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高揚程水泵止推墩的設計及應用

來源:博山東方水泵    發布時間:2019-02-13 11:15    瀏覽量:

  1前言五號溝泵站是上海市青草沙水源地原水工程三大主體工程之一陸域輸水管線及增壓泵站工程的重要組成部分,為青草沙水源地原水工程的心臟,是2010年上海世博會配套工程及上海市“十一五”重點項目。五號溝泵站工程輸水規模為708萬m3/天,分別直接向下游嚴橋泵站、凌橋水廠以及金海泵站等方向輸水。其主要特點是水泵揚程高、輸水規模大。

  2水泵布置泵站基本布置為:過江管輸送的水流進站后經配水井、配水渠及配水孔側向進入前池。配水渠采用燕尾形平面對稱布置,渠底高程-18.00m,兩側各對稱布置3個前池,呈對稱布置。每個前池向4臺水泵配水,前池呈平面擴散形,擴散角均為40.,池底高程均為-18.00m.每臺水泵均單獨設進水池,以隔墩分隔。

  五號溝泵站泵房內共布置24臺立式井筒混流泵,水泵具有揚程高、單泵流量大、泵軸長的特點。平面布置為東、西兩座泵房(見),每座泵房布置12臺水泵。西側泵房布置12臺向嚴橋方向輸水的水泵,東側泵房分別布置7臺向金海、南匯方向及5臺向凌橋方向輸水的水泵,具體布置如下。

  嚴橋方向。輸水規模440萬m3/天,選用12臺立式混流泵,0用2備,單泵流量19617m3/h,水泵揚程67.6m.凌橋方向。非咸潮期輸水規模60萬m3/天,咸潮期輸水規模70.4萬m3/天。選用5臺立式混流泵,用1備,單泵流量7847m3/h,水泵揚程70.7m.金海方向。輸水規模208萬m3/天,選用7臺立式混流泵,用2備,單泵流量18547m3/h,水泵揚程35m. 3作用在水泵出水管上的水柱推力3.1作用在出水管上的水柱推力高揚程水泵啟動方式一般為閉閥空載啟動,當水泵流量為零時,開啟壓力鋼管上的閥門。在閥門還沒有開啟以前,由于水泵不停地打壓供水,使閥門與水泵之間的壓力管內不斷升壓,閥門所承受的壓力不斷增加,直至零流量時達到高閉閥揚程。閥門承受的壓力通過管道作用于泵體,產生水柱推力。由于閉閥啟動時產生的水柱推力較大,是水泵受力的不利工況。

  3.2水柱推力計算水泵啟動時產生的水柱推力按下式計算:p水泵啟動時的水壓力,kN/m2.嚴橋方向輸水水泵設計揚程67.6m,出水管管徑1.6m,模型水泵試驗表明:100轉速時零流量(即閉閥空載啟動,下同)的揚程大于95m,為該水泵高揚程,按95m計算,該泵閉閥啟動時產生的水柱推力為1910kN;凌橋方向輸水水泵設計揚程67.6m,出水管管徑1.2m,其100轉速時零流量的揚程大于102m,為該水泵高揚程,按102m計算,該泵閉閥啟動時產生的水柱推力為3.3水泵制造要求五號溝泵站水泵制造廠提出,在機組閉閥啟動時,大將產生約2000kN水柱推力作用水泵泵體,要求在水柱推力作用下該節出水管及水泵泵體水平位移小于1mm.水泵制造廠提出的允許位移條件很苛刻,在水泵基礎設計中除考慮平衡和承受水平水柱推力外,還需避免水柱推力導致泵體產生位移,如位移數值超過機組固定部分和轉動部分的間隙,會使水泵機組發生振動,影響機組的正常運行。

  4五號溝泵站水泵安裝條件五號溝泵站選用24臺立式井筒混流泵,泵房典型剖面見(以嚴橋方向泵房為例)。水泵支座位于2.75m高程面上,為梁式支座,水泵電機及轉動部分安裝在支座上,水泵固定部分即井筒懸掛在支座上,井筒長度約16.25m.水泵出水管位于-2.60m高程面上,從進水到出水方向依次為一節雙法墻管、閥門、一節單法墻管,之后接到室外出水管線上。雙法墻管一端通過傳力補償接頭與水泵泵管連接,一端通過限位補償接頭與閥門連接,并穿過泵房中隔墻,據初設報告,該段雙法墻管與中隔墻剛性連接。

