Рыжков Александр. Насосная станция 1-го подьёма к.п

Рыжков Александр : другие произведения.

Насосная станция 1-го подьёма к.п

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]

Ссылки:

Комментарии: 3, последний от 17/01/2005. © Copyright Рыжков Александр (ferti7@zmail.ru) Размещен: 07/02/2002, изменен: 17/02/2009. 84k. Статистика. Статья:		Оценка: *4.2510** Ваша оценка:

Министерство образования РФ.

Томский Государственный Архитектурно-Строительный Университет.

Кафедра водоснабжения и водоотведения

Курсовой проект

Водопроводная насосная станция

первого подъема.

Расчетно-пояснительная записка.

Выполнил А.В. Рыжков

Студент гр. 372 - 030 ЗФ.

Проверил и допустил к защите В.К. Махлаев

курсового проекта

Проект защищен В.К. Махлаев

с оценкой

Томск - 2002.

Задание на курсовой проект.

Местонахождение насосной станции - г. Свердловск.

Максимальный суточный расход воды - 35000 м³/сут.

Расход воды на противопожарные нужды - 55 * 3 + 5 л/с.

Отметка наивысшего уровня воды в водозаборном колодце - 67,0 м

Отметка наинизшего уровня воды во всасывающем отделении

водоприемного колодца - 63,0 м.

Расстояние от насосной станции до водоприемного колодца - 20 м.

Расстояние от насосной станции до очистных сооружений - 435 м.

Отметка уровня воды в смесителе очистных сооружений - 77,5 м.

Отметка поверхности земли у насосной станции - 68,0 м.

Характер грунта в основании станции - суглинок.

Грунтовые воды отсутствуют.

Глубина промерзания - 1,9 м.

Содержание

Лист

Задание на курсовой проект 2

Введение 4

-- Выбор основного оборудования 5

-- Определение часовой подачи 5

-- Определение подачи насосной станции I подъема на восстановление

противопожарного запаса. 5

-- Определение расхода водоводов и подбор диаметра труб напорного

водовода. 5

-- Потери напора. 6

-- Предварительный потребный напор насосов. 6

-- Определение количества рабочих насосов. 6

-- Расчет подачи одного насоса. 6

-- Подбор насосов. 6

-- Количество резервных насосов. 7

-- Мощность насоса. 7

-- Мощность электродвигателя. 7

-- Геометрическая высота всасывания. 8

-- Определение основных размеров и конструкции насосной станции

(предварительно). 10

-- Определение отметки оси насоса. 10

-- Предварительная схема насосной станции. 10

-- Расчет диаметров труб и коллекторов. 10

-- Определение основных размеров и конструкции насосной станции. 13

-- Расчет рабочего давления. 13

-- Уточнение компановки насосной станции 13

-- Выбор грузоподъемного оборудования. 13

-- Определение высоты здания насосной станции. 13

-- Выбор дренажных насосов. 13

-- Подбор арматуры для насосной станции. 15

-- Расчет потерь напора. 18

-- Потери напора по длине и местные сопротивления. 18

-- Уточнение величины потребного напора. 19

-- Расчет обточки рабочего колеса насоса. 19

-- Совместная работа насосов и напорных трубопроводов. 21

-- Технико-экономические показатели. 24

-- Определение к.п.д. насосной станции методом последовательных

приближений. 24

-- Удельный расход электроэнергии. 24

-- Архитектурно-строительная часть. 25

Список литературы 26

Введение.

Насосные станции систем водоснабжения и канализации представляют собой сложный комплекс сооружений и оборудования, обеспечивающий водоподачу или водоотведение в соответствии с нуждами потребителя. Состав сооружений, их конструктивные особенности, тип и число основного и вспомогательного оборудования определяются исходя из принципов комплексного использования водных ресурсов и охраны окружающей среды с учетом назначения насосной станции и предъявляемых к ней технологических требований.

Насосные станции первого подъема забирают воду из источника водоснабжения и подают ее на очистные сооружения или, если не требуется очистки воды, непосредственно в резервуары, распределительную сеть, водонапорную башню или другие сооружения в зависимости от принятой схемы водоснабжения. На промышленных предприятиях с процессами, предъявляющими различные требования к качеству воды, на одной и той же станции могут быть установлены насосы, подающие воду как на очистные сооружения, так и непосредственно на предприятие без очистки.

1. Выбор основного оборудования насосной станции.

