孙庄泵站更新改造的工程设计水泵与电气设计

发布时间：2016-06-30 07:52

第 1 章  绪论 

1.1 工程概况及存在的问题
孙庄泵站紧邻潮白新河，是一座中型的灌排两用泵站，与周边其它四座泵站共同承担着排水区86.06km2面积的排水任务，灌溉农田面积约为10km2。   本泵站建于1982年，为湿室型排水泵站，设计流量是10m3/s，工程主要由泵房、管理房、变电站、站前排水进水闸节制闸、站前灌溉水源闸、出水池，站后排水闸、灌溉控制闸和水源补水闸等建（构）筑物部分组成。该泵站原先安装了5台36ZLB-70型立式轴流水泵，配套JRL14-12型电机，单机功率160kW。型号为SJ-1000型的主变压器安装1台，容量是1000kVA。 供电电源为单电源，35kV电源以架空方式引入泵站。 主要电气设备：主厂房旁边安装一台SJ-1000/35/3油浸式变压器，担负5台160kW水泵的运行。一台50kVA油浸式站用变压器供给泵站内全部照明、小动力及检修用电。根据孙庄泵站的《安全检测报告》及现场调研，目前存在的主要问题有以下4个方面[1-3]： （1）泵站土建、水工建筑物都已出现各种程度的破坏，泵房下部砼浆砌石混合结构出现大量裂缝、潮白新河水源进水闸及其他灌蓄水闸洞身开裂、钢筋裸露、挡墙坍塌，均存在安全隐患，泵房上部主、副厂房建设年代已久，破损严重，，厂房内潮气重。 （2）机组老化磨损严重，效率显著降低，维修无配件。 （3）电气设备陈旧，绝缘能力降低，不易操作，缺少保护，安全性低，主变压器和站用变压器的使用年限超过规定年限，均已属于淘汰设备[4]。 （4）金属结构锈蚀严重，拦污栅及闸门、启闭机急需更换，缺少清污设备。 根据安全鉴定报告的结论和建议，孙庄泵站枢纽中除排水进水闸和灌溉水源补水闸2处工程的水工建筑物、电气设备及金属结构均被评定为三类，其余工程的水工建筑物、金属结构和电气设备均被评定为四类，急需拆除后重新建设。 
.........

1.2 水文气象地质概况
根据《北三河系防洪规划报告》（中水北方勘测设计研究有限责任公司，2008年2月，由此推断孙庄泵站处设计洪水位（50年一遇）为5.71m，20年一遇设计洪水位为5.40m）[5-6]。现状堤顶高度6.2m，堤顶宽度6m，该处设计堤顶高程7.71m，堤顶宽度8m、背水侧边坡1:3，迎水侧边坡1:4。本工程位于亚欧大陆东部的中纬度地区，大陆性气候明显。冬季寒冷干燥；夏季气温高、湿度大，雨水集中；春秋季节温度变化显著，风沙较多。多年平均气温在11.6℃左右。多年平均风速3.1m/s，最大风速27.3m/s。多年平均降水量552.8mm。多年平均蒸发量1737.5mm。多年无霜期是196天，最大冻深度是0.6m。拟重建新站址在现泵站位置，位于潮白新河右堤的右侧。场区范围属于冲积～海积平原，为第四系海退之地，巨厚松散的沉积物堆积如山。场区位于潮白河右岸，地势起伏不大，堤顶处地势较高，地面高程 7.64～8.30m，堤外两侧地形较为平坦，地面高程一般为 2.89～4.97m。 
..........

第 2 章  工程总布置 

2.1 设计基本资料 

依据《泵站设计规范》（GB50265-2010），孙庄泵站的流量设计为10m3/s，其规模大小应为中型，等别为Ⅲ等，泵站的泵房及进出水池等主要构筑物为3级[10-11]。本泵站的灌溉进水涵闸和排涝出水涵闸是穿潮白新河堤防的构筑物，由《北三河系防洪规划》确定的潮白新河防洪标准为50年一遇，堤防等级为2级，根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98），堤防工程上的闸、涵设计防洪标准不低于堤防工程的防洪标准，因此泵站灌溉进水和排涝出水穿潮白新河涵为2级。泵站附属建（构）筑物及其它建（构）筑物均为4级。 根据国家标准《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），在工程区地震动峰值加速度为0.20g，并且相对应的工程区地震基本烈度为8度。主要建筑物地震设防烈度设计是8度。

.........

