проект внс. Введение Подбор насосов

• Название: Введение Подбор насосов
• Дата: 25.01.2018
• Размер: 485.42 Kb.
• Имя файла: проект внс.docx
• Тип: Реферат; #35128
• страница: 1 из 2

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………...………………4

1. 
   Подбор насосов………………………………………………………………...…….5
   
   1. 
      Общие указания………………………………………………………………… 5
      
   2. 
      Определение режима водопотребления………………………………………..5
      
   3. 
      Определение режима работы и подачи насосов……………………………….5
      
   4. 
      Определение емкости бака водонапорной башни ВНС-II…………………...10
      
   5. 
      Расчет всасывающего трубопровода………………………………….……… 11
      

6. 
   .Расчет напорных водоводов…………………………………………………...13
   

1.7.Определение требуемого напора ВНС-II ……………………………………..14

8. 
   .Подбор насосов……………………………………………………………..…. 14
   

1.9. Расчет мощности электродвигателя……..…………………………………...18

2. 
   Построение характеристик совместной работы………………………………….19
   
   8. 
      Характеристика параллельной работы насосов……………………….......19
      
   9. 
      Построение характеристик водоводов……………………………………..19
      
3. 
   Проверка насосов и водоводов на пропуск аварийного расхода………………. 22
   
4. 
   Расчет числа переключений……………………………………………………... .24
   
5. 
   Подбор резервных агрегатов……..…………………………………………….… 26
   
6. 
   Разработка высотной схемы насосной станции………………………………….27
   

6.1Определениеотметки оси насоса……………. ……………………………………29

7. 
   Подбор грузоподъемного оборудования……………………………………….…30
   
8. 
   Разработка высотной схемы Н.С. ……………………………………………….. 31
   
   8. 
      Определение отметки оси насоса…………………………………………..31
      
   9. 
      Определение высоты надземной части Н.С. ………………………………31
      

Разработка высотной схемы Н.С…………………………31

9. 
   Подбор дренажных насосов……………………………………………………..…34
   
10. 
    Уточнение величины потери во внутренних коммуникациях………………….. 35
    
11. 
    Основные экономические показатели Н.С. ………………………………………37
    
12. 
    Подбор арматуры и фасонных частей …………………………………………….40
    

Список литературы…………………………………………………………………42

ВВЕДЕНИЕ
Целью данного курсового проекта является ознакомление и освоение методов расчета и проектирования водопроводной насосной станции второго подъема (ВНС-II).

Задача проекта: Подбор насосных агрегатов, электродвигателей и другого оборудования; гидравлический расчет трубопроводов, компоновка оборудования насосной станции и определение ее размеров; анализ совместной работы насосов и водоводов в различных режимах работы; составление пояснительной записки; разработка необходимых чертежей; составление спецификации оборудования насосной станции.

В данном проекте запроектирована водопроводная насосная станция. Производительность данной станции составляет 21000/сут. В пояснительной записки представлены гидравлический и технологический расчеты, а на листе объемно-планировочные решения водопроводной насосной станции.

1. 
   ПОДБОР НАСОСОВ
   

1.1 Общие указания
Подбор насосов осуществляется по их напору. Сложность определения подачи насосов ВНС-II заключается в колебании притока сточных вод в течение суток. Для приближения подачи этих насосов к суточному изменения притока применяется ступенчатый режим их работы с установкой нескольких насосных агрегатов и автоматическим их включением и выключением. Кроме того, на насосной станции предусматривается регулирующий приемный резервуар, что способствует приближению подачи насосов к колебаниям притока сточных вод.

2. 
   Определение режима водопотребления
   

Режим водопотребления определяется согласно коэффициенту неравномерности. Для упрощения в курсовом проекте коэффициент неравномерности задается.

Для K=1.4 почасовое распределение среднесуточной подачи питьевой воды принимаем согласно [I, табл. 3.6.]

