652823 2.25 56.39063 31.07997 1.814372 49.08384 37.28281 0.661153 2.3 57.9025 31.32619 1.848374 49.23596 38.75919 0.669387 2.35 59.42563 31.57241 1.882201 49.38501 40.26261 0.677529

断面尺寸校核

1）流量校核

Q计?Q设Q设 ?40.26?4040?0.65%< 5%

流量满足要求。

2）不冲流速校核 计算流速应小于不冲流速

不冲流速Vcs?aR0.4?0.7?1.880.4=0.90m/s V计算=0.678m/s< Vcs?0.90m/s 不冲流速满足要求 3）不淤流速校核 计算流速应大于不淤流速Vcd 一般情况下Vcd要不小于0.=0.5m/s，取Vcd = 0.5m/s 因此：V计算=0.678m/s > Vcd = 0.5m/s

不淤流速也满足要求，说明引渠拟定的尺寸符合要求，采用上述所列尺寸。

4）引渠渠底高程?引底

?引底 = ?设计—h = 1043.0—2.35 =1040.65 m

3.前池

一）前池型式

前池分为正向进水和侧向进水两种。由于本站站址所决定，进水方向和出水方向为一个方向为好，而且正向进水流态平顺且形式简单，施工方便，故综合考虑采用正向进水方式。 二）前池尺寸确定 （1） 前池扩散角

前池扩散角?应小于临界扩散角?临界=20°～40°，由于引渠和前池中水流一般为缓流，故其扩散角可大于20°，取?=20° （2） 前池长度

L=(B-b)/（2*tan(α/2)）=(31.4-20)/*2tan15°= 21.3m 式中 ： B：为进水池与前池衔接段的宽度，为31.4米；

b：为引渠底宽，为20米；

?：为扩散角，取30度。

(3)前池底坡i

由于引渠末端底部高程一般比进水池底部高，因此，引水渠和进水池连接时，前池的形状不仅在平面上扩散，在剖面上也有一个向进水池方向倾斜的纵坡i，其值i=△H/L,△H为引渠末端底部与进水池底部的高差，L为前池长度。为了使流态更好，且节省工程量，将前池底部前段做成水平，靠近进水池的后段做成斜坡，此时取i=0.1。 斜坡段长度L1为: L=△H/i=（1040.65-1038.6）/0.1=20m

水平段长度L2为：L2 = L - L1 = 21.3— 20= 1.3 m 4. 出水池

一）出水池墙顶高程?池顶和池底高程?池底

?池顶??max?h超高 = 1050.2 + 0.5 = 1050.7 m

（当Q>1m3/s时，h超高 取0.5m）

?池底??min?h淹?h3=1047.4-0.4-1.60 = 1045.4m

1.22其中： h淹>(1-2)V出^2/2*g=（1～2）?=0. 1～0.2

2?9.81取0.4

h3—为出水流道的出口高度，为1.5米 二）出水池宽度B0

B0?(n?2)??nB出?2a?b

（3—34）

= (6-2)×1+6×3.3+2×1+2=27.8m

其中：δ—为中间隔墩厚，本站取为1m； n—出水流道个数，为6个；

a—边墩厚，取1.0m； B出—出水流道出口段宽度，

为3.3m；

b—为厂房有沉降缝处的隔墩宽度，取为2.0m。

三）出水池长度Lk 采用经验公式L=Kh淹最大

取台坎高度 hp等于出水流道出口高度150cm,查表得K=6.5

L=6.5*3.3=21.45m

四）出水池与渠道平面衔接段的锥角?

一般出水池都比渠道宽，为了使水流平顺地进入渠道，在出水池与渠道之间采用一渐变的衔接段。根据经验，?=20～45度之间较好。

本站取?=20° 5．衔接建筑物

引渠和前池要有翼墙衔接起来，前池翼墙有直立式、倾斜式及圆弧式。直立式翼墙可以获得良好的流态，并且便于施工，应用广泛，所以本站采用直立式翼墙衔接。又由于进水池处的水深很大，即翼墙的长度就很大，故采用空腔式翼墙。

