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1第四章給水泵站本章將主要介紹:泵站的分類與特點(diǎn);泵站的設(shè)計(jì)流量與設(shè)計(jì)揚(yáng)程分析及水泵的選擇;泵站機(jī)組的布置與基礎(chǔ);水泵的吸水管路與壓水管路的設(shè)計(jì)與布置泵站中的輔助設(shè)備泵站的土建要求與工藝設(shè)計(jì)2第一節(jié)泵站的分類與特點(diǎn)泵站的分類按照泵房是否有地下部分以及地下部分的埋深分:1、地面式泵站:無(wú)地下層,結(jié)構(gòu)同一般工業(yè)廠房
2、地下式泵站:有地下層,且埋深較大
3、半地下式泵站:有地下層,地下層埋深較淺按在給水系統(tǒng)中的作用分類:
1、取水泵站2、送水泵站
3、加壓泵站4、循環(huán)水泵站按泵房的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分:1,分基型2,干室型
3,濕室型4,塊基型3
農(nóng)業(yè)泵站按其任務(wù)可分為:排水泵站灌溉泵站灌排結(jié)合泵站等下面就上述各類泵站的特點(diǎn)分別介紹如下:4一、取水泵站(一級(jí)泵站,水源泵站)
1、取水泵站組成:
吸水井、泵房及閘閥井等3部分組成。2、工藝流程(地面水取水泵站工藝流程):342151一水源;2一吸水井;3一取水泵房;4一閘閥井(即切換井);5一凈水廠5
3、取水泵站特點(diǎn):取水水位變化較大,泵的安裝高程是以最低水位確定的,造成泵房底板高程較低,泵房埋深大。臨水深埋是其主要的特點(diǎn)取水泵站一般均緊鄰水源,易受外水入侵,因此泵房防洪、防滲、抗浮等方面有較高的要求。設(shè)計(jì)上要注意其結(jié)構(gòu)計(jì)算及整體穩(wěn)定性的分析。埋深較大的取水泵站為節(jié)省投資,減少施工難度,其地下部分,一般均采用圓桶形鋼筋混凝土或混凝土結(jié)構(gòu)。泵房面積盡可能取小(有貴在平面之說(shuō)),這樣,泵房?jī)?nèi)機(jī)組密度大,而散熱、通風(fēng)條件差,必須采取工程措施進(jìn)行通風(fēng)、散熱。取水泵站一般采用均勻供水方式,站內(nèi)機(jī)組臺(tái)數(shù)較少6二、送水泵站(二級(jí)泵站,清水泵站
)
凈水構(gòu)筑物處理后的出廠水,由清水池流入吸水井,送水泵站中的水泵從吸水井中吸水,通過(guò)輸水干管將水輸往管網(wǎng)。1,特點(diǎn):送水泵站的工況受用戶用水的影響較大,流量、揚(yáng)程(水壓)不斷的隨用戶的需求而變化。為適應(yīng)這一工作特點(diǎn),便于生產(chǎn)調(diào)度,送水泵站一般均采用多型號(hào)、多機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行的方式。送水泵站建于水廠內(nèi),條件較好,泵房埋深較淺,結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單。7
2,送水泵站工藝流程:1一清水池;2一吸水井;3一送水泵站;4一管網(wǎng);5一高地水池(水塔)吸水井送水泵站清水池水塔管網(wǎng)送水泵站吸水水位變化范圍小,通常不超過(guò)3~4m,因此泵站埋深較淺,泵房一般采用地下式或者半地下式.送水泵站為了適應(yīng)管網(wǎng)中用戶水量和水壓的變化,必須設(shè)置各種不同型號(hào)和臺(tái)數(shù)的水泵機(jī)組,泵站內(nèi)機(jī)組型號(hào)多,臺(tái)數(shù)也較多,布置上較復(fù)雜。8
3、吸水井
吸水井要既有利于水泵吸水管道的布置也要有利于清水池的維護(hù),吸水池的形狀取決于吸水管道的布置,一般為長(zhǎng)方形.吸水井的型式有:分離式吸水井和池內(nèi)式吸水井
9三、加壓泵站
城市給水管網(wǎng)面積較大,輸配水管線很長(zhǎng),或給水對(duì)象所在地的地勢(shì)高低不一樣,當(dāng)?shù)匦纹鸱^大的情況下,就會(huì)出現(xiàn)局部區(qū)域的地形高程較大,另外,高層建筑的供水水壓要求也很高,這樣就需要在城市給水管網(wǎng)中的局部增設(shè)加壓泵站。優(yōu)點(diǎn):減少能耗大減低管網(wǎng)中壓力,減少管道水量漏失。加壓方式:
1、采用在輸水管線上直接串聯(lián)加壓;一般用于水廠位置遠(yuǎn)離城市管網(wǎng)的長(zhǎng)距離輸水的場(chǎng)合。
2、采用清水池及泵站加壓供水。10加壓泵站供水方式加壓泵站供水方式1—二級(jí)泵房;2—增壓泵房;3—水庫(kù)泵站;4—配水管網(wǎng);5—輸水管;6—逆止閥11
這幾種泵站在給水系統(tǒng)中的所處的地位可如下圖表示:用戶水源用戶取水泵站送水泵站加壓泵站用戶凈水構(gòu)筑物清水池12四、循環(huán)水泵站
在某些工業(yè)企業(yè)中,生產(chǎn)用水可以循環(huán)使用或經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理后回用時(shí)采用。在循環(huán)系統(tǒng)的泵站中,一般設(shè)置輸送冷、熱水的兩組水泵,熱水泵將生產(chǎn)車(chē)間排出的廢熱水,壓送到冷卻構(gòu)筑物進(jìn)行降溫,冷卻后的水再由冷水泵抽送到生產(chǎn)車(chē)間使用。循環(huán)給水系統(tǒng)工藝流程
1一生產(chǎn)車(chē)間;2一凈水構(gòu)筑物;3一熱水井;4一循環(huán)泵站;5一冷卻構(gòu)筑物;6一集水池;7一補(bǔ)充新鮮水13分基型:即機(jī)組的基礎(chǔ)與泵房的基礎(chǔ)是分開(kāi)的,僅在地面式泵房中采用,一般為單層結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)水位地漏五、分基型泵房14
15六、干室型泵房干室型:泵房的底板及機(jī)組的基礎(chǔ)及泵房地下部分的墻體形成一個(gè)不透水的干室,水泵機(jī)組布置在干室內(nèi)工作。一般為二層結(jié)構(gòu):地下層(即干室)布置水泵機(jī)組、管道、閘閥等,地上層布置控制柜、配電柜、起重設(shè)備等。地下層一般為混凝土結(jié)構(gòu),上層為鋼筋混凝土梁柱及磚砌墻體結(jié)構(gòu)。采用立式機(jī)組時(shí)為三層結(jié)構(gòu)。16
1718192021七、濕室型泵房濕室型:其地下部分存在一進(jìn)水的吸水室,水泵布置在吸水室內(nèi)工作。一般為二層結(jié)構(gòu),地下部分為吸水室(濕室)及水泵室,并布置出水管路等,地面層(上層)為電機(jī)層。該種結(jié)構(gòu)一般為立式機(jī)組采用。濕室型結(jié)構(gòu)相對(duì)于干室型,減小了泵房浮托力及滲透壓力,有利于泵房穩(wěn)定。22墩墻式濕室型泵房2324八、塊基型泵房塊基型泵房主要用于口徑大于1200mm的大型水泵,該型式泵房自身重量很大,抗浮和抗滑穩(wěn)定性好,其結(jié)構(gòu)整體性好,可適用于各種地基條件,特別是當(dāng)需要泵房擋水時(shí),更為有利。25262728第二節(jié)水泵選擇一、選泵的依據(jù)泵站的設(shè)計(jì)流量Q與揚(yáng)程H及其變化規(guī)律是選泵的主要依據(jù)(要素)。二、選泵的原則1、滿足流量和揚(yáng)程及其變化的要求;2、水泵機(jī)組在長(zhǎng)期運(yùn)行中,水泵工作點(diǎn)的效率最高(即水泵長(zhǎng)期遠(yuǎn)行時(shí)工作點(diǎn)應(yīng)處于其高效區(qū)間內(nèi));3、按所選的水泵型號(hào)和臺(tái)數(shù)設(shè)計(jì)的水泵站,要求設(shè)備和土建的投資最??;4、便于操作維修,管理費(fèi)用少。29
三、選泵的主要依據(jù)選泵的主要依據(jù)是所需的流量、揚(yáng)程以及其變化規(guī)律。下面介紹其確定方法1.一級(jí)泵站(水源泵站):泵站從水源取水,輸送到凈水構(gòu)筑物。
為了減小取水構(gòu)筑物、輸水管道和凈水構(gòu)筑物的尺寸,節(jié)約基建投資,在這種情況下,通常要求一級(jí)泵站中的水泵晝夜均勻工作,因此,泵站的設(shè)計(jì)流量應(yīng)為:式中:Qr—
一級(jí)泵站中水泵所供給的流量(m3/h);
Qd—
供水對(duì)象最高日用水量(m“/d);
α
—
為計(jì)及輸水管漏損和凈水構(gòu)筑物自身用水而加的系數(shù),一般取α=1.05~1.1;T—
為一級(jí)泵站在一晝夜內(nèi)工作小時(shí)數(shù)。30
一級(jí)泵站中水泵的揚(yáng)程是根據(jù)所采用的給水系統(tǒng)的工作條件來(lái)決定的。
泵站所需的揚(yáng)程按下式計(jì)算:
H=HsT+∑hs+∑hd(+△H
)式中H—泵站的揚(yáng)程(m);
HsT
—
靜揚(yáng)程(m);
∑hs
—
吸水管路的水頭損失(m);
∑hd
—
輸水管路的水頭損失(m)。
△H—
安全水頭,一般為1~2m。
靜揚(yáng)程說(shuō)明如下:Hst=▽上-▽下=▽凈水構(gòu)筑物-▽水源31
▽水源有變幅:①▽枯水、②▽高水、③▽設(shè)計(jì)最低水位取水源保證率為97~99%的日平均水位,或者從渠道取水時(shí)取渠道通過(guò)單泵流量時(shí)的水位;設(shè)計(jì)水位取水源保證率為95~97%日平均或旬平均水位,從渠道取水的,取渠道通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)的水位;最高運(yùn)行水位取水源10~20年一遇洪水的日平均水位。相應(yīng)的有三個(gè)靜揚(yáng)程:Hstmin=▽上-▽高Hst設(shè)計(jì)=▽上-▽常Hstmax=▽上-▽枯32
選泵時(shí),應(yīng)注意使:出現(xiàn)最小揚(yáng)程時(shí),水泵不汽蝕;出現(xiàn)最大揚(yáng)程時(shí),滿足最小供水流量的要求;出現(xiàn)設(shè)計(jì)揚(yáng)程時(shí),由于這種情況出現(xiàn)的時(shí)間較多,水泵應(yīng)處于最高效率點(diǎn)附近工作。使水泵經(jīng)常運(yùn)行效率較高。另外:在整個(gè)工作范圍內(nèi),工作點(diǎn)應(yīng)處于水泵推薦的高效范圍內(nèi)。(短時(shí)超出是允許的)33