Дальнейшие расчеты ведутся в табличной (табл.1) и графической формах.
Таблица 1

Часы суток	Водо-потреб-ление, %	Число Работа-ющих насосов, шт.	Подача Насоса-ми, %	Поступ-ление в бак, %	Расход из бака, %	Остаток в баке, %	Ординаты интегрального графика, %			Раз-ность орди-нат, %
							Водопо-треб-ление		По-дача
1	2	3	4	5	6	7	8	9		10
0-1	2,5	1	2,08	-	0,42	1,54	2,5	2,08		0,38
1-2	2,65	1	2,08	-	0,57	0,97	5,15	4,16		0,99
2-3	2,2	1	2,08	-	0,12	0,85	7,35	6,24		1,11
3-4	2,25	1	2,08	-	0,17	0,68	9,6	8,32		1,28
4-5	3,2	2	3,75	0,55	-	1,23	12,8	12,07		0,73
5-6	3,9	2	3,75	-	0,15	1,08	16,7	15,82		0,88
6-7	4,5	2	3,75	-	0,75	0,33	21,2	19,57		1,63
7-8	4,9	3	5,28	0,38	-	0,71	26,1	24,85		1,25
8-9	5,35	3	5,28	-	0,07	0,64	31,45	30,13		1,32
9-10	5,85	3	5,28	-	0,57	0,07	37,3	35,41		1,89
10-11	5,35	3	5,28	-	0,07	0	42,65	40,69		1,96
11-12	5,25	3	5,28	0,03	-	0,03	47,9	45,97		1,93
12-13	4,6	3	5,28	0,68	-	0,71	52,5	54,25		1,25
13-14	4,4	3	5,28	0,87	-	1,8	56,9	56,52		0,38
14-15	4,6	3	5,28	0,68	-	2,26	61,5,	61,80		-0,30
15-16	4,6	3	5,28	0,68	-	2,94	66,1	67,08		-0,98
16-17	4,9	3	5,28	0,38	-	3,32	71	72,36		-1,36
17-18	4,8	3	5,28	0,48	-	3,8	7,8	77,64		-1,84
18-19	4,7	3	5,28	0,58	-	4,38	80,5	82,92		-2,42
19-20	4,5	2	3,75	-	0,75	3,63	85	86,67		-1,67
20-21	4,4	2	3,75	-	0,65	2,98	89,4	90,42		-1,02
21-22	4,2	2	3,75	-	0,45	2,53	93,6		94,17	-1,11
22-23	3,7	2	3,75	0,05	-	2,58	97,3		97,92	-0,62
23-24	2,7	1	2,08	-	0,62	1,96	100		1000	0
	100%		100%

1.3 Определение режима работы и подачи насосов
С целью максимального приближения подачи насосов к колебаниям

водопотребления принимается ступенчатый график их работы. Определение режима работы ВНС-II и подачи насосов ведется в табличной форме (таблица 1).

Для предварительных расчетов количество рабочих насосов принимается из соотношения максимального к минимальному часовых расходов
(1)

где q_max.ч.- максимальный часовой расход;

q_min.ч.- минимальный часовой расход.

Принимаем три рабочих насоса, т.е. =3.


1-водопотреление, 2-подача насосами, 3- зона забора воды из ВНБ, 4- зона подачи вода в ВНБ

Рис. 1. Ступенчатые графики водопотребления и подачи насосами

1-водопотреление, 2-подача насосами

Рис.2 Суточные интегральные графики водопотребления и подачи насосами
Количество резервных насосов принимается в зависимости от количества рабочих насосов и степени надежности насосной станции[8]. В данной работе принимается два резервных насоса.

Зная число рабочих насосов в час максимальной подачи, можно наметить режим работы насосов в течение суток. При этом необходимо учитывать снижение подачи насосов при их параллельной работе при помощи коэффициентов параллельности работы насосов: при работе двух насосов =1,11; трех насосов =1,18; четырех насосов =1,25.

Производительность ВНС q_н.с. определяется по формуле :
% (2)
Подача одного насоса q_1н определяется по формуле:

(3)

где K_i- коэффициент параллельности работы насосов;

n_p- количество рабочих насосов.

Производительность i-того насоса q_iн определяется по формуле:
% (4)



Принимаем следующий режим работы насосов (основываясь на ступенчатый график (рис.1)):

- один насос работает t₁=5 часов;

- два насоса работают t₂=7 час

- три насоса работают t₃=12 часов.

Подача насосов в течение суток должна равняться водоотведению, т.е. 100%, поэтому подачу насосов уточняем согласно уравнению:
+ +=100% (5)
;% (6)




Подставляя полученные данные в формулу (5) получим:
2,08 ·5 + 3,75·7 + 5,28·12 = 100%.

1.4 Определение емкости бака водонапорной башни
Емкость бака водонапорной башни W определяется по формуле [1]:
W= W_рег+ W_n, м³; (7)
где W_рег —регулирующая емкость бака водонапорной башни;

W_n — запас воды на пожаротушение.

Запас воды на пожаротушение W_n определяется по формуле [2] :
W_п=0,6 q_п=0,6*50=30 м³ (8)
где q_n --расход воды на пожаротушение согласно заданию, л/с.