1.1. По данным задания определяем часовую подачу насосной станции О_ч в м³/ч. по формуле:

Q_ч=Qсут.макс.,

где Qсут.макс - максимальный суточный расход, равный 35000 м³/сут;

- коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды насосной станции и очистных сооружений. Так как максимальный суточный расход воды по заданию составляет 35000 м³ /сут., то принимаем =1,05.

Т - продолжительность работы насосной станции в часах, равна 24 часа;

Тогда, Qч = 1,05 * 35000 = 1531,25 м³ /ч

1.2. Устанавливается величина подачи насосной станции первого подъема в период восстановления противопожарного запаса воды, хранящегося на насосной станции второго подъема.

₃

Qч _осст =0,7 * Qч + Qn * 3 + Qмакс.i - Q₄* 3,

Твост.

где Q_n*3 - полный пожарный расход за 3 часа, т.е. расчетную продолжительность тушения пожара в населенном пункте или на предприятии, м³. Складывается из расхода воды на тушение n_нар наружных пожаров и расхода на тушение внутреннего пожара q_внутр.

Qn = q_нар*n_нар+q_внутр*1 = 55*3+5 = 170 л/с = 612 м³/ч.

Qмакс i - суммарный расход в течение 3 часов наибольшего водопотребления, м³, (приближенно равен 15,4% от Qсут);

Qмакс i =15,4*35000 = 5390 м³

100

Qx*3 - подача нормально работающих насосов насосной станции первого подъема за расчетную продолжительность тушения пожара, т.е. за 3 часа, м³.

Твосст - продолжительность восстановления противопожарного запаса.

Тогда:

Qч восст = 0.7*1531.25 +612*3 + 5390 - 1531.25*3 = 1181.55

Так как Q_{ч.восст.}<Q_ч(1181,55<1531,25), то восстановление противопожарного запаса будет обеспечено рабочими насосами первого подъема и расчетную подачу ее окончательно принимаем равной Q_ч.

Q_ч.расч.= Q_ч= 1531,25 м³/ч

1.3. По [1] на насосной станции первой и второй категории надежности действия число напорных водоводов n_вод должно быть не менее двух; обычно n_вод. равно двум. Тогда расход по одному водоводу будет равен

Q_вод. = Q_ч.расч. =1531,25 = 765,63 м³/ч = 212,7 л/с

n_вод. 2

Из-за отсутствия необходимых подробных данных о трассе и исходя из требования надежности работы водоводов, в качестве напорных водоводов выбираем стальные трубы.

Насосная станция расположена в районе города Свердловска, тогда, согласно [2], экономический фактор Э можно принять равным 0,5. По [3, прил.1] для найденного расхода Q_вод.= 212,7 л/с, выбранного материала труб и значения Э определяем экономически выгодный диаметр d_вод.= 450 мм. Однако трубы с таким диаметром являются малоупотрекбительными, поэтому принимаем d_вод.= 400 мм.

1.4. Вычисляются потери напора h_вод.,в напорных водоводах для нормальных условий их работы:

h_вод. = 1.1AK₁l_вод.Q²_вод.,

где 1,1 - поправочный коэффициент на местные сопротивления, имеющиеся на водоводах;

А - удельное сопротивление трубопровода. По [4, прил.1] для d_вод. = 400мм. А=0,1859;

К₁- поправочный коэффициент на неквадратичную зависимость потерь напора от средней скорости движения воды. По [4, прил.2] для V ™1.2 м/с К₁ = 1,0.

l_вод. - длина водовода.

Тогда, h_вод.= 1,1*0,1859*1*435*0,2127² =4,02 м.

1.5 Предварительно устанавливается значение потребного напора насосов по формуле:

H_потр.=Z_смес.- Z_вс.отд.+ h_н.с.+ h_вод.+ H_зап.,

где Z_смес. - отметка уровня воды в смесителе очистных сооружений, равная 77,5 м;

Z_вс.отд. - отметка наинизшего уровня воды во всасывающем отделении водоприемного колодца, равная 63 м;

h_н.с. - потери напора во внутренних коммуникациях насосной станции, предварительно принимаемые равными 2 - 2,5 м. Но так как в [5] рекомендуется к этим потерям добавлять еще запас на взаимное влияние местных сопротивлений в размере 1,5 м во всасывающей трубе и 3 м на нагнетательном трубопроводе, то h_н.с.принимаем равными 6,5 м;

H_зап.- запас напора на излив воды из трубопровода в смеситель, принимается равным 1.