2,送水泵站(二級(jí)泵站)的Q、H確定二級(jí)泵站由清水池取水向管網(wǎng)供水,Qr隨時(shí)間、時(shí)期(季節(jié))而變化,其依據(jù)是日供水曲線,也與水塔、高地水池的設(shè)置有關(guān)。
a.對(duì)于小型給水系統(tǒng),一般采用均勻供水方式,即泵站的設(shè)計(jì)流量為供水時(shí)間的最高日平均時(shí)流量(m3/hr)
βQdQr=━━━━(m3/hr)
β=1.01~1.02
Tb.對(duì)于中型有水塔供水系統(tǒng):為了減小水塔的調(diào)節(jié)容積,一般用分級(jí)的供水方式。泵站的流量為最大一級(jí)平均時(shí)流量。計(jì)算時(shí),也應(yīng)考慮給水系統(tǒng)的自用水。
c.對(duì)于大型、無(wú)水塔、多水源、分散供水系統(tǒng):由于無(wú)水塔,所以泵站的流量為最高日最大時(shí)流量即最大時(shí)供水流量,須考慮自用水。34
二級(jí)站的揚(yáng)程一般通過(guò)下方式確定:H=H′st+∑h+HsevH′st:為清水池內(nèi)最低水位與給水管網(wǎng)控制點(diǎn)的地面標(biāo)高差(即最大靜揚(yáng)程)。Hsev:為服務(wù)水頭(一層為10m,二層為12m,以后每增加一層,增加4m)∑h:吸水管路、輸水管路及管網(wǎng)中的總水頭損失。(計(jì)算到控制點(diǎn))∑h可通過(guò)管網(wǎng)平差來(lái)確定。35
3.加壓泵站對(duì)于串聯(lián)加壓泵站,其流量為其服務(wù)對(duì)象的最大流量,揚(yáng)程可根據(jù)其串入管段的水壓及其服務(wù)對(duì)象的水壓要求來(lái)加以確定。對(duì)于清水池加壓泵站,可參考送水泵站的方法加以確定。4.循環(huán)水泵站:給循環(huán)水泵站補(bǔ)水的給水泵站按日均用水量計(jì)算循環(huán)水泵站設(shè)計(jì)流量按最高日最高時(shí)用水量計(jì)算,揚(yáng)程按H=Hst+∑h,通過(guò)水力計(jì)算確定。36
四.水泵臺(tái)數(shù)及單機(jī)流量的確定水泵站的設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程確定后,一般應(yīng)先考慮使用哪一類水泵。通常,揚(yáng)程較低而流量較大的排澇泵站,應(yīng)選用軸流泵,而揚(yáng)程較高流量較小的灌溉站一般選離心泵。揚(yáng)程介于兩者之間時(shí),選用混流泵。軸流泵的揚(yáng)程一般為7~8m以下;混流泵的揚(yáng)程一般為7~8m~~14~15m;離心泵通常在這之上。水泵臺(tái)數(shù)的選定時(shí)應(yīng)考慮:37
(1)使用要求:需水均衡時(shí),臺(tái)數(shù)少,型號(hào)單一;需水不均衡時(shí),臺(tái)數(shù)多,且型號(hào)也多,以配合使用(2)考慮設(shè)備費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、及土建工程造價(jià)臺(tái)數(shù)少,單機(jī)容量大,效率較高;臺(tái)數(shù)多,單機(jī)容量小,效率較低。同時(shí),也影響進(jìn)、出水構(gòu)筑物的工程量,一般臺(tái)數(shù)多、造價(jià)高。(3)管理維修:臺(tái)數(shù)少、機(jī)型單一,便于維修,反之不便??傊?,還應(yīng)結(jié)合水泵的生產(chǎn)制造能力和水平,及供應(yīng)等諸多因素,綜合考慮后,確定適當(dāng)?shù)乃门_(tái)數(shù),及各臺(tái)泵的流量。38
五.水泵型號(hào)根據(jù)以上分析后確定的各臺(tái)泵的大致流量及設(shè)計(jì)揚(yáng)程,與水泵樣本或水泵性能綜合型譜圖去查找符合要求的水泵型號(hào)。若無(wú)符合要求的水泵時(shí),可對(duì)(四)中確定的水泵臺(tái)數(shù)及單泵流量進(jìn)行調(diào)整后再選,也可對(duì)樣本中的水泵進(jìn)行調(diào)節(jié)(切削、調(diào)速、變角)后使用。六.進(jìn)、出水管道設(shè)計(jì)按所選水泵及泵房結(jié)構(gòu),布置水泵的進(jìn)、出水管路(含出水或進(jìn)水建筑物),計(jì)算管路水力損失曲線∑h=SQ2,繪出管路系統(tǒng)特性曲線。39
七.求水泵運(yùn)行工作點(diǎn)并校核由(六)并結(jié)合水泵的性能曲線,分析各臺(tái)水泵的運(yùn)行工況點(diǎn),在最大揚(yáng)程時(shí),是否滿足必需的最小流量要求?設(shè)計(jì)揚(yáng)程時(shí),是否滿足設(shè)計(jì)流量的要求?是否會(huì)發(fā)生氣蝕?動(dòng)力機(jī)是否會(huì)發(fā)生超載等。若所選水泵不能安全運(yùn)行(會(huì)出現(xiàn)氣蝕),流量太大或過(guò)小,效率太低(偏離水泵設(shè)計(jì)工況點(diǎn)太遠(yuǎn))等,都應(yīng)重新設(shè)計(jì)管路或重新選泵(也可進(jìn)行調(diào)節(jié))40
歸納一下:選泵的原則有1、滿足流量和揚(yáng)程及其變化的要求;2、水泵機(jī)組在長(zhǎng)期運(yùn)行中,水泵工作點(diǎn)的效率最高(即水泵長(zhǎng)期遠(yuǎn)行時(shí)工作點(diǎn)應(yīng)處于其高效區(qū)間內(nèi));3、按所選的水泵型號(hào)和臺(tái)數(shù)設(shè)計(jì)的水泵站,要求設(shè)備和土建的投資最??;4、便于操作維修,管理費(fèi)用少。選泵的主要步驟有:1,確定泵站的設(shè)計(jì)流量和揚(yáng)程2,根據(jù)泵站的工作特點(diǎn)、調(diào)度要求,綜合考慮水泵效率、設(shè)備費(fèi)用、工程費(fèi)用等諸要素,確定水泵的臺(tái)數(shù)并選擇泵型3,依據(jù)所選泵型進(jìn)行泵站的內(nèi)外部布置,確定進(jìn)出水管路及附件4,進(jìn)行水力計(jì)算,并確定水泵的運(yùn)行工況點(diǎn)5,進(jìn)行工況校核41八、選泵要點(diǎn)(注意事項(xiàng))選泵就是要確定水泵的型號(hào)和臺(tái)數(shù)。對(duì)于各種不同功能的泵站,選泵時(shí)考慮問(wèn)題的側(cè)重點(diǎn)有所不同,一般可歸納如下:
1、大小兼顧,調(diào)配靈活給水系統(tǒng)中的用水量、所需的水壓是逐年、逐日、逐時(shí)地變化。選泵時(shí)不能僅僅只滿足最大流量和最高水壓時(shí)的要求,還必須全面顧及用水量的變化。
42
2、型號(hào)整齊,互為備用
從泵站運(yùn)行管理與維護(hù)檢修的角度來(lái)看,如果水泵的型號(hào)太多則不便于管理。一般希望能選擇同型號(hào)的水泵并聯(lián)工作,這樣無(wú)論是電機(jī)、電器設(shè)備的配套與貯備,管道配件的安裝與制作均會(huì)帶來(lái)很大的方便。對(duì)于水源水位變化不大的取水泵站、管網(wǎng)中設(shè)有足夠調(diào)節(jié)容量的網(wǎng)前水塔(或高地水池)的送水泵站以及流量與揚(yáng)程比較穩(wěn)定的循環(huán)水泵站,均可在選泵中采用本要點(diǎn)給予側(cè)重考慮。當(dāng)全日均勻供水時(shí),泵站可以選2~3臺(tái)同型號(hào)的水泵并聯(lián)運(yùn)行。
而對(duì)于采用分級(jí)供水的泵站,則需要選用多型號(hào)、多臺(tái)數(shù)的水泵搭配運(yùn)行,以適應(yīng)供水量及供水壓力的變化要求,必要時(shí),設(shè)置一定數(shù)量的調(diào)速水泵43
3、合理地用盡各水泵的高效段
單級(jí)雙吸式離心泵是給水工程中常用的一種離心泵(如Sh型、SA型)。它們的經(jīng)濟(jì)工作范圍(即高效段),一般在0.85Qp~
1.Qp之間(Qp為水泵銘牌上的額定流量值)。選泵時(shí)應(yīng)充分利用各水泵的高效段。
4.近遠(yuǎn)期相結(jié)合。特別是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展活躍的地區(qū)和年代,以及擴(kuò)建比較困難的取水泵站中,可考慮近期用小泵大基礎(chǔ)的辦法,近期用小泵,遠(yuǎn)期換大泵或者采用土建一次到位,機(jī)組分期安裝。5、大中型泵站需作選泵方案比較。工程造價(jià)(投資)、運(yùn)行效率(費(fèi)用)、維護(hù)管理、調(diào)度等方面比較44九、選泵時(shí)應(yīng)考慮的其他因素1、水泵的構(gòu)造形式對(duì)泵房的大小、結(jié)構(gòu)形式和泵房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)形式的影響,因而對(duì)泵站的造價(jià)有較大的影響。2、應(yīng)保證水泵的正常吸水條件。3、應(yīng)選用效率高的水泵,盡量采用大泵。4、合理選用備用泵。5、選用系列泵和定型生產(chǎn)的泵。45十、選泵后的校核對(duì)于城市給水泵站在水泵選好之后,還必須按照發(fā)生火災(zāi)時(shí)的供水情況,校核泵站的流量和揚(yáng)程是否滿足消防時(shí)的要求。就消防用水來(lái)說(shuō),一級(jí)泵站的任務(wù)是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)向清水池中補(bǔ)充必要的消防貯備用水。由于供水強(qiáng)度較小,一般可以不另設(shè)專用的消防備用泵,而是在補(bǔ)充消防貯備用水時(shí)間內(nèi)開(kāi)動(dòng)泵站內(nèi)的正常備用泵進(jìn)行補(bǔ)水。46
47