Регулирующая емкость бака водонапорной башни составляет [1]
;м³ (9)





/1 1\ О ¹ LJ
где а — максимальная положительная разность ординат интегральных графиков водопотребления и подачи воды насосами (см. табл. 1), %;

b- максимальная отрицательная разность ординат интегральных графиков водопотребления и подачи воды насосами (см. табл. 1), %;

- производительность ВНС-II согласно заданию, м3/сут.

1.5 Расчет всасывающих трубопроводов
Расход воды q_вс во всасывающих трубопроводах определяется по формуле [2]:
;м³/с (10)
где n=3 – число всасывающих трубопроводов;
.
Задаемся V_вс=1,2 м/с, тогда диаметрd_вс всасывающего трубопровода определяется по формуле:
(11)
.
Для изготовления всасывающих трубопроводов принимаем стальные электросварные прямоугольные трубы на D=350мм по ГОСТу 10.704 – 83 [5].Фактическая скорость воды во всасывающих трубопроводах и i_вс определяется по таблицам того же ГОСТа.
V_вс^ф=1,01м/с
i_вс=0.00414
Потери напора h_вс во всасывающих трубопроводах определяется по формуле:
(12)
где i_H-гидравличесий уклон всасывающих трубопроводов;

1,1 – коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях;

l_вс= 19м – длина всасывающих трубопроводов согласно заданию.

1.6 Расчет напорных водоводов
По заданию количество напорных водоводов – 2. Скорости движения в напорных водоводах могут быть приняты согласно рекомендациям [6, стр.167], т.е. 1 – 1,5м/с.

Принимаем V_н=1,2м/с.

Расход воды в напорных водоводах q_н определяется по формуле [2]:
. (13)
.
Диаметр напорного водовода d_н определяется по формуле:
(14)
.
Для изготовления всасывающих трубопроводов принимаем стальные электросварные прямоугольные трубы на D=400мм по ГОСТу 10.704 – 83 [5]. Фактическая скорость воды во всасывающих трубопроводах и i_вс определяется по таблицам того же ГОСТа.
V_вс^ф=1,16м/с
i_вс=0.00456
Потери напора h_н в напорном водоводе определяется по формуле:
(15)

где i_H- потери напора на единицу длины напорного водовода;

1,1 – коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях;

l_H= 1560м – длина напорных водоводов.



1.7 Определение требуемого напора насосной станции
Требуемый напор Н_тр насосов определяется по формуле:
(16)
где Z₂=130м – отметка поверхности земли в точке водопотребления согласно заданию;

Z₁ –расчетный уровень воды в резервуаре чистой воды
; (17)
H_б=высота водонапорной башни согласно заданию;

h_б- высота бака водонапорной башни согласно заданию;

Н_н.с.=1,5-2,5 м-потери напора в коммуникациях ВНС-II.
Н_тр=151 – 126,5 + 0,087 + 7,83 + 18+3+2,5 =63,3м.

1.8 Подбор насосов
Данные для подбора насосов представлены в таблице 2.
Таблица 2

Данные для подбора насосов.

Наименование параметра	Величина
Производительность ВНС-II	875 м3/ч	21 л/с
Производительность насосов при отдельной работе при параллельной работе	436,8 м3/ч 370,17 м3/ч	121,33л/с 102,83 л/с
Требуемый напор (Нтр)	63,3м

Для перекачивания водопроводной воды обычно используются насосы марки Д.

Насос подбирается по производительности одного насоса при отдельной работе и требуемому напору.

По свободному графику для данных полей Q-Hподбираем насос марки Д500-65 с подачей 500 м³/ч и напором 65м.

Рабочие характеристики насоса представлены в таблице 3:
Таблица 3

Характеристики насоса.

Марка насоса	Мощность насоса, кВт	КПД, %	Доп. кавитационный запас, м	Масса агрегата, кг	Диаметр раб. колеса, мм	Диаметры труб
						Всассы- вающего	Напорного
Д500-65	135	76	4,5	1709	465	250	150

В рабочей точке 436,8 м³/ч развиваемый насосом напор равен 72 м. Разница между ним и требуемым напором составляет 72-63,3=8,7 м, что превышает допустимые пределы (до 3 м), и, следовательно, требуется обточка рабочего колеса.



Рис.3 Рабочая характеристика насоса Д500-65
Таким образом для нашей насосной станции 2-ой категории надежности выбирается 3 основных и 2 резервных насоса марки Д500-65.

