МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕД. Пояснительная записка составляется в такой же последовательности, в какой излагаются данные методические указания
 Скачать 0.79 Mb.
|
|
Состав курсового проекта Курсовой проект состоит из расчётно-пояснительной записки и одного листа чертежей. Расчётно-пояснительная записка составляется в такой же последовательности, в какой излагаются данные методические указания. На чертёжном листе формата 24 выполняются в масштабе 1:50 или 1:100 поперечный разрез гидроузла, план гидроузла, продольный разрез здания насосной станции; в масштабе 1:200 или 1:500 – генеральный план гидроузла, вписанный в местность. 1.1 Исходные данные Все исходные данные даются на отдельном бланке задания по курсовому проекту мелиоративной насосной станции, где указано назначение насосной станции; график её работы; графики колебания уровней в водоисточнике для оросительной насосной станции, и для осушительной – в водоприёмнике; тип водоисточника: канал, река или водохранилище (подчёркнуто); отметки уровней воды в водоисточнике: максимальная и минимальная при орошении и только максимальная при осушении; тип водоприёмника: канал, река или закрытая оросительная сеть, подключаемая к гидранту, которым заканчивается напорный трубопровод; отметка уровней воды в водоприёмнике; максимальная и минимальная в осушении и только максимальная в орошении. Далее приводятся дополнительные сведения: название грунта, стоимость 1 кВт·ч электроэнергии, количество часов работы станции, наличие форсированного расхода и свободного напора на гидранте. На обратной стороне бланка задания приведён топографический план места строительства гидроузла машинного водоподъёма, на котором указан тип водоисточника и трасса подводящего канала в осушительных насосных станциях или трасса напорного трубопровода в оросительных, подчёркнут масштаб и сечение горизонталей. Обоснование схемы гидротехнического узла машинного водоподъёма 1 Выбор места расположения насосной станции Забор воды на орошение из реки. В зависимости от расположения насосной станции по отношению к реке может быть русловой или береговой тип компоновки. Русловой тип применяется при пологом русле реки и больших колебаниях уровней воды. Так как в исходных данных нет сведений о русле, то его можно считать достаточно крутым, а это позволяет принять береговой тип компоновки независимо от величины колебания уровней воды в реке. Насосная станция может быть совмещена с водоисточником (совмещённый тип – рис. 2.1.а) или удалена от него (раздельный тип – рис. 2.1.б). Последний случай предпочтительнее, так как уменьшается длина напорных трубопроводов, а вода от водоисточника к водозаборному сооружению насосной станции подводится каналом. а) б)   Рисунок 2.1 - Береговой тип оросительного гидроузла: а)-совмещенный; б)-раздельный; 1-подводящий канал; 2- водозаборное сооружение; 3- насосная станция; 4 – напорный трубопровод. Для определения типа компоновки и места расположения насосной станции необходимо в достаточно крупном масштабе построить продольный профиль по трассе напорного трубопровода, нанести на него максимальный и минимальный уровни воды в реке и ось насосной станции. Совмещенный тип применяется при колебании уровней в реке менее 6 м. Ось насосной станции располагается в том месте, где линия продолжения минимального уровня воды в реке достигнет глубины 6 м от поверхности земли (рис. 2.2.а).  