H_потр. = 77,5-63+6,5+4,02+1 = 26,02 м.

1.6. Предварительно назначаем количество рабочих насосов n_раб. на насосной станции первого подъема в зависимости от величины суточной подачи. При Q_{макс.сут.}= 35000 м³/сут число рабочих насосов будет равно 2.

1.7. Расчетная подача одного насоса

Q₁ = Q_ч.расч. = 1531.25 = 765.7 м³/ч = 212,7 л/с.

n_раб. 2

1.8. По полю Q - H в [3, прил.2] c учетом Q₁ = 765.7 м³/ч и H_потр. = 26,02 м выбираем насос марки Д 1250-65, n=980 об/мин.

Рабочие характеристики насоса Д 1250-65, n=980, а также эскиз насоса из [4].

(рис. 1.)

По 4, прил. 3 определяем его основные параметры и размеры:

Старое обозначение - 12 НДс;

К.п.д. не менее 86%;

h_доп. для номинального режима - 4,5 м, для перегрузочного - 7,0 м;

Габаритные размеры: 1210 х 1390 х 1010 мм.

Масса - не более 1100 кг.

1.9. Устанавливаем число резервных насосов. При числе рабочих насосов n_раб.равном 2 по [1, табл.52] число резервных агрегатов должно равняться одному. С учетом рекомендаций [5] принимаем число резервных агрегатов n_рез.равным 2.

По Q₁=212.7 л/с и H_потр. = 26,02 наносим на рабочую характеристику Q - H режимную точку А.

1.10. Определяется мощность насоса

Мощность насоса N в кВт определяется по формуле:

N = gQ₁H_потр.,

1000

где - плотность воды, кг/м³

- к.п.д. насоса, определяемый по рабочей характеристике насоса в режимной точке

N = 1000*9.81*0,2127*26,02 = 66,21 кВт.

1000*0,82

1.11. Потребная мощность электродвигателя N_дв. определяется по формуле:

N_дв. =kN,

где k - коэффициент запаса для учета возможных перегрузок электродвигателя в процессе эксплуатации насоса. По [5, с.166] при мощности насоса N = 66,21 k = 1.15.

N_дв. = 1,15*66,21 = 76,14 кВт.

По мощности N_дв. = 76,14 кВт и синхронной частоте вращения n_с, ближайшей к частоте вращения n рабочего колеса по [7, табл. 2.2 и табл. 5.9.] устанавливают типоразмер двигателя. Двигатель А3-315S-6, мощностью 110 кВт, сагрегированный с насосом на литой раме

Габариты, присоединительные размеры и масса агрегата.

(рис. 2)

Типоразмер насоса: Д 1250-65

n = 980 об/мин

Масса насоса 1157 кг

масса всего агрегата 2361 кг

А 2220

Б 1392

В 1200

Р 750

D_всас. 350

D_3нагн.300

1.12. Допустимая геометрическая высота всасывания насоса может быть определена по зависимости

H_s^доп. = P_атм. -P_пар. - h_доп. - h_вс.тр.,

g g

где P_атм. - атмосферное давление; величина P_атм. в курсовом проекте

принимается равной 10 м;

P_пар.- давление насыщеного пара при температуре перекачиваемой воды; в курсовом проекте рекоммендуется условно принять температуру воды равной 20С, тогда величина P_пар будет равной 0,24 м водяного столба;

h_доп - допустимый кавитационный запас. По характеристике насоса Д 1250-65 (n = 980 об/мин.) h_доп = 4,5 м.

h_вс.тр. - потери напора во всасывающем трубопроводе насоса при подаче Q_1хоз., предварительно принимаемые по опыту ЛИСИ с учетом взаимного влияния местных сопротивлений равным 2 м

H_s^доп. = 10 - 0,24 - 4,5 - 2 = 3,3 м.

2. Определение основных размеров и разработка конструкции насосной станции.

2.1. Определяем отметку оси насоса Z_о.н.

Z_о.н. = Z_вс.отд. + H_s^доп = 63.0 + 3.3 = 66,3 м.

Однако, согласно [1] на насосной станции первой категории насосные агрегаты должны устанавливаться под заливом, и вакуумная установка не предусматривается. Следовательно, отметка оси насоса должна быть выбрана такой, чтобы верхняя точка корпуса была заглублена не менее, чем на 0,2 м по отношению к верхнему уровню воды во всасывающем отделении.

