排水渠泵站工程水力机械电工及金属结构设计方案

排水渠泵站工程水力机械电工及金属结构设计方案第一节水力机械一、泵站主要参数1、扬程：(1) 最高净扬程：3.90m(2) 设计净扬程：3. 22m(3) 平均净扬程：1.95m(4) 最低净扬程：02、设计流量：30. 0m3/s3、装机容量：5X500KW (四用一备)二、水泵电动机组的型式选择根据泵站参数选择适合本泵站的水泵有1600ZLQ7. 5 -4 型、1.6ZLQ-135 型、1600ZLQ7. 5-4. 3 型等立式全调 节轴流泵。水泵特性曲线见图5-1-K图5-1-2、图5-1 -3、各种水泵主要性能比较见表5-1-E在最高扬程时，1600ZLQ7. 5-4. 3型效率最高即n =8 8%,其次为1600ZLQ7. 5-4型，即n =85%,第三位为1. 6 ZLQ-135型。从流量上看，1600ZLQ7. 5-4型流量最大Q二7. 2m3/s,其次为 1600ZLQ7. 5-4. 3 型,最小为 1.6ZLQ-1 35型，也有7. 03m3/s的流量。在设计扬程时，1600ZLQ7. 5-4. 3型效率最高即n =88. 8%,效率最低为1.6ZLQ-135型,即82. 5%,几种泵型 均能满足设计流量的要求。在加权平均扬程的情况下，若以设计流量工况点计, 1600ZLQ7. 5-4. 3 型效率最高 n =87%,比 1600ZLQ7. 5-4 型高1.0%,比1. 6ZLQ-135型高2.0%o从抽排能力上看 1.6ZLQ-135 型最大即 Q=10. 2m3/s,其次为 1600ZLQ7. 5-4. 3 型即 Q=9. 7m7s,第三位为 1600ZLQ7. 5-4 型,Q=8. 7 n)3/s,均在设计流量以上。从水泵特性曲线查到的最低允许运行扬程看，1600 ZLQ7. 5-4. 3型最低,其扬程为1.血,其次为1.6ZLQT35型，扬程为1. 3m,允许最低扬程最高的泵为1600ZLQ7.5-4型，扬程为1.9m。从吸出高度Hs值看，除1.6ZLQ-135型水泵Hs为-1. 20m,其余Hs值均为-1.25m。综合各种因素，在本阶段选择1600ZLQ7. 5-4型轴流泵与TL500-24/1730型同步电动机直联。其参数如下：水泵型号：1600ZLQ7. 5-4型设计扬程：H=4. 7m设计流量：Q=7. 5m3/s设计点效率：n二86%转速：n二250r/niin叶片调节范围：-4。- +4。电动机型号：TL500-24/1730型功率：P二500KW电压:U=10. 0KV电流：I=32A转速：n=250r/min频率：f=50HZ功率因素：cos中二0. 9 （越前）制造厂提供的吸出高度为-1.25m,经综合考虑，水 泵叶轮中心线安装高程拟定为24. 55mo即水泵叶轮中心 线的设计淹没深度为-1.25m。三、辅助设备的选择1、透平油系统本泵站选用国产30#透平油，供水泵电动机各轴承 润滑用油，根据计算并参考有关同类泵站的资料，拟定 电动机推力轴承用油量为0. 3m3,下导轴承用油量为0. 1 虻，油桶按一台机组加上管路油量的110%确定，选择容 积为lm3的室内油桶两只，一只为净油桶，一只为污油 桶。油处理设备选择ZJCQ-2型透平油过滤机一台，ZCY -3. 3/3. 3-1型齿轮油泵两台，供油处理之用。2、供水系统供水系统的主要任务有：（1）机组技术供水，供水对象有推力轴承冷油器、 下导轴承冷油器、主轴密封、水导轴承冷却润滑用水等。（2）厂房内、外消防用水。