Рисунок 2.2 - Продольный профиль: а)- по трассе напорного трубопровода; б)- по трассе подводящего канала. Расстояние от максимального уреза до оси насосной станции – есть длина подводящего канала. Осушительные насосные станции. Они могут располагаться перед дамбой или в ее теле (рис.2.3.) Запрос о месте строительства насосной станции может быть решен только в результате компоновки здания после подбора основного гидромеханического оборудования и выбора типа здания насосной станции. Поэтому нанеся на продольный профиль трассы подводящего канала (строится только участок ее, прилегающей к водоприемнику) максимальный (рис.2.2б) и минимальный уровни, необходимо показать на нем дамбу, размеры которой принять исходя из следующих рекомендаций; ширина по гребню – 6м превышение гребня над максимальным уровнем – 0,2 – 0,6м; заложение откосов принять по таблице 9 [1]. Ось насосной станции предварительного расположить в точке пересечения сухого откоса с поверхностью земли.  Рисунок2.3 - Осушительная насосная станция: а)- перед дамбой; б) – в теле дамбы: 1-подводящий канал; 2- аванкамера; 3- водозаборное сооружение; 4- насосная станция; 5 –водовыпускное сооружение. 2.2 Расчет подводящего канала (отводящего) При заборе воды на орошение из реки, канала или водохранилища (при расположении насосной станции в верхнем бьефе его) в случае раздельной компоновки (т.е. насосная станция удалена от уреза воды и вода к ней подводится каналом), а так же во всех осушительных насосных станциях выполняется расчет подводящего канала. Полученные расчетом параметры подводящего канала будут приемлемы и для отводящего канала при подаче воды в открытую оросительную сеть (в канал). При расположении оросительной станции в нижнем бьефе (за дамбой) водохранилища делается расчет подводящего трубопровода и отводящего канала, а если вода подается в закрытую оросительную сеть – только подводящего трубопровода. Последовательность расчета канала: Устанавливаются исходные данные. В качестве расчётного расхода (Qн.ст.) по графику работы насосной станции принимается максимальный, а при наличии форсированного (Qф.) – форсированный расход, то есть: Qн.ст=Qмах, или Qн.ст=Qф. Коэффициент заложения откоса выбирается из таблицы 9 [1] в зависимости от заданного грунта. Коэффициент шероховатости можно принять в пределах n=0,02…0,025. 2. Принимают стандартную ширину канала по дну в зависимости от расхода в нём: при Qн.ст ≤ 0.7 м³/с b=0,4 м; при 0,7 < Qн.ст ≤ 5м³/с b=0,6 …2,0 м; при Qн.ст > 5м³/с b≥ 2,5 м. Стандартные значения b=0.6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2 и далее через 0,5 м и до 5, после чего градация идет через 1м. 3. Гидравлический наивыгоднейший профиль канала будет при β=  =2,2…5.Задавшись в этих пределах β, определяют глубину воды в канале 4. Площадь живого сечения W=(b+mh)h и гидравлический радиус R=  , где смоченный периметр X=b+2h ² .5. По таблице 7[1] устанавливают допустимую скорость на размыв Vp в зависимости от типа заданного грунта. 6. Из формулы Шези определяют уклон канала: Ip=  , где С= R ;N=0,02- коэффициент шероховатости. Полученное значение уклона округлить до первой значащей цифры в сторону уменьшения (например, получено i  =0,000685; округляем i =0,0006), что даёт возможность получить фактическую скорость немного меньше размывающей. Фактическая скорость определяется по той же формуле Шези:V=c  ;Должно быть V 7. При найденных параметрах b; m; i; n расчёт повторяется по четырём расходам, постепенно уменьшаем до заданного минимального, в результате чего определяется глубина и скорость воды в канале. Расчёт можно проводить любым способом: по монограммам, подбором по формуле Шези, по f(R  )и т.д.Результаты расчётов сводятся в таблицу (табл.1). Таблица 1 - Результаты расчёта канала.
