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本科毕业设计说明书(论文) 第 PAGE 23 页 共 NUMPAGES 39 页
1 引言
1.1 城市防洪排涝泵站的工程背景
中国社会经济受洪水灾害的影响很大,在各种自然灾害中所造成的各种损失也是最多的。以下几个方面所受到的洪水灾害的影响最大。
(1) 对农业的影响
严重的暴雨洪水会使农田被淹、毁坏农作物,导致农作物减产。
(2) 对交通运输的影响
我国的公路和铁路里程正在高速增长,一旦发生洪涝灾害,可能会造成公路和铁路系统的部分瘫痪。在对人们出行造成不便的同时,也会对国民经济造成严重的影响。
(3) 对城市和工业的影响
城市是一个区域的政治经济文化中心。大概百分之八十多的工业产值都来自于城市。然而,中国的城市分布都有这样一种特点:发达城市主要倚着江海湖泊而建。因此,暴雨引发的洪水将严重威胁着城市的发展,所以百分之九十的中国城市都有防洪任务。由于城市越来越依赖于通讯、供电、供水、供气、交通等系统,一旦洪水袭击城市,会造成严重的损失。
(4) 洪水灾害对环境的影响
(a) 对生态环境的破坏。
(b) 对耕地的破坏。
(c) 对河流水系的破坏。
(d) 对水环境的污染。
近十年以来,中国城市的规模越来越大,城镇化程度越来越高。而相反的,城市的管理和保障措施与城市和经济的发展完全不对称,这是一个很不科学的发展形势。比如2012年7月北京遭到百年一遇的超大暴雨袭击,大半个北京城都出现了很严重的积水,有的区域甚至被淹没,这给城市管理者们带来了很多启示。好的城市防洪排涝系统,为城市的发展和人民的生活提供了很有力的保障。为此,本文以中国城市防洪排涝的严峻形式为背景,提出了一种城市防洪排涝泵站自动控制系统,在减少工作人员的同时,还能使泵站运行更高效。
1.2 泵站运行管理的的发展趋势
目前,泵的发展总趋向可归结为:
(1) 通用化、系列化和标准化。刚开始泵的制造厂商都是自顾自的开发,这样对水泵业的发展带来很多局限性。从上世纪五十年到开始,我国对泵的型号和标准进行了统一,加强了各中型号泵的通用性,也为工业工程的设计也带来简便。
(2) 随着原子能和工业技术的高速发展,水泵业的产品将进一步向高速、高效率以及大容量的方向发展。同时,也要求现有常规产品的质量和水平不断提高。所有这些都意味着必须在材料选择、加工工艺及基础理论、模型试验、计算技术等一系列环节上进行革新。
(3) 在节能与高效方针的指导下,对泵站运行管理提出了更高的要求。如今,SCADA系统的建设随着计算机、通信、控制、传感等技术的不断发展日趋完善,智能化、信息化、自动化将在泵站管理中逐步实现,从而保证泵站安全、可靠、高效运行。
2 城市防洪排涝泵站的概述
2.1 城市防洪排涝泵站的类型
防洪排涝泵站具有流量大、扬程小等特点,因此,大都采用轴流泵。其有“干室式”与“湿室式”两种基本形式。
2.1.1 “干室式”排涝泵站构造与特点
在“干室式”泵站中,共分三层。上层是电动机间,安装立式电动机和其他电气设备;中层为机器间,安装泵的轴和压水管;下层是集水池;集水池中的水不会流入水泵机器间,它们之间会有一道水泥砌成的不透水的墙隔开,因而水泵机组的运行不会受到水的影响,检修方便,机器间也比较干净。缺点是结构复杂,造价较高。本课题就是采用“干室式”雨水泵站的形式。“干室式”泵站结构如图2.1。
图2.1 “干室式”雨水泵站
1—来水干管;2—格栅;3—水泵;4—压水管;
5—传动轴;6—立式电机;7—拍门;8—出水井;
9—出水管;10—单臂吊车
2.1.2 “湿室式”排涝泵站的结构与特点
“湿室式”泵站中,集水池在电机层下面,水泵浸没在集水池里面。虽然“湿室式”泵站与“干室式”泵站相比,结构较简单而且造价较低,但是水泵的检查与修理不如“干室式”泵站那么方便,泵房内部会比较潮湿且会产生臭味,不利于管理工人的健康和泵站设备的维护。“湿室式”泵站结构如图2.2。
图2.2 “湿室式”雨水泵站
1—来水干管;2—格栅;3—水泵;4—压水管;
5—传动轴;6—立式电动机;7—拍门;
8—出水井;9—出水管;10—单梁吊车
根据本课题的要求及以上的介绍,本课题采用“干室式”雨水泵站的设计方法。
2.2 水泵的类型及选择
2.2.1 轴流泵的构造及性能
(1) 轴流泵的工作原理及基本构造:
轴流泵的工作是以空气动力学中的升力理论为基础的。当叶轮高速旋转时,在叶轮轴向升力的作用下,由于压力差的存在,使液体沿轴向方向流动。
轴流泵的外形很像一根水管,泵壳直径与吸水口直径差不多。轴流泵按泵轴的工作位置可以分为立轴、横轴和斜轴三种结构形式。由于立式轴流泵所占用的面积小,轴承磨损均匀,叶轮淹没在水中,无需灌水就能启动,还可以采用分座式支承方式,将电机安放在较高的位置上,因此
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