第9章泵房課件

第三節(jié)泵房通風(fēng)泵房?jī)?nèi)的熱量：電機(jī)散熱電氣設(shè)備散熱輻射熱泵房?jī)?nèi)溫度過(guò)高的危害：電機(jī)功率下降（T=50℃，W下降25%）絕緣老化效率降低影響工作人員身體健康通風(fēng)方式：自然通風(fēng)（熱壓、風(fēng)壓）機(jī)械通風(fēng)通風(fēng)計(jì)算內(nèi)容包括：自然通風(fēng)：①根據(jù)通風(fēng)量→進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)窗面積；②根據(jù)已有門窗面積→校核通風(fēng)效果。機(jī)械通風(fēng)：①確定風(fēng)道布置與截面尺寸、風(fēng)壓損失；②選擇風(fēng)機(jī)。

*一般先考慮自然通風(fēng)，主要是確定門窗面積，在自然通風(fēng)不滿足條件的情況下，考慮機(jī)械通風(fēng)。一、通風(fēng)量計(jì)算1．電動(dòng)機(jī)散熱式中：N——電動(dòng)機(jī)輸出功率（kW）；η——電機(jī)效率；Z——電機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)；

W——電機(jī)輸入功率。2．電氣設(shè)備散熱、輻射熱上述兩項(xiàng)考慮為10%的電機(jī)散熱。所以，總的散熱量

3．通風(fēng)所需的空氣量熱量平衡方程進(jìn)入泵房的冷空氣傳入室內(nèi)的熱量+泵房?jī)?nèi)散熱=排出室外熱空氣帶走的熱量Cp——空氣的定壓比熱（kJ/kg·℃）*設(shè)計(jì)時(shí)，t內(nèi)－t外=3~5℃二、自然通風(fēng)1．根據(jù)已開窗面積，校核通風(fēng)量設(shè)進(jìn)風(fēng)窗面積F1，排風(fēng)窗面積F2，兩窗中心線高差H。存在等壓面N—N，該面室內(nèi)外壓力均為PN下窗中心：內(nèi)壓力：P1內(nèi)=PN+ρ內(nèi)gh1外壓力：P1外=PN+ρ外gh1因?yàn)镻1外>P1內(nèi)所以下窗中心處壓差：ΔP1=P1外－P1內(nèi)=gh1(ρ外－ρ內(nèi))同例：上窗中心：內(nèi)壓力：P2內(nèi)=PN－ρ內(nèi)gh2外壓力：P2外=PN－ρ外gh2。P2內(nèi)>P2外所以，上窗中心壓差：ΔP2=gh2(ρ外－ρ內(nèi))F1、F2、H已知，可得：h2=H－h(huán)1式中：ξ1——進(jìn)風(fēng)窗阻力系數(shù)；ξ2——排風(fēng)窗阻力系數(shù)；ρ排——排氣窗口處空氣密度。如上、下窗選用同種型號(hào)，則ξ1=ξ2在上式中，一般認(rèn)為ρ外≈ρ排，即ρ外/ρ排=1，則：求進(jìn)風(fēng)窗、排風(fēng)窗口風(fēng)速：

如q1,q2>q，則說(shuō)明自然通風(fēng)滿足要求，否則需要機(jī)械通風(fēng)。

2．根據(jù)通風(fēng)量推求所需進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)窗面積設(shè)進(jìn)風(fēng)窗面積、排風(fēng)窗面積分別為F1、F2，兩窗中心高差H。由此進(jìn)行窗的布置根據(jù)上述布置，按1再進(jìn)行一次通風(fēng)量校核。

*門窗面積一般要占?jí)γ娣e的30%以上，一般在吊車梁上面布置排風(fēng)窗，吊車梁下面布置進(jìn)風(fēng)窗。*窗由定型產(chǎn)品可供選擇。