第六章：泵房的设计

1.水泵的安装高程：

▽安 = ?下低– h= 1041.75 m

2.泵房的形式选择

泵房是装设水泵主机组，辅助设备，电机设备及其他设备的建筑物，主要作用是为了电机设备及运型管理人员提供良好的工作条件，泵房是泵站中的主体建筑物。泵房基础结构形式不同，通常分为：分基式，干室型，湿室型，块基式。泵站采用块基式泵房，因为对于口径较大（大于1200mm）水泵为满足水泵的进水流态的要求，通常需要采用专门的进水路道，块基型泵房整体重量大，抗浮和抗滑性能好，能够抵挡较大的外水压力。

块基型泵房一般由电机层，连轴节层，水泵层和进水流道层四层组成，将这四层组成的这部分泵房称为主泵房。 3.泵房长度的确定：

泵房长度主要根据主机组台数，布置形式，机组间距，边机组段

长度和安装检修间的布置等因素确定，并应满足机组吊运和泵房内部交通的要求。

计算如下：c为边墩厚度取1.0m

a为两台机组间隔墩的厚度=机组间距-进水流道进口段宽度 =4200mm+1500mm-2900mm=2.8m此处取2.5m 长

L=5*2.9+3*2.5+2*1.5+0.02+1.2*2=14.5+7.5+2+0.02+2=27.42m 长度L+备用泵长度：26.02+5.4=31.42m B+a-D≥1.5m 2.9+2.5-2.8=2.7>1.5m 高压电机净距不应小于1.5m 每台水泵两侧的净距应满足拆装叶轮，检修水泵工作所需场地。 4.泵房的宽度确定：

泵房的宽度又称泵房的跨度，应根据水泵，阀门和所配置的其他管件的数量和尺寸以及水泵及机组的布置形式，并满足设备安装检修及运行维护通道或交通通道布置的要求确定。主厂房的宽度应由电机或风道最大尺寸及上下游侧运行维护通道所求的尺寸确定。B1为操作盘柜背面与吊车柱之间的净距=1.2m ， b2为操作盘柜的厚度， b3为配电盘柜到吊物孔边缘的距离。

W=楼梯宽度+主通道宽度+电动机外径+b3+b2+b1=1.5+1.5+4.2+2+1+0.5=10.2m 5．泵房的高度确定：

起重机的起重重量取10t 跨度由厂方宽度初步确定为10.5m 起重机的技术规格选择，单钩式起重机的主要尺寸如下：

度

小车轨距：2000mm ，大车轮距：400mm ，小车轮距：1400mm ，大梁底面至轨道面距离：26 ， 起重机最大宽度 5000mm ， 轮面至起重机顶端的距离 1743mm ，轨道中心至起重机外短距离230mm ，轨道至缓冲器距离725mm ，车轮中心至缓冲器外端距离450mm ，吊物至轨面距离323mm。

本站采用在上游侧吊运设备，由于水泵轴为最长的部件，故以水泵轴长确定厂房高度。各个部分的高度:

H1：吊车与电机层地面之间的安全距离为0.3-0.5m 此处采用0.4m。 H2：吊件的最大长度此处取水泵轴长5.7m。

H3：吊钩与吊件之间千斤绳的长度 一般为0.5m。

H4：吊钩与行轨面的最小距离 为0.323m。

H5：行车轨面至行车顶部高度为1.746m。

H7：为电机外壳在泵房里的高度。

H6屋架下弦与行车顶面的距离 一般为0.3-0.5m， 本站取0.4m。 从电机层地面到屋架下弦总高度为：

H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7=0.4+5.7+0.5+0.323+1.746+0.4+4.1=13.2m。由起重机型号可查得轨道中心线到起重机外端距离为0.23m ，而起重机外端到墙的距离为0.05m，所以轨道中心到墙的距离为0.28m 泵房宽度B=10.5+2*0.28-2*0.5=10.06m（0.5为柱子的宽度）

6.交通道布置

为了便于管理人员往来走动，于进水或出水侧设有走道。本站采用的电机层主通道设在进水侧，宽度2.2m；水泵层主通道要可以运水泵的最大部件（本站为水泵60度弯管，尺寸为2.6m×1.8m），故主通道设在出水侧（虹吸式出水流道的下部有较大空间），宽度3.5m，进水有宽1.5m的巡视通道。 7.门窗布置及尺寸 1）门的布置

