畢業(yè)論文-魏村西抽水站設(shè)計

魏村西抽水站設(shè)計`1目錄第一部分泵站設(shè)計土建部分 31.1興建緣由 31.2工程位置、規(guī)模、作用 31.3基本資料及工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 31.4工程布置和主要建筑物 51.5機電和金屬結(jié)構(gòu) 6 72.1設(shè)計流量的確定 72.2水位分析及特征揚程的確定 72.3工程設(shè)計等級 7 83.1方案比較 83.2方案的選擇 4.1樞紐布置及站房結(jié)構(gòu)型式 4.2引河及前池設(shè)計 4.3進(jìn)水流道的設(shè)計 4.4出水流道設(shè)計 4.5上下游連接建筑物的形式和布置 4.6交通和附屬建筑 5.1站房結(jié)構(gòu)型式與布置 5.2站房平面尺寸的確定 5.3站房各部分高程的確定 5.4站房主要結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計 315.5水泵工況點的校核 5.6防滲滲計算 395.7穩(wěn)定計算 6.1基本情況 516.2底板彎矩計算 6.3配筋計算 7.1概況 7.2氣象資料 62魏村西抽水站設(shè)計`27.3電源情況 8.1站負(fù)荷計算 8.2主變的選擇 8.3供電母線的選擇(35kV架空線的選擇) 8.4主接線 9.1短路計算布置圖 9.2各組件電抗計算 679.3短路點的短路電流計算 10.1計算簡圖 10.2啟動壓降的計算 11.1電動機回路電器設(shè)備的選擇 11.36kV電壓互感器開關(guān)柜的選擇 11.46kV母線的選擇 11.56kV母線支持絕緣子和穿墻套管的選擇 11.6站變開關(guān)設(shè)備的選擇 11.7變低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇 11.8主變高壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇 11.935kV電壓互感器開關(guān)柜的選擇 11.1035kV側(cè)站變的開關(guān)柜的選擇 11.1135kV母線的選擇 11.1235kV母線支持絕緣子的選擇 12.1電動機保護 12.2主變的保護 魏村西抽水站設(shè)計3第一篇泵站土建部分畢業(yè)設(shè)計1綜合說明1.2工程位置、規(guī)模、作用1.3.1自然條件1.3.2地質(zhì)條件表1—1土層分布情況序號N(擊)土層項高天然濕容重孔隙比量%C系數(shù)容許承載力灰黃、褐黃色重中粉質(zhì)下部夾薄層砂壤土①V27.8~黃灰及灰褐色淤泥質(zhì)中重粉質(zhì)壤土，夾薄層粉砂，局部呈現(xiàn)互層狀，含有機質(zhì)②▽79灰黃及黃色中、重粉質(zhì)③8▽灰黃色中、重粉質(zhì)壤局部呈現(xiàn)互層狀④▽灰黃及灰色輕粉質(zhì)砂壤土，夾薄層重粉質(zhì)壤土，局部呈現(xiàn)互層狀，含白色云母片⑤V魏村西抽水站設(shè)計`4根據(jù)江蘇省水利勘測總隊《常州市魏村水利樞紐工程地質(zhì)勘察報告(施工圖階段)》,站址處土層自上而下分布情況如表1—1。1.3.3水位特征值百年一遇最高高潮位7.45m50%頻率高潮平均值4.94m97%保證率最低低潮位2.31m71年4～10月最低旬平均低潮位1.65m解放后出現(xiàn)的最高澇水位5.76m泵站開機灌溉時，站前高水位4.31m泵站開機排澇時，站前水位3.04m最低通航水位2.50m1.3.4設(shè)計參數(shù)泵站具有雙向抽水要求，其抽水能力均為60m3/s,站上并附設(shè)汽-10,掛-80單車道公路橋一座。表1—2站身穩(wěn)定計算水位組合工況計算工況長江內(nèi)河(m)水位差(m)正向校核設(shè)計反向校核設(shè)計5表1—3泵站灌排凈揚程工況計算工況長江內(nèi)河(m)水位差(m)抽排澇水校核設(shè)計灌溉補水校核設(shè)計魏村泵站為二等大(2)型建筑物，工程級別為二級水工建筑物。地震：按6度考慮1.3.6氣象資料風(fēng)力：設(shè)計按8級風(fēng)考慮，校核按10級風(fēng)計算。極端最高氣溫：41℃;雷暴日數(shù)35日/年；1.3.7負(fù)荷類型1.3.8供電電源由位于站址西南的變電所架設(shè)10km專線供電。其輸電電壓為110kV或35kV兩種。最大運行方式1.4工程布置和主要建筑物1.4.1站房形式及主要尺寸61.4.2進(jìn)出水流道1.4.3進(jìn)出水建筑物(1)上下游引河長江側(cè)、內(nèi)河側(cè)引河均為底寬43.5米，高程v±0.00,邊坡1:3(2)前池前池長22m,其中斜坡段14m,斜坡i=0.23。1.5機電和金屬結(jié)構(gòu)(1)主機泵安裝2000ZLQ15—2.8軸流泵配套TDL215/21—24800kW電動機五臺套，總裝機容量4000kW,抽水能力75m3s。(2)變配電工程(包括套閘、節(jié)制閘和樞紐管理處用電)1.5.2金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備上下游進(jìn)出水流道均采用快速閘門，共16扇，進(jìn)水流道選用QPPYII2x32—8型液壓啟閉機1072設(shè)計參數(shù)的確定由設(shè)計任務(wù)書可知泵站具有雙向抽水的要求，其向長江抽排流量位75m3/s,向內(nèi)河提灌流量為2.2水位分析及特征揚程的確定由表1-2的特征水位可推知泵站灌排凈揚程，如表2-1所示。表2-1泵站灌排凈揚程工況時期長江(m)內(nèi)河(m)抽排澇水正常最大灌溉補水正常最大由于泵站以抽排澇水為主，故以抽水時的正常凈揚程加上估計的水頭損失所得水位進(jìn)行機組的選型，以其最大揚程進(jìn)行校合電機是否超載，并校合灌溉補水正常運行時工況點是否在高效區(qū)。2.3工程設(shè)計等級魏村西泵站為二等大(2)型建筑物，工程級別為二級水工建筑物。83.1方案比較由于該泵站以排澇為主，故以排澇水位進(jìn)行選泵。初步估算水力損失為0.6m,則由H=H+so2由于只有一臺原型泵即該泵站正在用的D=2.05m;n=187.5r/min可供參考，另配有南水北調(diào)工程所用的模型泵，故此處將選出一模型泵與正在用的原型泵進(jìn)行比較。3.1.2方案一Q=75m3/s,n=5,則有選用三臺泵泵的單寬流量Q=75/3=25m3/s,通過先選模型泵再根據(jù)相似條件得原型泵的尺寸。模型泵的選?。焊鶕?jù)《水泵及水泵站》中水泵的相似律可知比轉(zhuǎn)速是水泵進(jìn)行分類和性能比較的綜合判據(jù)，隨著比轉(zhuǎn)速的變化，水泵發(fā)生一些有規(guī)律的變化。故要使模型泵與原型泵具有相似的工況，應(yīng)選比轉(zhuǎn)速與原型泵相似的模型泵。由《水泵及水泵站》原型泵選用模型泵時應(yīng)選擇n,相近的，故選用一模型泵D=300mm,n=1450其在高效區(qū)時H=3.7m;Q=385L/s9若將葉片調(diào)至0°此時有H=3.2m;Q=370L/s原型泵與模型泵的n,近似相等。故該模型泵可選由《水泵與水泵站》中水泵的相似律知識有得D。=2.56m取為2.6m根據(jù)根據(jù)圖3-1由模型泵轉(zhuǎn)得到的原型泵性能曲線故可向廠家訂購三臺D=2.6m;n=150r/min原型泵，其在正常水位下運行時工況點在高效區(qū),將模型泵的性能曲線轉(zhuǎn)化為原型泵的性能曲線，如圖3-13.1.4方案比較由《水泵及水泵站》中的水泵動力機配套知識有計算過程中參考圖3-1由性能曲線可得在設(shè)計工況n=83.5%(A點)(2)五臺2.05m的泵由性能曲線得，在設(shè)計工況，η=88%(A點)當(dāng)H=4.04m時，η=79.6%,Q=21.0m3/s(BP>P??圖3-22000ZLQ15-2.8型水泵綜合性能曲線3.2方案的選擇根據(jù)《水泵及水泵站》中水泵選型有水泵選型的原則：1)充分滿足一定的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)供排水及灌溉要求；2)水泵在運行中效率高；4)機電設(shè)備及土建投資費用低；5)運行和管理和維修方便。水泵臺數(shù)太少，機電設(shè)備運行效率高，管理人員和相對費用也較低，能源消耗和運行費用較省。