单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三节 泵房通风,泵房内的热量,：电机散热,电气设备散热,辐射热,泵房内温度过高的危害：,电机功率下降（,T=50，W,下降25%）,绝缘老化,效率降低,影响工作人员身体健康,通风方式：,自然通风（热压、风压）,机械通风,通风计算内容包括：,自然通风：,根据通风量进风、排风窗面积；,根据已有门窗面积校核通风效果。,机械通风：,确定风道布置与截面尺寸、风压损失；,选择风机。,*一般先考虑自然通风，主要是确定门窗面积，在自然通风不满足条件的情况下，考虑机械通风。,一、通风量计算,1电动机散热,式中：,N,电动机输出功率（,kW）；,电机效率；,Z,电机运行台数；,W,电机输入功率。,2电气设备散热、辐射热,上述两项考虑为10%的电机散热。,所以，总的散热量,3通风所需的空气量,热量平衡方程,进入泵房的冷空气传入室内的热量+泵房内散热=排出室外热空气带走的热量,Cp,空气的定压比热（,kJ/kg）,*设计时，,t,内,t,外,=35,二、自然通风,1根据已开窗面积，校核通风量,设进风窗面积,F,1,，,排风窗面积,F,2,，,两窗中心线高差,H。,存在等压面,NN，,该面室内外压力均为,P,N,下窗中心：,内压力：,P,1,内,=,P,N,+,内,gh,1,外压力：,P,1,外,=,P,N,+,外,gh,1,因为,P,1,外,P,1,内,所以下窗中心处压差：,P,1,=P,1,外,P,1,内,=,gh,1,(,外,内,),同例：,上窗中心：,内压力：,P,2,内,=,P,N,内,gh,2,外压力：,P,2,外,=,P,N,外,gh,2,。,P,2,内,P,2,外,所以，上窗中心压差：,P,2,=gh,2,(,外,内,),F,1,、F,2,、H,已知，可得：,h,2,=Hh,1,式中：,1,进风窗阻力系数；,2,排风窗阻力系数；,排,排气窗口处空气密度。,如上、下窗选用同种型号，则,1,=,2,在上式中，一般认为,外,排,，即,外,/,排,=1，,则,：,求进风窗、排风窗口风速：,如,q,1,q,2,q,，,则说明自然通风满足要求，否则需要机械通风。,2根据通风量推求所需进风、排风窗面积,设进风窗面积、排风窗面积分别为,F,1,、F,2,，,两窗中心高差,H。,由此进行窗的布置,根据上述布置，按1再进行一次通风量校核。,*,门窗面积一般要占墙面积的30%以上，一般在吊车梁上面布置排风窗，吊车梁下面布置进风窗。,*窗由定型产品可供选择。,三、机械通风,泵房机械通风的两种形式：,全面通风,向整个泵房通风。,局部通风,对电动机局部通风,（效果好），电机散出的热风由风道集中排出。,电动机冷却方式：,（1）开敞式自然通风小型立式、卧式电机；,（,2,）半管道式通风大中型立式同步电机；,（3）管道通风卧式电机、风扇处加罩，将热风抽走；（送风）,（,4,）冷却器大中型立式同步机（封闭循环式）。,1通风量,t,1,电机内允许最高温度；,t,2,吸入空气温度,*此公式与前相比少了,Z，,即每台电机均设专门的机械通风。,2风压损失计算,（1）风道布置：,有多种布置形式，与电机类型、泵房型式有关。,（2）风压损失：,对矩形管，,若,h,h,F,（,h,F,电机风扇叶片转动是产生的风压）,则需加大管道面积或设风机。,第四节 泵房整体稳定分析,设计步骤：,规划提供资料机组选型装置设计泵房型式、尺寸确定、设备布置稳定分析结构计算施工图,整体稳定,泵房整体在各种荷载组合下不发生倾覆、滑动、浮起等破坏。,一、计算内容,抗滑、抗浮、抗倾、地基应力、地下轮廓线设计等。,二、计算情况,1、竣工工况（完建期）,工程刚建成尚未投入运行，后墙及侧墙等已回填土，有一定埋深的地下水，但进出水侧均无水，泵房承受自重（包括设备重）及土压力、地下水压力作用。