泵房布置应根据泵站的总体布置要求和站址地质条件,机电设备型号和参数,进出水流道(或管道),电源进线方向,对外交通以及有利于泵房施工、机组安装与检修和工程管理等,经技术经济比较确定。
1.设备布置
贯流泵采用机泵同轴结构,轴向尺寸紧凑,可以减少基础开挖深度、降低机房高度和简化水工建筑的结构,节省土建费用。通常,流量Q=4~12m3/s,扬程H=0.50~6.00m,功率P=55~800kW,电压等级U=380V、660V、6000V、10000V。
(1)流道及进出口设备布置:贯流式水泵机组过水流道外形由生产厂家根据试验确定并提供给设计部门,流道通常可分成进口段、中段和出口段3种形式。贯流式水泵机组放置在流道中段内,其下游部分为进口段,上游部分为出口段。
流道进口段通常布置有拦污栅、检修闸门及其所属的启闭设备和进口闸墩、胸墙及桥面结构。流道进口的布置主要是确定拦污形式和拦污栅、检修门及地面公路的相对位置。
流道出口通常只布置工作闸门及其启闭设备。断流方式根据泵房结构形式及布置要求,确定采用拍门、快速闸门等断流方式。
(2)主、副厂房设备布置:水泵附属设备及油气水系统布置包括油压装置、起重设备、防飞逸设备。
起重设备通常采用桥机,其控制范围为主机间及安装间,根据需要设置一台或两台。
排水系统包括检修排水和渗漏排水,排水井设置在厂房下部的高程最低处,渗漏排水和检修排水通常分开设置,分别由排水廊道和排水沟连通各排水设备。排水泵室可与排水井布置在同一高程,也可布置在集水井的正上方的顶板上,通过设置在边墩的排水泵孔连通。排水泵的开启由水位控制。
供水系统包括机组冷却、润滑和生活、消防用水。供水系统根据水源的位置、用水设备的位置统一考虑,一般供水系统布置在安装间、副厂房的底层。
供气系统包括高压、低压两个系统,空压机室因震动和噪音大应布置在厂房的最底层的流道顶板上,并有相应的隔墙等减震和降低噪音的措施。
油系统承担机组的操作油、润滑油、冷却用的透平油及电气使用的绝缘油的贮存和供应,并保证油的质量符合用油设备的要求。通常布置在副厂房的下层,其中高位油箱根据机组使用要求可布置在厂房端墙或上游(出水侧)挡水墙顶部,也可布置在下游(进水侧)副厂房顶部,其机组回油箱通常布置在水泵井下面。
(3)电气设备布置:电气副厂房包括一次回路和二次回路,通常一次回路包括厂用变、高压室、励磁变及二次回路的机旁盘等,布置在副厂房的下面各层。二次回路包括继电保护室、电缆室、蓄电池室、中控室、计算机室等,布置在副厂房的上面各层。
2.结构布置
(1)分缝:主泵房顺水流向的永久变形缝(包括沉降缝、伸缩缝、抗震缝)的设置,应根据泵房结构型式、地基条件等因素确定。土基上的缝距不宜大于30m,岩基上的缝距不宜大于20m,缝的宽度不宜小于2.0cm。
(2)止水:厂房上、下游垂直止水一般位于上、下游挡水墙处,其中上游垂直止水应与帷幕接头。厂房的水平止水线一般布置在流道顶板、底板。
(3)挡水墙:贯流机组装置高程较低,厂房依靠设置较高的挡水墙挡水,上下游挡水墙以进、出口闸墩为支承组成挡水结构。左右两端墙跨度很大,通常设置中支撑墙和上下游挡水墙作为左右两端墙的支撑,共同组成侧向挡水结构。
进口平台和站(闸)顶结构相连,其结构布置应与站(闸)顶布置相协调,出口平台若布置变压器、开关站,则其结构布置应统一考虑。
厂房多为开敞式,大多采用自然通风、采光方式,若利用下游挡水墙和副厂房之间的空间协助通风、采光,在结构布置上应考虑通风、采光的要求。
3.厂房主要尺寸的确定
(1)前缘长度的确定:厂房前缘挡水长度应满足流道、吊车限制线、安装间平面尺寸、边墩结构厚度、左右两端墙结构厚度的要求。