Z_о.н. = Z_вс.мин - 0,2 - h_нас., м,

Где h_нас. - вертикальное расстояние от оси до верхней точки корпуса насоса; h_нас. Может быть принята равной разности размеров В и Р по [4, прил.5]

h_нас.= 1200 - 750 = 450 мм.

Z_о.н. = 63,3 - 0,2 - 0,45 = 62,65 м.

66>62.65 - выбираем меньшую Z_о.н.

Определяем отметку пола машинного зала Z_пола

Z_пола = Z_о.н. - h_нас. - h_рамы - h_фунд.,

гдеh_нас. - высота насоса от оси до лап, м [4, прил.5]

h_рамы - высота рамы под насос, м. Величина (h_нас. + h_рамы) принимается равной Р [4, прил.5]

h_фунд - высота фундамента над уровнем чистого пола; назначается в зависимости от удобства монтажа всасывающих и напорных трубопроводов, но не менее 0,2 м.

Значит, Z_пола = 62,65 - 0,75 - 0,2 = 61,7 м

По разности отметок Z_пов.(отметка поверхности земли у насосной станции - берем из задания) иZ_пола вычисляется h_загл. пола машинного зала и устанавливается тип насосной станции.

h_загл. = Z_пов. - Z_пола., м.

h_загл. = 68,0 - 61,7 = 6,3 м.

Так как больше 4 м будем иметь заглубленную насосную станцию.

2.2. С учетом рекомендаций [5, 1], без масштаба составляем схему расположения в плане насосных агрегатов, трубопроводов и арматуры: задвижек и обратных клапанов. (рис. 4)

2.3. По [1] диаметры труб, фасонных частей и арматуры следует принимать на основании технико-экономического расчета, исходя из скоростей движения воды в пределах, приведенных в [6, табл. 3.1]

При нормальном режиме работы на всех участках всасывающих и напорных труб рабочих насосов и коллекторов расход воды Q / 2 = 765,7 м³/ч = 212,7 л/с.

Зададимся скоростью во всасывающей трубе V_в = 1 м/с, (_в - расчетное сечение трубы). Тогда _в = Q/2 = 0,2127 (м³/с) = 0,2127 м²

V_в 1 м/с

Так как _в. = d²_в_., то

d_в = -4_в/ = -4*0,2127 / 3,14 = 0,52 м.

Принимаем d_в = 500 мм.

Уточненная скорость во всосывающей трубе будет равна V_в = Q / 2 * _в

_в = d²_в_. = 3,14* 0,5² = 0,196 м²

4 4

V_в = 0,2127 / 0,196 = 1,085 м/с.

Что лежит в пределах допустимых скоростей 0,8...1,5 м/с.

Для напорной трубы и напорного коллектора примем скорость 1,5 м/с.

_н = 0,2127 / 1,5 = 0,14 м².

d_н = -4_в/ = -4*0,14 / 3,14 = 0,42 м.

Принимаем d_н = 0,4 м = 400 мм, тогда фактическая скорость V_н = Q / 2 * _н

_н = d²_н_. = 3,14* 0,4² = 0,1256 м²

4 4

V_н = 0,425 / 2*0,1256 = 1,69 м/с, что воходит в пределы допустимых скоростей 1,0...3,0.

Q_н.к.= 0,7 Q_н = 0,7*0,425 = 0,3 м³/с.

d_н.к. = -4*0,3 / 3,14 = 0,62 м

Примем d_н.к. = 500 мм, тогда _н.к. = 3,14*0,6² / 4 = 0,2,

V_н.к. = Q_н.к./ _н.к = 0,3/0,2 = 1,5 м/с, что удовлетворяет допустимым скоростям 1,0...3,0.

Окончательно принимаем:

d_в = 500 мм; d_н = 400 мм; d_н.к. = 500 мм.

3. Определение основных размеров и разработка конструкции насосной станции.

3.1. Уточняется величина рабочего давления Р_раб.в паскалях по формуле:

Р_раб. gH_потр.,

Где - плотность воды, кг/м³, для чистой воды принимают равной 1000 кг/м³.

Р_раб. = 1000 * 9,81 * 26,02 = 255256,2 кгс/м² = 25,526 Па.

По вычисленным значениям диаметров труб и коллекторов и условному давлению Р_усл., равному (или большему) рабочему давлению Р_раб.,подбираем необходимые фасонные части и арматуру, используя [4].