對(duì)于二級(jí)泵站來(lái)說(shuō),消防是一種緊急情況,雖然消防用水從總量上來(lái)說(shuō)占整個(gè)城市的用水量的比例并不大,但消防時(shí),用水強(qiáng)度很大(流量很大),這樣會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)內(nèi)的水頭損失加大,管網(wǎng)內(nèi)壓力下降。因此二級(jí)站消防用水應(yīng)作為一種特殊情況加以考慮,必要時(shí),應(yīng)當(dāng)增設(shè)專用消防備用泵,當(dāng)發(fā)生消防用水時(shí),開(kāi)動(dòng)該備用泵補(bǔ)水。48選泵應(yīng)注意以下幾點(diǎn)歸納起來(lái),選泵應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)在滿足最大工況要求的條件下,應(yīng)盡量減少能量的浪費(fèi);
(2)合理地利用各水泵的高效率段;
(3)盡可能選用同型號(hào)泵,使型號(hào)整齊,互為備用;
(4)盡量選用大泵,但也應(yīng)按實(shí)際情況考慮大小兼顧,靈活調(diào)配;
(5)∑h值變化大,則可選不同型號(hào)泵搭配運(yùn)行。
(6)保證吸水條件,照顧基礎(chǔ)平齊,減少泵站埋深;
(7)考慮必要的備用機(jī)組;
(8)進(jìn)行消防用水時(shí)的校核;
(9)考慮泵站的發(fā)展,實(shí)行近遠(yuǎn)期相結(jié)合;
(10)盡量選用當(dāng)?shù)爻膳a(chǎn)的水泵型號(hào)。49§4-3泵站變配電系統(tǒng)一.負(fù)荷等級(jí)及電壓選擇1,負(fù)荷等級(jí)分:一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)三個(gè)等級(jí)。按突然停電后,可能給用戶帶來(lái)的損失程度來(lái)確定,然后再確定電源及回路設(shè)置。重要的泵站按一級(jí)負(fù)荷等級(jí),由兩個(gè)獨(dú)立電源供電;較重要的泵站按二級(jí)負(fù)荷等級(jí),采有兩回路供電;一般泵站按三級(jí)負(fù)荷等級(jí),無(wú)特殊要求。2,電壓選擇常用380V、10KV、35KV(6KV)向泵站輸電一般都采用10KV或35KV,然后再根據(jù)電機(jī)電壓等級(jí),通過(guò)變壓器,將電壓降低為所需電壓,高壓用電設(shè)備,可通過(guò)高壓配電柜,直接配給電機(jī)。50
二、泵站中常用的變配電系統(tǒng)51
52
無(wú)論是高壓配電還是低壓配電,目前均采用成套設(shè)備,該成套設(shè)備稱為配電屏或者稱為開(kāi)關(guān)柜。配電屏布置于配電房?jī)?nèi)。布置要求主要有:高壓配電室一般都單獨(dú)設(shè)置,低壓配電室可單獨(dú)設(shè)置,也可設(shè)置在泵房?jī)?nèi)(即將低壓配電柜布置于泵房的一端或一側(cè))設(shè)獨(dú)立配電室時(shí),其室內(nèi)外交通應(yīng)符合規(guī)范要求:要設(shè)置單獨(dú)對(duì)外開(kāi)的門(mén)。高壓室,門(mén)寬≥1.5m門(mén)高≥2.5~2.8m低壓室,門(mén)寬≥1.0m門(mén)高≥2.1m高壓配電室高度為5m,凈高不應(yīng)小于4.5m53
配電室的內(nèi)部布置應(yīng)滿足:①柜前過(guò)道寬應(yīng)不小于:低壓柜1.5m,高壓柜3m②背后維護(hù)式距墻凈距≥0.8m54三、變電所(一)變電所的類型選擇l、獨(dú)立變電所2.附設(shè)變電所3.室內(nèi)變電所設(shè)于泵房外一定范圍內(nèi)的單獨(dú)的場(chǎng)地或建筑物內(nèi)設(shè)于泵房外的建筑內(nèi),但有一面或者兩面墻與泵房相連。采用較多變電所的全部或者一部分設(shè)于泵房?jī)?nèi),位于泵房的一側(cè)。采用也較多。55
(二)變電所的位置和數(shù)目
1.變電所的位置應(yīng)盡量位于用電負(fù)荷中心,以最大限度地節(jié)約有色金屬,減少電耗。
2.變電所的位置應(yīng)考慮周?chē)沫h(huán)境,比如設(shè)置在鍋爐的上風(fēng)等。
3.變電所的位置應(yīng)考慮布線是否合理,變壓器的運(yùn)輸是否方便等因素。
4.變電所的數(shù)目由負(fù)荷的大小及分散情況所決定。負(fù)荷大,數(shù)量少,且集中時(shí),變電所應(yīng)集中設(shè)置,建造一個(gè)變電所即可,如一級(jí)泵房、二級(jí)泵房等即是,如負(fù)荷小、數(shù)量大,且分散時(shí),則變電所也應(yīng)該分散布置,即應(yīng)建筑若干個(gè)變電所。如深井泵房,井?dāng)?shù)多,距離遠(yuǎn),必要時(shí)只好在每個(gè)深井泵房旁邊設(shè)置一套配電設(shè)備。
5,
根據(jù)泵站的發(fā)展應(yīng)考慮變電所有發(fā)展的余地。56
(三)變電所的布置方案57四、常用電動(dòng)機(jī)一、電動(dòng)機(jī)的選擇一般應(yīng)綜合考慮以下四個(gè)方面的因素:1.根據(jù)所要求的最大功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速選用電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的額定功率要稍大于水泵的設(shè)計(jì)軸功率。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大于水泵的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)和水泵的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)數(shù)基本一致。2根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率大小,參考外電網(wǎng)的電壓決定電動(dòng)機(jī)的電壓。低壓電動(dòng)機(jī)(380/220V、220/127):高壓電動(dòng)機(jī)(10kV、6kV)電機(jī)功率一般小于100KW電機(jī)功率一般大于200KW電機(jī)功率介于100~200KW之間的,視具體情況而定58
3.根據(jù)工作環(huán)境和條件決定電動(dòng)機(jī)的外形和構(gòu)造形式:
不潮濕、無(wú)灰塵、無(wú)有害氣體的場(chǎng)合,如地面式泵站,可選用一般防護(hù)式電動(dòng)機(jī);多灰塵或水土飛濺的場(chǎng)合,或有潮氣、滴水之處,如較深的地下式泵站中,宜選用封閉扇冷式電動(dòng)機(jī);防潮式電動(dòng)機(jī)一般用于暫時(shí)或永久的露天泵站中。
臥式水泵配用臥式電動(dòng)機(jī),立式水泵配用立式電動(dòng)機(jī)。59
4.根據(jù)投資少,效率高,運(yùn)行簡(jiǎn)便等條件,確定所選電動(dòng)機(jī)的類型。三相交流異步電動(dòng)機(jī)鼠籠型電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,工作可靠,維護(hù)比較方便,且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制或遙控,因此使用最多。其缺點(diǎn)是起動(dòng)電流大,可達(dá)到額定電流的4一7倍,并且不能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速??刹谎b降壓?jiǎn)?dòng)器,直接啟動(dòng)。繞線型電動(dòng)機(jī)適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大和功率較大或者需要調(diào)速的條件下。價(jià)格昂貴,設(shè)備維護(hù)及起動(dòng)復(fù)雜,但它具有很高的功率因數(shù),對(duì)于節(jié)約電耗,改善整個(gè)電網(wǎng)的工作條件作用很大,因此功率在300kw以上的大型機(jī)組,利用同步電動(dòng)機(jī)具有很大的經(jīng)濟(jì)意義。同步電動(dòng)機(jī)60第四節(jié)水泵機(jī)組的布置與基礎(chǔ)
一、水泵機(jī)組的布置水泵機(jī)組的排列是泵站內(nèi)布置的重要內(nèi)容,它決定泵房建筑面積的大小。(一)布置原則:機(jī)組布置時(shí),原則上:1.為了保證水泵有較好的進(jìn)水、出水條件,提高泵效,布置時(shí),應(yīng)盡量使水泵的進(jìn)、出水順直,同時(shí)為了水泵不發(fā)生氣蝕,能安全運(yùn)行,應(yīng)使水泵有較好的吸水條件。2.為了便于機(jī)組的安裝、維修與運(yùn)行管理,機(jī)組間要留有足夠的空間。3.為了減少管路的水頭損失,(布置時(shí))應(yīng)使管道的長(zhǎng)度最短,彎頭、接管等管路附件少。4.整齊、美觀61
(二)機(jī)組排列形式有以下幾種:(1)縱向排列:各機(jī)組軸線平行單排并列。62
適用:主要用于單吸式離心泵機(jī)組(或以單吸式泵為主的泵站中)。因?yàn)閱挝奖脼檩S向進(jìn)水,頂端出水,采用這種布置形式,可使管線順直,減小泵房尺寸。采用縱向排列時(shí),機(jī)組間各部尺寸應(yīng)滿足以下要求:
1)不設(shè)檢修間的小型泵站泵房大門(mén)口要求通暢,既能容納最大的設(shè)備(水泵或電機(jī)),又有操作余地。其場(chǎng)地寬度一般用水管外壁和墻壁的凈距A
值表示。
A
等于最大設(shè)備的寬度加lm,但不得小于2m。對(duì)大、中型泵站,均要求設(shè)置檢修間,檢修間應(yīng)設(shè)置于泵房大門(mén)一端,且至少設(shè)一間,其開(kāi)間(柱間距)應(yīng)等同于泵房開(kāi)間,以使屋面板型號(hào)尺寸統(tǒng)一,便于施工。63
2)水管與水管之間的凈距B值應(yīng)大于0.7m,保證工作人員能較為方便地通過(guò)
3)水管外壁與配電設(shè)備應(yīng)保持一定的安全操作距離C
。當(dāng)為低壓配電設(shè)備時(shí)c值不小于1.5m,高壓配電設(shè)備C值不小于2m。
4)水泵外形凸出部分與墻壁的凈距D