但臺數(shù)太少難以適應(yīng)流量的變化要求，運行調(diào)度不方便，當(dāng)水泵發(fā)生故障時影響較大。臺數(shù)多，適應(yīng)性強保證率高，但臺數(shù)過多，水泵過小，效率過地能耗較高，運行成本高，不便管。大中型泵站一般取4~8臺。故由配套總功率進(jìn)行比較得選用五臺的較為經(jīng)濟，另外從運輸安裝的方便性來看選用五臺較為適中。3.3電機選型確定配套功率時，必須按照水泵工作范圍內(nèi)最大軸功率來計算。配套軸功率的計算式如下：其中N為水泵工作范圍內(nèi)對應(yīng)的最大軸功率。(泵型的選擇中已計算)根據(jù)前面的方案的比較已選擇5臺2.05m的水泵，其單臺所需配套功率為598kW,為安全起見選擇TDL215/21-24型同步電動機，其額定功率為800kW。電機得技術(shù)參數(shù)參數(shù)見下表：表3-1TDL215/21-24型同步電動機技術(shù)參數(shù)型號容量額定電壓額定電流啟動電流數(shù)額定轉(zhuǎn)速6啟動轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩牽入轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩勵磁電壓勵磁電流符合系數(shù)4樞紐布置及進(jìn)出水建筑物設(shè)計4.1.1樞紐布置(1)此站的泵站樞紐中泵站工程部分主要有：引河、前池、站房、出水池、輸水河道。(2)站房的定位由《泵站工程》中站址的選擇有1)站址應(yīng)選擇在排灌區(qū)內(nèi)最優(yōu)的地形位置上，對于排灌結(jié)合的泵站為了減少泄水建筑物的工程量，2)保證取水、排水方便；3)泵站站房應(yīng)盡量設(shè)置在堅實的地基上，如遇流沙和淤泥層，應(yīng)作必要的地基處理。4)泵站盡量建在交通便利初；5)站址地形要開闊，有利于泵站建筑物的布置與施工，有利于以后的改建；6)考慮綜合利用的要求。根據(jù)以上的要求以及魏村水利樞紐處的地形，將站址選在得勝河?xùn)|南側(cè)地面高程為9.5m處。(3)泵站樞紐的布置度不大的場合。綜合考慮各種因數(shù)魏村西站采用雙向流道閘站結(jié)合型式。4.1.2站房結(jié)構(gòu)型式因上文樞紐布置采用雙向流道閘站結(jié)合型式，即站身直接擋水。故采用塊基型泵房。綜合考慮魏村西站采用塊基型，平面蝸殼雙向進(jìn)水流道。4.2引河及前池設(shè)計4.2.1前池的型式由《泵站工程》前池分為兩大類，即為正向進(jìn)水式和側(cè)向進(jìn)水式。因此處不受地理條件的限制，為得到較好的水力條件采用正向進(jìn)水式。4.2.2前池尺寸的確(1)為了進(jìn)入流道的水流較為穩(wěn)定，前池的前8米取為平直段(2)擴散角a由《泵站工程》可知擴散角是影響前池尺寸和水流流態(tài)的主要因素。擴散角過小會增大池長，工程量和造價也隨之增大；擴散角較大，主流可能會產(chǎn)生脫壁、偏折，池內(nèi)產(chǎn)生回流和旋渦，使池中水流不暢順。根據(jù)有關(guān)試驗和工程經(jīng)驗，前池擴散角采用α=20°~40°。(3)河底縱向坡度由《泵站工程》可知底坡過大會惡化水泵的進(jìn)水條件，其次回增大水力損失，底坡過緩，則土方開挖量增大，綜合水力和工程要求，池底坡度一般采用擴散角αε(20°,40),將前池的傾斜段長度L=14m,前池的寬度B=44m。由于流道底版垂直水流的長度為36.4m,進(jìn)行底坡和擴散角的驗算故底版設(shè)計滿足要求，具體尺寸見圖`圖4-1前池尺寸圖由魏村水利樞紐示意圖知：下游的河堤有兩曾不同的高程，分別為5.5m和7.5m;上游的河堤也有兩層不同的高程，分別為6.0m和9.5m;上下游的河底高程都為0.0m,此處取引渠的護坡坡度為1:3。泵站段的引渠寬度已經(jīng)確定為43.6m。其采用35cm的漿砌塊石護坡，黃砂、塊石各10cm。由以上的數(shù)據(jù)可得引渠的尺寸圖圖4-5引河斷面尺寸圖引河的尺寸應(yīng)該滿足過流能力，其流速應(yīng)該滿足不淤，不沖的要求。4.3進(jìn)水流道的設(shè)計圖4-6進(jìn)水流道長度方向尺寸圖由《魏村泵站雙向進(jìn)水流道設(shè)計》及《泵站工程》,可知其中h。為水泵葉輪中心線至水泵坐環(huán)法蘭面的高度，對于一定的水泵其值一定。由葉輪直徑D=2.05m,取為1.41m。h?為喇叭管的高度，h,一方面影響流道高度，一方面影響水流條件。h,越大，流道出口的流速布越易得到調(diào)整，但增大h,的值又增大了H的值，根據(jù)經(jīng)驗平面蝸殼式雙向進(jìn)水流道，h?/D=0.5魏村西抽水站設(shè)計`~0.65取h,=1.1m,有h?/D=0.56。4.3.2喇叭管進(jìn)口直徑D,的確定有D?/D=1.046平面蝸殼式雙向進(jìn)水流道B=(2.584.3.4進(jìn)口段B=5.6m,進(jìn)水流道的進(jìn)口流速v=0.8∽1.0m/s,取為0.9m/s取為3.0m因進(jìn)口要作成圓弧，高度可能略有變化。進(jìn)口段蓋板直線漸縮上翹角α=10°~30°設(shè)計中α應(yīng)與出水流道擴散角，流道進(jìn)口斷面綜合考慮，a太大易使流道長度過短，站房結(jié)構(gòu)布置困難，此處取為12°。4.3.5流道長度流道長度流道的長度應(yīng)根據(jù)土建設(shè)計和金屬結(jié)構(gòu)布置確定。此處考慮水泵層的主通道的寬度取為2.8m(符合運輸最大件的要求),泵座部分所占的空間約為3.8m(由水泵的大小決定),由于上文中已確定進(jìn)口的高度H和進(jìn)口段蓋板直線漸縮上翹角α,通過計算進(jìn)水流道的長度即流道進(jìn)口到葉輪中心線的距離為10m。4.3.6導(dǎo)水錐和喇叭管的線性設(shè)計由《泵站工程》中平面蝸殼流道的設(shè)計可知：繪出喇叭管和導(dǎo)水錐的形狀曲線?？梢赃x擇一定的橢圓曲線或圓弧曲線，畫出喇叭管和導(dǎo)水錐的曲線，然后在繪出流速變化曲線加以驗證，也可以先假定流速的變化規(guī)律曲線，據(jù)此求出各過水?dāng)嗝娴拿娣e，由面積變化規(guī)律先初擬喇叭管的曲線，在求出導(dǎo)水錐的曲線。此處簡化，直接根據(jù)有關(guān)資料確定大概滿足要求的喇叭管和導(dǎo)水錐的曲線，不在用流速變化曲線進(jìn)行驗證。(1)導(dǎo)水錐的線型設(shè)計為了得到較好的流態(tài)，導(dǎo)水錐的線型采用1/4橢圓弧，取導(dǎo)水錐的下部直徑與喇叭管進(jìn)口直徑相同即為3m,上部直徑與水泵的輪轂直徑相同即為0.65m。則有橢圓的方程為由橢圓方程可作導(dǎo)水錐的曲線。(2)喇叭管的線型設(shè)計喇叭管的線型同樣采用1/4橢圓弧，同樣以距泵軸所在直線1.5m垂直線為y軸，以葉輪中心線所在直線為x軸，則有橢圓的中心為(0,0),橢圓弧y軸方向的軸長b=h?=1.1m則有橢圓的方程平面蝸殼式雙向進(jìn)水流道喇叭管與泵座直錐相切，由幾何關(guān)系可得直錐方程為y=4.7x-1.8帶入橢圓方程得(1.20+22.09a2)x2-17.672a2x+2.3244a2=0由相切關(guān)系得v=0則a=0.32m則有橢圓方程為根據(jù)橢圓方程可作1/4圓弧，即為喇叭管曲線。根據(jù)前面的計算設(shè)計得進(jìn)水流道的立面尺寸如下。圖4-8進(jìn)水流道的具體尺寸圖4.4出水流道設(shè)計由《泵站工程》平面蝸殼型雙向進(jìn)水流道可知平面蝸殼雙向出水流道類似倒置的平面蝸殼進(jìn)水流道，故只需求出以下的控制尺寸即可得平面蝸殼雙向出水流道的尺寸圖。4.4.1流道底版高程的確定由《泵站工程》,知：▽=Hmm-h,由有關(guān)資料知流道出口的淹沒深度太大會降低出水池底板的高程，增加工程造價。淹沒深度過小有可能產(chǎn)生汽蝕，影響流態(tài)。對于平面蝸殼雙向出水流道根據(jù)大量的實驗有：v,為出口流速控制在1.2m/s左右，此處取為1.2m/sh,=0.07∽0.15m取為0.14m取底版高程為▽=3.94-0.14=3.8m4.4.2流道的寬度為了上下的銜接，出水流道的寬度取同進(jìn)水流道，僅是蝸殼壁面傾斜角o=40°。