Проектирование насосных станций. Исходные данные по объекту проектирования

• Название: Исходные данные по объекту проектирования
• Анкор: Проектирование насосных станций
• Дата: 05.10.2022
• Размер: 345.91 Kb.
• Имя файла: Vinogradovoi_774_PZ (1)(1).docx
• Тип: Реферат; #714801
• страница: 2 из 3

м³/сут.

Средний часовой расход воды q_Т , м³/час, за период водопотребления вычисляют по формуле

= ,

Где

Т- 8 часов, продолжительность водоразбора;
= = 1,375 м³/час
2.3. Расчет общего водопотребления.
Расчет начинается с составления таблицы и построения графика водопотребления в течении суток.

Коэффициент часовой неравномерности водопотребления был вычислен ранее 1,7784, принимаем 1,8.

В таблице 1 приведено водопотребление по часам суток от населения и от школы, вычислен суммарный часовой расход.

По данным таблицы построен график водопотребления населенного пункта.

Таблица 1. Водопотребление по часам суток.





3.Определение подачи насосови их количества.
Максимальная часовая подача насосной станции при безбашенной системе равна максимальному часовому расходу:

Q_н.с. = q_{ч мах} = 1171,375 м³/час
Так как в нашем проекте население района 60 тыс. жителей, то в соответствии с СП насосная станция I категории, количество рабочих насосов не менее двух, резервных- 2.

Примем, что в час наименьшее водопотребления работает 1 насос.


Число рабочих насосов определяем путем сравнения максимального и минимального водопотребления:



Принимаем 2 рабочих насоса.

Уточняем подачу одного насоса:


С учетом потерь, окончательная подача одного насоса равна:




Q_сут― максимальный суточный приток воды, м³/сут

― подача одного насоса в % от Q_сут

При ступенчатой работе насосной станции с 21 до 7 часов работает 1 насос, подавая за час 2,86 % суточного расхода, а с 7 до 21 часа работают 2 насоса, подавая при этом за час 5,1% суточного расхода.

Часовую подачу насосной станции определяем по формуле:



За сутки насосы подают такое же количество воды, какое и расходуется городом:


По определенным значениям подачи НС и водопотребления города строим ступенчатый график водопотребления по часам суток: графики водопотребления города (1) и подачи воды насосами (2).

4.Определение диаметра напорных водоводов
Количество напорных водоводов nсогласно требованиям строительных норм принимаем равным 2.

Расчётный расход одного напорного трубопровода Q_вравен:


Диаметр напорных трубопроводов определяется на основе технико-экономического расчета, исходя из скоростей движения воды в пределах, указанных в СП.
Принимаем стальные трубы,

Ду=300мм, тогда скорость v=1,56м/с, потери по длине 9,373 м/мм, при длине участка 600м потери по длине на всём участке составляют 5,624м.

Диаметр всасывающих трубопроводов принимается аналогично, трубы стальные Ду=400мм, скорость v= 0,88 м/с, потери по длине 2,2мм/м, при длине всасывающего участка 10 м общие потери по длине 0,022м.
5.Определение полного напора насосов. Подбор насосов и электродвигателей.


Схема подачи воды насосами II подъёма в сеть без башенной системы водоснабжения

В часы максимального водозабора НС должна создавать напор,величину которого принимаем по формуле:



Где - потери напора, м

-статический напор, который слагается из геометрической высоты подъёма воды и свободного напора на излив:



Где - свободный напор,м ( = 45 м)

- геометрическая высота подъёма воды, м

Где - отметка поверхности земли в диктующей точке,м (
– отметка минимального уровня воды в РЧВ ,м (

Тогда



Исходя из полученных данных :


Найдём величины входящие в потери напора:



Где - потери напора во всасывающих и внутристанционных трубо- проводах, м;

Для первоначальных расчётов, потери на всасывающем и внутристанционном трубопроводах принимаем равными 2-2,5 м.

Принимаем 2,5 м

- потери напора в напорных водоводах, равные сумме местных потерь по длине,м

потери напора при max хоз.-питьевом водоразборев сети, принимаем



Потери в местных сопротивлениях напорных водоводов значительно ниже и принимаем местные потери равными10% от потерь по длине, тогда :



- гидравлический уклон или потери на длину водовода (принимаемi=0,002 по таблицам Шевелева для гидравлического расчёта напорных трубопроводов);

=600 длина водоводов, м.

_{Тогда потери напора :}


Исходя из всех полученных величин определяем полный напор станции:

	0,124 м3/с
	62,12 м

Тогда


По свободному графику рабочих полей насоса подбираем к установке насос марки

1Д 720-90а, n=1450 об/мин, потребляемая мощность N=118 кВ.

Из каталога насосов определяем:

- диаметр всасывающего патрубка 250 мм

-диаметр напорного патрубка 200 мм

- диаметр рабочего колеса 475 мм.