3.2. С учетом принятой схемы расположения трубопроводов и коллекторов, оборудования в плане и вертикальной схемы насосной станции уточняется компановка оборудования, трубопроводов и арматуры, ширина машинного зала в осях и вычерчивается план насосной станции М 1:50.

3.3. В соответствии с требованиями [1] по массе самой тяжелой единицы (насос) m=1157 кг по [4] подбирается грузоподъемное оборудование, в данном случае это кран мостовой ГОСТ 7413 - 80.

3.4. Определяется высота здания насосной станции от пола монтажной площадки до низа перекрытия, в соответствии с рекомендациями [5, 63] верхнее строение насосной станции, оборудованной мостовым краном должно иметь высоту:

H_в.стр. ™ h₁ + h₂+ h₃ + h₄+ 0.5 + h_об +0,1,

Где h₁ - высота крана над головкой подкранового рельса, равна 280 мм;

h₂ - минимальная высота от крюка крана до головки рельса, равна 1020 мм;

h₃ - высота строповки груза (принимается равной 0,5 - 1 м);

h₄ - высота груза (насоса) равна 1200;

0,5 - минимальная высота от груза до пола или до установленного оборудования, м.

h_об - высота оборудования, через которое надо переносить груз,

0,1 - минимальное расстояние по высоте от низа перекрытия до верха балки или грузовой тележки крана, м;

H_в.стр. ™ 0,28 + 1,02 + 0,5 + 1,2 + 0,5 + 1,15 + 0,1 = 4,75 м.

Округляем H_в.стр до ближайшей стандартной - 4,8

3.5. Выбор дренажных насосов.

Расчет ведем по формуле:

Q_д = (1,5...2) (q₁ + q₂),

Где q₁ = 0,05...0,1 л/с на каждый сальник;

q₂ = 1,5 + 0,001W, где W - объем части машинного зала, расположенный ниже максимального уровня грунтовых вод, м³. Так как грунтовые воды по заданию отсутствуют, W = 0.

q₂ = 1,5 л/с

Q_д = (1,5...2) (0,5 + 1,5) = 3...4 л/с.

Подбираю дренажный насос ВКС 5/24 [8]

Q_д =2,38 - 5,4

Н = 70 - 20 м.

Мощность N = 10 кВт

Габариты: 1047x320

(ВК - вихревой консольный, С - самовсасывающий насос, Q = 5 л/с; Н = 24 м.)

4. Подбор арматуры для насосной станции.

-- Переход концентрический бесшовный приварной из углеродистой стали на Ру до 4 МПа по МН 2883 - 62.

D_y*d_y, мм	D, мм	d_, мм	S, мм	L, мм	Масса, кг
400 ^x300	415	305	8	450	33,36

Рис. 5

-- Переход эксцентрический сварной из углеродистой стали по МН 2884 - 62 на РУ до 4 Мпа

Рис. 6.

D_y*d_y, мм	D, мм	d_, мм	S, мм	L, мм	Масса, кг
500 ^x 350	517	355	8	600	53,57

-- Отвод крутоизогнутый бесшовный, приварной из углеродистой стали на РУ до 10 МПа по ВСН 120 - 74

ММСС

D_y, мм	D_H, мм	S, мм	r, мм	Масса, кг
500	530	10	500	110,5

Рис. 7

4) Клапан обратный поворотный однодисковый на давление РУ = 1...1,6 Мпа

D_y_, мм	L₁, мм	клапан	Ру, МПа; t, С	Условное обозначе-ние	Масса, кг	Завод-изготови-тель
400	232	Безударный фланцевый	1,0; 80	КЗ 44067 (19ч 16р5)	128	Курганский арматурный

-- Строительная длина и возможная высота задвижки, мм.

Рис. 9.

D_y, мм	Длина задвижки чугунной при Ру, Мпа = 0,6	Н
400	600	2100
500	700	2500

-- Тройник

D_y, мм	D_н, мм	L, мм	L_1, мм	S, мм	Масса, кг
500	529	1100	490	9	154

Рис.10.

Основные параметры и размеры крана мостового ручного одноблочного общего назначения

ГОСТ 7413-80

Грузоподъемность, т	Полная длина, L	Пролет крана, L_k	Длина консоли, l	База крана А	Ширина крана В	Н	h	l₁	Номер профиля		Масса крана, кг
Грузоподъемность, т	м, не более					мм, не более			Несущей балки крана	Подкранового пути	Масса крана, кг
2,0	5,1	4,5	0,3	1,0	1,3	1020	280	200	24	24М	495

Рис. 11.