并且寬度方向中的a=1.3m,B=5.6m4.4.3中部高度的確定中部流速控制在1.5m/s左右，B=5.6m取為1.8m4.4.4流道出口高度的確定出水流道出口處的流速控制在1.2m/s左右取為2.3m此時的流速為1.22m/s4.4.5叭管進(jìn)口直徑D,的確定同進(jìn)水流道4.4.6導(dǎo)水錐同進(jìn)水流道4.4.7流道長度流道長度流道長度流道長度即流道進(jìn)口到葉輪中心線的距離，具體計算過程同進(jìn)水流道，最終取為10m。4.4.8導(dǎo)水錐和喇叭管的線性設(shè)計(1)喇叭管的線型設(shè)計采用1/4橢圓弧并以距泵座所在直線1.5m垂直線為y軸，以泵座所在直線為x軸，則有橢圓的中心為(0,0),橢圓弧y軸方向的軸長b=h,=1.2m則有橢圓的方程平面蝸殼式雙向進(jìn)水流道喇叭管與泵座直錐相切，由幾何關(guān)系可得直錐方程為y=4.7x-1.88帶入橢圓方程得0.81+22.09a2x2-17.67a2x+2.3244a2=0由相切關(guān)系得v=0則a=0.35m則有橢圓方程為根據(jù)橢圓方程可作1/4圓弧，即為喇叭管曲線，(2)導(dǎo)水錐的線型設(shè)計則有橢圓的方程為由橢圓方程可作導(dǎo)水錐的曲線。綜合得出水流道的具體尺寸如下圖-TT的圖4-9出水流道的具體尺寸圖4.5上下游連接建筑物的形式和布置4.5.1連接建筑物的布置由《水工建筑物》中兩岸連接建筑物的知識可知：上下游翼墻的布置采用反翼墻的形式，所謂反翼墻是翼墻自底板向上下游延伸一段距離，然后轉(zhuǎn)彎90°插入堤岸內(nèi)，轉(zhuǎn)彎圓弧的半徑約為2～5m,為了使水流擴散均勻上下游翼墻每側(cè)平均擴散角宜采用7°~12°,如θ>12°水流易脫離翼墻表面。由上面有關(guān)數(shù)據(jù)的限制初步設(shè)計反翼墻的延伸段到進(jìn)水池的末端，而轉(zhuǎn)彎圓弧的半徑為2.4m,擴散角為12°。其布置基本能夠滿足要求。4.5.2兩岸連接建筑物的結(jié)構(gòu)形式和尺寸由《水工建筑物》可知：兩岸連接建筑物主要是擋土墻。其形式有重力式、懸臂式、空箱式及連拱空箱式等五種。其中各種擋土墻的適用情況和經(jīng)濟高度不同。根據(jù)上游的地面高程為9.5m,下游的地面高程為7.5m,,根據(jù)總體布置圖可知各擋土墻所需的埋深不同，故不同位置的擋土墻的高度不同。通過計算所需擋土墻的高度有；14m、12m、10.5m、8.5m、6.4m、4.3m。由于各種擋土墻的經(jīng)濟高度不同，故前4種高度選擇選擇扶壁式擋土墻，且用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，后2種選用重力式擋土墻。由《水工建筑物》知：對于扶壁式擋土墻，直墻與底板所需要的厚度與扶壁間距成正比。對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為了施工方便間距不宜小于30.m,一般為3.0~4.5m。為了適應(yīng)不均勻沉降，可以把3~6跨作為一段，每段長10~20m,段與段之間設(shè)有沉降縫。扶壁厚度多為30~40cm,如扶壁很高，下部厚度可以適當(dāng)加大。直墻頂厚一般為15~20cm,但不宜小于12cm。底板寬度為b=(0.8～0.9)h,前趾長度為(1/3～1/5)b,底板厚度為(1/10～1/12)n。對于重力式擋土墻，其各部分的尺寸在書中也有說明，此處不在詳細(xì)說明。由上述的要求以及擋土墻所需的高度得各種擋土墻的具體尺寸。(1)H=14m的扶壁式擋土墻圖4-10擋土墻尺寸(1)(2)H=12m的扶壁式擋土墻的扶壁式擋土墻40040004004000擋土墻尺寸(2)圖4-12擋土墻尺寸(3)的扶壁式擋土墻的尺寸圖4-13擋土墻尺寸(4)(5)H=6.4m的重力式擋土墻圖4-14擋土墻尺寸(5)(6)H=4.3m的重力式擋土墻圖4-15擋土墻尺寸(6)4.6交通和附屬建筑由《水工建筑物》波高其中v為計算風(fēng)速，D為吹程h=0.5×0.0166×10??×0.16713=由《水工建筑物》,橋面高程較最高水位應(yīng)有0.5m的安全超高，故橋面高程最低值由長江側(cè)，內(nèi)河側(cè)最高水位分別為7.45m,5.76m,綜合考慮節(jié)制閘等因素，站上附設(shè)汽-10、掛-80單車道公路橋一座，其中長江側(cè)工作橋(公路橋)橋面高程v9.5m,與長江江堤高程一致，橋面寬5.0m;內(nèi)河側(cè)工作橋面寬1.35m,橋面高程▽8.0m,與電機層相平。4.6.2附屬建筑節(jié)制閘閘孔凈寬6+12+6=24m;邊墩、中墩厚度1.5×4=6m,閘室長18m。泵站節(jié)制閘間以導(dǎo)流墩相隔。由《泵站工程》中站房的結(jié)構(gòu)型式的內(nèi)容可知大中型對進(jìn)水條件要求較高，通常采用專門設(shè)計的有壓進(jìn)水流道取代其金屬吸水管道或無壓進(jìn)水綜上所述同時結(jié)合前面的流道設(shè)計，該站為立式軸流泵，平面蝸殼雙向流道整體式泵房。5.1.2站房的平面布置(1)在機房的進(jìn)線端另設(shè)配電間。這種布置不僅可以縮小機房跨度，而且使電機層顯得整齊美觀。設(shè)置在機房的一端，此處將它們設(shè)置在內(nèi)河側(cè)?？椎拇笮「鶕?jù)最大構(gòu)件的外形尺寸決定。運輸時的最大構(gòu)件為葉輪，葉輪的直徑為2.05m,考慮吊(2)樓梯的設(shè)計。樓梯的寬度考慮兩個人通過時，通常不小于1100～1200mm,此處取b=1300m。平臺的寬度b'>b,此處靠近吊物孔一端的平臺b'=1500mm,靠近墻體一端的。考慮水泵層通道與其的連接的特殊性(具體的參看水泵層圖),b'=2580mm。根據(jù)常用適宜踏步尺寸表以及樓梯的常見坡度范圍為25°~45°,每跑通常為3~18步。此處樓梯的踢面高取為160mm,踏步寬為250mm,則坡度為32°。電機層到聯(lián)軸器層設(shè)為二跑，每跑10步。聯(lián)軸器層到水泵層設(shè)為四跑，每跑8步。(3)檢修間的布置由《泵站設(shè)計規(guī)范》知大中型泵站檢修間多置在機房的一端，長度等于機組中心距的1～1.5倍。因機組的中心距為7.6m,故此處取檢修間的長度為8.1m。跨度同電機層。(4)攔污柵外，少用槽鋼和角鐵，以減小水頭損失。攔污柵柵條的間隙，主要根據(jù)所在河流漂浮物的數(shù)量和類別決定；同時根據(jù)水泵口徑參照有關(guān)規(guī)范決定。此處選取攔污柵時主要根據(jù)進(jìn)水單流道的寬度和進(jìn)口高度在《泵站畢業(yè)設(shè)計參考資料》下冊中查得。由于魏村西站進(jìn)水流道進(jìn)口的H=3200,單寬B=2800mm,故所選的攔污柵的具體尺寸：B=2800,H=4000mm,柵格厚度t=18mm,柵格的凈距b=50mm,柵格傾斜角0=90°,柵格形狀斷面系數(shù)β=1.60。5.2站房平面尺寸的確定站房的長度由于流道的寬度已知，B=5.6m中墩b=1m,邊墩b=1.2m,因為有五臺機組為防不均勻沉降分兩條沉降縫，縫兩端的墩厚1m,故站房總的長度L=36.4m。站房的跨度要考慮吊車的放置，吊車的跨度有一定的規(guī)格，此處選站房的跨度B=12m。5.2.1各類長度的確定(1)主廠房的長度由電機層平面示意圖可見主廠房的長度包括各機組段長度的總和和檢修間和樓梯間長度。圖5-1站房平面示意圖=(5-3)×6.6+2×4+2×7.6+9+3L。為包括縫墩的機組中心距，7.6mL為不包括縫墩的機組的中心距，6.6mn、n,分別為包括縫墩和不包括縫墩的中心距的個數(shù)(2)聯(lián)軸器層的長度L?、水泵層長度L?由站房的縱剖面圖可知聯(lián)軸器層和水泵層都是比主廠房少一個檢修間的長度，故有5.2.2各類寬度的確定(1)電機層的寬度的確定電機層的寬度主要由電機蓋板直徑和兩個主通道組成。由于電機已定，其蓋板的尺寸已定，此處為4.2m。根據(jù)《泵站設(shè)計規(guī)范》為了有足夠的安裝、維修空間，主通道的寬度不小于2.5m,同時考慮上部起重機的跨度都是有一定的等級(參考《泵站畢業(yè)設(shè)計資料》下冊),一般為9.5m,10.5m等，故綜合考慮取電機層的凈寬為12m。(2)聯(lián)軸器的寬度的確定由站房的剖面布置圖得，此處將聯(lián)軸器的凈寬度設(shè)計成與電機層的凈寬相等，即為12m(1)水泵層寬度的確定由站房的剖面圖可知，流道的形狀尺寸已確定了水泵層的寬度，流道總長為20m,兩混凝土的厚度各為1m,得水泵層的寬度為18m。