,須滿足管道配件安裝的要求,但是,為了便于就地檢修水泵,D值不宜小于1.0m。如水泵外形不凸出基礎(chǔ),D值則表示基礎(chǔ)與墻壁的距離。64
5)電機(jī)外形凸出部分與墻壁的凈距E
,應(yīng)保證電機(jī)轉(zhuǎn)子在檢修時(shí)能拆卸,并適當(dāng)留有余地。E值一般為電機(jī)軸長(zhǎng)加0.5m,但不宜小于3m,如電機(jī)外形不凸出基礎(chǔ),則E值表示基礎(chǔ)與墻壁的凈距。
6)水管外壁與相鄰機(jī)組的突出部分的凈距F
應(yīng)不小于0.7m。如電機(jī)容量大于55kw時(shí),F(xiàn)應(yīng)不小于1.0m。65
機(jī)組的中心距根據(jù)B或F及機(jī)組(基礎(chǔ))的寬度可計(jì)算機(jī)組的中心距。設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)取相鄰機(jī)組之間的最大中心距作為所有相鄰機(jī)組之間的中心距(可通過(guò)調(diào)整B或F實(shí)現(xiàn))。此中心距即為泵房柱間距。柱間距應(yīng)與屋面板長(zhǎng)度相匹配。泵房的長(zhǎng)度可通過(guò)機(jī)組的臺(tái)數(shù)、柱間距、檢修間、配電間、值班室等設(shè)置情況確定出來(lái)。66
(二)橫向排列適用側(cè)向進(jìn)、出水的水泵,如單級(jí)雙吸臥式離心泵Sh型、SA型水泵67橫向排列與縱向排列的比較68機(jī)組之間各部尺寸要求:
(1)水泵凸出部分(基礎(chǔ))到墻壁的凈距Al:A1=最大設(shè)備的寬度加1m,但A1≮2m。(2)出水側(cè)水泵基礎(chǔ)與墻壁的凈距B1:Bl不宜小于3m。(3)進(jìn)水側(cè)水泵基礎(chǔ)與墻壁的凈距Dl
:Dl不宜小于1m。69(4)電機(jī)凸出部分與配電設(shè)備的凈距C1:C1=電機(jī)軸長(zhǎng)十0.5m。但是,低壓配電設(shè)備應(yīng)Cl≥1.5m;高壓配電設(shè)備C1≥2.0m。
(5)水泵基礎(chǔ)之間(電機(jī)與水泵凸出部分)的凈距E1值與C1要求相同,E1=C1(6)為了減小泵房的跨度,也可考慮將吸水閥門(mén)設(shè)置在泵房外面。70(三)橫向雙行排列適用在泵房中機(jī)組較多時(shí);這種布置形式兩行水泵的轉(zhuǎn)向相反需配置不同轉(zhuǎn)向的水泵機(jī)組。71總結(jié):為了保證泵站的工作可靠、運(yùn)行安全和管理方便,在布置機(jī)組時(shí),應(yīng)遵照以下規(guī)定:72為了保證泵站的工作可靠、運(yùn)行安全和管理方便,在布置機(jī)組時(shí),應(yīng)遵照以下規(guī)定:73為了保證泵站的工作可靠,運(yùn)行安全和管理方便,在布置機(jī)組時(shí),應(yīng)遵照以下規(guī)定:74為了保證泵站的工作可靠,運(yùn)行安全和管理方便,在布置機(jī)組時(shí),應(yīng)遵照以下規(guī)定:75二、水泵機(jī)組的基礎(chǔ)機(jī)組(水泵和電動(dòng)機(jī))安裝在共同的基礎(chǔ)上?;A(chǔ)的作用是支承并固定機(jī)組,使它運(yùn)行平穩(wěn),不致發(fā)生劇烈振動(dòng),更不允許產(chǎn)生基礎(chǔ)沉陷。因此,對(duì)基礎(chǔ)的要求是:
(1)堅(jiān)實(shí)牢固,除能承受機(jī)組的靜荷載外,還能承受機(jī)械震動(dòng)荷載;(2)要澆制在較堅(jiān)實(shí)的地基上,不宜澆制在松軟地基或新填土上,以免發(fā)生基礎(chǔ)下沉或不均勻沉陷。76二、水泵機(jī)組的基礎(chǔ)基礎(chǔ)的作用是固定機(jī)組,基礎(chǔ)的平面尺寸與機(jī)組是否帶底座有關(guān)。1.基礎(chǔ)尺寸的確定:對(duì)帶底座的水泵,基礎(chǔ)尺寸:長(zhǎng)度L=底座長(zhǎng)度L1+(0.15~0.20)mB=螺孔寬度方向上間距b1+(0.15~0.20)mH=地腳螺柱長(zhǎng)度l+(0.15~0.20)m77
對(duì)不帶底座的機(jī)組,應(yīng)按水泵和電機(jī)的地腳螺孔間距+(0.4~0.5)m來(lái)確定其平面尺寸,高度確定同前。B=b+(0.4~0.5)mL=L′+(0.4~0.5)mH=
l
+(0.15~0.20)mH≥500~700mm基礎(chǔ)頂面一般高于室內(nèi)地坪100~200mm基礎(chǔ)底面應(yīng)高于地下水位(分基型泵房)78
2.基礎(chǔ)的校核①地基承載力校核基礎(chǔ)應(yīng)力小于地基允許承載力,考慮動(dòng)荷的影響,地基允許承載力須進(jìn)行折算(可參考有關(guān)規(guī)范)②共振校核使基礎(chǔ)自振頻率ωο與基礎(chǔ)強(qiáng)迫震動(dòng)頻率ω之比滿足:ωο/ω≤0.75或≥1.25防止共振③振幅校核振幅a≤0.15mm;簡(jiǎn)化校核方法:可按基礎(chǔ)的總重量≥(2.5~4.0)倍機(jī)組的重量.注:以上校核是對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)而言的(分基型)對(duì)于地下式或半地下式泵房,由于機(jī)組的基礎(chǔ)與泵房底板連為一體,故無(wú)需進(jìn)行上述校核,而主要是校核泵房整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力。79
三、泵站內(nèi)的輔助設(shè)備及其布置泵房的內(nèi)部設(shè)備分為主機(jī)組和輔助設(shè)備兩類。主機(jī)組包括水泵及其動(dòng)力機(jī),輔助設(shè)備包括電氣、充水、排水、通風(fēng)、起重、計(jì)量等設(shè)備。80
電氣設(shè)備:主要為變配電設(shè)備及自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)。充水設(shè)備:是當(dāng)水泵為非自灌式工作方式下,起動(dòng)水泵時(shí)的引水設(shè)備。常用水環(huán)式真空泵充水(引水)。起重設(shè)備:滿足設(shè)備的起吊安裝,要保證最大設(shè)備能從載重汽車(chē)上被卸下,并起吊至安裝地點(diǎn)(或拆卸時(shí),能起吊運(yùn)出),按最重設(shè)備的重量及泵房?jī)?nèi)的設(shè)備布局合理選擇。起重設(shè)備的布置時(shí),泵房的結(jié)構(gòu)及泵房高度有較大的影響。81
排水設(shè)備:用于排除機(jī)房?jī)?nèi)的滲漏等產(chǎn)生的積水。通風(fēng)設(shè)備:當(dāng)自然通風(fēng)不能滿足設(shè)備散熱要求而將使泵房?jī)?nèi)溫升高時(shí),應(yīng)安裝通風(fēng)設(shè)備,埋深較大,空間狹小,機(jī)組容量大時(shí),一般均需要通風(fēng)設(shè)備。計(jì)量設(shè)備:用于測(cè)量泵站的工作流量,某些有要求的泵站安裝。對(duì)于泵站主機(jī)組即水泵及其動(dòng)力設(shè)備的布置要求為:在滿足安裝、檢修、安全運(yùn)行的條件下,盡量縮小泵房面積;對(duì)于輔助機(jī)組的布置要求為:在滿足主機(jī)組工作的條件下,做到布置緊湊,不過(guò)多地增加泵房尺寸。這些設(shè)備的具體布置要求如下:82
1.配電間和檢修間的布置(1)配電設(shè)備可布置在主機(jī)房一端的配電間內(nèi),也可不設(shè)配電間,而將配電設(shè)備布置在主機(jī)房的側(cè)面。設(shè)配電間時(shí),一般將配電間設(shè)于泵房一端(遠(yuǎn)離泵房主大門(mén)一端)。優(yōu)點(diǎn)是,不因布置配電設(shè)備而使跨度加大,也不會(huì)象一側(cè)式布置時(shí),影響機(jī)房的通風(fēng)和采光。缺點(diǎn)是,機(jī)組較多,泵房較長(zhǎng)時(shí),電纜較長(zhǎng),且不便監(jiān)視較遠(yuǎn)端機(jī)組的運(yùn)行。一側(cè)式布置的優(yōu)缺點(diǎn)與上相反。83
對(duì)分基型泵房,配電間的地板高程應(yīng)略高于主機(jī)房的地板高程,防止電氣配電設(shè)備受潮。其他結(jié)構(gòu)型式的泵房配電設(shè)備都布置于上層泵房,室內(nèi)地板高于室外地面0.3~0.5m。配電間有高壓配電間和低壓配電間,高壓一般都獨(dú)立設(shè)置。低壓可獨(dú)立設(shè)置也可附設(shè)在泵房?jī)?nèi)。設(shè)獨(dú)立配電室時(shí),其室內(nèi)外交通應(yīng)符合規(guī)范要求:要設(shè)置單獨(dú)對(duì)外開(kāi)的門(mén)。高壓室,門(mén)寬≥1.5m門(mén)高≥2.5~2.8m低壓室,門(mén)寬≥1.0m門(mén)高≥2.1m高壓配電室高度為5m,凈高不應(yīng)小于4.5m。84
配電室的內(nèi)部布置應(yīng)滿足:①柜前過(guò)道寬應(yīng)不小于:低壓柜1.5m,高壓柜3m②背后維護(hù)式距墻凈距≥0.8m配電間的面積,主要取決于配電柜的數(shù)目和尺寸,及必要的操作空間。配電間里布置的配電柜、控制柜、計(jì)量柜、功率因素補(bǔ)償柜等,按需要和規(guī)定設(shè)置85
2、檢修間的布置一般布置在機(jī)房大門(mén)一端,以方便車(chē)輛進(jìn)出。其面積應(yīng)能放下機(jī)房?jī)?nèi)最大的設(shè)備,并留有適當(dāng)?shù)臋z修空間。小型泵站可不設(shè)檢修間,利用機(jī)組間空地檢修。檢修間與配電間均可采用與主廠房同開(kāi)間(相同柱間距)的尺寸。泵房主大門(mén)的尺寸,一般要求能通過(guò)載重汽車(chē),寬x高的比例為3600x4200或3300x360086
3.交通道的布置便于通行和搬運(yùn)的設(shè)備,寬度不少于1.2m,主通道一般沿泵房長(zhǎng)度方向和布置在出水側(cè)。4.電纜的布置可用電纜架在墻上或布置于電纜溝內(nèi),電纜溝應(yīng)防潮、防水并加蓋蓋板。5.充水設(shè)備的布置如采用真空泵時(shí),一般布置于墻角或主機(jī)管道之間的空地上,不增加泵房的面積。6.排水設(shè)備的布置在泵房里應(yīng)設(shè)置排水溝、排水井及排水泵排除水泵水封閉的滲水及其他各類泵房滲水。檢修時(shí)放空管道和泵體內(nèi)的積水等。87