5. Расчет потерь напора во внутристанционных коммуникациях насосной станции и уточнение напора насосов.

5.1. Потери напора по длине на трение определяются по формуле:

h_дл_.i = i_il_i,

где i_i - гидравлический уклон, определяемый по [2].

l_i - длина рассматриваемого участка трубопровода с постоянным диаметром и постоянным расходом, м. На рис 3 это участки от резервуара чистой воды до точки 2 и от точки 5 до наружного водовода.

При отсутствии таблиц [2] для определения потерь напора можно воспользоваться другой водопроводной формулой:

h_дл._i = АК₁l_iQ_i²,

где А - удельное сопротивление трубопровода, определяемое по [4, прил. 1]

К₁ - поправочный коэффициент на неквадратичную зависимость потерь напора от средней скорости движения воды; вводится при скорости V, меньшей 1,2 м/с и определяется [4, прил. 2]

Q_i- расход воды на рассматриваемом участке l_i, м³/с.

Потери напора во всасывающем трубопроводе определяем по формуле:

h_дл_.i = i_il_i,

l_i = 20 м.

2м - добавляю на перегибы.

При d = 500 мм и V = 1,085 м/с 1000i =2.95, следовательно, i = 2.95*10^-3 для стальных электро-сварных труб ГОСТ 10704-76

h_дл._i = 2.95 * 10^-3 * 20 = 0,059м.

Нагнетательный трубопровод.

h_дл._i = i_il_i,

при d = 500 мм и V = 1,5 м/с 1000i =5.7, следовательно, i = 5.7*10^-3

l_i = 7.5 м.

h_дл_.i = 5,7 * 10^-3 * 7,5 = 0,0428 м.

h_дл_.i = h_дл_.iвсас. + h_дл_.iнагн. = 0,059 + 0,0428 = 0,1018 м.

Нагнетательный трубопровод расчитываем до стены насосной станции с учетом трубопровода на подъем до отметки 2,5 м

Расчеты потерь на местные сопротивления свожу в таблицу.

Потери местных сопротивлений h_м = _м V²/2g.

Наименование местных сопротивлений	d, мм	Q, м³/с		V, м/с	V²/2g, м	V²/2g, м
1	2	3	4	5	6	7
Приемная сетка без клапана	500	0,2127	3	1,08	0,059	0,177
Задвижка	500	0,2127	0,15	1,08	0,059	0,0089
Переход расшир. (экс.)	350^x 500	0,2127	0,25	2,216	0,25	0,062
Переход сужив. (конц.)	400 ^x 300	0,2127	0,1	3,03	0,4679	0,0468
Обратный клапан	400	0,2127	1,7	1,69	0,15	0,247
Задвижка	400	0,2127	0,15	1,69	0,15	0,0225
Тройник	500	0,2127	0,1	1,08	0,059	0,0059
Задвижка	500	0,2127	0,15	1,08	0,059	0,0089
Тройник	500	0,2127	0,1	1,08	0,059	0,0059
Задвижка	500	0,2127	0,15	1,08	0,059	0,0089
Тройник	500	0,2127	0,1	1,08	0,059	0,0059
Отвод 90	500	0,2127	0,5	1,08	0,059	0,0295

_м_i = 0,6292

Уточненные потери напора во внутристанционных коммуникациях определяются по формуле:

h_н.с^уточн. = h_дл._i + h_м_i = i_il_i+ _м_i * V²/2g + 2м.

h_н.с^уточн. = 0,1018 + 0,6292 + 2 = 2,731 м.

5.2. Уточняем величину потребного напора насоса.

Н_потр = Z_смес - Z_вс.отд + h_н.с. + h_вод +H_зап

Н_потр = 77.5 - 63 + 2,731 + 4,02 + 1 = 22,251 м.

Расчет обточки рабочего колеса.

5.3. Вычисляем величину быстроходности:

n_s =3,65 * n-Q ,

H^3/4

Где n - частота вращения рабочего колеса насоса, 1450 об/мин;

Q - подача насоса с одной стороны рабочего колеса, м³/с;

H - уточненный потребный напор, м

n_s= 3,65 * 980 * -0,2127 / 2 = 113,86 < 150,

22,251^3/4

следовательно,перемещение режимных точек обточенных колес будет идти по параболе обточки.