（3）厂内少量的生活用水。根据以上的供水任务，对水量、水压和水质的要求, 参考单机容量相同的泵站资料，选择IS100-80-160型离 心式水糸两台互为备用。3、排水系统本泵站排水系统由厂内渗漏排水和检修排水组成， 根据排水量设集水井的容积为117n?,根据集水池容积及 闸门漏水量选择两台WQ250-15-18. 5型排水泵，将水排 至出水池。水泵由WX-6000型水位控制器控制。4、低压气系统本系统参考单机容量相同的泵站资料，无制动系统。 故本泵站只按打开虹吸式出水流道顶部的真空破坏阀及 集水廊道排水管吹扫考虑，选择V-1. 0/8型低压气机两 台，互为备用。5、抽真空系统泵站抽真空主要用在虹吸式出水流道上，用以改善 主泵机组起动性能，抽气量按下式计算Q=P1V/P2-V2 （m3）式中：Pl一抽气前的真空压力（m水柱），对于自 由空气为10m水柱；P2抽气后的真空压力（m水柱）；V】一抽气前流道内的空气体积（蛆）；V2一抽气后流道内的空气体积，V2=V-V3 （m3）,式 中V3为产生负压后，流道内水面上升的充水部分体积（m 3） O抽气时间按下式计算：t=Q/q （分）式中：q一抽气期间，真空泵单位时间平均抽气量（5 分）o抽气设备选用SZ-3型水环真空泵两台，互为备用。6、水力监测系统(1) 上、下游水位测量全厂配置两套SSC-3型数字式水位测量仪，在泵站 的进水池和出水池各装一套水位测量仪，显示仪安装在 中央控制室。(2) 机组测量在每台泵的进口设置真空压力表，在泵的出口设压 力表，在虹吸式出水流道的顶部设置真空压力表。7、起重及机修设备起吊最重件为电动机转子联轴，重量为5.3t,选择 10/3t电动双钩桥式起重机一台，跨度为9.4m,中级工 作制，可满足厂内机组的安装和检修时起吊重物用。根据泵的外壳的拉开要求，选用SH,型环链手拉葫芦 两只，另根据检修主机及辅助设备的需要，另选用SH3 和5R型环链手拉葫芦各两只，5.5t螺旋千斤顶8个。本泵站还考虑一定数量的机修设备：车床C615型一 台，刨床BC60638型一台，落地式沙轮机S3SL-250型一 台，主钻Z525型一台，台钻Z4051型一台，电焊机BX3 -300-2型电动沙轮机两台，冲击钻两台，手电钻两台， 氧焊枪两套，角磨机两台，絞刀两套，钳工工具两套， 量具一套，4台虎钳两台。四、釆暖、通风1、主副厂房主厂房为地面式厂房结构，联轴层以上釆用自然通 风，通过窗口进行调节空气的换气量。水泵层釆用机械送风和机械排风，共安装T35-11型 N03. 15轴流通风机四台进行换气。透平油库、油处理室，压气机室釆用机械排风，各 选一台T35/11型N03. 15轴流通风机。2、中央控制室中央控制室选用两台柜式冷暖空调。五、水力机械设备布置1、电机层在主机间布置有五台TL500-24/1730型同步电动 机，在出水侧为电气高、低压盘、励磁盘和保护盘，进水侧为主要通道，在左侧布置安装场，并布有吊物孔, 在右侧布置控制柜室。行车布置在40.31m高程的轨道 上。2、联轴层在安装场下面布置油库、油处理室、副厂房下面布 置有压气机室，进水侧布置楼梯间。3、水泵层在出水侧靠1#、5#主泵布置两台排水泵。六、消防本泵站以自防自救为主，消火水源取自泵的供水系 统，在厂房外设有两个消火栓，在厂内联轴层和电机层 各设两个消火栓，在各层还设置1311灭火器和泡沫灭火 器，在油库以灭火弹灭火。七、水力机械主要设备见水力机械主要设备表，表5-1-2。