7.起重設(shè)備①當(dāng)最大部件不超過(guò)1噸時(shí),可不設(shè)固定式起重設(shè)備,降低泵房高程。②當(dāng)需要設(shè)置固定式起重設(shè)備時(shí),應(yīng)根據(jù)最大設(shè)備的重量,選擇適當(dāng)?shù)钠鹬卦O(shè)備(如手動(dòng)、電動(dòng)單軌滑車(chē)、橋式行車(chē)或單梁行車(chē))此時(shí),泵房高度應(yīng)滿足起重設(shè)備起吊重物之需要來(lái)計(jì)算確定。8.通風(fēng)設(shè)備泵房的通風(fēng)分自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。自然通風(fēng)一般是在泵房縱向側(cè)墻上設(shè)置高低窗,窗子的面積不小于泵房地面面積的1/6~1/7,最好為1/4。自然通風(fēng)不能滿足要求時(shí),應(yīng)采用機(jī)械通風(fēng),風(fēng)機(jī)的選擇應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定。88第五節(jié)
吸水管路與壓水管路
吸水管路和壓水管路是泵站的重要組成部分,正確設(shè)計(jì),合理布置與安裝吸、壓水管路,對(duì)于保證泵站的安全運(yùn)行,節(jié)省投資,減少電耗有很大的影響。本節(jié)將分別就吸水管路和壓水管路的要求、設(shè)計(jì)、布置與敷設(shè)等問(wèn)題作介紹。89第五節(jié)
吸水管路與壓水管路一、對(duì)吸水管路的要求吸水管路布置應(yīng)盡量短、附件、彎頭等要盡量少,為保證吸水管路的安全運(yùn)行,還要求:不漏氣不積氣不吸氣吸水管路吸水管漏氣,將破壞泵內(nèi)真空,使水泵出水減少,嚴(yán)重時(shí),將使水泵斷流不出水。吸水管在走向布置上,不得產(chǎn)生積氣現(xiàn)象,否則會(huì)影響過(guò)水能力,也會(huì)造成水泵工作不穩(wěn)定。要求吸水管沿水流方向其內(nèi)壁面是上升的。如圖所示。吸水管吸氣是由于吸水管在進(jìn)水池內(nèi)的布置不正確造成的,為了防止吸水管吸氣,對(duì)吸水管在池內(nèi)的位置有相應(yīng)的要求。90第五節(jié)
吸水管路與壓水管路91第五節(jié)
吸水管路與壓水管路92第五節(jié)
吸水管路與壓水管路93第五節(jié)
吸水管路與壓水管路沿水流方向管內(nèi)壁面是上升的94
吸水管在進(jìn)水池中的位置一般由如下一些尺寸決定:1,淹沒(méi)深度:指吸水池最低水位時(shí)水面到吸水管口的垂直距離(如下圖中的h);2,懸空高度:指吸水管口底緣到進(jìn)水池底的距離;3,后壁距:指吸水管外壁到池壁的距離。4,進(jìn)水池的寬度或同池內(nèi)兩根吸水管的中心距。上述各尺寸的確定方法將在下節(jié)中進(jìn)行說(shuō)明95
二、吸水管管徑的確定吸水管為了盡可能減少水頭損失,提高水泵的安裝高程,所以管徑一般較大,其經(jīng)濟(jì)流速可按如下值確定:D<250mm時(shí),v=1.0~1.2m/s;D≥250mm時(shí),v=1.2~1.6m/s.96
三、對(duì)壓水管路的要求壓水管道要承受水壓,所以必須有足夠的強(qiáng)度、嚴(yán)密而不漏水。壓水管道在布置上應(yīng)盡可能減少轉(zhuǎn)彎和曲折,揚(yáng)程較大的泵站,壓水管線應(yīng)布置在壓坡線以下(即水擊發(fā)生時(shí),管內(nèi)壓力線以下),保證管內(nèi)不產(chǎn)生水柱斷裂現(xiàn)象,減少水擊的危害。壓水管道在轉(zhuǎn)彎處,應(yīng)該設(shè)置鎮(zhèn)墩或者拉桿以固定管道;在壓水管道的適當(dāng)位置處還應(yīng)設(shè)置伸縮接頭,以消除溫變應(yīng)力;壓水管道應(yīng)布置在管床上并有支墩進(jìn)行支撐,在任何情況下不允許壓水管道將各種力傳遞給水泵機(jī)組。97
壓水管道上應(yīng)該盡量不設(shè)止回閥(因止回閥可增大水擊壓力,造成危害)在不允許水倒流的給水系統(tǒng)中,應(yīng)在水泵壓水管上設(shè)置止回閥。一般在以下情況應(yīng)設(shè)置止回閥:(1)井群給水系統(tǒng)。(2)輸水管路較長(zhǎng),突然停電后,無(wú)法立即關(guān)閉操作閘閥的送水泵站(或取水泵站)。(3)吸入式啟動(dòng)的泵站,管道放空以后,再抽真空比較困難。98
(4)遙控泵站無(wú)法關(guān)閘。
(5)多水源、多泵站系統(tǒng)。(6)管網(wǎng)布置位置高于泵站,如無(wú)止回閥時(shí),在管網(wǎng)內(nèi)可能出現(xiàn)負(fù)壓。四、壓水管道的管徑壓水管道的經(jīng)濟(jì)流速一般按如下值確定:D<250mm時(shí),v=1.5~2.0m/s;D≥250mm時(shí),v=2.0~2.5m/s.99三、吸水管路和壓水管路的布置吸水管路一般都是獨(dú)立的,不設(shè)聯(lián)絡(luò)管,即采用一泵一管布置,如圖a吸水管路如果因?yàn)槟撤N原因必須設(shè)聯(lián)絡(luò)管時(shí),其上應(yīng)設(shè)置必要數(shù)量的閥門(mén),以保證泵站的正常工作,如圖b100
泵站的輸水管一般布置兩根,而水泵臺(tái)數(shù)一般均超過(guò)兩臺(tái),所以通常都設(shè)置聯(lián)絡(luò)管,水泵并聯(lián)工作,布置時(shí),應(yīng)滿足:1,任何一臺(tái)水泵或者閘閥檢修時(shí),不影響其他水泵的工作;2,任一臺(tái)水泵都可以將水送入兩根輸水管中的任一根。輸水管的不同布置方式比較見(jiàn)右圖101
三臺(tái)水泵時(shí)壓水管的布置方式:閘閥的布置方式取決于對(duì)供水安全性的要求,要求不同,布置方式就會(huì)不同:(a)檢修閥1時(shí),兩泵一管工作;檢修閥2時(shí),一泵一管工作(b)保證至少兩臺(tái)泵向一條輸水管送水(C)可減小泵房跨度102
五、吸水管路和壓水管路的敷設(shè)泵站內(nèi)的水管不能埋于土中,一般應(yīng)敷設(shè)于地溝中、地下層的底板上或者泵房地板上(分基型),當(dāng)管道敷設(shè)于地板上時(shí),應(yīng)設(shè)置跨過(guò)管道并能走近水泵機(jī)組和閘閥的便橋或梯子。室內(nèi)壓水管不宜架空布置,必須布置時(shí),要注意電氣設(shè)備的安全(不得通過(guò)其上方)吸、壓水管道在泵房外面時(shí),必須埋設(shè)于冰凍線以下,并有必要的防腐防震措施,在管道的必要的地方要設(shè)置支墩或者拉桿固定和支撐管道,管路上還必須設(shè)置放水孔,也便能放空管道。103104第七節(jié)進(jìn)、出水建筑物泵站的進(jìn)水建筑物主要是前池和進(jìn)水池,及大型軸流水泵的進(jìn)水流道。出水建筑物主要有出水池、壓力水泵及大型軸流泵的出水流道和斷流裝置等。進(jìn)水、出水建筑物應(yīng)滿足:1.進(jìn)水建筑物要有足夠的進(jìn)水能力,引水流態(tài)良好;出水建筑物要有足夠的泄水能力,對(duì)渠道(河道)不沖不淤。2.盡量減少水力損失,水流應(yīng)平順、防止突然變向,出流最好采用淹沒(méi)出水,并選擇適當(dāng)?shù)倪M(jìn)、出口流速。3.在滿足安全運(yùn)行的條件下,工程造價(jià)應(yīng)盡量低。4.還應(yīng)滿足水工建筑物的一般要求:強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單,施工要方便,便于運(yùn)行管理和維修。105
一.前池1.前池的作用前池是引渠和進(jìn)水池之間的連接建筑物,它的作用是:(1)使水流平順的擴(kuò)散,將引渠的水流均勻地送至進(jìn)水池,為水泵工作提供良好的吸水條件。(2)當(dāng)水泵流量迅速改變時(shí)(如增加啟動(dòng)機(jī)組,或突然有機(jī)組停機(jī)時(shí)),前池的容積可起一定的調(diào)節(jié)作用,從而減小前池和引渠中的水位波動(dòng)。(3)前池流速小,也有一定的沉砂作用。106
2.前池的形式按水流方向分:正向進(jìn)水前池、側(cè)向進(jìn)水前池。前池的來(lái)水方向與進(jìn)水池的進(jìn)水方向一致時(shí),為正向前池;前池的來(lái)水方向與進(jìn)水池的進(jìn)水方向正交或斜交時(shí),為側(cè)向前池。正向前池水流條件好,側(cè)向前池水流條件不好。107108109
3.正向前池的尺寸正向前池計(jì)算用圖110
b:為引渠的底寬B:為進(jìn)水池的寬度α:為前池?cái)U(kuò)散角:其大小對(duì)池中流態(tài)影響較大,同時(shí)對(duì)前池的長(zhǎng)度有較大的影響。B由水泵吸水要求及布置確定,而b由引渠設(shè)計(jì)確定,均一定,所以當(dāng)α較大時(shí),L較短,工程量小,占地面積也??;但水流條件不好,在池兩側(cè)易形成回流;當(dāng)α較小時(shí),L較長(zhǎng),工程量大,占地面積也大,但水流條件好。α一般按水流的天然擴(kuò)散角確定,工程上常取α=20?~40?111
前池的底坡i:i過(guò)大,水流會(huì)產(chǎn)生縱向回流,使水泵吸水條件變差,影響運(yùn)行效率。i小,水力條件好,但工程量增加,工程上一般取i=0.2~0.3由于前池與進(jìn)水池在連接處的底部高程必須等于進(jìn)水池池底高程,而前端與引渠連接處的底部高程也等于引渠渠底高程,而L又是一定的(按α、B、b)確定。此時(shí),若不能滿足i=0.2~0.3時(shí),可做成復(fù)式池底。前池的長(zhǎng)度=
B—b2tg(α/2)112
4.側(cè)向前池的尺寸B和b同前側(cè)向進(jìn)水前池一般均設(shè)置導(dǎo)流措施,其形態(tài)及尺寸一般須經(jīng)模型實(shí)驗(yàn)確定。5.前池的構(gòu)造地基較好時(shí),一般采用50#水泥沙漿砌石或干砌石護(hù)底、護(hù)坡,厚度通常為0.3~0.5m。地基較差且地下水位較高或堤后式泵房時(shí),其底部應(yīng)加做反濾層,以防止產(chǎn)生管涌,影響安全。113