三、機(jī)械通風(fēng)泵房機(jī)械通風(fēng)的兩種形式：

全面通風(fēng)——向整個(gè)泵房通風(fēng)。

局部通風(fēng)——對(duì)電動(dòng)機(jī)局部通風(fēng)（效果好），電機(jī)散出的熱風(fēng)由風(fēng)道集中排出。

電動(dòng)機(jī)冷卻方式：（1）開敞式自然通風(fēng)——小型立式、臥式電機(jī)；（2）半管道式通風(fēng)——大中型立式同步電機(jī)；

（3）管道通風(fēng)——臥式電機(jī)、風(fēng)扇處加罩，將熱風(fēng)抽走；（送風(fēng)）（4）冷卻器——大中型立式同步機(jī)（封閉循環(huán)式）。

1．通風(fēng)量

t1——電機(jī)內(nèi)允許最高溫度；t2——吸入空氣溫度*此公式與前相比少了Z，即每臺(tái)電機(jī)均設(shè)專門的機(jī)械通風(fēng)。

2．風(fēng)壓損失計(jì)算（1）風(fēng)道布置：有多種布置形式，與電機(jī)類型、泵房型式有關(guān)。（2）風(fēng)壓損失：對(duì)矩形管，若h>hF（hF——電機(jī)風(fēng)扇葉片轉(zhuǎn)動(dòng)是產(chǎn)生的風(fēng)壓）則需加大管道面積或設(shè)風(fēng)機(jī)。第四節(jié)泵房整體穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)步驟：規(guī)劃提供資料→機(jī)組選型→裝置設(shè)計(jì)→泵房型式、尺寸確定、設(shè)備布置→穩(wěn)定分析→結(jié)構(gòu)計(jì)算→施工圖整體穩(wěn)定——泵房整體在各種荷載組合下不發(fā)生傾覆、滑動(dòng)、浮起等破壞。一、計(jì)算內(nèi)容抗滑、抗浮、抗傾、地基應(yīng)力、地下輪廓線設(shè)計(jì)等。

二、計(jì)算情況1、竣工工況（完建期）

工程剛建成尚未投入運(yùn)行，后墻及側(cè)墻等已回填土，有一定埋深的地下水，但進(jìn)出水側(cè)均無(wú)水，泵房承受自重（包括設(shè)備重）及土壓力、地下水壓力作用。2、設(shè)計(jì)工況（正常運(yùn)行期）

泵房在設(shè)計(jì)水位下運(yùn)行堤身式泵房：進(jìn)水側(cè)——設(shè)計(jì)水位出水側(cè)——設(shè)計(jì)水位堤后式泵房：進(jìn)水側(cè)——設(shè)計(jì)水位出水側(cè)——地下水位（由滲流計(jì)算確定）。

站身除受自重及設(shè)備重量外，還承受作用于站身上的水重、水壓力、土壓力、揚(yáng)壓力等。3、校核工況

泵站出現(xiàn)校核水位情況。4、檢修工況

指濕室、塊基型泵站檢修時(shí)，進(jìn)水池或進(jìn)水流道無(wú)水情況。抽水站的檢修一般在低水位情況下進(jìn)行，進(jìn)水池?zé)o水或取最低水位，出水側(cè)或墻后取可能出現(xiàn)的相應(yīng)水位。5、止水失效工況

指水平止水或垂直止水失效（斷裂、破壞），從而引起滲徑減小，滲透壓力增大的工況。對(duì)堤身式泵房來(lái)說(shuō)，這種情況尤需校核，此時(shí)，進(jìn)、出水側(cè)均取▽設(shè)。6、調(diào)相期