1.9 Расчет мощности электродвигателя
Мощность электродвигателя N_дв определяется по формуле:
;кВт (18)
;кВт (19)
где N_н – требуемая мощность насоса на валу, кВт;

k- коэффициент запаса мощности, принимаемый согласно [3, таблица 5];

Н_тр=63,3 – требуемый напор насоса;

=1000 кг/м³ – плотность сточной воды;

- КПД насоса при расходе q_1н;

q_1н=436,8 м³/ч=121,33 л/с – расход, подаваемый насосом.

Принимаем К=1.15

Насос Д500-65 выпускается с комплектным электродвигателем марки 4АН280S4 мощностью 132 кВт и массой 620 кг. Таким образом, комплектный электродвигатель подходит для рассчитываемого проекта.

1.10 Обточка рабочего колеса
Обточка рабочего колеса производится, чтобы уменьшить развиваемый насосом напор. Для определения размера обточенного колеса соответствующего требуемым параметрам насоса вначале строится парабола режимных точек по формуле:
м (20)

где Q - расход, подача, принимается в пределах рабочей части характеристики выбранного насоса.

Результаты вычислений заносятся в таблицу 4.
Таблица 4

Q, м3/ч	300	400	500	600	700
Н, м	29,86	53,08	82,94	119,44	162,57

По данным таблицы 3 строится парабола режимных точек совместно с Q-H характеристикой насоса.

Точка пересечения параболы с Q-H характеристикой насоса- точка А имеет координаты Q_А=460м³/ч и Н_А=71м.

Диаметр обточенного колеса D_обт определяется по формуле:
мм (21)

мм
где D- диаметр рабочего колеса насоса, мм (таблица 3).

Принимаем D_обт=445мм.

Процент срезки П_ср рабочего колеса определяется по формуле:
(21)


Коэффициент быстроходности n_s принятого насоса определяется по формуле[2]:
(22)

,

где n_s-частота вращения, об/мин (из каталога [6]).



Рис.4 Парабола режимных точек
Далее строится Q-H характеристика насоса с обточенным рабочим колесом. Для этого в пределах рабочей характеристики выбранного насоса определяем соответствующие координаты Q-H (при D_необт) и вычисляем координаты Q_ср и H_ср по формулам[2]:
, (23)
. (24)
Результаты расчетов заносятся в таблицу 5.
Таблица 5

№ точек	Q, м3/ч	H,м	Qср, м3/ч	Hср, м
1	0	67	0	61,4
2	150	76	143,55	69,6
3	300	78	287,1	71,5
4	460	71	440,2	65
5	650	55,5	622,05	50,8

Рис.5 Расчет обточки рабочего колеса и характеристика насоса с обточенным рабочим колесом

2. Построение характеристик совместной работы насосов и водоводов
2.1 Характеристики параллельной работы насосов
Для построения Q-H характеристик несколько параллельно работающих насосов на нескольких значениях напора (Н) проводятся линии, параллельные оси абсцисс (Q). Далее на этих параллельных линиях откладываются величины расстояния от оси ординат (Н) до пересечения параллельной линии с Q-H характеристикой насоса. Полученные таким образом точки соединяются плавной кривой, которая представляет собой Q-H характеристику второго насоса, работающего параллельно с первым (рис.5)

Построение каждой новой Q-H характеристики параллельно работающего насоса производится идентично вышеописанным.


2.2 Построение характеристик водоводов
Характеристика одного напорного водовода строится по следующей зависимости [2]

(25)
где Н_г - геометрическая высота подъема жидкости, м.
Геометрическая высота подъема жидкости Н_г , м определена по формуле[2]


, (26)

где S - приведенное сопротивление водовода, м×с²/л².
Приведенное сопротивление водовода S, м×с²/л² определено по формуле[1]
, (27)
^, (28)
,
,
где q_в - расход воды по одному водоводу, л/с;

Z₂ =151 м – отметка поверхности земли в точке потребления согласно заданию;

Z₁ =162 м – расчетный уровень воды в резервуаре чистой воды;

h_б = 3м – высота бака водонапорной башни согласно заданию;

H_б=18м – высота водонапорной башни согласно заданию.
Расчетный уровень воды в РЧВ определен по формуле [2]
. (29)


Задаваясь произвольными значениями Q, вычисляем H. Результаты расчета представлены в таблице 6.
Таблица 6