5.3站房各部分高程的確定5.3.1電機層底板高程的確定由《泵站工程》可知：電機層地面高程根據(jù)聯(lián)軸器位置高程和電動機的軸伸長度決定，同時為了為了便于布置主機的通風(fēng)道，考慮到安裝、巡視、檢查的要求，在決定電機層高層時尚要注意以下要求：(1)注意使排風(fēng)道出口▽。高于進(jìn)口最高水位，即先假定風(fēng)道的高度為1m(根據(jù)經(jīng)驗偏大)=5.45+1=6.45δ為安全超高,此建筑物為二等建筑物由《水工建筑物》得6=0.5m(2)聯(lián)軸器層的凈空高度范圍必須開門做通道以利安裝、檢查，并與開有吊物孔的機組位置連通，電機下部的凈空高度也有一定的要求，如果此兼做巡回通道用，其凈高不得小于2.0m,如不做通道用，也不得小于1.0m。8為安全超高，此建筑物為二等建筑物由《水工建筑物》得δ=0.5m(3)同時電機層的高程還要考慮上游高水位的影響，計算出上游的浪高，同安全超高比較，取值D為吹程D=5B=5×44.8=224m,B為河道平均寬度√為出口最高水位，7.45m由《泵站工程》知：水泵安裝高程根據(jù)進(jìn)口最低運行水位和水泵的汽蝕性能決定，有▽輪=▽%+H,√為進(jìn)口最低運行水位Hs為水泵允許凈吸程有此處由已選的泵型，根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)，取▽=0.19m魏村西抽水站設(shè)計`由進(jìn)水流道的設(shè)計過程中已經(jīng)計算出葉輪中心到進(jìn)水流道底板的距離H=3.41mH=1.2+0.5+2.8=4.5m取大值得H=6.62m即吊鉤的最低的位置需比電機層地面高6.62m。5.3.7起重設(shè)備的選取(1)起重機的選取置每隔0.5m選定，主鉤提升高度安裝時將水泵轉(zhuǎn)輪吊入水泵層的條件決定。吊運部件與固體物之間的距離，垂直方向不小于0.5m,水平方向不小于04m,吊車頂與廠房屋頂大梁之間的凈距不小此站機房的跨度為12m,電機層到水泵層的高度約為9m,而最重件為導(dǎo)葉體重3.1噸。根據(jù)以上參數(shù)，考慮使用壽命和富余量選15/3電動雙橋式電動機。其具體參數(shù)如下表表5—1,15/3電動雙橋式起重機技術(shù)參數(shù)表起重量跨度起升高度中級工作制c=25%總?cè)萘恐饕叽缰闷鹕\行速度容量重量電動機起升運行付鉤主鉤主鉤付鉤主鉤付鉤小車大車起重機最大輪壓、吊車起重機總重主鉤付鉤小車大車軌道面至起重機頂面距離操縱室頂面至主梁底面距離高念惡類通主鉤付鉤習(xí)3工工噸米米/分噸型號毫米習(xí)品(2)吊車軌的選用表5—2吊車軌的技術(shù)參數(shù)如表標(biāo)準(zhǔn)長度斷面積單位長重量(公斤/米)高h(yuǎn)底面寬b頂寬c腰厚d9另注：混凝土墊層與接頭鋼板總厚40mm魏村西抽水站設(shè)計`圖5-2吊車軌的尺寸圖(3)吊車梁的選擇由《泵站工程》知吊車梁有T型截面梁、工字型截面梁、變截面梁。T型截面梁便于固定吊車軌道，具有較大的橫向剛度，適宜承受吊車的橫向水平制動力，而且設(shè)計和施工成熟。故此處選用T型吊車梁。由《泵站畢業(yè)設(shè)計參考資料》吊車梁的選與其所承受的荷載以及吊車的跨度有關(guān)，此處主要根據(jù)跨度選擇。選用的吊車梁為DL-6Z表5—3,DL-6Z型吊車梁的技術(shù)參數(shù)如表量(t)內(nèi)力:一根吊車梁梁重積(m)號號鋼材用量Qtt總重量圖5-3T型梁的尺寸圖(4)起重機設(shè)備總體布置圖圖5-4起重機設(shè)備總體布置圖5.3.8站房總的布置圖通過計算吊鉤的極限位置是距電機層地面6.62m,而所選的吊車其吊鉤的極限位置是付鉤距軌面0.52m,得軌面的最低高程√=6.62-0.052+8.0=14.568m;由吊車梁和吊車軌的技術(shù)參數(shù)知它們的總的高度H=0.9+0.16=1.06m,牛腿的最低高程V=14.568-1.06=13.51m,此處為了給運輸操作留有較為方便的空間，取牛腿的高程為15.1m,;因吊車頂距軌面的距離H=2.047m,而軌面的高程可以計算即▽=15.1+1.06=16.16;得小于0.3m,故取屋面大梁底面的高程V=18.8m。至此站房各主要高程已經(jīng)確定，即得站房剖面圖。5.4站房主要結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計5.4.1屋頂?shù)脑O(shè)計由《泵站工程》機房通常采用坡屋頂及平屋頂兩種型式。坡屋頂坡度較大，平屋頂坡度很小。(1)屋架屋面荷載由屋架承受并傳給墻或立柱，屋架除承受屋面荷載外，還和立柱構(gòu)成機房的剛架。由常見屋架型式表，根據(jù)跨度選擇預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梯形屋架。此屋架端部較高，自重大，跨度12、15m,適用于大中型泵房。(2)屋面板由《泵站畢業(yè)設(shè)計資料》可知屋面板有：預(yù)應(yīng)力多孔板、鋼筋混凝土槽形板、預(yù)應(yīng)力槽形板。此處根據(jù)跨度選取預(yù)應(yīng)力多孔板。為梯形屋架的具體構(gòu)造如圖圖5-5屋頂構(gòu)造圖5.4.4風(fēng)道的設(shè)計由《泵站畢業(yè)設(shè)計資料》中通風(fēng)設(shè)備一節(jié)可知泵房的通風(fēng)降溫有兩種方法即自然通風(fēng)和機械通風(fēng)。自然通風(fēng)比較經(jīng)濟，因此應(yīng)優(yōu)先考慮。在大中型泵站中當(dāng)自然通風(fēng)不能滿足要求時，才采用機械通風(fēng)。魏村泵站設(shè)置機械通風(fēng)，通風(fēng)的形式為電動機局部通風(fēng)，即把電動機封閉起來，熱風(fēng)經(jīng)風(fēng)道排出，不散發(fā)到室內(nèi)，其降溫效果好，而且經(jīng)濟。機械通風(fēng)的計算內(nèi)容包括選定風(fēng)道截面，計算風(fēng)壓損失，最后由風(fēng)壓損失和通風(fēng)量選擇風(fēng)機型號。此處僅計算風(fēng)道截面。風(fēng)道截面的計算每臺電動機的熱量g的計算η為電動機的效率；N為電動機的額定功率。Q=860×(1-0.85)×800=103泵房每小時通風(fēng)質(zhì)量G的計算tn-t當(dāng)機械通風(fēng)時取15～18°℃泵房每秒通風(fēng)體積V的計算由于最熱月平均氣溫為33.4℃,此時空氣容重為1.152kg/mv=26857/(1.152×3600)=6.里通風(fēng)機最近一段流速v為6∽12m/s,一般取為10m/s通風(fēng)面積s=6.48/10=0.648m2初步選通風(fēng)寬度B=(4.2-2.8)/2=0.7m則有風(fēng)道高度H=0.64/1.4=0.457m,考慮余量取H=0.5m5.4.5輔助設(shè)備的選擇和布置(1)技術(shù)供水系統(tǒng)本泵站主要用水對象有：主電機上、下油缸冷卻器用水、水泵填料密封潤滑用水、消防用水及廠房工作人員生活用水等，供水系統(tǒng)采用直接供水方式，設(shè)技術(shù)供水泵兩臺，放置于水泵層，互為備用。(2)排水系統(tǒng)排至排水廊道。機組檢修時，由進(jìn)水流道下埋設(shè)的DN250排空管道通過排水長柄閥控制將流道積水排檢修結(jié)束后，通過平水閥、充水管將進(jìn)水流道充水至工作水位，提起檢修閘門。滲透排水選用100QW50-35-11潛水排污泵(Q=50m3/h,H=35r/min,N=11kW)2臺套，互為備用，由液位信號器實(3)透平油系統(tǒng)主電機運行用油量約0.9m3,考慮補充備用油量，設(shè)容積為1.0m3的凈油箱和污油箱各一只，油處理設(shè)備配有2CY-3.3/3.1-1型齒輪油泵一臺，BASY1.8/280型移動式壓力濾油機一臺(配套烘箱一臺),真空高壓頂車系統(tǒng)由主設(shè)備生產(chǎn)廠家配套供應(yīng)，當(dāng)機組停機時間超過48小時以上，在開機前手動操作高壓油泵將機組轉(zhuǎn)動部分頂起，使推力軸承瓦面上形成油膜。(4)高壓油系統(tǒng)本泵站葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)初定為液壓全調(diào)節(jié)。