第二节 供配电用及控制系统一、概况及供电1、供电环境豉湖排涝泵站地处观岑路南港桥西100m,豉湖渠 上，距110KV岑河变7km,距35KV观音当变5km,目前 经过泵站选址处仅有观音当交一回10KVZGJ-75电源线。2、供电方案由于城区及锣场工业新区排涝标准要求高，根据泵 站设计规范(GB50265-97)、供配电系统设计规范 (GB50052-95),泵站设计为双电源供电，从岑河变、 观音当交各出10KV线路1回，电线采用LGJ-120钢芯绝 缘铝绞线。3、负荷情况根据水泵工作功率曲线，水泵最大工作轴功率为43 0KW,加上摩擦损耗，风阻等因素，因此，电机选500KW、 24极、250转/分、10KV高压同步电动机，型号为TL50 0-24/1730,目前国内上海、湘潭、兰州、沈阳、咸宁等 电机厂均能生产10KV电压等级同步电动机，且技术相当 成熟，加上站用电等负荷，泵站总负荷约为2500KW。4、电源：由岑河变和观音当变各出10KV电源线一 回，在泵站变电站构成环网电源，由于观音当变目前基 本已满载，没有富裕容量，故釆用岑河变作主用电源， 观音当变作备用电源，两路电源严格互锁。5、主接线方式：由岑河变进线柜，观音当变进线柜, 变压器进线柜，电机母线总开关柜母线构成10KV电源母 线，此四柜位于变电站内。电机定子供电由电机母线总 开关柜出线至泵房，经泵房损升柜至电机负载母线，再 经定子开关柜送至各电机定子。二、主要电气设备序号名称型号数量备注1冋步电动机TL500-24/1730、 500KW、24 极、250 转/分、10KV5台四用一备210KV高压定子开关柜XGN2-12 (Z)9台3高压损升柜XGN2-121台4直流励磁柜KGLF11-200/905台5继电保护柜5台非标定做6温度保护柜5台非标定做7380V低压配电柜NGC3(NMNS)7台8真空破坏阀控制柜1台非标定做9真空泵、压气机控制柜1台非标定做10冷却水泵、廊道排水泵控制箱4台非标定做11中心控制室主机仪表状态屏1台非标定做12中心控制室辅机仪表状态屏1台非标定做13中心控制室控制台1台非标定做14油浸式变压器S11-MR-400/101台15直流浮充柜NG23(GZG)DC220V1台16铅酸蓄电池柜单个电池12V 100 Ah1台17程控交换机柜32门、8中继1台18消防控制柜1台19电容无功补偿柜NGGJ1-01 120kvar/161台2010KV电力线路LGJ120钢芯绝缘铅绞线12km三、机组启动压降计算本泵站5台机组采用每隔30秒起动一台，电机的起 动电流按6倍额定电流计算，经计算，第一台机组起动 母线的电压降为6. 72%,最后一台机组起动的电压降为1 1.2%,按泵站设计规范要求，起动电压降不大于15%, 因此可直接米用全压起动。四、过电压保护及接地系统1、在两回电源线的落地杆上装设氧化锌避雷器，在 10KV电源进线柜内也安装氧化锌避雷器，10KV定子开关 柜断路器釆用真空断路器，为防止操作过电压，在各高 压开关柜内均设无间隙氧化锌避雷器。2、全泵站安全接地和工作接地连成一体，接地充分 利用水工建筑物、金属结构等自然接地体，根羸存算R二0. 5XP/VSZ=O. 5 X 300/ V 50 X 25=4. 2 欧姆,若实测不能 满足规范要求，可增设人工接地体。接地体连接镀锌扁 铁釆用双回路且有联络接线方式，防止因单回接地线锈 断而使用电设备浮地运行。五、站用电380V交流站用电主要用电设备为直流励磁系统，冷 却水泵、廊道排水泵，真空泵、压气机、节制闸、格栅、 直流浮充电源、办公、车间用电及照明。