泵站设计实例
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一、佟庄泵站 (一)建设概况及缘由 侍岭项目区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~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)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~ 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=(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。 5、设计水位: 根据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、出水水位组合如下: 管道进口水位: 。 进水池:最高水位,设计水位,最低水位。 6、 设计流量 根据节确定该站设计流量:Q=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
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)
设计水位(m) 进水水位 出水水位
1 佟庄泵站 新建
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: ①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。 ②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。 ③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,以第③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 土 层 号 土层描述 容许承载力 [fao] (Kpa) 01 素填土 02 粉质粘土 250 03 含砂姜粉质粘土 270
(三)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= 最高净扬程: H最高=出水池最高水位-进水池最低水位= 最低净扬程:H最低=出水池最低水位-进水池最高水位= 2、水泵选型 根据该站的要求,设计净扬程H净=,估计水力损失为净扬程的10%,则设计总扬程H总= ×=,最高总扬程H校核=。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3/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)水泵工况点校核 1、管路损失扬程计算 管路阻力参数: 40.0827/Sd
局局
喇叭口20.0,90°弯头=。 ∑ξ局= S局=m5 则h局=S局Q2= 沿程损失计算: 水泵出口接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泵管。 h程= =
h损=h程+h局= 2、扬程校核 设计工况点水泵扬程:损净hHH 查水泵样本,此时的扬程处于水泵的高效区,Q =s,η=%,选用该泵型满足设计要求。 (五)工程设计 1、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,低于沟底高程,便于水流汇集;进水池净宽为,长;出水部分直接接入低压管道灌溉主管路。 (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 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。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 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。 初选1台S11-M-80kVA-10/油浸式变压器,Ud%=,,变比为10/。计量方式采用高供低计方式。 电动机功率为55kW,启动电流为倍的额定电流,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-8 1 114 55 92 电动机总装机容量计算公式如下: cos
eePnSc=
电动机总装机有功功率P=。
eePnSc=
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 负荷名称 平均功率因数 计算负荷 有功功率 无功功率 视在功率
主电动机计算负荷 主变低压侧负荷 主变损耗 无功补偿 泵站总计算负荷
根据变压器样本,选择型号为S11-M-80kVA-10/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%= ,选用连接,变比为10/。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 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:
dmfhediqqmSSSKU)(100 =100×(×1×55/×)/(100×100/ =% 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%,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 电动机额定电流为114A,电压等级,则变压器高、低压侧总额定电流为: eIN低I=114A
高低高U
IIeU=。
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 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 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 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 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