检修间处设一大门，可以运输各种部件，并可以通过运输设备，尺寸为4.2m×4.5m 。

水泵层进水侧门只需满足过人要求就可以，采用1.5m宽、2.0m高左右的门作为

巡视通道门；出水侧门要可以运输水泵最大部件，尺寸为2.6m×1.8m，应设有3.5m宽、4.2m高的主通道门。

在虹吸式处水流道下部，为了节约混凝土降下部分成两层挖成空腔，在上层空腔内开设2.2m宽、3.8m高的门，下部设有1.1m宽、1.9m高的门。 2）窗的布置

为了满足通风要求，在泵房进水侧每台机组段内设置两扇宽2.7m,高2.5米的大窗；在场房顶部进、出水侧分别设置宽1.5米、高1.2米的一扇窗；在真空阀室也同样设置宽1.2m,高1.2米的窗若干个。 8．吊物孔和楼梯的布置

吊物孔设在检修间内，可以节省泵房的宽度，由于水泵层最大部件是60度弯管，此弯管的平面尺寸为2600×1800mm,所吊的部件与吊物孔的边界最少应有200mm的安全距离,所以吊物孔的尺寸取3000×2200mm。

在电机层的进水侧应有通往连轴层和水泵层的楼梯（出水侧由于有出水流道的存在不能设置楼梯）宽度为1.0m，两侧各有0.1m宽度的扶梯。 9．检修间的布置

由于本站机组容量大，设计流量大，单机容量大机组台数较多，为了减少泵房的宽度，达到经济合理的目的，采用将检修间布置在主机组的侧面。

检修间的尺寸应满足可以布置下四大部件（电动机转子、上机架、水泵轴和水泵转轮），且四大部件应满足下列要求： 1） 四大部件应可以同时放在起重机的工作范围内。 2） 电动机转子与其他部件间应有1～1.5米的净距。 3） 水泵转轮与其他部件间应有1米的净距，以便测定外圆、打磨、拆卸、修理、翻身、补焊、清洗等工作。 4） 其余部件间应有0.5米净距。

5） 检修间上应有通向水泵层的吊物孔，尺寸如上所述为3000×2200mm。

检修间的长度取为L0=6.75m;宽 度与主厂房吊车跨度一致，底高程与主厂房高程取一样的。

10.泵房各层高度的确定：

立式轴流泵块基型泵房由下至上分为四层：（1）进水流道层、（2）水泵层、（3）联轴层、（4）电机层。 1）进水流道底高程

?进水流道底=?安?H进水流道

=1041. 5-3.1=1038.6 m

2）水泵层高程?泵

水泵层高程取安装高程即可,即1041.5 m 3）电机层高程?机 电

机

层

距

离

水

泵

叶

轮

中

心

线

7.69m

，

?机=?安+7.69=1041.75+7.69=1049.44 m 4）风道层高程?风

风道层距安装高程为6.55 m。> ?风=?安+6.55=1041.5+6.55=1048.05m 。 ?进max?1048.0 m（要满足风道层高程要大于进水池最高水位的要求）5）联轴层?联

联轴层的净高度h不小于2.5m,且为了检修和维护联轴器，联轴

层应低于联轴处一定高度。鉴于这两个原因取h=4.2m， 所以?联=?风-h-b风道厚=1048.05-4.2-0.8=1043.05 m 11．真空阀室的布置

本站采用虹吸式出水流道，真空破坏阀和真空泵布置在驼峰顶部的真空破坏阀室内，真空破坏阀与流道用连通管相连接，连通管的进口放在进水流道的不同部位，其破坏真空的效果也不一样。

由经验可知：当真空阀布置在驼峰出口外侧时其排气效果要好一些，一般布置在驼峰中心线偏出口α=25～40度，本站取40度，如下图所示：

真空阀α

12. 副厂房的布置

副厂房内主要是布置与泵站运行有关的机电设备，本站主要布置中央控制室、厂配电盘室、保护盘室、高压开关站及厂变间。

第七章：辅助设备的选择

1．供水系统：

供水系统主要用于主机组及辅助设备的冷却、润滑以及泵站消防和生活用水等，其中主机组及辅助设备的冷却、润滑用水占绝大部分，称为技术供水。

一）技术用水量：以下数据参照《大型电力排灌站》

1）电动机推力轴承、上下导轴承内冷却用水。型号为TL800—20/2150的电动机用水量为q1?10m3/h。

2）填料密封及水泵导轴承或轴承密封润滑用水。水泵型号为1600ZLB的水泵用水量为q2?2.1m3/h。

3）水冷式空气压缩机用水量，水冷式空气压缩机用水量为

q3?0.9m3/h。

二） 供水泵的选择。

每台供水泵的流量Q：供水泵总的供水量：Q总?(q1?q2)Z机?q385%

带入以上数据可得：86.5%。（总供水量近似等于技术供水量的85%） 故：Q=Q总/Z，其中：Z为运行的供水泵台数，一般2台，还有一台备用。

2V压供水泵扬程H:H?(?冷??进)?H冷??h损?