所有上述用电 设备由一台S11-MR-400/10油浸式变压器供电，变压器 位于变电站内，变压器的高压侧由高压开关柜接在电源 母线上，低压侧接在低压进线电柜上，然后分线至主机 配电柜，辅机配电柜、生活消防柜。当泵房不运行时， 只对生活消防柜供电，泵房内停电，泵房安全性好。六、自动控制为提高泵站运行的可靠性，确保操作人员的工作安 全，减轻运行人员的劳动强度，本泵站釆用泵房、变电 站、中心控制室分开设计，建筑上独立成单体，且各建 筑单体相隔25m的安全间隔。中心控制室位于豉湖渠北 岸，泵房东北侧。釆用中心控制室自动控制，中心控制 室手动控制和就地手动控制三种控制模式，设备运行时 采用中心控制室自动控制，设备故障或检修时釆用手动 控制。中心控制室设有一控制台，控制台上有操作电钮 和简要的仪表状态屏，控制室两侧设有详细的主机、辅 机仪表状态屏，运行人员不用进泵房和变电站，就能在 中控室对全站所有设备进行操作控制和监视。当设备发 生故障，中心控制室会发出相应的声光报警信号，仪表 状态屏上相应的状态灯会闪烁红光，便于操作人员及时 排除故障。自动控制系统设计成以一个命令脉冲完成开 机和停机，同时发出信号指示，自动控制系统采用PLC 可编程控制器代替传统的继电控制。本站设置下列自动化内容1、机组定子自动操作2、机组转子励磁自动操作3、继电保护和温度保护的自动操作4、真空虹吸流道的自动操作5、冷却水泵、廊道排水泵的自动操作6、火灾消防自动操作七、电能计量本泵站采用两回专线进线，电源分别来自两个变电 站，供电公司变电站内装设计量仪表。泵站工作时向10 KV电网输送无功，为便于观察及抄表，将岑河变有功无功电度表，观音当变有功无功电度表，同步电动机逆向 总无功电度表安装于中心控制室内，作参考电能计量用， 变电站内不设计量仪表。八、继电保护本站继电保护含同步电动机、变压器保护，其装设种类 和数量均满足继电保护和自动装置设计技术规程要 求，其配置情况如下：1、同步电动机继电保护(1) 电流速断保护：用于电动机定子绕组的相间短 路保护(2) 纵差动保护：用于保护电动机定子绕组及其引 出线的相间短路。(3) 过负荷保护：用于保护电动机三相对称过负荷(4) 低电压保护：用于监视电动机端电压。(5) 单相接地保护:用于保护电动机单相接地故障。(6) 定子失步保护：保护定子出现脉动大电流。(7) 转子失步保护(8) 转子失磁保护(9) 转子欠励保护2、变压器保护变压器高压侧、低压侧均设电流速断保护和过电流 保护。九、温度保护为防止电动机定子温度过高，上下轴瓦，推力轴承, 上、下冷却油箱，水泵轴瓦温度过高而损坏设备，特专 设温度保护柜，当任一温度超过设定的安全温度，定子开关柜均跳闸，使机组停车,温度保护柜设以下保护:(1)定子A相温度2套(2)定子B相温度2套(3)定子C相温度2套(4)电机上轴瓦2套(5)电机下轴瓦2套(6)电机推力轴承2套(7) 上、下油箱 各1套(8) 电机冷却水示流继电器1套(9) 水泵上、下轴瓦 各1套(10) 水泵冷却水示流继电器1套十、定子加热器为了防止定子绕组潮湿，绝缘降低，影响机组运行, 故设定子加热器，其电源为单相220V,功率3K肌定子 加热器随电机一同制造，其控制系统放在温度保护柜的 最下面，在中心控制室控制台上也能手动操作加热器。十一、二次接线1、全厂电量测量仪表均釆用3位半数字表，电动机 定子回路，10KV电源进线柜，变压器高压进线柜均装设 电压表、电流表、有功功率表、无功功率表、功率因数 表，电动机定子开关柜还装设逆向无功电度表，变压器 低压主配电柜装设电压表、电流表。