指大型同步電機(jī)調(diào)相運(yùn)行時(shí)，流道內(nèi)無(wú)水，機(jī)組空車運(yùn)行。（空車調(diào)勵(lì)磁，調(diào)節(jié)無(wú)功功率）7、地震工況三、荷載計(jì)算恒載：泵房自重：屋蓋、前后墻、梁、板、門、窗、底板……；機(jī)電設(shè)備：電機(jī)、泵等?；钶d：土壓力、水壓力、水重、浮托力、滲透壓力、浪壓力、風(fēng)載、雪載、人群荷載、地震荷載等。1．土壓力無(wú)粘性土：粘性土：*如土的上部有均布荷載作用，則要考慮附加土壓力的影響，P=qKa。*對(duì)粘性回填土，一般不考慮凝聚力C的影響或?qū)要折減（按20%考慮）。*墻后回填土如有一定地下水位，則水中部分土壓力計(jì)算時(shí)取浮容重。

2．水壓力P=rh*止水以下直墻上的水壓力計(jì)算方法。3．浮托力浮托力由下游水位產(chǎn)生。4．滲透壓力由上下游水位差產(chǎn)生。計(jì)算方法：直線比例法、阻力系數(shù)法、改進(jìn)阻力系數(shù)法。5．浪壓力

對(duì)進(jìn)出水池水面比較寬闊的情況進(jìn)行浪壓力計(jì)算，一般情況不考慮該項(xiàng)。根據(jù)水位的深淺，浪壓力呈以下兩種圖形。

影響因素：風(fēng)速、水深、吹程、水面形狀。

計(jì)算方法：《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦?！侗谜驹O(shè)計(jì)規(guī)范》亦推薦以下二個(gè)公式：官?gòu)d—鶴地公式；薄田試驗(yàn)站公式。設(shè)計(jì)水位時(shí)，風(fēng)速宜采用相應(yīng)時(shí)期多年平均最大風(fēng)速的1.5~2.0倍，最高運(yùn)行水位或洪水位時(shí)，風(fēng)速宜采用相應(yīng)時(shí)期多年平均最大風(fēng)速。6．風(fēng)壓力作用在泵房表面上的風(fēng)荷載按下式計(jì)算P=KⅠ×KⅡ×P0式中：P0——基本風(fēng)壓（kg/m2）（查“全國(guó)基本風(fēng)壓圖”。它是指空曠平坦地面以上10m處30年一遇10min平均最大風(fēng)速形成的壓力。P0=9.80665v2/16。如P0<25kg/m2，則按25kg/m2考慮。）KⅠ——風(fēng)壓高度變化系數(shù)（查表）。KⅡ——建筑物風(fēng)載體形系數(shù)。7．地震力地震烈度為7°及7°以上時(shí)考慮。地震情況下會(huì)產(chǎn)生：地震慣性力：水平、垂直。由慣性加速度引起。地震動(dòng)水壓力、地震動(dòng)土壓力。（1）地震慣性力：（2）地震動(dòng)水壓力：（3）地震動(dòng)土壓力：**根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》①7°以下不考慮地震力。②3級(jí)以下建筑物不考慮地震力。③地震垂直慣性力按50%考慮。④地震荷載不與最高洪水組合。四、站身穩(wěn)定計(jì)算1．失穩(wěn)形式（1）滑動(dòng)

表層滑動(dòng)——產(chǎn)生沿基底的平面滑動(dòng)。深層滑動(dòng)——在垂直、水平荷載作用下，地基達(dá)到整體剪切破壞，形成一個(gè)連續(xù)的滑動(dòng)面。深層、表層滑動(dòng)的判別:臨界垂直應(yīng)力：PCK≥地基應(yīng)力平均值，只可能發(fā)生表層滑動(dòng)PCK<地基應(yīng)力平均值，只可能發(fā)生深層滑動(dòng)。

（2）浮起

浮托力過(guò)大而致，一般發(fā)生在干室型泵房。（3）傾覆

水平力過(guò)大，地基應(yīng)力不均勻而致；如發(fā)生過(guò)大的滲透變形，也會(huì)導(dǎo)致站房?jī)A覆。

2．抗滑穩(wěn)定計(jì)算（1）齒坎較淺或無(wú)齒坎f——底板混凝土與土的摩擦系數(shù)。（2）齒坎較深*①∑V'中應(yīng)考慮底板與滑動(dòng)面間的土重。②對(duì)粘土，，C'=(0.2~0.3)C