Должно быть V  < V , V >V ,где V - допустимая скорость заиления, которую можно определить по формуле V = +0,24.По данным таблицы 1 строится график h=f(Q) (рис. 2.4.), по которому определяются отметки ( ,м) уровней воды в рассчитываемом канале. Подбор основного гидромеханического и энергетического оборудования Определение расчётного напора Расчётный напор насоса оросительной насосной станции определяется по формуле: Hp=Hг.ср+∑ht+Hcв, (3.1) где Hг.ср- средневзвешенный геометрический напор, м; ∑h – суммарные гидравлические потери во всасывающей и нагнетательной линии насоса, м: Hсв – свободный напор. м. Учитывается в том случае, если в задании водоприемником служит гидрант. Для определения Hp необходимо построить совмещенный график колебания уровней в верхнем и нижнем бьефах в отметках ( рис.2.5) по которому определяются геометрические напоры H г.ср и их продолжительность t.  Рисунок. 2.4 - График связи.  Рисунок 2.5 - Совмещенный график колебания уровней воды верхнего и нижнего бьефов. Тогда Нг.ср=  ; (3.2)Для оросительных насосных станций, работающих на закрытую оросительную сеть (гидрант), средневзвешенный геометрический напор насоса определяется с учетом только максимальной отметки уровня воды в верхнем бьефе (рис.2.5.б). На осушительных насосных станциях при перекачке воды в реку расчетный напор Hp=Hг+∑hт, где Hг - максимальная разность отметок верхнего и нижнего бьефов Суммарные гидравлические потери ∑hт состоят из гидравлических потерь на трение по длине всасывающего (hт.в.) и напорного (hт.н.) трубопроводов и гидравлических потерь на местные сопротивления (hн), то есть ∑=hт=hт.в.+hт.н.+hм. (3.3) Так как насосная станция и трубопроводы еще не запроектированы, то потерями можно предварительно задаться на основе существующего опыта проектирования. Местные потери можно принять разными 0,7 - 1,2 м при использовании осевых насосов и 1,0 - 1,5 м – для центробежных насосов. Потери на трение по длине во всасывающем трубопроводе принимаются предварительно равными 0,5 - 0,75 м., а в напорном трубопроводе их рекомендуется вычислять следующим образом: Hт.н.=i·Lн.т., (3.4) где i - удельное сопротивление по длине трубопровода, м/км. (табл.2), Lт.н -. длина напорного трубопровода, определяемая по продольному профилю, км. Таблица 2 - Удельное сопротивление трубопроводов
Определение расчетного расхода и числа агрегатов Расчётный расход насоса определяется из условия лучшего обеспечения графика водоподачи насосной станции с максимальной экономической эффективностью. При этом число рабочих агрегатов должно обеспечивать максимально потребный расход насосной станции. В качестве расчётной подачи основного насоса Qp принимается минимальная подача насосной станции Qmin, которая соответствует минимальной ординате графика водоподаче (см. задание). Тогда число рабочих агрегатов определяется по формуле: np=  , (3.5)где Qmax и Qmin – максимальная и минимальная ординаты графика водоподачи, м³∕с. К числу рабочих агрегатов добавляется резервный насос в случаях, если насосная станция предназначена для целей осушения, так как данная насосная станция должна работать беспрерывно в течение рабочего периода, если насосная станция предназначена для целей орошения и задан форсированный расход Qф. Таким образом, число установленных агрегатов с учётом резервного: ny=np+1; (3.6) При выборе числа агрегатов следует учитывать, что на мелиоративных насосных станциях оптимальное число агрегатов 4..5, минимальное – 2…3, максимальное – 8. 3.3 Выбор основного насоса По расчетному напору Нр и расчетному расходу Qр насоса с помощью графика сводных полей выбирается тип и марка насоса, находится рабочая характеристика данного насоса с максимально допустимой частотой вращения. Она снимается на кальку и на кривую H-Q наносится расчетная точка А с координатами Hp и Qp. Центральный насос (для орошения чаще применяется тип Д и В) считается правильно подобранным в том случае, если расчетная точка А расположится на кривой H - Q или несколько ниже нее в пределах рабочей области. При этом расчетный напор Hp и напор, снятый с кривой H - Q при расчетном расходе Qp, не должны отличаться более чем на 5 - 10%. Если процент расхождения больше указанного, необходимо: а) пользуясь законами динамического подобия, выполнить пересчет рабочей характеристики на новую частоту вращения насоса; б) применить пересчет рабочей характеристики насоса по формулам обточки рабочего колеса; в) одновременно выполнить оба пересчета, указанные в пунктах а и б. Для осушительных насосных станций чаще всего пригоден осевой насос, для подбора которого имеется отдельный сводный график. Имея марку насоса и частоту вращения n(об/мин), находят его безразмерную характеристику для подобранной модели осевого насоса. Определяют безразмерные коэффициенты по формулам: Kq= |
)