二.進(jìn)水池1.進(jìn)水池中的水流流態(tài)及對(duì)水泵的影響進(jìn)水池即為水泵或進(jìn)水管(進(jìn)水流道)進(jìn)水的建筑物,其水流流態(tài)應(yīng)均勻穩(wěn)定,無(wú)旋流。進(jìn)水池中,由于水深等影響,其中可能出現(xiàn)的旋渦類型主要有:(a)表面出現(xiàn)凹陷渦;(b)出現(xiàn)漏斗狀斷續(xù)進(jìn)氣渦;(c)出現(xiàn)貫通渦(d)柱狀渦114
把有少量空氣進(jìn)入時(shí)(即出現(xiàn)第二種漩渦時(shí))的淹沒(méi)水深稱為臨界淹沒(méi)水深hsc
。設(shè)計(jì)時(shí),要求h淹≥hsc,臨界淹沒(méi)水深受到較多因素的影響,與吸水管口的流速、懸空高度、后壁距、池壁形式等都有關(guān)系,一般是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算確定。最小淹沒(méi)水深以臨界淹沒(méi)水深為極限,且不得小于0.5~1.0m當(dāng)最小淹沒(méi)水深不能滿足不小于臨界淹沒(méi)水深的要求時(shí),可以采取一些工程措施防止池內(nèi)產(chǎn)生有害的旋渦并通過(guò)吸水管帶氣進(jìn)入水泵115
2.進(jìn)水池尺寸(1)邊壁形式和后壁距進(jìn)水池的邊壁形式主要有如下圖所示的矩形、多邊形、半圓形、圓形、馬蹄形和蝸殼形等幾種矩形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但拐角處易形成回流;多邊形和半圓形消除了拐角,不易產(chǎn)生回流,但吸水管與池壁間仍有可能形成回流;圓形結(jié)構(gòu)受力條件好,但其內(nèi)水流紊亂,流態(tài)不好,但可防止泥沙在池內(nèi)的淤積,多用于多沙水源的泵站;馬蹄形和蝸殼形水力條件較好,但施工難度大,只用于大型軸流泵機(jī)組116
為了防止在吸水管和池壁間形成回流,影響水泵進(jìn)水和效率,應(yīng)該控制后壁距T。T值越小越好,但考慮到安裝和水泵的吸水要求,一般取T=(0.3~0.5)D進(jìn)。必要時(shí),在吸水管和池壁間加裝隔斷。(2)進(jìn)水池中最小水深:Hmin=hs+P其中:hs按≥hsc確定(3)P為懸空高度
P=(0.5~0.8)D進(jìn)(4)池寬B一般按:
B=(2.5~3.0)D進(jìn)確定。當(dāng)一池內(nèi)有兩根吸水管時(shí),吸水管的中心距也按此B值確定117
(5)池長(zhǎng):L=KQ∕BhK為秒換水系數(shù),進(jìn)水池最小有效容積與水泵流量的比值。K=15~30Q:泵站中最大水泵的設(shè)計(jì)流量B:池寬
h:最小水深同時(shí)L′應(yīng)滿足L′≥4D進(jìn)即L≥4.5D進(jìn)+TL′是吸水管中心到進(jìn)水池前緣的長(zhǎng)度。118
3、進(jìn)水池中的防渦措施當(dāng)進(jìn)水池?zé)o法滿足上述尺寸要求時(shí),為了防止池內(nèi)產(chǎn)生各種漩渦,可以采取如下措施:119
4、進(jìn)水池構(gòu)造建于泵房前的進(jìn)水池,構(gòu)造簡(jiǎn)單,池邊墻可為直立或斜坡式,可采用漿砌石擋土墻或護(hù)坡。池底一般采用50#砂漿塊石護(hù)砌。厚度0.3m,在吸水管附近應(yīng)加厚或澆砼。建在泵房下的進(jìn)水池,同時(shí)是泵房的水下基礎(chǔ)建筑,按相應(yīng)的結(jié)構(gòu)要求,通過(guò)計(jì)算確定其材料和尺寸。120
三.出水池和壓力水箱出水池和壓力水箱都是連接泵站壓力水管(即水泵出水管)與干渠或泄水區(qū)(湖泊、河流)等的建筑物。出水池為開(kāi)敞式,常用于泵站上水位變幅不大的灌溉泵站中。壓力水箱為封閉式,且后面一般還接有壓力出水總涵管,常用于外河水位變幅較大的排水泵站或排灌結(jié)合泵站中。當(dāng)采用出水池時(shí),由于水位變幅的關(guān)系,而造成出水池側(cè)墻很高,工程量很大,施工困難的場(chǎng)合,均應(yīng)采用壓力水箱。121
(一)出水池出水池的作用是消除壓力水管出流的余能,使水流平順地流入渠道。1.出水池的形式(1)按水流方向分:a:正向出水b:側(cè)向出水c:多向出水122
(2)按壓力水管出流方式分:a,淹沒(méi)式出流式;b,自由式出流式;c,虹吸式出流自由出流式:壓力水管的出口位于出水池最高水位以上,停機(jī)后,出水池的水不會(huì)向出水管倒流,但浪費(fèi)了揚(yáng)程。淹沒(méi)出流:壓力管的出口淹沒(méi)于出水池水面以下,不會(huì)造成揚(yáng)程浪費(fèi),但停機(jī)時(shí)會(huì)出現(xiàn)水流倒灌,應(yīng)采取必要而適當(dāng)?shù)臄嗔鞔胧号拈T(mén)、虹吸管出流、溢流堰式、快速閥門(mén)、止回閥等。123
2.出水池的尺寸正向出水池各部尺寸主要有:(1)池長(zhǎng)L:池長(zhǎng)一般是按消能理論由經(jīng)驗(yàn)公式推求(2)池寬B單機(jī):B≥(2~3)D0多機(jī):B=n(D0+2a)+(n-1)δn:出水管數(shù)δ:墩墻的厚度D0:出水管出口直徑
a:出水管邊緣到池壁的距離,
a=(0.5~1.0)D0,但不少于0.3~0.5m124
(3).出水池各部高程:池頂高程:▽頂=▽高+Δh(安全超高0.4~0.5m)池底高程:▽底=▽低-(h淹min+P)
最小淹沒(méi)深度h淹min≥2━━━V0:出口流速P:出水管口下緣到池底的距離P≥0.1~0.3mV022g125
(4).出水池與渠道的連接收縮角α=30°~45°可計(jì)算收縮段的長(zhǎng)度側(cè)向出水池的計(jì)算,同學(xué)們可參閱有關(guān)資料。3.出水池的構(gòu)造地基較好時(shí),可采用漿砌塊石結(jié)構(gòu)。地基較差時(shí),可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。應(yīng)盡量建于挖方上,必須建于填方上時(shí),應(yīng)注意結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。126
(二)壓力水箱壓力水箱按照出流方向分正向和側(cè)向,按水箱的平面形狀來(lái)分,有梯形和矩形,按結(jié)構(gòu)有無(wú)隔墩和有隔墩等種形式。1,水泵;2,出水壓力水管;3,拍門(mén);4,壓力水箱;5,壓力涵管;6,伸縮縫;7,防洪閘;8,河堤(防洪堤)127
128129第八節(jié)泵站水錘及其防護(hù)1停泵水錘
1)、水錘:在壓力管道中,由于流速的劇烈變化而引起一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現(xiàn)象,稱為水錘(又叫水擊)。
2)、停泵水錘:指水泵機(jī)組因突然失電或其他原因,造成開(kāi)閥停車(chē)時(shí),在水泵及管路中水流速度發(fā)生遞變而引起的壓力遞變現(xiàn)象。
1303)、停泵水錘的主要特點(diǎn):突然停電(泵)后,水泵工作特性開(kāi)始進(jìn)入水力暫態(tài)(過(guò)渡)過(guò)程,在此階段中,由于停電主驅(qū)動(dòng)力消失,而機(jī)組由于慣性作用仍繼續(xù)正轉(zhuǎn),但轉(zhuǎn)速降低。機(jī)組轉(zhuǎn)速的突然降低導(dǎo)致流量減少和壓力降低,先在泵站處產(chǎn)生壓力降低。此壓力降以波(直接波或初生波)的方式由水泵出水管路首端向末端的高位水池傳播,并在高位水池處引起升壓波(反射波),此反射波由水池向管路首端及水泵傳播。(首先發(fā)生減速減壓)
1314)、不同水泵系統(tǒng)的停泵水錘(1)在水泵出口處有止回閥的情況(有閥系統(tǒng))停泵水錘暫態(tài)過(guò)程線ⅠⅡ132(2)在水泵壓出口無(wú)普通止回閥(無(wú)閥系統(tǒng))停泵水錘暫態(tài)過(guò)程線注:(1)如果水倒流時(shí),水管會(huì)被泄空,這時(shí)水泵機(jī)組在變水頭(逐漸減小)情況下反轉(zhuǎn)。
(2)如果水泵機(jī)組慣性很弱,在反向水流到達(dá)泵站前,水泵機(jī)組已停止轉(zhuǎn)動(dòng),這時(shí),就不存在第Ⅱ制動(dòng)工況階段。133(3)泵管路系統(tǒng)中的水柱分離現(xiàn)象和斷流(彌合)水錘水柱分離:管路中某處的壓力降到當(dāng)時(shí)水溫的飽和蒸氣壓以下時(shí),水發(fā)生汽化,破壞水流連續(xù)性,造成水柱分離(又叫水柱拉斷),而在該處形成“空腔段”。斷流(彌合)水錘:當(dāng)分離開(kāi)的水柱重新彌合時(shí)或“空腔段”重新被水充滿時(shí),由于兩股水柱間的劇烈碰撞會(huì)產(chǎn)生壓力很高的“斷流(彌合)水錘”。134斷流水錘危害性:其升壓值比一般水錘的升壓要大。斷流水錘發(fā)生點(diǎn):(A)圖中陡轉(zhuǎn)點(diǎn)B點(diǎn)(B)在平緩的管路中,正常流速過(guò)大,機(jī)組慣性又小1352停泵水錘計(jì)算綜述(略)主要求停泵水錘暫態(tài)過(guò)程線、保證安全。3停泵水錘防護(hù)措施(1)防止水柱分離
A、正確的管路布置
B、受地形限制,不能改變布置時(shí),可在管路的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置調(diào)壓塔(2)防止升壓過(guò)高的措施
A、設(shè)置水錘消除器
B、設(shè)空氣缸
C、采用緩閉閥
D、取消止回閥
136第九節(jié)泵站噪聲及其消除1噪聲的定義物理學(xué)觀點(diǎn):噪聲就是各種不同頻率和聲強(qiáng)的聲音無(wú)規(guī)律的雜亂組合。生理學(xué)觀點(diǎn):凡是使人煩噪的、討厭的、不需要的聲音都叫噪聲。1372泵站中的噪聲源
1)、工業(yè)噪聲空氣動(dòng)力性噪聲:由氣體的振動(dòng)而引起機(jī)械性噪聲:由固體的振動(dòng)而引起電磁性噪聲:主要指電器設(shè)備如電動(dòng)機(jī)和變壓器等產(chǎn)生的噪聲