砂土,，C'=0**[KC]按《規(guī)范》取值，由建筑物等級(jí)及荷載類型決定。*KC偏小的解決方法①改變泵房尺寸。②上游加設(shè)鋪蓋，設(shè)法減小滲透壓力。③加鋼筋混凝土阻滑板（未加阻滑板時(shí)KC≥1）。④減小墻后填土高度，降底地下水位。⑤換砂墊層。土基上沿閘室基底面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值（GB/T50265—97）荷載組合泵站建筑物級(jí)別1234、5基本組合1.351.301.251.20特殊組合Ⅰ1.201.151.101.05Ⅱ1.101.051.051.00*特殊組合Ⅰ：施工情況、檢修情況、非常運(yùn)用情況*特殊組合Ⅱ：地震情況3．地基應(yīng)力計(jì)算要求：①σmax<[R]，σmin>0②[η]——不均勻系數(shù)允許值。（與地基土質(zhì)的堅(jiān)實(shí)程度及荷載組合類型相關(guān)）不均勻系數(shù)允許值（GB/T50265—97）地基土質(zhì)荷載組合基本組合特殊組合松軟1.52.0中等堅(jiān)實(shí)2.02.5堅(jiān)實(shí)2.53.0*對(duì)于重要的大型泵站，不均勻系數(shù)允許值可按上表列值適當(dāng)減小。*對(duì)于地基較好，且泵房結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的中型泵站，不均勻系數(shù)允許值可按上表列值適當(dāng)增大，但增加值不應(yīng)超過(guò)0.5。*對(duì)于地震情況，不均勻系數(shù)允許值可按表中特殊組合欄所列值適當(dāng)增大。4．抗浮穩(wěn)定計(jì)算*1.05為特殊荷載組合；1.1為基本荷載組合。*[Kf]只考慮荷載組合，不考慮泵站級(jí)別。計(jì)算情況：對(duì)干室型泵房、泵房剛建好，未進(jìn)行機(jī)組安裝，四周未填土，出現(xiàn)最高水位。5．抗傾穩(wěn)定計(jì)算五、泵房地基的滲透變形

滲透破壞是水利工程失事的主要原因之一，滲透變形主要有二種形式：流土、管涌。滲透變形的主要原因——滲流出逸點(diǎn)處的滲透坡降i過(guò)大。

防止?jié)B透變形的措施：①設(shè)計(jì)好的地下輪廓線；②做好防滲和排水設(shè)施；③在可能的情況下，減小ΔH（如設(shè)計(jì)成堤后式）。