Выбор марки электродвигателя зависит от мощности насоса, частоты вращения, компоновки агрегата, напряжения питающей сети, особенностей среды производственных помещений.

Мощность приводного двигателя насоса принимаем больше мощности, потребляемой насосом, на случай перегрузок от неучтенных условий работы


Q_Н- производительность насоса;

Н - напор насоса;

h_н =0,8 - КПД насоса;

h_дв=0,8 - КПД двигателя;

k - коэффициент запаса мощности, принимается в зависимости от мощности на валу насоса N, k = 1,1

Принимаем асинхронный двигатель марки: 5АМН315S4. Мощность N=200кВт_. Масса насоса 1000 кг; масса агрегата 2050 кг; масса двигателя 1050 кг.
5. Гидравлический расчет трубопроводов НС
При гидравлическом расчете трубопроводов насосной станции определяют их диаметры и значения потери напора.
Результаты гидравлического расчета используются при графоаналитическом расчете совместной работы насосов и водоводов, а также при определении размеров насосной станции в плане. Для проведения гидравлического расчета необходимо составить схему обвязки насосов трубопроводами и установленной на них арматурой и фасонными частями. Кроме рабочих насосов принимаются 2 резервных насоса (СП 31.13330.2012«ВОДОСНАБЖЕНИЕ. НАРУЖНЫЕ СЕТИ И СООРУЖЕНИЯ»). Расчетная схема для гидравлического расчета трубопроводов, которые находятся внутри станции.

Расчетная схема.


Схема расположения насосов определяется типом, размерами, числом насосов и формой насосного зала. На водопроводных насосных станциях целесообразнее применять однородную схему с расположением насосов перпендикулярно стене, отделяющей машинный зал от приемного резервуара. Для каждого агрегата устраивают отдельную всасывающую линию, на которой должна быть установлена задвижка или плоский затвор.

Напорная линия каждого насоса должна быть оборудована запорной арматурой и обратным клапаном. Число насосов на станции обычно превышает число напорных водоводов, поэтому необходимо устраивать напорный соединительный коллектор. Размещение арматуры на напорных всасывающих соединительных трубопроводах должно обеспечивать возможность замены илиремонта любого из насосов, обратных клапанов, а также основной запорной арматуры при наличии аварийного выпуска, а при его отсутствии – 100 % расчетной подачи.

Потери в насосной станции складываются из местных потерь и потерь по длине.






Диаметры участков трубопровода на которых определяются скорости указаны ниже.








Потери напора во всасывающем трубопроводе складываются из потерь по длине и в местных сопротивлениях всасывающей линии. Потери напора в местных сопротивлениях включают потери во входе, колене, задвижке и переходе:




где – коэффициенты местного сопротивления;

=0,5

=0,6

=0,05 (задвижка полностью открыта)

=0,1

– скорость движения воды, м/с.

Определим скорость движения воды во всасывающем трубопроводе, всасывающем патрубке, напорном патрубке и напорном трубопроводе по формуле:








Потери напора в напорном соединительном трубопроводе определяются с учётом потерь напора в переходе, обратном клапане, задвижке, тройнике присоединения в магистрали, задвижке и тройнике проходном:


где – коэффициенты местного сопротивления;

=0,25

=1,7

=0,05 (задвижка полностью открыта)

=1,5

– скорость движения воды, м/с.
Потери напора в напорной линии определены ранее и равны:



Суммарные потери линии водоподачи водопроводной НС равны:

6.Графоаналитический расчет совместной работы насосов и водопроводов. Анализ работы НС
Цель графоаналитического расчета - установление расчетных значений подачи насоса, его напора, потребляемой мощности и коэффициента полезного действия при различных режимах работы насосной станции. Режим работы насосов определяется точкой пересечения характеристики Q-H насосов с характеристикой трубопроводов.Для этого, чтобы построить суммарную характеристику двух насосов при параллельной работе, необходимо удвоить абсциссы кривой Q-H одного насоса при одинаковых ординатах (напорах).
При построении графической характеристики трубопровода удобно пользоваться уравнением полного напора в сети:


_Где



S – коэффициент сопротивления системы трубопроводов;
Тогда для построения характеристики трубопровода будем использовать уравнение следующего вида:



H_ст = 45м -статический напор, м.