2g其中：?冷—高程最高的冷却器进水管的高程，为叶轮中心线以上10.5m，则此高程为1041.5+10.5=1052.0m；

?进—供水泵进水池的水位高程，为1043.0m；

H冷—冷却器要求的进水压力，20m； Σh损—水头损失，Σh损=0.2(▽冷-▽进)；

V压—本站设计已将此数据计入水头损失中，不再计算。 2g将上述数值代入公式得：

H=(1052-1043)+20+0.2×(1052-1043)=30.8m

供水泵选型:根据前面所求的供水泵的流量及扬程在水泵样本中选择离心泵IS80—65—160型号，水泵参数见表。虽然流量只有50，但当需要的流量大于50时，可以启用另一台备用泵，此时既可满足流量的要求。

参数 数值 流(m3/s) 50 量扬程(m) NPSH(m) 效率（%） 电机功率 (kw) 32 2.5 73 7.5 水管道的选择:

供水管道材料采用钢管，由管道经济流速（V=1.5～2.0m/s）得出母管直径为：

4Q43.34?3600?3600?0.087m?87mm πv3.14?2 D?即母管直径为90mm，每个机组的支管选用直径为50mm的钢管，供水管取水的水位位于进水池最低水位以下1.0m。 具

体

布

置

如

生活用水消防用水图所示：

供水母线冷却水管数字符号自流排水名称滤网常开闸阀真空表供水泵逆止阀压力表常闭闸阀滤水器示流继电器

2.排水系统： 一） 流量计算

本站按一台机组检修，其余机组作调相运行的计算。 1）检修机组需排水量

Q11?Vt

其中：Q1— 检修机组需排水量，m3/s；

V1— 一台机组检修时泵体中水量+进水流道中水量，

为（17+42）m3

t— 按4～6h考虑， 这里暂取5h 将上述数值代入公式得：

Q1=12.0m3/h

2）一台机组上下游闸门漏水量

Q2?3.6qlt

其中：q—闸门止谁条每条漏水量，一般为0.5～1.0L/sm； l—一台机组流道进口、出口闸门水封长度（m）,

本站为（3.8+2.9）×2=13 .4m；

t—一般为1～2h,取为1h。 将上述数值代入公式得：

Q2?3.6?0.6?13.4?1?28.94m3/s

3)调相机组需排水量

Q2(Z?1)3?Vt 2 其中：Z—机组总台数，为6台

V2—调相时排除流道弯曲段出口段高程以上的水量，为

52.6m3 t2—按4～6h考虑

将上述数值代入公式得：Q3=52.6 m3/s 二 ）排水泵选型

1）总排水量：Q?Q1?Q2?Q3?12.0?28.94?52.6?93.5m3/s 2)扬程的确定：H排?（?进??排）??h损=17.0m 三）选型

排水泵也设有两台，其中一台备用，则根据流量和扬程查泵样本选择离心泵IS100—80—125型号的泵，其参数如下表 参数 数值 三

排

水

系

统

图

流(m3/s) 100 20 4．5 78 量扬程(m) NPSH(m) 效率（%） 电机功率 (kw) 11 最低水位排水管检修闸门底阀集水廊道排水泵逆止阀闸阀检修闸阀过滤器3.通风设备：

一）所需通风量：

1）泵房内一台机组的散热量：Q热?860?

1????N?Z

其中：N—电机额定功率，为800kw；

η—电动机的效率，为90%左右；

Z—机组运行台数，为按一台机组运行算，为1台 将上述数据代入公式得：

Q?860?1?90%?800?1?76000.0千卡/时 90% 除电机散热外，考虑太阳辐射热及其他设备散热，要乘以放大系数1.1，故

Q热=84000千卡/时 2）每小时所需的通风量：

G?‘Q热C(t排?t进)?'

其中；C‘—为空气比热，取为0.24千卡/kg℃；

γ—为室外空气比重，??353353??1.132kg/m3 ；

273?t进273?38.8泵房内外温度差，一般为5～（t排?t进）—为自然通风最不利时，7℃，取6℃。

将上述数值代入公式得：G?