2)、泵站中的噪聲源:電機(jī)噪聲、泵和液力噪聲(由流出葉輪時(shí)的不穩(wěn)定流動(dòng)產(chǎn)生)、風(fēng)機(jī)噪聲、閥件噪聲和變壓器噪聲等。其中以電機(jī)轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),引起與定子間的空氣振動(dòng)而發(fā)出的高頻聲響為最大。1383噪聲的危害(1)可以造成職業(yè)性聽(tīng)力損失(2)噪聲引起多種疾病(3)噪聲影響正常生活(4)噪聲降低勞動(dòng)生產(chǎn)率4噪聲的防治(1)吸音(2)消音(3)隔音(4)隔震139第十節(jié)泵站的土建要求1一級(jí)泵站特點(diǎn)及要求:臨水深埋,泵房地下墻體受力大,一般為地下式、結(jié)構(gòu)要求有足夠的強(qiáng)度,地下墻體要不透水,并有足夠的整體穩(wěn)定性。由于埋深大,一般采用沉井施工,要充分利用空間,盡量減小泵房地下部分的平面面積,輔助設(shè)備及閘閥等應(yīng)盡可能布置在上層或室外。泵房與其他建筑物相連或者泵房的不同基礎(chǔ)部分相連時(shí),要設(shè)置垂直分縫。泵房?jī)?nèi)要設(shè)排水系統(tǒng),并防止外水的侵入泵房?jī)?nèi)的交通、門(mén)窗設(shè)置、通風(fēng)散熱性、起重設(shè)備等其他輔助設(shè)備的布置均應(yīng)符合要求考慮擴(kuò)建的需求與可能140某化工廠地下式取水泵房141某化工廠地下式取水泵房142
143
2二級(jí)泵站二級(jí)泵房一般埋深不大,多為地面式或半地下式。由于受到二級(jí)泵站工作特點(diǎn)的影響,二級(jí)泵房?jī)?nèi)機(jī)組臺(tái)數(shù)一般較多,宜建成矩形泵房,結(jié)構(gòu)要求較一級(jí)泵房為簡(jiǎn)單,造價(jià)相對(duì)較低,因此土建結(jié)構(gòu)應(yīng)服從于工藝布置的要求,以求節(jié)能。其他要求同一級(jí)泵房144設(shè)有Sh型水泵的半地下式平面布置圖
1操作室與配電室;2地下式泵房;3走道;4短梯5水泵基礎(chǔ);6、真空泵基礎(chǔ);7集水坑145
3循環(huán)泵站一般選用同型號(hào)水泵供水安全性要求高,備用機(jī)組多有時(shí)設(shè)有冷、熱水兩套機(jī)組常采用自灌式工作方式,泵房埋設(shè)較深146第十一節(jié)泵站的工藝設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)資料
(l)基礎(chǔ)資料基礎(chǔ)資料對(duì)設(shè)計(jì)具有決定性作用和不同程度的約束性。主管部門(mén)對(duì)設(shè)計(jì)工作的主要指示、決議、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、有關(guān)的協(xié)議文件、工程地質(zhì)、水文與水文地質(zhì)、氣象、地形等等,都屬于這類資料。
(2)參考資料參考資料僅供參考,不能作為設(shè)計(jì)的依據(jù),如各種參考書(shū)籍,口頭調(diào)查資料,某些歷史性記錄及某些尚未生產(chǎn)的產(chǎn)品目錄等。1472、泵站工藝設(shè)計(jì)步驟和方法(1)確定設(shè)計(jì)流量和揚(yáng)程。(2)初步選泵和電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī),包括水泵的型號(hào),工作泵和備用泵的臺(tái)數(shù)。(3)設(shè)計(jì)機(jī)組的基礎(chǔ)。(4)計(jì)算水泵的吸水管和壓水管的直徑。(5)布置機(jī)組和管道。(6)精選水泵和電動(dòng)機(jī)。(7)選擇泵站中的附屬設(shè)備。(8)確定泵房建筑高度。(9)確定泵房的平面尺寸,初步規(guī)劃泵站總平面。(10)向有關(guān)工種提出設(shè)計(jì)任務(wù)。(11)審校,會(huì)簽。(12)出圖。(13)編制預(yù)算。1~7步前面已介紹,下面就泵房尺寸的確定方法進(jìn)行介紹:148
泵房尺寸的擬定1.臥式水泵的泵房尺寸(1)泵房的平面尺寸泵房長(zhǎng)度=nL+L1+L2
n為水泵臺(tái)數(shù)L為機(jī)組中心距,通常也即為泵房開(kāi)間(柱間距)
L1,L2為泵房的配電間和維修間長(zhǎng)度,可取為L149
而機(jī)組中心距L=L′+b
其中L′為機(jī)組基礎(chǔ)的長(zhǎng)度或最大寬度;b為兩機(jī)組基礎(chǔ)之間的距離若就地檢修,且有抽軸要求時(shí),b≥軸長(zhǎng)+0.5m,否則,兩機(jī)組間(基礎(chǔ)或最凸出部位)的凈距應(yīng)大于0.8m(容量≤55kw)或1.2m(容量>55kw).同時(shí),L應(yīng)滿足進(jìn)水池單池寬度的要求.150
泵房的跨度滿足布置水泵、各種變經(jīng)管、閥件的等要求,并留有操作空間。151
如上圖,泵房的跨度B=∑bi其中:b墻為泵房墻體的厚度(按照結(jié)構(gòu)、保溫等要求確定,一般為240mm、370mm、480mm等);b凈1:是穿墻管伸出墻體的凈長(zhǎng)度,依安裝要求,應(yīng)不小于300mm;b接1:為進(jìn)水側(cè)偏心漸縮管的長(zhǎng)度,按吸水管管徑和水泵進(jìn)口直徑的大小,以及漸縮管的收縮角確定;如果進(jìn)水側(cè)安裝有檢修閘閥,還應(yīng)包括該閘閥的長(zhǎng)度,有時(shí)為了拆裝的方便,在進(jìn)水閘閥與水泵之間還裝有一短管,也需要計(jì)算在內(nèi)。152
b泵:水泵從進(jìn)口到出口的長(zhǎng)度;b接2:為方便水泵的拆裝而安裝的短管的長(zhǎng)度。一般為方便拆裝而安裝的短管的長(zhǎng)度以滿足連接法蘭拆裝螺栓的操作空間要求即可b漸:出水漸擴(kuò)管長(zhǎng)度,一般為同心漸擴(kuò)管,其長(zhǎng)度計(jì)算按水泵出口直徑和出水管的直徑,以及漸擴(kuò)管的擴(kuò)散角確定。b閘:出水閘閥的長(zhǎng)度,如果安裝有止回閥,還應(yīng)計(jì)入其長(zhǎng)度。b接3:為方便閘閥的拆裝而安裝的短管的長(zhǎng)度b凈2:出水側(cè)穿墻管伸出墻體的長(zhǎng)度,要求同b凈1出水側(cè)的尺寸還要滿足布置泵房?jī)?nèi)縱向主交通道的要求,滿足操作閘閥的空間要求。泵房的跨度還應(yīng)該滿足建筑模數(shù)的要求,通過(guò)以上計(jì)算并統(tǒng)籌后,即可確定出泵房跨度的大小。153
(2)泵房的高度1)臥式機(jī)組泵房的主要高程及高度①泵房的各部分高程:▽底=▽安-H1-H2▽安:為水泵的安裝高程,按最低下水位確定H1:水泵基準(zhǔn)面到基礎(chǔ)頂面的高度,即水泵中心高154
H2:基礎(chǔ)頂面到底板面的距離,一般要求基礎(chǔ)面凸出底板面的高度H2=0.1~0.3m如果▽底確定出來(lái)后大于最高水位時(shí),即可采用分基型泵房,此時(shí)的▽底實(shí)際上就是泵房的地板高程。管道中心線的高程按水泵進(jìn)出水口的中心高程及漸縮管的形式確定.干室型泵房的上層地板面高程或者分基型泵房的地板面高程▽地應(yīng)高于室外地平0.5~1.0m,同時(shí)應(yīng)高于最高洪水位0.5m以上,否則應(yīng)設(shè)防洪措施.155
②泵房高度的確定泵房高度是指泵房屋面大梁下緣到地板之間的凈距離.不設(shè)起重設(shè)備時(shí),H應(yīng)大于4.0m,主要考慮通風(fēng)散熱要求;設(shè)起重設(shè)備時(shí),要保證起吊重物的要求,此時(shí):H=∑Hi(i=1~6)H6:起重設(shè)備最上緣與屋面梁底緣之間的最小凈距≥0.1mH5:吊繩收到最高位置時(shí),吊鉤與起重設(shè)備最上緣間的距離,由起重設(shè)備構(gòu)造確定。(按所選起重設(shè)備的類型,查手冊(cè)中的設(shè)備樣本)H4:吊繩的長(zhǎng)度(高度),由重物起吊點(diǎn)寬度及吊繩夾角確定。H3:最高重物的高度H2:墊塊及安全起吊高度≥0.2m+0.2mH1:載重汽車(chē)車(chē)廂距地板面高度156
2.立式水泵的泵房尺寸擬定(1)進(jìn)水池的池底高程=進(jìn)水池最低水位-淹沒(méi)水深-懸空高度;(2)進(jìn)水池底高程加上懸空高度得到進(jìn)水喇叭口的底緣高程;(3)進(jìn)水喇叭口底緣高程加上水泵的結(jié)構(gòu)尺寸a得到水泵梁頂面高程(4)電機(jī)層地板面高程=最高水位+0.5~1.0m157
泵房的高度H計(jì)算同前.但其中的H1要取泵房?jī)?nèi)安裝的最高設(shè)備的高度和前述車(chē)箱底板面到地板面的高度中的大者.即要求不但能從車(chē)箱內(nèi)將設(shè)備吊出,還要求吊起設(shè)備后能通過(guò)已經(jīng)安裝好的設(shè)備的頂部.泵房的平面尺寸確定時(shí):(1)首先確定水泵中心線到池后壁的距離,按水泵的結(jié)構(gòu)尺寸、出水管的布置要求、上層電機(jī)最凸出的部分到后墻的凈距離要求等確定;(2)確定進(jìn)水池的長(zhǎng)度:水泵中心線到進(jìn)水池的前端的長(zhǎng)度應(yīng)不小于4D進(jìn),則可確定出泵房下部進(jìn)水池的長(zhǎng)度和底板沿水流方向的橫向?qū)挾?58
電機(jī)層中,水泵的中心線也即電機(jī)的中心線到進(jìn)水側(cè)墻體的凈距離,按照有無(wú)布置配電設(shè)備、泵房?jī)?nèi)的主交通通道的寬度要求、泵房跨度的系列(即建筑模數(shù))等要求進(jìn)行確定。泵站中還有很多構(gòu)件等尺寸需要確定:如:柱截面、屋面梁的型式及尺寸、窗子的尺寸、門(mén)的尺寸、墻體的厚度、地板厚度、隔墩厚度、地基梁的截面、水泵梁的截面、電機(jī)梁的截面、行車(chē)梁等等,在設(shè)計(jì)時(shí),除滿足工藝、結(jié)構(gòu)要求外,盡可能按標(biāo)準(zhǔn)圖集上的尺寸采用,所有尺寸須符合建筑模數(shù)的規(guī)定。159第五章排水泵站5.1概述5.2污水泵站的工藝特點(diǎn)5.3雨水泵站的工藝特點(diǎn)5.4合流泵站的工藝特點(diǎn)5.5螺旋泵站的工藝特點(diǎn)160