Q, л/с	50	100	150	200	300
SQ2	1.1	4.4	9.92	17.64	39.7
H, м	46.6	49.9	55.4	63.14	85.2

3 Проверка насосов и водоводов на пропуск аварийного расхода
При аварии на одном из напорных водоводов этот водовод отключается, и вся вода подается по другим водоводам. При этом для ВНС-II допускается снижение подачи на 30% от расчетной [3,5].Тогда расход воды при аварииq_ав , м³/с определен по формуле [2]
(30)
Расход воды во всасывающем трубопроводе при аварии , м³/с определен по формуле [1]


Скорость движения воды во всасывающем трубопроводе , м/с при аварии определена по формуле [2]
(31)

Потери напора во всасывающем трубопроводе при аварии , м определены по формуле [2]
(32)

где i_вс^ав - гидравличесий уклон всасывающих трубопроводов, который определен по таблицам Шевелева[9]: i_вс^ав=0,00243;

1,1 – коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления;

l_вс = 19м – длина всасывающих трубопроводов согласно заданию.
Расход воды в напорном водоводе при аварии q_н^ав, м³/с определен по формуле [1]


Скорость движения воды в напорном водоводе при аварии , м/с определена по формуле [2]
(33)

Потери напора в напорном водоводе при аварии , м определены по формуле [2]
(34)

где i_н^{а в}- гидравличесий уклон напорных водоводов, который определен по таблицам Шевелева[9]: i_н^ав=0,00991

1,1 – коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления;

L_н = 1560м – длина напорных водоводов согласно заданию.
Требуемый напор при аварии , м определен по формуле [2]
(35)
.

4 Расчет числа переключений

Для снижения потерь напора при аварии, а также для отключения поврежденного при аварии участка напорного водовода на них устраиваются переключения (блокировки). Эти переключения представляют собой перемычки между напорными водоводами.

Число блокировок определяется расчетно-графическим методом. При включении резервного насоса, насосы обеспечивают напор . Разница между требуемым напором при аварии и напором, развиваемом насосами , м определена по формуле [1]
, (36)
где =71м – напор, развиваемый насосами при аварии, м.
Т.к. , то устройство блокировок не требуется.


5. Подбор пожарных насосов
При пожаре подача ВНС-II должна обеспечивать расход на хозяйственно-питьевые нужды и на тушение пожара. Следовательно, подача ВНС-II при пожаре Q_пож , л/с определена по формуле [2]
(37)
где– максимально-часовое водопотребление, л/с, (см. таблицу 1).
Требуемый напор при пожаре , м определен по формуле [2]
(38)
где – потери напора во всасывающем трубопроводе при пожаре, м;

– потери напора в напорном водоводе при пожаре, м;

– необходимый свободный напор при пожаротушении (согласно заданию).
Расход воды во всасывающем трубопроводе при пожаре , м³/с определен по формуле [2]
(39)

Скорость движения воды во всасывающем трубопроводе при пожаре , м/с определена по формуле [2]
(40)

Потери напора в напорном водоводе при аварии, м определены по формуле [2]
(41)

где - гидравличесий уклон напорных водоводов, который определен по таблицам Шевелева[9]: =0.00558;

1,1 – коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления;

L_н = 19 м – длина напорных водоводов согласно заданию.
Расход воды в напорном водоводе при пожаре, м³/с определен по формуле [1]

Скорость движения воды в напорном водоводе при аварии, м/с определена по формуле [2]
(42)
.
Потери напора в напорном водоводе при аварии , м определены по формуле [2]
(43)

где - гидравличесий уклон напорных водоводов, который определен по таблицам Шевелева[9]: =0,00625;

1,1 – коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления;

l_н = 1560м – длина напорных водоводов согласно заданию.
Строится Q-H характеристика напорных водоводов при пожаре по формуле [2]
м (44)
Геометрическая высота подъема жидкости при пожаре , м определена по формуле [2]
(45)
Приведенное сопротивление водовода при пожаре , м×с²/м² определено по формуле [2]
(46)
Задаваясь произвольными значениями Q, по формуле (35) определяем Н. Результаты расчетов занесены в таблицу 8.
Таблица 8

Q, л/с	0	150	250	350	450
SпожQ2, м	0	2,5	6,9	13,5	22,3
H, м	44,5	47	51,4	58	66,8

Точка пресечения Q-H_пож - точка Г - значение фактической подачи при пожаре q_пож^ф и напора . Т.к q_пож^ф< Q_пожиQ_Б’>Q_пож, то при пожаре достаточно включение резервного насоса.