Вычисляем значение коэффициента К

К = Н_потр/Q₁² = 22,25 / 0,2127² = 494,44

Установив численное значение коэффициента К, можно построить параболу обточки. Для этого зададимся рядом значений подачи Q_обт. расчеты сводим в таблицу.

Q_обт, м³/с	Q²_обт	Н_обт = КQ²_обт., м
0,04	0,0016	0,79
0,08	0,0064	3,16
0,12	0,0144	7,11
0,16	0,0256	12,65
0,2	0,04	19,78
0,24	0,576	28,48

Построив по точкам параболу обточки, находим параметры точки Б пересечения кривых: Н_Б= 25,03 м; Q_Б = 225 л/с.

Для точек А и Б можно записать

Н_А= D_2обт² и Q_A= D_2обт

Н_Б D₂² Q_Б D₂

Следовательно, D_2обт = -22,25 * 430²= 405,4 мм.

-25,03

Процент обточки номинального диаметра D₂ = 460 мм составляет:

460 - 405,4 100% = 11,86%, что при n_s= 113,86 допустимо. 11,86% / 10% — 1,2

460

снижение к.п.д. насоса составит 1,2%.

Для построения характеристики обточенного колеса Q - H зададимся на характеристике насоса Q -H с диаметром рабочего колеса D₂ = 430 мм точками 1, 2, 3, 4, выпишем с графика H_i и Q_i, соответствующие этим точкам, и найдем соответствующие H_iи Q_i:

H_i = H_i_*(D_2обт / D₂)² = 0,89Н_i

Q_i = Q_i(D_2обт / D₂) = 0,94Q_i

Оформим расчеты в виде таблицы:

Номер точки	Q_i, л/с	Q_обт_i, л/с	Н_i_,м	Н_обт_i, м
1	0	0	29,3	26,077
2	100	94	27,5	24,475
3	150	141	27	24,03
4	200	188	26,5	23,585
Б	225	211,5	25,03	22,28
5	250	235	23	20,47

По координатам Q_обт_i и Н_обт_iнаносим точки 1', 2', 3', 4' и проводим через них характеристику Q' - H'. (рис. 12)

Рис. 12.

6. Совместная работа насосов и напорных трубопроводов.

Приведенная характеристика насоса показывает, какую часть полной удельной энергии, полученной от насоса, каждая единица веса воды сохраняет в точке присоединения наружного водовода ко внутренним коммуникациям насосной станции, т.е. в начале напорного водовода.

H'_прив = H' - h_н.с.,

Где H' - напор насоса;

h_н.с. - потери напора во внутренних коммуникациях насосной станции от воронки всасывающего трубопровода до точки присоединения наружного напорного водовода.

Величину потерь напора во внутренних коммуникациях h_н.с. при различных подачах Q_нас насоса можно принять пропорциональными Q²_нас:

h_н.с. = S_н.с. Q²_нас, (1)

где S_н.с. - сопротивление внутренних коммуникаций насосной станции от воронки всасывающего трубопровода до точки присоединения наружного напорного водовода; величину S_н.с. можно вычислить из формулы (1), если подставить в нее значения уточненных потерь h_{н.с.расч} и Q_1.

S_н.с. = h_{н.с.расч} / Q₁²= 2,731 / 0,2127² = 60,69

Задавшись рядом значений подач насоса, вычисляем соответствующие потери.

номера точек	Q_нас	h_н.с.
1	0,08	0,39
2	0,1	0,61
3	0,15	1,37
4	0,2	2,43
5	0,2127	2,75
6	0,25	3,79

Строим кривую h_н.с - Q_нас (рис.13)

Рис. 13.

Вычтя из ординат рабочей характеристики насоса Q' - H' потери h_н.с._iпри подачах Q_нас1, Q_нас2, ..., Q_нас_n, получаем приведеную характеристику насоса Q' - H'_прив (на графике она показана пунктирной линией). В дальнейшем подачу насосов с обточенными колесами будем обозначать Q.