六、地下輪廓線設(shè)計(jì)1．滲徑長(zhǎng)度的確定勃萊法：Lmin≥C·ΔHmax萊因法：2．增加滲徑的方法①上游設(shè)防滲鋪蓋，并在連接處做好止水；②加深齒墻（0.5~2m）；③加防滲板樁。3．排水在下游設(shè)冒水孔孔徑：φ50~φ100mm間隔：1m左右設(shè)反濾層第五節(jié)站房主要構(gòu)件及計(jì)算一、擋土墻二、屋架三、吊車梁四、排架1．水泵梁水泵梁的型式與泵的大小有關(guān)①型式大型水泵采用其它的支承型式如：支墩：（江都一站、二站）吊支在砼彎管或泵井上：（江都三站等）。②荷載：a．梁的自重——垂直均布靜荷載q。b．泵體重——喇叭口、導(dǎo)葉體、彎管等P1。c．出水彎管至后墻之間的水重、管重P2。其中b、c——P1、P2傳給水泵梁，認(rèn)為是集中荷載，各梁承擔(dān)1/2，即：d．正常運(yùn)行、事故停機(jī)產(chǎn)生的水平?jīng)_擊力、垂直沖擊力。通常只計(jì)算事故停機(jī)或拍門失效時(shí)產(chǎn)生的水平?jīng)_擊力。動(dòng)量方程：，Q——倒轉(zhuǎn)流量，?。?.2~1.6）Q設(shè)作用在彎管的力Rx=Fx，Rx——作用在泵上的水平力。Rx要作用在兩根梁上，而且還要考慮一動(dòng)力系數(shù)K=1.2~1.8故每根梁上所受到的水力沖擊為：③計(jì)算簡(jiǎn)圖a．墩墻式b．排架式2．電機(jī)支承結(jié)構(gòu)①支承形式a．梁式支承采用井字梁，主梁機(jī)跨在隔墩上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便。大部分800kW以下的機(jī)組采用這種型式。b．構(gòu)架式支承組成：圈梁：（屬構(gòu)架上部結(jié)構(gòu)）L形斷面立柱：支承在泵井上這種結(jié)構(gòu)常結(jié)合水泵井采用。優(yōu)點(diǎn)：整體剛度好、聯(lián)軸層空間大、檢修方便。適用：適用于1600kW以上的機(jī)組。

c．縱梁牛腿式優(yōu)點(diǎn)：使水泵層、檢修層布置寬敞，便于操作及拆裝檢修。適用：1600kW以下機(jī)組。d．園筒式支承由上下直徑相同的園筒構(gòu)成電機(jī)支座。優(yōu)點(diǎn)：剛度大、抗扭、抗振性好。缺點(diǎn)：使檢修層空間減小，檢修不便。僅用于7000kW立式機(jī)組，與蝸殼、出水室相結(jié)合。

e．塊狀支承適用于臥式機(jī)組，一般為大體積混凝土。只要滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性即可。

②荷載a．垂直靜荷載P1。機(jī)座自重、電機(jī)層部分樓板傳來(lái)的重量，電機(jī)定子、上機(jī)架、下機(jī)架等。b．活荷載。軸向水壓力：c．水平推力（切向力）正常扭矩：M正=9.552Ncos/n短路扭矩：M短=9.552N/nχskχsk——電機(jī)暫態(tài)阻抗0.18~0.33扭矩產(chǎn)生的左向水平推力（切向力）要分配到各個(gè)螺栓上。（一般M短>M正，所以MK=M短）α——系數(shù)，19.61。d．水平離心力（徑向）由于相組轉(zhuǎn)動(dòng)部分會(huì)產(chǎn)生偏心，故旋轉(zhuǎn)時(shí)有一定水平離心力。W——轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量；ω——角速度。*注意：除了水推力外，均要乘以動(dòng)力系數(shù)。K=1.3~2.0（有的文獻(xiàn)取1.3~1.5）

③動(dòng)力計(jì)算：不能發(fā)生共振（振動(dòng)頻率計(jì)算）；振幅驗(yàn)算；動(dòng)力系數(shù)驗(yàn)算?！兑?guī)范》要求：水平振幅fh≤0.20mm；垂直振幅fv≤0.15mm。動(dòng)力系數(shù)驗(yàn)算結(jié)果為1.3~1.5。④結(jié)構(gòu)計(jì)算抗彎、抗扭、裂縫驗(yàn)算。

⑤結(jié)構(gòu)計(jì)算抗彎、抗扭、裂縫驗(yàn)算。

六、出水流道1．虹吸式出水流道管墩整體式：只作橫斷面結(jié)構(gòu)計(jì)算。分段式：橫斷面結(jié)構(gòu)計(jì)算，縱向靜力計(jì)算。①荷載a．結(jié)構(gòu)自重；b．內(nèi)水壓力；c．負(fù)壓；d．駝峰斷面的動(dòng)水壓力：