§5.1概述排水泵站總體上的工作特點(diǎn)為:所抽的水含有大量雜質(zhì),性質(zhì)隨排水對(duì)象而不同流量是不斷變化的,污水泵站隨生活、生產(chǎn)排水而定;雨水泵站受降水及產(chǎn)流匯流過(guò)程而異雨水泵站的外水位可能變化較大。
5.1.1組成與分類
(1)組成排水泵站的基本組成包括:機(jī)器間、集水池、格柵、輔助間,有時(shí)還附設(shè)有變電所。161(2)分類排水泵站按其排水的性質(zhì),可分為污水(生活污水、生產(chǎn)污水)泵站、雨水泵站、合流泵站和污泥泵站。按其在排水系統(tǒng)中的作用,可分為中途泵站(或叫區(qū)域泵站)和終點(diǎn)泵站(又叫總泵站)。按水泵啟動(dòng)前能否自流充水分為自灌式泵站和非自灌式泵站。按泵房的平面形狀,可以分為圓形泵站和矩形泵站。按集水池與機(jī)器間的組合情況,可分為合建式泵站和分建式泵站。按照控制的方式又可分為人工控制、自動(dòng)控制和遙控3類。1625.1.2排水泵站的基本類型
排水泵站的類型取決于進(jìn)水管渠的埋沒(méi)深度、來(lái)水流量、水泵機(jī)組的型號(hào)與臺(tái)數(shù)、水文地質(zhì)條件以及施工方法等因素。
選擇排水泵站的類型應(yīng)從造價(jià)、布置、施工、運(yùn)行條件等方面綜合考慮。基本類型有:合建式和分建式163
①合建式:泵站集水池與泵房合建在一起。②分建式:泵站集水池與泵房分開(kāi)建筑;采用何種形式,一般取決于:進(jìn)水管的埋深:埋深大時(shí),宜合建,不宜分建;所選用的泵型:臥式機(jī)組,宜分建;立式機(jī)組,宜合建。站址水文地址條件:條件好,宜合建;條件不好,宜分建。施工方法:地下為圓形結(jié)構(gòu)且采用沉井施工時(shí),一般均合建。164
合建式:優(yōu)點(diǎn):吸水管短,構(gòu)筑物集中,可采用自灌式工作;缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)復(fù)雜,泵房埋深可能較大,施工較困難,泵房的通風(fēng)、采光、衛(wèi)生條件較差,易受污水滲透。分建式:優(yōu)點(diǎn):可利用水泵的吸程,提供安裝高度,減小泵房深埋,結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,施工難度低。通風(fēng)、采光、衛(wèi)生條件相對(duì)較好;缺點(diǎn):構(gòu)筑物分散,管理較不便等。165示例:合建式圓形排水泵站的適于中、小型排水量,水泵不超過(guò)4臺(tái)。優(yōu)點(diǎn):圓形結(jié)構(gòu)受力條件好,便于沉井法施工,降低工程造價(jià),水泵啟動(dòng)方便,易于根據(jù)吸水井中水位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作。缺點(diǎn):機(jī)器內(nèi)機(jī)組與附屬設(shè)備布置較困難,當(dāng)泵房很深時(shí),工人上下不便,且電動(dòng)機(jī)容易受潮。1、排水管渠;2、集水池;3、機(jī)器間;4、壓水管;5、臥式污水泵;6、格柵166合建式矩形排水泵站1、排水管渠;2、集水池;3、機(jī)器間;4、壓水管;5、立式污水泵;6、立式電動(dòng)機(jī);7、格柵適于大型泵站優(yōu)點(diǎn):在機(jī)組、管道和附屬設(shè)備的布置方面較為方便,啟動(dòng)操作簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。電氣設(shè)備置于上層。不易受潮,工人操作管理?xiàng)l件良好。缺點(diǎn):建造費(fèi)用高。當(dāng)土質(zhì)差,地下水位高時(shí),因不利施工,不宜采用。167分建式矩形排水泵站1、排水管渠;2、集水池;3、機(jī)器間;4、壓水管;5、水泵機(jī)組;6、格柵優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)上處理比合建式簡(jiǎn)單,施工較方便,機(jī)器間沒(méi)有污水滲透和被污水淹沒(méi)的危險(xiǎn)。缺點(diǎn):要抽真空啟動(dòng),為了滿足排水泵站來(lái)水的不均勻,啟動(dòng)水泵較頻繁。168根據(jù)設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn):水泵臺(tái)數(shù)不多于四臺(tái)的污水泵站和三臺(tái)或以下的雨水泵站,其地下部分結(jié)構(gòu)采用圓形最為經(jīng)濟(jì),其地面以上構(gòu)筑物的形式,必須與周?chē)ㄖ锵噙m應(yīng)。當(dāng)水泵臺(tái)數(shù)超過(guò)4臺(tái)時(shí),地下及地上部分都可以采用矩形或由矩形組合成的多邊形;地下部分有時(shí)為了發(fā)揮圓形結(jié)構(gòu)比較經(jīng)濟(jì)和便于沉井施工的優(yōu)點(diǎn),也可以采取將集水池和機(jī)器間分開(kāi)為兩個(gè)構(gòu)筑物的布置方式,或者將水泵分設(shè)在兩個(gè)地下的圓形構(gòu)筑物內(nèi),地上部分可以處理為矩形或腰圓形。這種布置適用于流量較大的雨水泵站或合流泵站。對(duì)于抽送會(huì)產(chǎn)生易燃易爆和有毒氣體的污水泵站,必須設(shè)計(jì)為單獨(dú)的建筑物,并應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施。169§5.2污水泵站的工藝特點(diǎn)5.2.1水泵的選擇
1、泵站設(shè)計(jì)流量的確定污水泵站的設(shè)計(jì)流量應(yīng)通過(guò)污水管道系統(tǒng)的水力計(jì)算確定,一般均按最高日最高時(shí)污水流量決定。一般小型排水泵站(最高日污水量在5000m3以下),設(shè)l-2套機(jī)組;大型排水泵站(最高日污水量超過(guò)15000m3)設(shè)3-4套機(jī)組。1702、泵站的揚(yáng)程Hss——吸水地形高度(m),為集水池內(nèi)最低水位與水泵軸線之高差;Hsd——壓水地形高度(m),為水泵軸線與輸水最高點(diǎn)(即壓水管出口處)之高差;Σhs和Σhd——污水通過(guò)吸水管路和壓水管路中的水頭損失(包括沿程損失和局部損失)。)21(~hhHHHdssdSS++++=??171
Hst按泵站工作的實(shí)際情況確定:中途污水泵站:Hst即為需要提升管位的高度;污水廠前總泵站:Hst為污水處理構(gòu)筑物起始水位與集水池平均水位之差。集水池最高水位可采用排水污水主干管出口處的管內(nèi)底標(biāo)高,或者計(jì)算水位標(biāo)高(即管底標(biāo)高加管內(nèi)水深),而最低水位一般取最高水位下1.5~2.0m。1723、選泵要點(diǎn)(1)所選水泵在集水池水位變化范圍內(nèi)都應(yīng)在高效段內(nèi)(2)水泵并聯(lián)時(shí),聯(lián)合運(yùn)行與單泵運(yùn)行時(shí)都應(yīng)在高效段內(nèi)集水池中水位變化時(shí)水泵工況水泵并聯(lián)及單獨(dú)運(yùn)行時(shí)工況173(3)選用工作泵的要求是在滿足最大排水量的條件下,減少投資,節(jié)約電耗,運(yùn)行安全可靠,維護(hù)管理方便。
(A)流量選擇:大小兼顧、型號(hào)整齊
(B)泵的形式:污水泵站中一般選立式離心污水泵;當(dāng)流量大時(shí),可選擇軸流泵;當(dāng)泵房不太深時(shí),也可選用臥式離心泵。對(duì)于排除含有酸性或其他腐蝕性工業(yè)廢水的泵站,應(yīng)選擇耐腐蝕的水泵。排除污泥,應(yīng)盡可能選用污泥泵。(4)備用泵選擇:如果泵站經(jīng)常工作的水泵不多于四臺(tái),且為同一型號(hào),則可只設(shè)一套備用機(jī)組;超過(guò)4臺(tái)時(shí),除安設(shè)一套備用機(jī)組外,在倉(cāng)庫(kù)中還應(yīng)存放一套。(5)考慮擴(kuò)建1745.2.2確定集水池容積在滿足安裝格柵和吸水管的要求,保證水泵工作時(shí)的水力條件以及能夠及時(shí)將流入的污水抽走的前提下,應(yīng)盡量小些。
(1)全晝夜運(yùn)行的大型污水泵站:不小于泵站中最大一臺(tái)水泵5min出水量的體積。
(2)小型污水泵站:能夠滿足儲(chǔ)存夜間流入量的要求。
(3)工廠的污水泵站:根據(jù)短時(shí)間內(nèi)淋浴排水量來(lái)復(fù)核
(4)集泥池:根據(jù)從沉淀池、消化池一次排出的污泥量或回流和剩余的活性污泥量計(jì)算確定175(5)自動(dòng)控制的污水泵站集水池容積計(jì)算(A)泵站為一級(jí)工作時(shí):(B)泵站分二級(jí)工作時(shí):
W——集水池容積(m3);
Q0——泵站一級(jí)工作時(shí)水泵的出水量(m3/h);
Q1、Q2——泵站分二級(jí)工作時(shí),一級(jí)與二級(jí)工作水泵的出水量(m3/h)n——水泵每小時(shí)啟動(dòng)次數(shù),一般取n=6。1765.2.3機(jī)組與管道的布置特點(diǎn)
1、機(jī)組布置的特點(diǎn)(a)適用于臥式污水泵;(b)及(c)適用于立式污水泵。1772、管道的布置與設(shè)計(jì)特點(diǎn)
(1)每臺(tái)水泵應(yīng)設(shè)置一條單獨(dú)的吸水管
(2)吸水管的設(shè)計(jì)流速一般采用1.0-1.5m/s,最低不得小于0.7m/s,以免管內(nèi)產(chǎn)生沉淀。吸水管很短時(shí),流速可提高到2.0-2.5m/s。
(3)壓水管的流速一般不小于1.5m/s,當(dāng)兩臺(tái)或兩臺(tái)以上水泵合用一條壓水管而僅一臺(tái)水泵工作時(shí),其流速也不得小于0.7m/s,以免管內(nèi)產(chǎn)生沉淀。
(4)其它:每臺(tái)水泵的壓水管上均應(yīng)裝設(shè)閘門(mén),污水泵出口一般不裝設(shè)止回閥;電氣安全;防腐等。1785.2.4泵站內(nèi)部
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