全站4臺機共用一套油壓裝置，型號為YS-4型分離式，設(shè)置兩臺V-1/40高壓空壓機通過高壓氣罐向壓力油罐壓氣，互為備用，壓力油管路采用無縫鋼管。(5)水力監(jiān)視測量系統(tǒng)臺的微機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，使泵站管理人員可以隨時了解上述部位的壓力情況，確保泵站安全經(jīng)濟的運行，并為以后的科研測試工作提供必要的數(shù)據(jù)和資料。5.5水泵工況點的校核水泵的流量隨著揚程的變化而變化，當(dāng)其他條件一定時，在確定的揚程下對應(yīng)一確定的流量，這就是水泵的工況點，這個工況點必定是在揚程-流量曲線上，而具體是哪一點，還需根據(jù)進(jìn)出水位差和管路性能決定。由水力學(xué)知識可以知道，管路的水頭損失h,由兩部分組成：沿程損失h,和局部水頭損失h,,用其中ξ和ξ分別為沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)。由于對一特定的流道，ξ,、1、A、g均為定植，所以s是一定植，稱為管路阻力系數(shù)。把單位重量的水從進(jìn)水池液面送到出水池液面需要的揚程稱為需要揚程，用H,表示。而這個H,除了將水抬高一個高度H。即上下游的水位差，還要克服管路中的阻力，則有H,=H+SQ2,由該方程得到的曲線即為需要揚程曲線。工況點的確定即可通過在同一坐標(biāo)紙上作泵的性能曲線H～Q,和需要揚程曲線H,~Q,則兩曲線的交點即為泵的工況點，該點的參數(shù)反應(yīng)了泵的工作情況。此處進(jìn)行工況點的校核就是分別作出泵站不同灌排凈揚程即抽排澇水的正常和最大凈揚程下和灌溉補水的正常和最大凈揚程下的需要揚程曲線，與泵的性能曲線相交，對交點進(jìn)行工況校核。校核正常水位下水泵的工況點是否在高效區(qū)。最高揚程下電機是否超載。5.5.1水力損失的計算，(1)進(jìn)水流道ab段為漸縮段首先將流道斷面轉(zhuǎn)化為圓管斷面，即求出斷面的水力半徑，根據(jù)《水力學(xué)》中管道和明渠各種局部水頭損失系數(shù)表查得對應(yīng)的局部損失系數(shù)。魏村西抽水站設(shè)計`由表查得為特殊的環(huán)形進(jìn)水段，段通過查〈泵站特性檢測》可得： (2)出水流道同cd段h=0.032ij段為漸擴段首先將流道斷面轉(zhuǎn)化為圓管斷面，即求出斷面的水力半徑，根據(jù)《水力學(xué)》中管道和明渠各種局部水頭損失系數(shù)表查得對應(yīng)的局部損失系數(shù)。由表查得(3)進(jìn)出口的損失進(jìn)口損失出口損失(4)閘門槽的損失由資料得ζ=015(5)攔污柵處的損失由流道的進(jìn)口的尺寸選擇欄污柵的尺寸為B×H=2800×4000mm2欄污柵的厚度t=18mm,欄污柵的凈距b=50mm,攔污柵的傾斜角θ=90°,柵格的斷面形狀系數(shù)綜合得h=0.004+0.032+0.239+0.239+0.032+0.005.5.2工況點的校核曲線的交點即反映了泵的工作狀況，校核時即校核交點的工況。 表5—4表5—5故最高水位電機未超載，滿足要求。表5—6最高水位時，由于其水位低于抽水排澇時的水位電機明顯不會超載，故不在進(jìn)行校核。綜合以上各種情況的校核該水泵的工況點滿足要求，即泵型的選擇和流道的設(shè)計滿足要求。5.6防滲滲計算主要參考〈水工建筑物>、<泵站工程>、<水閘設(shè)計規(guī)范》。魏村西抽水站設(shè)計`c為滲徑系數(shù)對有反濾層壤土取為4;△H為上下游水位差，此處取最不利水位組合△H=4.95m。L≥L,故地下輪廓線的設(shè)計滿足要求，即防滲長度滿足要求。根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》,改進(jìn)阻力系數(shù)法的計算步驟如(1)地基有效深度的確定因為不存在不透水層，因此需計算地基的有效深度T,(2)地下輪廓線的簡化與分格(如圖)圖中的高程并不是實際的高程，而是取底板的高程為0.00,所得的相對高程。又-1.30又-0.00立-2.30ITV豆-12.60圖5-7計算的地下輪廓及典型斷圖進(jìn)口段內(nèi)部垂直段水平段內(nèi)部垂直段出口段(同進(jìn)口段)(4)進(jìn)口段的修正對于進(jìn)出口有T'=11.1m;S1=0.8m故進(jìn)出口均要進(jìn)行修正，即T'為齒墻底部至計算深度線的鉛直距離。(5)防滲計算表5—7滲透壓力計算表分段編號IⅡⅢV正向校核修正前h.(m)修正后h(m)正向設(shè)計修正前h.(m)修正后h.(m)反向校核修正前h(m)修正后h,(m)反向設(shè)計修正前h,(m)修正后h.(m)表5—8滲透坡降校核表格工況計算工況滲透壓力出口坡降水平坡降正向校核設(shè)計反向校核設(shè)計L為除去進(jìn)出口的滲徑的長度；B為底板垂直水流的長度。查閱《泵站工程》對于重粉質(zhì)壤土，有反濾層有故滲滿足要求。5.7穩(wěn)定計算所謂穩(wěn)定，就是要求站房在外力和內(nèi)部荷載的共同作用下，不發(fā)生傾覆、滑動和浮起破壞，即要求站房整體穩(wěn)定。因此在初步擬定站房尺寸后，必須進(jìn)行站房整體穩(wěn)定計算。如果不能滿足穩(wěn)定要求，必須根據(jù)計算結(jié)果對站房布置和尺寸進(jìn)行修改，滿足穩(wěn)定后在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。站房穩(wěn)定分析和一般的水工建筑物相同，包括：抗滑、抗浮和地基穩(wěn)定校核。站房的荷載包括自重和活載兩類。自重：站身自重；機電設(shè)備重量?；詈奢d：土壓力；水壓力；水重；浮托力；滲透力；浪壓力；風(fēng)雪荷載；地震荷載；人群、臨時荷載。5.7.1部分重量的估算(1)進(jìn)水流道閘門，其為潛孔式平面滾動閘門=0.073×1×1×1×7.5°*×5.(2)水流道閘門，其為潛孔式平面滾動閘門G=0.073K-K≈K?F°”H…5.7.2站房重量計算以整體為計算對象，計算順序從上到下。力的方向垂直向下為正，彎矩為到底板中心的彎矩，規(guī)定順時針為正，逆時針為負(fù)。計算表格如下表5—9站房自重計算表魏村西抽水站設(shè)計`部位重量計算公式重量(kN)到底板中心的距離(m)力矩底板下土重00底板00邊墩中墩隔墩24.5×[11.22×(25.2×0進(jìn)水流道上底板00出水流道下底板00出水流道上底板00水泵層混凝土塊00電機梁重00風(fēng)道樓板重00電機層樓板重00屋架00連系梁00基礎(chǔ)梁00立柱00牛腿00墻面0000窗戶00吊車梁00吊車軌00起重設(shè)備00屋面板00屋面00電動機00魏村西抽水站設(shè)計`水泵00閘門00啟閉機00啟閉機梁00工作橋及欄桿00公路橋及欄桿0000攔污柵005.7.3泵房內(nèi)的水重力的方向垂直于底板向下為正，彎矩為到到底板中心趾墻高程處的彎矩，順時針為正，逆時針為負(fù)。具體計算如表表5—10站房內(nèi)部水重計算表工況計算工況水重計算公式水重力臂彎矩正向校核設(shè)計反向校核設(shè)計5.7.4水平水壓力根據(jù)《泵站工程》,站房所受的水平水壓力即上下游的水平水壓力之差，即有P=P-P?y為水的容重，kg/m3;力以指向內(nèi)河為正，彎矩為到到底板中心趾墻高程處的彎矩，順時針為正，逆時針為負(fù)。具體計算如下表表5—11水平水壓力計算表魏村西抽水站設(shè)計`工況計算工況水平水壓力計算公式水平水壓力(kN)彎矩正向校核設(shè)計反向校核設(shè)計5.7.5浮托力的計算托力。浮托力即站房排開的水體的重，與站房的具體形狀有關(guān)，故具體的計算公式不在列在表中。表5—12浮托力計算表工況計算工況低水位三孔所受浮托力(kN)一孔所受浮托力(kN)正向校核設(shè)計反向校核設(shè)計5.7.6滲透壓力表5—13滲透壓力計算表工況計算工況力臂彎矩正向校核設(shè)計反向校核設(shè)計5.7.7雪荷載的計算由〈建筑工程規(guī)范》,雪壓的計算公式如下c為屋面積雪分布系數(shù)，當(dāng)屋頂?shù)钠露刃∮?5°時，C=1.0;s。