,2、设计工况（正常运行期）,泵房在设计水位下运行,堤身式泵房：,进水侧设计水位,出水侧设计水位,堤后式泵房：,进水侧设计水位,出水侧地下水位,（由渗流计算确定）。,站身除受自重及设备重量外，还承受作用于站身上的水重、水压力、土压力、扬压力等。,3、校核工况,泵站出现校核水位情况。,4、检修工况,指湿室、块基型泵站检修时，进水池或进水流道无水情况。,抽水站的检修一般在低水位情况下进行，进水池无水或取最低水位，出水侧或墙后取可能出现的相应水位。,5、止水失效工况,指水平止水或垂直止水失效（断裂、破坏），从而引起渗径减小，渗透压力增大的工况。,对堤身式泵房来说，这种情况尤需校核，此时，进、出水侧均取,设,。,6、调相期,指大型同步电机调相运行时，流道内无水，机组空车运行。（空车调励磁，调节无功功率）,7、地震工况,三、荷载计算,恒载,：泵房自重：屋盖、前后墙、梁、板、门、窗、底板；机电设备：电机、泵等。,活载,：土压力、水压力、水重、浮托力、渗透压力、浪压力、风载、雪载、人群荷载、地震荷载等。,1土压力,无粘性土：,粘性土：,*如土的上部有均布荷载作用，则要考虑附加土压力的影响，,P=,qKa,。,*,对粘性回填土，一般不考虑凝聚力,C,的影响或对,C,要折减（按20%考虑）。,*墙后回填土如有一定地下水位，则水中部分土压力计算时取浮容重。,2水压力,P=,rh,*止水以下直墙上的水压力计算方法。,3浮托力,浮托力由下游水位产生。,4渗透压力,由上下游水位差产生。,计算方法：直线比例法、阻力系数法、改进阻力系数法。,5浪压力,对进出水池水面比较宽阔的情况进行浪压力计算，一般情况不考虑该项。,根据水位的深浅，浪压力呈以下两种图形。,影响因素：,风速、水深、吹程、水面形状。,计算方法：,水闸设计规范推荐。,泵站设计规范亦推荐以下二个公式：,官厅鹤地公式；薄田试验站公式。,设计水位时，风速宜采用相应时期多年平均最大风速的1.5 2.0倍，最高运行水位或洪水位时，风速宜采用相应时期多年平均最大风速。,6风压力,作用在泵房表面上的风荷载按下式计算,P=K,K,P,0,式中：,P,0,基本风压（,kg/m,2,）,（,查“全国基本风压图”。它是指空旷平坦地面以上10,m,处30年一遇10,min,平均最大风速形成的压力。,P,0,=9.80665v,2,/16。,如,P,0,25kg/m,2,，,则按25,kg/m,2,考虑。）,K,风压高度变化系数（查表）。,K,建筑物风载体形系数。,7地震力,地震烈度为7及7以上时考虑。,地震情况下会产生：地震惯性力：水平、垂直。由惯性加速度引起。地震动水压力、地震动土压力。,（1）地震惯性力：,（2）地震动水压力：,（3）地震动土压力：,*根据水工建筑物抗震设计规范,7以下不考虑地震力。,3级以下建筑物不考虑地震力。,地震垂直惯性力按50%考虑。,地震荷载不与最高洪水组合,。,四、站身稳定计算,1失稳形式,（1）滑动,表层滑动产生沿基底的平面滑动。,深层滑动在垂直、水平荷载作用下，地基达到整体剪切破坏，形成一个连续的滑动面。,深层、表层滑动的判别:,临界垂直应力：,P,CK,地基应力平均值，只可能发生表层滑动,P,CK,地基应力平均值，只可能发生深层滑动。,（2）浮起,浮托力过大而致，一般发生在干室型泵房。,（3）倾覆,水平力过大，地基应力不均匀而致；,如发生过大的渗透变形，也会导致站房倾覆。,2抗滑稳定计算,（1）齿坎较浅或无齿坎,f,底板混凝土与土的摩擦系数。,（2）齿坎较深,*,V,中应考虑底板与滑动面间的土重。,对粘土，,C=(0.20.3)C,砂土,，,C=0,*K,C,按规范取值，由建筑物等级及荷载类型决定。,*,K,C,偏小的解决方法,改变泵房尺寸。,上游加设铺盖，设法减小渗透压力。,加钢筋混凝土阻滑板（未加阻滑板时,K,C,1）。,减小墙后填土高度，降底地下水位。,换砂垫层。