(2)上下游底宽的确定:厂房上下游方向底宽按流道长度和进出口闸门布置要求确定。上部宽度除满足下部要求外还要满足启闭机布置、运行及进出口平台布置要求。
(3)安装高程的确定:水泵的安装高程是厂房的最基本的数据,安装高程应满足各种工况下防止空蚀和进水口淹没深度不小于0.5m的要求。据此,可以确定泵房各部分的高程,包括水泵、电机安装高程,泵房底板、水泵梁、电机梁、地面、屋面梁、进出水池等高程。
(4)建基高程的确定:建基高程受流道和设备布置影响,通常在流道和设备布置外轮廓线,减去底板厚度,即为厂房各部位的建基高程。管道电缆层高程为流道顶高程外加流道顶板厚度。
(5)运行层高程的确定:有些泵站厂房不设置运行层,此时,厂房室内地面高程可按室外地面高程外加0.50m左右确定。
进出口平台及挡水墙顶高程的确定应满足校核水位加安全超高的要求。泵房挡水部位顶部安全超高不应小于表2-1的规定。
表2-1 泵房挡水部位顶部安全超高下限值 单位:m
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注 1.安全超高系指波浪、壅浪计算顶高程以上距离泵房挡水部位顶部的高度。
2.设计运用情况系指泵站在设计水位时运用的情况,校核运用情况系指泵站在最高运行水位或洪(涝)水位时运用的情况。
泵房高度根据泵型及起重要求和起重设备的形式确定。
土基上泵站和取水建筑物的基础埋置深度,应在最大冲刷线以下。
泵站根据工程等级、地基条件、工程运用及设计要求应设置沉降、位移、扬压力、泥沙等观测设备,并宜设应力和振动等观测设备。
4.防火要求
主泵房的耐火等级不应低于二级。泵房内应设消防设施,并应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》(GB50016—2006)和现行行业标准《水利水电工程设计防火规范》(SL329—2005)的规定。
泵站建筑物、构筑物生产的火灾危险性类别和耐火等级不应低于表2-2的规定。
泵站建筑物的耐火等级分为三级,其构件的燃烧性能和耐火极限不应低于表2-3的规定。
绝缘油及透平油露天油罐与厂区建筑物、开关站、厂外铁路、公路干线的防火间距不应小于表2-4的规定。
厂房外地面油罐室的耐火等级不应低于二级,与厂区建筑物、屋外主变压器场及厂外铁路、公路干线的防火间距不应小于表2-5的规定。
水泵站的电机层安全出口不应少于两个,且必须有一个直通层外地面。
屋外主变压器场与厂区建筑物、绝缘油和透平油露天油罐的防火间距不应小于表2-6的规定。
表2-2 建筑物、构筑物生产的火灾危险性类别和耐火等级

续表

表2-3 建筑物、构筑物构件的燃烧性能和耐火极限

注 耐火极限系指对任一建筑构件按时间——温度标准曲线进行耐火试验,从受到火的作用时起,到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时为止的这段时间,用h表示。
表2-4 露天油罐与建筑物等的防火间距

注 与电力牵引机车的厂外铁路线(中心线)防火间距不应小于20m。
表2-5 厂房外地面油罐室与建筑物等的防火间距

注 当设有固定式灭火装置时,与表2-5一、二级和三级耐火等级建筑物的防火间距,可分别减少到8m和9m。当开关站电气设备单台油量小于5t时,其防火间距可减少到10m。
表2-6 屋外主变压器场与厂区建筑物、绝缘油和透平油露天油罐的防火间距

注 1.防火间距应从距建筑物、绝缘油或透平油露天油罐最近的变压器外壁算起。
2.屋外主变压器场是指电压为35~500kV的屋外主变压器场地。
3.水泵站内的主变压器,其油量可按单台确定。
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