全厂事故、故障信号釆用带记忆型的声光报警装置, 当设备故障时，相应的故障指示灯发出闪烁红光并发出 声音报警，按下“消声消闪”按钮后，指示灯发常亮红 光，声音报警停止。2、直流系统本站直流系统釆用智能高频开关电源直流系统，型 号为NG23 (GZG),装设免维护铅酸蓄电池一组，直流 输出电压为220V,单个电池为12V、lOOAh,接线采用浮 充接线方式，整个直流系统包括直流浮充屏，蓄电池柜 及相应的配线架。直流系统供全站操作、保护信号及自 动装置、事故照明等直流用电。十二、励磁系统采用静止可控硅励磁系统或IGBT整流励磁系统，型 号为KGLF11-200/90,当电机起动至亚同步转速时，自 动投励，当定子端电压下降时，自动投强励。十三、通讯在中心控制室设一台内部程控交换机，容量为32 门，设8路中继线与公众网相连，同时设2部手机与上 级主管部门联系。十四、消防在电动机、变压器、配电房、中心控制室等地设感 温感烟探头，一旦失火，消防系统自动切断高低压交直 流电源，并发出火灾报警信号，灭火装置釆用干粉灭火 剂。十五、电气设备布置1、本站主泵房内安装5台立式轴流泵电动机组，直 流励磁柜，温度保护柜安装于机组出水口侧，两柜相邻 安装。5面高压开关柜安装于泵房南侧，继电保护柜安 装于高压开关柜旁，便于缩短保护接线长度。真空破坏 阀控制柜，真空泵、压气机控制柜安装在附属厂房内， 廊道排水控制箱就近安装于进水廊道。冷却水泵控制箱 就近安装于冷却水泵房。2、10KV电源进线柜、变压器高压进线柜、负荷母 线总开关柜安装在变电站内，低压主配电柜、生活消防 低压柜、主机配电柜、辅机配电柜、低压电容无功补偿 柜、直流浮充柜及蓄电池柜安装在变电站内。3、中心控制室安装有中央控制台、主机仪表状态屏、 辅机仪表状态屏、程控交换机柜及消防系统控制柜。4、节制闸低压配电柜安装在主泵房南侧。5、励磁保护系统低压配电柜安装在主厂房内。十六、照明：泵房、节制闸、格栅、变电站、道路 均装设防爆水银灯，中心控制室装设栅型日光灯。十七、暖通：中心控制室装设一台5匹柜式空调、 泵房、变电站装设通风轴流风机。第三节金属结构豉湖渠泵站工程的金属结构部分由渠道拦污栅、耙 斗式移动清污机、泵站进口检修门、节制闸门及其配套 的启闭设备组成。1、距泵站进口 77ni渠道上设有渠道拦污栅一道，共 6孔，每孔净宽4. Om,拦污栅桥宽7m,桥面高程30. 50 m,栅体形状为矩形，可制成4X6. 5m （宽X高，下同） 6扇，总宽29. 0m,栅片间距80mm,强度设计水头取1.5ni水位差。桥面上布置移动式耙斗清污机一台，机重1 It （含轨道及电缆架等）。清污机轨道安装高程30. 50m。 拦污栅的启闭设备拟选用150KN汽车起重机一辆，汽车 吊与完成同功能的门机相比，运用比较灵活，配套的水 工布置简单，其设备投资也要少些。2、泵站进口设置一道检修闸门。孔口尺寸3. 9mX4.Im,底坎高程与进水流道底高程一致，为21. 10m,设计 水头8. 6m,运行条件为静水启闭。五台泵机选用5扇闸 门，平时将闸门锁定在高程30.5m检修平台上。3、在自排渠上设一座节制闸，节制闸分6孔，每孔 净宽4. 0m,闸门高度6. 20m,节制闸底坎高程23. 78m, 设计水头5. 92m,运行条件为动水启闭。闸门检修平台 高程32. 00m,在高程40. 22m启闭台上布置2X6台QP- 2X160-8/14型卷扬式启闭机。金属结构工程量详见表5-3-1 o所有结构件及埋件外露表面进行喷铝防腐。