為基本雪壓，有《建筑工程規(guī)范》中的全國基本雪壓分布圖，查得常州地區(qū)的5.7.8屋頂風(fēng)壓的計算由《建筑工程規(guī)范》風(fēng)荷載W的計算如下則有W=1.3×373×(36.4×1.65×1.3-36.4×0.55×0.1)/風(fēng)壓力對底板中心的力臂為25m風(fēng)壓力對底板中心產(chǎn)生的彎矩M=28.4×25652.5kN×m計算過程中取設(shè)計與校核風(fēng)壓相等。圖5-8風(fēng)壓體形系數(shù)圖注：由于雪壓力和風(fēng)壓力在各個時期不變，故在穩(wěn)定校核時將之入自重計算數(shù)據(jù)中。5.7.8其它荷載有前面計算出的浪高為0.4m,此處不在計算浪壓力的影響。由于常州的地震等級為6度，故不考慮地震力的影響。5.7.9穩(wěn)定計算因為分縫時將底板分為一個三孔和兩個一孔，故計算時分別計算三孔和一個一孔的穩(wěn)定。其所受的荷載即將以上所計算的荷載按長度比例分配，分配過程不在詳寫。(1)三孔的穩(wěn)定計算三孔垂直水流的長度L=20.8m三孔所受的荷栽如表其中豎向力以向下為正，水平力以指向下游為正，力矩以順時針為正。表5—14三孔受力匯總表工況工況自重水重浮托力滲透壓力水平水壓力力力矩m力力矩力力矩×m力力矩m力力矩正向校核0設(shè)計0反向校核0設(shè)計0完建期B為順?biāo)鏖L度；L為垂直水流的長度：運行期彎矩為到到底板中心趾墻高程處的彎矩。順時針為正，逆時針為負(fù)。豎向力以向下為正，水平力以指向內(nèi)河為正。具體數(shù)據(jù)見表表5—15三孔穩(wěn)定計算表工況計算工況K7正向校核設(shè)計反向校核設(shè)計ZM為對底板中心總的彎矩；K為抗滑系數(shù)，f底板與地基間的摩檫系數(shù)系數(shù)，對于壤土f=0.3此建筑物為二級水工建筑物，設(shè)計情況[K]=1.30,校核情況[K=]=1.15;[n]=1.6。故表5-15穩(wěn)定計算表可得三孔的穩(wěn)定滿足要求。(2)一孔的穩(wěn)定計算一孔垂直水流的長度L=20.8m一孔所受的荷栽如表其中豎向力以向下為正，水平力以指向下游為正，力矩以順時針為正。表5—16一孔受力匯總表工況工況自重水重浮托力滲透壓力水平水壓力力力矩m力力矩力力力矩m力力矩正向校核0設(shè)計0反向校核0設(shè)計0完建期略大于180kpa但在安全要求范圍內(nèi)。L為垂直水流的長度運行期表5—17一孔穩(wěn)定計算表工況計算工況Kn正向校核設(shè)計反向校核設(shè)計此建筑物為二級水工建筑物，設(shè)計情況[K=]=1.30,校核情況[K-]=1.15;[n]=1.6。故表5-17穩(wěn)定計算表可得一孔的穩(wěn)定滿足要求。魏村西抽水站設(shè)計`6結(jié)構(gòu)計算結(jié)構(gòu)計算的任務(wù)為底板配筋作題的簡化由于泵房的結(jié)構(gòu)較水閘復(fù)雜，故計算過程中作了適當(dāng)?shù)暮喕?,僅對三孔進(jìn)行配筋計算，邊荷載按相鄰的一孔產(chǎn)生的地基應(yīng)力計算。2,對于底板上部除墩子和底板的重量按單位長度計算，其余的重量按墩子的長度和寬度進(jìn)行計算。3,計算時僅取一個板條。6.2底板彎矩計算單寬板條的選取：從上游的進(jìn)水閘門槽向下游方向取單位長度。6.2.1運行期(1)均布力底板的地基反力p=-91.98kN/m滲透壓力q?=3.5549=8.kN/m浮托力q?=(3.04+3.2+2)1×59.8kN/m 水重q?=(7.45+3.2-21-83上部結(jié)構(gòu)傳給墩子的重量總重量G=39583kN由于穩(wěn)定計算過程中已計算過各部分的重量，此處的計算過程略。墩子的自重G=24.5×1×12.72-9.8×8.44=228.9G=24.5×0.6×12.72-9.8×8.44=104.272kN(2)不平衡剪力的計算4(Fm+G?)+3(Fm+G)+AQ+2L(q?4×(270.8+228.9)+3×(162.57+104.2a)不平衡剪力的分配上面求得的不平衡剪力應(yīng)由閘墩和底板共同承擔(dān)，確定其數(shù)值時，可假定上述構(gòu)件在順?biāo)鞣较驗橐皇軓潣?gòu)件，閘墩和底板形成組合梁。因此一般按照受彎構(gòu)件的公式來確定剪應(yīng)力。式中，r。離斷面形心軸為y處的任一點的剪應(yīng)力；S,計算截面上(y坐標(biāo)以向上為正)的面積對形心軸的面積矩；1整個斷面對形心軸的慣性矩；b,x,離形心軸y處整個寬度b,上的剪力。在脫離體斷面上，△Q及1均為常數(shù)，所以△Q/1也為常數(shù)，其值雖然影響剪力數(shù)值，但不影響剪力分布圖形的形狀，也不影響閘墩與底板所分配的剪力數(shù)值，故可令A(yù)Q11=1來繪制b,x,圖6-2不平衡剪力分布圖根據(jù)中心軸的定義即中心軸上下圖形的面積矩相等，設(shè)中心軸到底板上表面的距離為n則有：此時以中心軸所在直線為x軸，y軸以向上為正。墩子部分面積矩的計算公式為底板部分的面積矩此時為計算方便，取y坐標(biāo)向下為正，則有底板部分的面積矩為=122.則AQ=-975+918=-57分配給閘墩的不平衡剪力可近似按集中力考慮，分配給底板的不平衡剪力按均布荷載考慮。其中墩子的不平衡剪力按墩子的厚度分配給中噸和隔墩。(3)綜合得底板所受的均布荷載因為運行期時對于壤土底板自重只有一部分對底板的變形產(chǎn)生影響，故此處減小自重使底板所受的均布荷載為零。(4)邊荷載的影響三孔相鄰左右兩邊均為一孔，此處將邊荷載看成大小為一孔底板下面地基的平均地基應(yīng)力的均布荷載。則有h,基礎(chǔ)梁的高度，h=1.5m此處邊荷載的作用長度L=7.8m故查表時彎矩系數(shù)M取為β為0.5和1.0的平均值。表6—1邊荷載作用表ζM00(5)底板因上部荷載產(chǎn)生的彎矩表6—2完建期底板上部荷載M計算表aζ0000000000魏村西抽水站設(shè)計0000000000ζa運行期彈性地基梁的荷載圖圖6-3運行期彈性地基梁的荷載圖中力的單位為kN,均布荷載的單位為kN/m。(6)各種荷載產(chǎn)生的彎矩各種荷載產(chǎn)生的彎矩如計算表6-3表6—3運行期彈性地基梁彎矩計算表荷載ζ90000000000魏村西抽水站設(shè)計0000000000ζ荷載F96.2.2完建期(1)均布力底板的地基反力p=-164kN/m(2)集中力由于穩(wěn)定計算過程中已計算過各部分的重量，此處的計算過程略。F=270.8kN墩子的自重4(F甲+Gm)+3(Fm+Gm)+△Q+2L(q-p)=04×(270.8+311.6)+3×(162.57+187)+△Q+20.8×(36分配給閘墩的不平衡剪力可近似按集中力考慮，分配給底板的不平衡剪力按均布荷載考慮。其中墩子的不平衡剪力按墩子的厚度分配給中噸和隔墩。(4)綜合得中墩處的集中力N=270.8311-.61F8.8kN底板所受的均布荷載(5)邊荷載的影響表6—4完建期邊荷載作用計算表ξM00各種荷載產(chǎn)生的彎矩圖6-4完建期彈性地基梁的荷載圖中力的單位kN,均布荷載的單位為kN表6—5完建期彈性地基梁彎矩計算表荷載ζFFq9邊00000000000000000000000000注：上面表格中力的單位為kN,均布荷載的單位為kN/m,彎矩的單位為kN/m6.3配筋計算魏村西抽水站設(shè)計`魏村西抽水站設(shè)計第二篇泵站電氣部分課程設(shè)計資料7原始資料一座擬建中的泵站，主電動機的技術(shù)參數(shù)如表所示。通常5臺主機同時運行時，泵站年最大負(fù)表7-1主電動機技術(shù)參數(shù)表型號容量額定電壓額定電流啟動電流數(shù)額定轉(zhuǎn)速6啟動轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩勵磁電壓勵磁電流符合系數(shù)最熱月平均最高溫度：3極端最高氣溫：41℃;雷暴日數(shù)35日/年；由位于站址西南的變電所架設(shè)7.7km專線供電。其輸電電壓為110kV或35kV兩種。最大運行方式時變電所饋電母線的短路容量800MVA,最小運行方式時為600MVA。泵站在計費計量點的功率因數(shù)不8主接線設(shè)計8.1.1主電動機的計算負(fù)荷P.為主電動機的額定電壓，kW:Cosφ?為主電動機的功率因數(shù)K主電動機的負(fù)荷系數(shù)，根據(jù)P/P.查得，Pg為水泵軸功率，kW;8.1.2站變的選型選擇兩臺變壓器，35kV的掛一臺，6.3kV的掛一臺。