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1、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
2、,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F1，排风窗面积F2，两窗中心线高差H。存在等压面NN，该面室内外压力均为PN下窗中心：内压力：P1内=PN+内gh1 外压力：P1外=PN+外gh1因为P1外P1内所以下窗中心处压差：P1=P1外P1内=gh1(外内)同例：上窗中心：内压力：P2内=PN 内gh2 外压力：P2外=PN 外gh2。P2内P2外所以，上窗中心压差：P2=gh2(外内),F1、F2、H已知，可得：h2=H
3、h1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q1,q2q，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F1、F2，两窗中心高差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
4、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 t1电机内允许最高温度；t2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hhF（hF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
5、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
6、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
7、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
8、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=KKP0式中：P0基本风压（kg/m2）（查“全国基本风压图”。它是指空旷平坦地面以上10m处30年一遇10min平均最大风速形成的压力。P0=9.80665v2/16。如P025kg/m2，则按25kg/m2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
9、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：PCK地基应力平均值，只可能发生表层滑动PCK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
10、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*KC按规范取值，由建筑物等级及荷载类型决定。*KC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KC1）。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）,*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：max0 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）,*对
11、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。*Kf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
12、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：LminCHmax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（0.52m）；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P1。c出水弯管至后墙之间的水重、管重P2。其
13、中b、cP1、P2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800kW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
14、点：整体刚度好、联轴层空间大、检修方便。适用：适用于1600kW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7000kW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P1。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=9.552Ncos/n短路扭矩：M短=9.55
15、2N/nsksk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MK=M短）系数，19.61。,d水平离心力（径向）由于相组转动部分会产生偏心，故旋转时有一定水平离心力。W转动部分重量；角速度。*注意：除了水推力外，均要乘以动力系数。K=1.32.0（有的文献取1.31.5）,动力计算：不能发生共振（振动频率计算）；振幅验算；动力系数验算。规范要求：水平振幅fh0.20mm；垂直振幅fv0.15mm。动力系数验算结果为1.31.5。结构计算抗弯、抗扭、裂缝验算。结构计算抗弯、抗扭、裂缝验算。,六、出水流道1虹吸式出水流道管墩整体式：只作横断面
16、结构计算。分段式：横断面结构计算，纵向静力计算。荷载a结构自重；b内水压力；c负压；d驼峰断面的动水压力：（根据正、负来定）e外水压力（低于泵站出口水位或地下水位才有）；f侧土压力；g温度应力，简化计算时，可假定内外壁温差为一常数，t=510 计算方法：按平面框架处理。,2蜗壳式出水流道 蜗壳式出水流道在出水管道结构上与虹吸、直管流道类似，但其出水室与它们不同。由边墙、顶板、底板、小中墩组成，是一种几何形状复杂的块状结构。用刚架法计算内力。配筋：顶板：按偏心受拉（弯）构件配筋，受力筋为径向。边墙：按偏心受拉（压）构件配筋，受力筋为竖向。参考大型电力排灌站。,七、底板1干室型泵房底板 结构简单，
17、中小型工程按倒置梁法。大型工程按弹性地基梁法。,2块基型泵房底板按顺水流方向分：进水流道底板、排水廊道底板。按垂直水流方向分：中跨（缝墩与缝墩之间）；边跨（缝墩与岸墩之间）。进水流道底板排水廊道底板3抗裂验算 DfDf,参考文献：1泵站设计规范GB/T 50265-972水闸设计规范SL265-20013水工混凝土结构设计规范 SL/T 191-964水工建筑物抗震设计规范SL203-975抽水站上海科技出版社1986.26大型电力排灌站水利电力出版社7江都抽水站（第一版、第三版）水利电力出版社8水泵及水泵站科技文献出版社，2003.49泵站工程设计规范日水利电力出版社，1990.8（黄林泉等译）10泵站设计与抽水装置试验苏水利电力出版社，1990.2（窦以松等译）,