  五號溝泵站泵房平面布置圖按此結構安裝水泵,在水泵閉閥空載啟動時,出水管處受水柱推力作用,該推力通過泵管傳至中隔墻再到水泵井筒,因推力較大,嚴橋方向水泵推力計算值約2000kN,將使中隔墻產生撓曲變形,出水管與中隔墻剛性連接,再進一步帶動水泵井筒產生位移。水泵井筒為懸臂結構,除自身固定于2.75m高程水泵支座外,再沒有其他與中隔墻固定的措施,其本身可承受較大豎向力,但在水平力作用下更易產生撓曲變形。經計算,水柱推力使水泵出水管及中隔墻產生的水平位移約為1.6mm,因水泵出水管與中隔墻及水泵井筒均為剛性連接,亦即使水泵固定部分水泵井筒產生的位移不小于1.6mm.中隔墻燒曲變形在規范允許的范圍內取H/500(按梁的撓曲變形要求)計算約有10mm,可滿足要求;旦根據水泵制造廠家的有關要求,出水管及水泵井筒水平位移必須小于1mm,否則會產生水泵井筒與電機不同心的問題,造成水泵發生振動,影響機組正常運行,不能滿足要求。因此,必須設置止推裝置,平衡水柱推力,使泵管水平位移滿足要求。

  5水泵泵體止推措施為平衡水柱推力,必須在水泵出水管適當位置設置止推裝置。按照泵房結構圖,在底板上設置鋼筋混凝土支墩,支墩上設置高強地腳螺栓和鋼結構緊固件(由水泵或管道制造廠家提供),水泵出水管與鋼結構緊固件焊接牢固,剛性連接,使水柱推力通過緊固件、混凝土支墩,直接傳給底板,大大減小出水管的水平位移。因泵房結構和水泵安裝高程已定,場地有限,在-2.60m高程底板沿出水管方向內襯墻處及中隔墻處分別設置一個鋼筋混凝土支墩,其中機組閉閥啟動時產生的水柱推力主要由中隔墻處的支墩傳遞至底板;機組閉閥停機時,作用在閥門上的軸向水壓力則主要由內襯墻處的支墩傳遞至底板。兩個支墩結構型式相同。支墩高490mm、寬800mm、長2400mm,支墩上預埋一塊700mmx2300mm鋼板,厚8mm.鋼板上布置兩列四排共8個M30高強地腳螺栓,螺桿長度800mm.混凝土支墩和該層底板(底板厚500mm)整體澆筑。具體平面布置及剖面圖見、。設置支墩水泵出水管止推支墩布置平面示意圖水泵出水管止推支墩剖面示意圖后,雙法墻管與中隔墻的連接改為柔性連接。

  在泵房結構-2.60m高程上增加兩個鋼筋混凝土支墩與水泵出水管剛性連接后,使得高揚程水泵啟動或者停機時產生的巨大水柱推力通過支墩傳遞給底板,阻止或減小水泵出水管水平位移。經計算,設置支墩后,在機組零流量閉閥啟動產生大水平推力的工況條件下,水泵出水管水平位移小于1mm,可滿足水泵正常運行的條件。

  6結語對于高揚程立式混流泵,水泵零流量閉閥空載啟動時會產生較大的水平推力,為滿足水泵正常運(下轉第67頁)表7襯砌混凝土質量檢查項目和質量標準項次項目名稱質量標準檢查(測)方法檢查(測)數量入倉混凝土無不合格料入倉現場檢查、查閱施工記錄,檢查現場抽樣試驗報告全數檢查混凝土振搗留振時間合理、無漏振,振搗密實、表面出漿現場觀查全數檢查主控項目養護高溫、干燥天氣終凝前噴霧養護,保持濕潤養護不少于28天現場觀查、查閱施工記錄全數檢查厚度允許偏差:設計值的-5~+10尺量每個單元檢測5個斷面,每個斷面不少于3個點渠底高程水準儀測量每個單元檢測5個斷面貫穿性裂縫經處理后符合設計要求現場觀查全數檢查坡面平整度2m直尺檢查每個單元檢測5個斷面,每個斷面不少于5個點模板符合規范要求現場觀查、查閱施工記錄全數檢查混凝土澆筑溫度滿足規范要求現場觀查、查閱施工記錄全數檢查鋪料平倉鋪料均勻,平倉齊平,無骨料集中現象現場觀查全數檢查般泌水、離析無泌水、離析現場觀查全數檢查項目上口邊緣線;底腳線距中心線允許偏差:20mm(直線段)±50mm(曲線段)經緯儀、全站儀測量每個單元檢測不少于3點襯砌頂開口寬度允許偏差:0~~+20mm全站儀測量每個單元不少于3個斷面襯砌頂高程允許偏差:0~+30mm水準儀測量每個單元檢測5個斷面步發展和完善。d.隨著我國調水工程的實施,渠道襯砌系統施工技C.渠道混凝土襯砌機械化施工技術總體上將朝著自術將得到更廣泛的應用。蕢動化、施工標準化和智能一體化的方向發展。

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