84000?51531m3/s

0.24?6?1.1323 ）自然通风所需窗户：

A?G60?6.9h(t?t0)

其中：h—为进风口与出风口的高度差，为5.1m；

t—为室内高度为h处的空气平均温度；

t0—为夏季室外设计温度，取（t-t0）为6℃， 将上述数值代入

公式得： A=15.7m3/s

二 ）判断可否可以自然通风： 1)实际通风采光的窗户面积

A'?2.7?2.5?2?1.2?1.5?16m2

通风采用自然通风可以满足条件，但加设风道即管道式通风更容易为电机通风，此时冷却用的空气从电动机上机架进风口及电机层下面的电机下部进入，冷却电动机线圈及铁心后，经定子外壳出风孔进入专用的风道排出厂外。此种方法效果更好，故设风道通风。 2）窗户的百分比

除了上述通风窗户外，还有采光窗户，总面积为A=16+1.2×1.5×2=20m2

则总窗户占墙的百分比为： 24.1%

占实有墙的百分比为： 37.3%＞30%可以满足自然通风的要求。 4. 抽真空装置：

泵站抽真空主要用在虹吸式出水流道上，改善主泵机组起动性能，以及用在取消底阀的供排水泵吸水管路上抽真空充水。

由于本站虹吸式出水流道的驼峰底面与进水水面有较大的高差，则机组起动扬程较高。故当出水侧水位较低时，开机前在出水流道上

采取抽真空的办法，先抽去一部分空气造成的负压，以缩短起动后水流形成虹吸的时间，并降低起动扬程，尽量避免机组振动的产生。 抽气设备常采用水环式真空泵两台，互为备用。将两台真空泵布置真空阀室。工作时，两台泵也可以同时抽气，以缩短时间。泵站起动时，仅需在第一台投入运行的机组上采用真空泵抽气，以后投入的机组，可利用已运行机组驼峰处所造成的负压来代替真空泵抽排。 第八章：电气设备

1. 变电设备的选择：

一 ）主变压器：

主变压器容量计算公式为：

N主?NH?n?K

?电cos? 其中：N主—主变压器容量，单位为kVA；

NH—每台电机额定容量，800kW；

n—泵站主机组台数，为6；

?电—电机效率取90%；

K—除主机组外泵站用电容量系数，K=1.05～1.05,取

k=1.04；

cos?—电机功率因数，0.9。

N主将上述数据带入公式中得：6163KVA

由电源条件（110KVA）和主变压器容量查变压器型号，选取型号为SFL1—6300/110的变压器，取两台，其中一台备用，主要技术参数列于下表:

主变压器技术参数 参 容量 电压 数 高压 电压 低压 空载 短路 阻抗 空损耗 损耗 电压 载 电流 单位 数值 二) 厂用变压器

连接组 KVA KV KV kw kw % % 6300 121,110 6.3～9.76 52.5 10.5 1.1 Y0/11 —11 △厂变一般不宜超过两台，采用2台厂用变压器时，其中1台退出

运行，另一台应能承担重要厂用负荷或短时最大负荷。厂用变压器应采用380/220V三相四线制系统。 1）厂用变压器容量计算

N厂??N?Kt?Kf?厂?cos?

其中：N厂—厂用变压器容量，单位为kVA； 4%；

Kt—各设备同时运行时系数，取为1.0；

?N—厂用总电量，一般占泵站总装机容量的3%～5%，取

Kf—用电负荷率，取为0.9；

?厂—厂用电设备平均效率，一般为85%～90%，取为87%；

cos? —功率系数，为0.75～0.9，取为0.8

将上述参数代入公式得：

N厂?800?4%?6?1.0?0.9?248.28kVA

0.87?0.82）厂用变压器选择

查变压器产品型号选用型号SJL1—250/10的变压器，其技术参数如下 ： 参 数 容量 电压 高压 电压 低压 空载 短路 阻抗 空损耗 损耗 电压 载 电流 单位 数值 厂用电低压配电装置，采用集中布置，故要采用成套低压配电

主接线图如下图所示：

250 6 0.4 680 4.1 4 2.6 Y/ Y0—12 KVA KV KV w kw % % 连接组 外界电压110110110110主变SFL1-6300/1101010110110110110隔离插头闸门辅机照明厂断流器主电机

开关自动开关厂变SJL1-250/10电缆用电

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