,土基上沿闸室基底面抗滑稳定安全系数的允许值（,GB/T 5026597）,荷载组合,泵站建筑物级别,1,2,3,4、5,基本组合,1.35,1.30,1.25,1.20,特殊组合,1.20,1.15,1.10,1.05,1.10,1.05,1.05,1.00,*特殊组合：施工情况、检修情况、非常运用情况,*特殊组合：地震情况,3地基应力计算,要求：,max,0,不均匀系数允许值。,（与地基土质的坚实程度及荷载组合类型相关）,不均匀系数允许值（,GB/T 5026597）,地基土质,荷载组合,基本组合,特殊组合,松软,1.5,2.0,中等坚实,2.0,2.5,坚实,2.5,3.0,*对于重要的大型泵站，不均匀系数允许值可按上表列值适当减小。,*对于地基较好，且泵房结构简单的中型泵站，不均匀系数允许值可按上表列值适当增大，但增加值不应超过0.5。,*对于地震情况，不均匀系数允许值可按表中特殊组合栏所列值适当增大。,4抗浮稳定计算,*1.05为特殊荷载组合；1.1为基本荷载组合。,*,K,f,只考虑荷载组合，不考虑泵站级别。,计算情况：,对干室型泵房、泵房刚建好，未进行机组安装，四周未填土，出现最高水位。,5抗倾稳定计算,五、泵房地基的渗透变形,渗透破坏是水利工程失事的主要原因之一，渗透变形主要有二种形式：,流土,、,管涌,。,渗透变形的,主要原因,渗流出逸点处的渗透坡降,i,过大。,防止渗透变形的措施,：,设计好的地下轮廓线；,做好防渗和排水设施；,在可能的情况下，减小,H,（,如设计成堤后式）。,六、地下轮廓线设计,1渗径长度的确定,勃莱法：,L,min,CH,max,莱因法：,2增加渗径的方法,上游设防渗铺盖，并在连接处做好止水；,加深齿墙（0.52,m）；,加防渗板桩。,3排水,在下游设冒水孔,孔径：,50100mm,间隔：1,m,左右,设反滤层,第五节 站房主要构件及计算,一、挡土墙,二、屋架,三、吊车梁,四、排架,1水泵梁,水泵梁的型式与泵的大小有关,型式,大型水泵采用其它的支承型式如：,支墩：（江都一站、二站）,吊支在砼弯管或泵井上：（江都三站等）。,荷载：,a,梁的自重垂直均布静荷载,q。,b,泵体重喇叭口、导叶体、弯管等,P,1,。,c,出水弯管至后墙之间的水重、管重,P,2,。,其中,b、cP,1,、P,2,传给水泵梁，认为是集中荷载，各梁承担1/2，即：,d,正常运行、事故停机产生的水平冲击力、垂直冲击力。,通常只计算事故停机或拍门失效时产生的水平冲击力。,动量方程：，,Q,倒转流量，取（1.21.6）,Q,设,作用在弯管的力,Rx=,Fx，Rx,作用在泵上的水平力。,Rx,要作用在两根梁上，而且还要考虑一动力系数,K=1.21.8,故每根梁上所受到的水力冲击为：,计算简图,a,墩墙式,b,排架式,2电机支承结构,支承形式,a,梁式支承,采用井字梁，主梁机跨在隔墩上，结构简单，施工方便。大部分800,kW,以下的机组采用这种型式。,b,构架式支承,组成：,圈梁：（属构架上部结构）,L,形断面,立柱：支承在泵井上,这种结构常结合水泵井采用。,优点：整体刚度好、联轴层空间大、检修方便。,适用：适用于,1600,kW,以上的机组。,c,纵梁牛腿式,优点：使水泵层、检修层布置宽敞，便于操作及拆装检修。,适用：1600,kW,以下机组。,d,园筒式支承,由上下直径相同的园筒构成电机支座。,优点：刚度大、抗扭、抗振性好。,缺点：使检修层空间减小，检修不便。,仅用于,7000,kW,立式机组，与蜗壳、出水室相结合。,e,块状支承,适用于卧式机组，一般为大体积混凝土。只要满足强度和稳定性即可。,荷载,a,垂直静荷载,P,1,。,机座自重、电机层部分楼板传来的重量，电机定子、上机架、下机架等。,b,活荷载,。轴向水压力：,c,水平推力,（切向力）,正常扭矩：,M,正,=9.552,Ncos/n,短路扭矩：,M,短,=9.552,N/,n,sk,sk,电机暂态阻抗0.180.33,扭矩产生的左向水平推力（切向力）要分配到各个螺栓上。,（一般,M,短,M,正,，所以,M,K,=M,短,）,系数，19.61。,d,水平离心力,