站變的技術(shù)參數(shù)如表8-1所示表8-1站變技術(shù)參數(shù)表型號容量額定電壓阻抗電連接標(biāo)號空載電高壓低壓空載負(fù)載48.1.3全泵站負(fù)荷統(tǒng)計具體計算如下表8-2表8-2全站負(fù)荷統(tǒng)計表負(fù)荷名稱平均功率因素(cosφ)平均功率因數(shù)角的正切計算負(fù)荷有功功率無功功率視在功率站用電計算負(fù)荷2號站變損耗主機計算負(fù)荷0.9(超前)主變低壓側(cè)負(fù)荷主變損耗主變高壓側(cè)負(fù)荷因為主變尚未選出，其功率損耗可近似地按下式求得AP=0.02S=0.02×307其中n壓器的臺數(shù)S為變壓器低壓側(cè)總的計算負(fù)荷1%為空載電流與額定電流的百分比U,為變壓器阻抗電壓與額定電壓的比值8.2主變的選擇前面已算過主變低壓側(cè)的容量為3331.7kW,考慮余量選擇容量為4000kVA。由于現(xiàn)在有載調(diào)壓越來越普遍，此處選擇可進(jìn)行有載調(diào)壓的主變。主變的技術(shù)參數(shù)如下表8-3表8-3主變技術(shù)參數(shù)表型號容量)額定電壓(kV)阻抗電壓連接標(biāo)號空載電高壓低壓空載負(fù)載678.3供電母線的選擇(35kV架空線的選擇)根據(jù)要求初步選擇LGJ-70型架空母線，具體計算校核見表8-4。表8-4架空母線校核計算表計算內(nèi)容計算公式計算電流(A)供電導(dǎo)線截面積(mm2)式中J為經(jīng)濟電流密度導(dǎo)線電阻和電抗(Ω)按允許截流量校驗導(dǎo)線按電壓損失條件校驗導(dǎo)線8.4主接線主變 9短路電流計算9.2各組件電抗計算Ua=37kV,I?=1.56kA;Uan=6.3kV,I=9.16kA;U=0.4kV,I=144.3kA組件名稱給定參數(shù)阻抗標(biāo)么值同步電動機(水輪發(fā)電站變2站變1主變35kV架空線L=10km架空線魏村西抽水站設(shè)計`系統(tǒng)阻抗大運行S=800MVA小運行Sc=600MVA9.3短路點的短路電流計算9.3.1最大運行方式下(1)系統(tǒng)供給的短路電流短路計算的等值電路圖如下圖9-2最大運行方式下短路計算簡圖具體各點短路時短路電流計算如表3-2表9-2各點短路時短路電流計算表計算短路點計算電抗Zx.高壓i=2.551”低壓i=1.841”高壓i=2.551”低壓i=1.84I’s”(2)電動機的反饋電流計算電動機的反饋電流時必須以電動機的額定功率作為基準(zhǔn)容量，則有9.3.2最小運行方式下圖9-3最小運行方式下短路計算簡圖此處只計算1”,用以校核儀表的靈敏性。具體計算如表3-3各點短路時短路電流計算表表9-3各點短路時短路電流計算表魏村西抽水站設(shè)計計算短路點計算電抗Zx.10泵站機組的啟動計算圖10-1啟動計算簡圖10.2啟動壓降的計算基準(zhǔn)容量取為主變的容量4MVA,基準(zhǔn)電壓取為U?=U=6.3kV11電氣設(shè)備的選擇11.1.1開關(guān)柜的選擇為了留有余地，取主電動機回路工作電流等于主電動機的額定電流，即1=I,=93A,電動機的額定電壓為6kV,故選擇JYN2-10/Z10TTh型開關(guān)柜。開關(guān)柜中的主要電氣設(shè)備有ZN7—10C/630—16型真空斷路器，150A,10kV澆注絕緣LQJC-10-0.5/3-150型電流互感器，F(xiàn)C3型避雷器。11.1.2電動機回路主要電氣設(shè)備的選擇(1)真空斷路器的選擇主電動機回路裝設(shè)真空斷路器，取主電動機回路工作電流等于主電動機的額定電流，即1=t+1=0.06+0.065=0.12短路熱穩(wěn)定計算時間1=1+1+1m=0.6+0.065+0.04選用ZN7—10C/630—16型真空斷路器表11-1ZN7—10C/630—16型真空斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)額定電壓(kV)電壓(kV)額定電流斷電流(kA)額定短路電流開斷次數(shù)(次)額定短路關(guān)合電流(峰值.kA)動穩(wěn)定電流(峰值.kA)4s熱穩(wěn)定電流(有效值，kA)合閘時間不小于(s)6對所選擇的開關(guān)進(jìn)行校核表11-2主電動機回路開關(guān)設(shè)備的校核計算數(shù)據(jù)技術(shù)參數(shù)參數(shù)計算值額定參數(shù)斷路器6Q(kA2.s)其中T。——短路電流非周期分量熱效應(yīng)時間常數(shù)，一般可取0.05s。真空斷路器選配CD10I型操動機構(gòu)。(2)主電動機回路電流互感器的選擇電流互感器裝在A,C兩相上，如圖為測量儀表和繼電器電流線圈接到電流互感器的原理接線圖，選用具有兩個鐵芯的電流互感器，以便把測量儀表和繼電保護兩種電路分開。圖11-1測量儀表和繼電器電流線圈接到電流互感器的原理接線圖選用150A,10kV澆注絕緣LQJC-10-0.5/3-150型電流互感器。接測量儀表的副繞組在1級準(zhǔn)確度下，其額定負(fù)荷Z=0.6Ω。表11-3LQJC-10-0.5/3-150型電流互感器技術(shù)參數(shù)表型號短路穩(wěn)定電流1s熱電流(有效值、kA)動穩(wěn)定電流(峰值，kA)測量儀表電流線圈消耗的功率，見下表11-4:表11-4主電動機回路電流互感器二次負(fù)荷儀表名稱型式A相C相中性線電磁式電流表 功率表功率因子表合計從表中可以看出A相電流互感器的負(fù)荷最大。取I?=5A,接觸電阻R。=0.12,計算A相電流互感器與測量儀表之間的連接導(dǎo)線的容許電阻(設(shè)儀表電流線圈cosφ=1)。假設(shè)中性在線的負(fù)荷等于A相負(fù)荷(偏于安全),則R,=Z,=Z-(KZ,+Z,)=0.6-(√5×0.198+0.1)=0.157其中K為連接導(dǎo)線接線系數(shù)與表計接線系數(shù)，查表可得。由于電流互感器到控制測量儀表之間連接導(dǎo)線的長度L=30m(單向長度),采用銅芯電纜。當(dāng)電流互感器接成不完全星形時，連接導(dǎo)線的截面積S應(yīng)滿足下式要求：其中p—為連接導(dǎo)線的電阻率，銅芯線為1.75×10*Ω·m取s=6mm。計算數(shù)據(jù)和選用的電流互感器的參數(shù)列于表11-5,選擇結(jié)果，滿足選擇條件要求。表11-5主電動機回路電流互感器選擇計算數(shù)據(jù)技術(shù)參數(shù)參數(shù)計算值額定參數(shù)LQJC-10-0.5/3-150電流互感器魏村西抽水站設(shè)計`Q(kA2.s)表11-6電力電纜選擇表校核條件VV-10型電力電纜參數(shù)工作壓力工作電流熱穩(wěn)定魏村西抽水站設(shè)計經(jīng)濟電流密度電壓損失取0.2t=t+t+1=0.06+0.065+0.04=0.165取0.2從表中可見全部符合條件。根據(jù)主要電氣設(shè)備的接線選擇JYN2-10/20TTH型開關(guān)柜。開關(guān)柜中的主要電氣設(shè)備有JDZJ-6型電11.3.2主要電氣設(shè)備的選擇(1)電壓表的選擇6kV電壓互感器是用來給測量儀表，繼電保護和絕緣監(jiān)察裝置提供電壓信息的，所以選擇變比為單JDZJ-6型電壓互感器三臺，由于6kV電壓互感器并未接入記費用的電度表，所以可以在1級的準(zhǔn)確度下工作，其額定容量S?=80VA,下圖為測量儀表和電壓互感器的接線圖，JDZ6-6的技術(shù)參數(shù)見下表表11-7JDZ6-6的技術(shù)參數(shù)魏村西抽水站設(shè)計`額定電壓(V)額定頻率二次繞阻在相應(yīng)準(zhǔn)確級下的額定繞組的連接標(biāo)號高壓低壓13圖11-3測量儀表和電壓互感器的接線圖電壓互感器副邊負(fù)荷分配列在表11-8:表11-8電壓互感器的負(fù)荷分配儀表名稱儀表中電壓線圈數(shù)目儀表數(shù)目每只儀表功率儀表的cosφ每只線圈總計有功功率表261功率因子表25電壓表11電壓表(測量電壓)131根據(jù)表中資料求出互感器總負(fù)荷因此按照容量條件選擇電壓互感器，滿足要求。(2)熔斷器的選擇在電壓互感器的原邊電路中，選配RN,-10/150型熔斷器三個。