Определим коэф-ты сопротивления сети :

,

- для всасывающей линии



- для напорно-соединительной линии




- для напорной линии


Сопротивление системы трубопроводов определяется для основных режимов работы насосной станции для которых определяется S_сум по формуле:



Основнымирежимами являются следующие:

1). Подача воды одним насосом по одному напорному водоводу:




2). Подача воды двумя насосами по одному напорному водоводу:



3). Подача воды одним насосом по двум напорным водоводам:





4). Подача воды двумя насосами по двум напорным водоводам:





Определение координат для построения характеристики водовода будем вести в таблицах:

1. 
   Таблица 1. Q1-H1
   

XQ	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
Q^2	0	0,01	0,04	0,09	0,16	0,25	0,36	0,49	0,64	0,81	1,00
SQ^2	0	0,39	1,56	3,52	6,26	9,78	14,08	19,17	25,03	31,68	39,12
H=Hст+SQ^2	42	42,39	43,56	45,52	48,26	51,78	56,08	61,17	67,03	73,68	81,12
42	39,115

2. 
   Таблица 2. Q2-H1
   

XQ	0,00	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80	0,90	1,00
Q^2	0,00	0,01	0,04	0,09	0,16	0,25	0,36	0,49	0,64	0,81	1,00
SQ^2	0,00	0,37	1,48	3,32	5,90	9,22	13,28	18,08	23,61	29,88	36,89
H=Hст+SQ^2	42,00	42,37	43,48	45,32	47,90	51,22	55,28	60,08	65,61	71,88	78,89
42,00	36,89

3. 
   Таблица 3. Q1-H2
   

XQ	0	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80	0,90	1,00
Q^2	0	0,01	0,04	0,09	0,16	0,25	0,36	0,49	0,64	0,81	1,00
SQ^2	0	0,20	0,78	1,76	3,12	4,88	7,03	9,56	12,49	15,81	19,52
H=Hст+SQ^2	42	42,20	42,78	43,76	45,12	46,88	49,03	51,56	54,49	57,81	61,52
42	19,52

4)Таблица 4. Q2-H2



Q	0,00	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80	0,90	1,00
Q^2	0,00	0,01	0,04	0,09	0,16	0,25	0,36	0,49	0,64	0,81	1,00
SQ^2	0,00	0,17	0,69	1,54	2,74	4,29	6,17	8,40	10,98	13,89	17,15
H=Hст+SQ^2	42,00	42,17	42,69	43,54	44,74	46,29	48,17	50,40	52,98	55,89	59,15
42,00	17,15

Анализ работы насосной станции включает определение подачи насосов при различных вариантах их совместной работы с трубопроводами по результатам графоаналитического расчета. Подача станции при включении всех рабочих агрегатов должна быть равной или несколько большей расчетной максимальной подачи но не более 10%:





Расчёт аварийного режима:
Проектируемая станция имеет первую категорию надежности. В случае аварии она должна обеспечивать не менее 70 % расчетной подачи. Построим характеристику сети при аварии на одном из водоводов:

1. 
   Определим коэффициент сопротивления сети при наличии одного подключения. При одном подключении:
   

2. 
   Определение координат для построения характеристики работы водовода при аварийном режиме будем вести в таблице:
   

Таблица 6.

X

Q	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
Q^2	0	0,01	0,04	0,09	0,16	0,25	0,36	0,49	0,64	0,81
SQ^2	0	0,27	1,08	2,43	4,31	6,74	9,70	13,21	17,25	21,84
H=Hст+SQ^2	42	42,27	43,08	44,43	46,31	48,74	51,70	55,21	59,25	63,84
42	26,957

В случае аварии НС, которая принадлежит к 1-ой категории ответственности, должна обеспечивать не менее 70% расчётной подачи

Из графика



Тогда , следовательно достаточно одного переключения.
Расчёт пожарного режима
Насосная станция 2-го подъем должна обеспечивать подачу воды на тушение пожаров в часы максимального водоразбора.

Построим характеристику сети при пожаре:



Статический напор в случае тушения пожара определяется по формуле:

Н_ст^п=Н_г^п+Н_св^п

ГдеН_г^п- геометрическая высота подъема воды,
равная разности геодезических отметок поверхности земли в диктующей точке(при пожаре) и дна резервуара чистой воды.




Н_св^п- свободный напор; Н_св^п=10м (для систем водоснабжения низкого давления)

ТогдаН_ст^п= 27+10=37м

Сопротивление системы трубопроводов при пожаре:



Где S_с^п- приведенное сопротивление водопроводной сети притушении пожара:


где h_с^п- потери напора в водопроводной сети для расчетного случая тушения пожара, h_с^п= 8,3 м;

q_п- расход воды на тушение пожара, q_п = q₁·n=54·3=0,162м³/с;

n – число пожаров, n=3

Таблица 7

XQ	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
Q^2	0	0,01	0,04	0,09	0,16	0,25	0,36	0,49	0,64	0,81	1,00
SQ^2	0	0,16	0,65	1,45	2,58	4,04	5,81	7,91	10,34	13,08	16,15
H=Hст+SQ^2	37	37,16	37,65	38,45	39,58	41,04	42,81	44,91	47,34	50,08	53,15
37	16,15