2.2 工程总体布置方案选择 
根据《泵站安全检测报告》，孙庄泵站除排涝进水闸和灌溉补水控制闸鉴定为三级建筑物外，其余均为四级建筑物，无论主体工程还是配套建筑物均已无多大利用价值。 根据泵站的基本功能要求，站址处的水系和地形条件以及原泵站建成后的运行情况，孙庄泵站更新改造工程总体布置有以下两种方案可供选择[12-16]： 方案一：在原地址上按原布置方式拆除重建的设计方案。维持原工程布置方案不变，仍保持原泵站分别由2座站前闸、泵房（包括进出水建筑物、副厂房、管理房）和3座站后闸等部分组成。2座站前进水闸，一是位于泵站西侧起着站前控制闸作用的站前排水、进水控制闸，二是位于泵房东侧潮白新河右堤上的站前灌溉水源进水闸；泵房采用干室型、正向进水，直管出流，拍门断流，拦污栅及清污机设置在泵站进水室前端；站后控制闸3座，其中向潮白新河排水的出水控制闸位于出水池东侧，向青潮深渠输水的水源补水控制闸位于出水池西侧，向灌溉渠道输水的灌溉控制闸位于出水池南侧。方案二：泵站西移方案。该方案将泵站进出水轴线由现在的位置向西平移约20m，与此相对应为不影响泵站的进出水，其排水进水控制闸向西移约10m，灌溉水源补水控制闸向西平移约5m，其他建筑物仍在原址布置。 
............ 

第 3 章   泵站电气设计 ......... 17 
3.1  电气一次设计 ........... 17 
3.2  电气保护的设计 ....... 33 
3.2.1  计算机监控系统 ..... 33 
3.2.2  电气继电器保护 ..... 34 
3.2.3  操作控制电源系统设计 ......... 35 
3.2.4  公用设备控制设计 ......... 36 
3.2.5  视频监控系统设计 ......... 36 
3.2.6  电气二次主要设备数量选型设计 ......... 36 
3.3  电动机绝缘监测控制装置 ....... 38 
3.3.1  电机绝缘监测控制装置介绍 ......... 38 
3.3.2  电机呼吸现象产生 ......... 38 
3.3.3  电动机定子绝缘温度控制系统的机理 ......... 40 
3.3.4  电动机定子绝缘温度控制器的控制过程 ..... 41 
3.4  本章小结 ........... 42 
第 4 章   泵站低压电气设计图 ..... 45 
4.1  低压电气设计图 ....... 45 
4.2  本章小结 ........... 65 

第 4 章  泵站低压电气的设计 

4.1 低压电气的设计 
根据孙庄泵站中各用电设备的功率、工作台数、需要系数XK 、功率因数 cos ?、功率因数正切值 tan ?，绘制用电负荷统计表，算出泵站总的有功功率 P、泵站总的无功功率Q和泵站总的视在功率S ，后利用同时系数法计算出泵站总的实际用电负荷，根据 cos ?的大小进行功率因数补偿，计算无功补偿的容量（kVar ）和电容补偿柜所需的台数。在电容补偿后的功率CQ 计算得出后，根据国家供电设计规范的要求去选择合适的变压器容量，以满足泵站所需电气设备的需要。 根据本泵站中各用电设备的功率、业主的要求和国家规范，设计确定低压配电柜内各电器元件的规格大小和型号尺寸。 根据本泵站所带各用电负荷的功率和国家标准，计算选择电缆的规格大小。根据泵站现场实际情况和国家制定的标准，设计确定电缆的埋地敷设方式和埋深。根据各配电柜和各用电设备在厂区内的实际布置情况，计算出电缆所需的实际长度，一般会考虑 1.1 倍的电缆余量。 
.........

结论 

本工程是对孙庄泵站更新改造的设计，针对泵站存在的年久失修、设备陈旧等问题，根据国家相关标准和规定，结合本工程的实际情况，通过对各种设备的数据计算和比较选型，选用更节能降耗、更安全适用的水泵、变压器等设备，以满足本泵站工程的各项设计要求。对于泵站而言水泵是最重要的工作设备，针对于此，通过多方调研在设备选型时，针对水泵所用动力装置，电动机选用了一种新式自动保护设备电机绝缘监测控制装置，它通过精细地控制水泵电机的定子温度变化和在线监测定子绝缘，达到监测和保护电机定子绝缘的目的，专门针对水泵电机进行保护。 孙庄泵站建成投入使用后，将会使得4.5万亩农田排涝标准达到十年一遇，从而根本上保证了治涝小区农田的增产增收，消除涝沥灾害对当地农业生产造成的威胁。而且按工程建成后增加灌溉用水比现状的粮食增产量，灌溉后预计平均每亩增产20%，极大提高了各类粮食作物的产量。
.........
参考文献(略)

本文编号：63711