該型號熔斷電流為12KA,而泵站魏村西抽水站設(shè)計`額定電壓額定電流最大開斷電流(有效值，kA)最小開斷電流(額定電流倍當(dāng)開斷極限短路電流時最大電流(峰值，11.3.36kV電壓互感器開關(guān)柜的一次接線及主要設(shè)備校核條件銅母線參數(shù)工作電流魏村西抽水站設(shè)計'經(jīng)濟電流密度共振現(xiàn)象=278.7Hz則β=1式中：r,=0.289·動穩(wěn)定t=t+1+1=1.2+0.065+0.04=1.305,取28則11.56kV母線支持絕緣子和穿墻套管的選擇表11-11支持絕緣子選擇校驗條件計算數(shù)據(jù)ZNA-6MM型絕緣子參數(shù)工作電壓可見，都符合選擇條件11.5.2穿墻套管的選擇選擇GN15-10Q/630-20型穿墻套管，具體技術(shù)參數(shù)如表11-13表11-12穿墻套管的選擇計算數(shù)據(jù)技術(shù)參數(shù)參數(shù)計算值額定參數(shù)611.6站變開關(guān)設(shè)備的選擇11.6.1額定電流的確定初步選擇同電動機回路的開關(guān)柜即JYN2-10/Z10TTh型開關(guān)柜，選用ZN7—10C/630—16型真空斷路器，150A,10kV澆注絕緣LQJC-10-0.5/3-150型電流互感器，選擇變比為單相三繞組JDZJ-6型電壓互感器三臺。11.6.2開關(guān)設(shè)備的選擇校核計算數(shù)據(jù)技術(shù)參數(shù)參數(shù)計算值額定參數(shù)斷路器6故開關(guān)設(shè)備的選擇滿足要求。i=2.55I"=2.55×8.75=22.31kA其中其中計算數(shù)據(jù)技術(shù)參數(shù)參數(shù)計算值額定參數(shù)LQJC-10-0.5/3-150電流互感器6一11.6.36kV站變的開關(guān)柜的一次接線及主要設(shè)備一圖11-56kV站變的開關(guān)柜的一次接線及主要設(shè)備11.7變低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇為了留有余地，取5臺主電動機及站變的工作電流等于主電動機的額定電流，即由額定電流與額定電壓選擇JYN-10/40型開關(guān)柜，其中主要的電氣設(shè)備有ZN4-10C型真空斷路器，LDZJI-10型電流互感器，HY5W-7.6/30型避雷針。11.7.2主要電氣設(shè)備的選擇t=t+1g=0.06+0.065=0.125s短路熱穩(wěn)定計算時間選用zNt=1+1+1m=0.6+0.065+0.28-10Ⅱ/1000型真空斷路器表11-15ZN4-10C型真空斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)壓kV)最高工作電壓額定電流(A)額定短路開斷電流額定短路電流開斷次數(shù)(次)額定短路關(guān)合動穩(wěn)定電流(峰值)4s熱穩(wěn)定電流有效值合閘時間不小于(s)分閘時間不大于(s)具體校核見下表表11-16主變低壓側(cè)開關(guān)設(shè)備校核計算數(shù)據(jù)技術(shù)參數(shù)參數(shù)計算值額定參數(shù)ZN4-10C真空斷路器6故開關(guān)設(shè)備的選擇滿足要求。表中真空斷路器和隔離開關(guān)，分別選配CD101型和CS18型操動機構(gòu)。電流互感器裝在A,C兩相上，為測量儀表和繼電器電流線圈接到電流互感器的原理接線圖同圖5-1,,選用具有兩個鐵芯的電流互感器，以便把測量儀表和繼電保護兩種電路分開。選用LDZJI-10型電流互感器。接測量儀表的副繞組在1級準(zhǔn)確度下，其額定負(fù)荷Z。=0.6Ω。測量儀表電流線圈消耗的功率，見表11-18表11-17主變低壓側(cè)電流互感器二次負(fù)荷儀表名稱型式負(fù)荷(Q)A相C相中性線電磁式電流表—功率表功率因子表合計從表中可以看出A相電流互感器的負(fù)荷最大。取I?=5A,接觸電阻R=0.12,計算A相電流互感器與測量儀表之間的連接導(dǎo)線的容許電阻(設(shè)儀表電流線圈cosφ=1)。假設(shè)中性在線的負(fù)荷等于A相負(fù)荷(偏于安全),則其中K為連接導(dǎo)線接線系數(shù)與表計接線系數(shù)，查表4-15。由于電流互感器到控制測量儀表之間連接導(dǎo)線的長度L=30m(單向長度),采用銅芯電纜。當(dāng)電流互感器接成不完全星形時，連接導(dǎo)線的截面積S應(yīng)滿足下式要求：計算數(shù)據(jù)和選用的電流互感器的參數(shù)列于表11-18,選擇結(jié)果，滿足選擇條件要求。表11-18主變低壓側(cè)電流互感器選擇校核計算數(shù)據(jù)技術(shù)參數(shù)參數(shù)計算值額定參數(shù)LQJC-10-0.5/3-150電流互感器6 11.7.3主變壓器低壓側(cè)開關(guān)柜的一次接線及主要設(shè)備圖11-6變壓器低壓側(cè)開關(guān)柜的一次接線及主要設(shè)備11.8主變高壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇11.8.1開關(guān)柜的選擇為了留有余地，取主電動機回路工作電流等于主電動機的額定電流，即根據(jù)以上計算以及主要電氣設(shè)備的接線選擇JYN1-35(F)4011.8.2主要電氣設(shè)備的選擇(1)斷路器變主保護動作時限1。=0.06s,后備保護時間t,=0.6s,則斷路器實際開斷時間t?=t+t=0.06+0.06短路熱穩(wěn)定計算時間選用zN12-35/1250型真空斷路器表11-192N12-35/1250型真空斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)額定電壓最高工作電壓額定電流額定短路開斷電流額定短路電流開斷次數(shù)(次)額定短路關(guān)合電流(峰值，kA)動穩(wěn)定電流(峰值，kA]4s熱穩(wěn)定電流(有效值，kA)額定電容器組開斷電流(A)合閘時間不小于分閘時間不大于魏村西抽水站設(shè)計`表11-20主變高壓側(cè)開關(guān)設(shè)備選擇計算數(shù)據(jù)技術(shù)參數(shù)參數(shù)計算值額定參數(shù)2N12-35/1250斷路器Q(kA2.s)表中選用400A,35kV澆注絕緣LCZ-35Q型電流互感器。接測量儀表的副繞組在I級型號短路穩(wěn)定電流1s熱電流(有效值，kA)動穩(wěn)定電流(峰值，kA)測量儀表電流線圈消耗的功率，見表11-22:表11-2235kV側(cè)電流互感器二次負(fù)荷儀表名稱型式負(fù)荷(Q)A相C相中性線電磁式電流表/功率表/功率因子表//合計從表中可以看出A相電流互感器的負(fù)荷最大。取I?=5A,接觸電阻R。=0.12,計算A相電流互感器與測量儀表之間的連接導(dǎo)線的容許電阻(設(shè)儀表電流線圈cosφ=1)。假設(shè)中性在線的負(fù)荷等于A相負(fù)荷(偏于安全),則R,=Z,=Z-(KZ,+Z)=0.6-(V3×0.198+0.1)=0.157Ω其中K為連接導(dǎo)線接線系數(shù)與表計接線系數(shù)，查表4由于電流互感器到控制測量儀表之間連接導(dǎo)線的長度L=30m(單向長度),采用銅芯電纜。當(dāng)電流互感器接成不完全星形時，連接導(dǎo)線的截面積S應(yīng)滿足下式要求：取S=6mm2表11-2335kV側(cè)站變電流互感器選擇校核計算數(shù)據(jù)技術(shù)參數(shù)參數(shù)計算值額定參數(shù)LCZ-35Q電流互感器計算數(shù)據(jù)和選用的電流互感器的參數(shù)列于下表，選擇結(jié)果，滿足選擇條件要求。11.8.3主變壓器高壓側(cè)開關(guān)柜的一次接線及主要設(shè)備圖11-7主變壓器高壓側(cè)開關(guān)柜的一次接線及主要設(shè)備11.9.1開關(guān)柜的選擇根據(jù)主要電氣設(shè)備的連接，選擇JYN1-35(F)110型電壓互感器一臺RN,-10/150型熔斷器。11.9.2主要電氣設(shè)備的選擇(1)電壓互感器的選擇JD6-35型電壓互感器一臺，由于35kV電壓互感器并未接入記費用的電度表，所以可以在1級的準(zhǔn)確度下工作，其額定容量S?=250VA,測量儀表和電壓互感器的接線圖同圖5-2,電壓