Характеристика наружного напорного водовода Н_вод - Q_водописывается уравнением

Н_вод = Н_ст + Н_зап + S_вод* Q²_вод,

Где Н_вод - напор насоса, потребный для пропуска расхода в пределах напорного водовода, м

Н_ст - статический напор, т.е разность отметок уровня воды в смесителе очистных сооружений и наинизшего уровня воды во всасывающем отделении водоприемного колодца, м

Н_зап - запас напора на излив воды из трубопровода в смеситель, принимается равным 1 м

Q_вод - подача по одному водоводу, м³/с

S_вод - сопротивление напорного водовода, величину которого, можно определить по потерям h_вод,

S_вод = h_вод, / Q²_вод = 4,02 / 0,2127² = 89,33

Задаваясь рядом значений расходов Q_вод1; Q_вод2;...; Q_вод_n, определяем значения напоров Н_вод1; Н_вод2;...;Н_вод_n и строим характеристику напорного водовода Q_вод - Н_вод (рис.14.)

Номера точек	Q_вод	H_вод
1	0,1	16,39
2	0,15	17,51
3	0,2	19,07
4	0,2127	19,54
5	0,25	21,08

Рис. 14.

Имея приведенную характеристику Q' - H'_прив одного насоса, можно теперь построить приведенную характеристику двух насосов.

Условия параллельной работы насосов сводятся к равенству их напоров и суммированию подач при этих напорах:

H'_прив1н = H'_прив2н = 19,54 м.

Q'_1+2+...+_n = Q'₁ + Q'₂ = 0,2127 + 0,2127 = 0,4254 м³/с.

Где H'_прив1н - приведенный напор одного насоса;

H'_прив2н - то же, второго насоса;

Q'₁ - подача одного насоса;

Q'₂ - подача второго насоса.

Следовательно, для построения характеристики двух одинаковых насосов необходимо задаться рядом значений напоров H'_прив._i и при каждом напоре по графику Q' - H'_привопределить подачу Q_i. Если подача одного насоса составит при данном напоре величину Q'₁ м³/с, подача двух насосов Q'₁₊₂ будет равна 2 Q' и т.д. (рис.15.)

Аналогично строим характеристику двух водоводов. Нанеся на одном графике приведенные характеристики параллельно работающих насосов станции и характеристики трубопроводов, проводим анализ совместной работы насосов и системы напорных водоводов.

Рис. 15.

Вывод:

Режимная точка А(1+2) показывает, какой расчетный расход Q'_р(1+2) обеспечивает два рабочих насоса на два водовода.

Из графика на рис. 16 видно, что режимная точка А(1+2) соответствует подаче Q'_р(1+2), равной 0,4254 м³/с = 1531м³/ч, что удовлетворяет требованиям нашей насосной станции с Q_час = 1531 м³/ч.

Q'_р(1+2) = Q_час = 1531 м³/ч.

7. Технико-экономические показатели.

7.1. Для определения к.п.д. насосной станции методом последовательных приближений потребуется

Н_потр = 22,251 м.; _нас. = 0,82 и подача насоса (уточненная из графика совместной работы насосов и водоводов)

Q = Q'_р(1+2) = 1531 = 765,5 м³/ч

n_раб2

I приближение: примем _двиг.1 = 0,9, тогда

Р^I₂ = gQH_потр= 1000 * 9,81 * 765,5 * 22,251 = 62,8934 кВт.

_нас. _двиг.1 0,82 * 0,9 * 3600 * 1000

Р^I₂/ P_2ном = 62,8934 / 110 = 0,57 = 57%

По графику (рис. 16.) найдем _двиг.2, который равен 91,3%

II приближение:

Р^I₂ = gQH_потр= 1000 * 9,81 * 765,5 * 22,251 = 63,55 кВт.

_нас. _двиг.1 0,82 * 0,913 * 3600 * 1000

Р^II₂/ P_2ном = 63,55 / 110 = 0,578 = 57,8%

_двиг.3 = 91,32%

III приближение:

Р^III₂ = gQH_потр= 1000 * 9,81 * 765,5 * 22,251 = 63,53 кВт.

_нас. _двиг.1 0,82 * 0,9132 * 3600 * 1000

Р^III₂/ P_2ном = 63,53 / 110 = 0,578 = 57,8%; _двиг.4 = 91,32%

_н.с. = _н * _двиг * 1 = 0,82 * 0,9132 * 1 = 0,7488 = 75%

7.2. Удельный расход электроэнергии находим по формуле:

а = 1 / _н.с.

а = 1 / 0,7488 = 1,34

тогда:

Теоретическая удельная норма расхода электроэнергии определяется по формуле:

N_уд = 2,724 = 2,724 = 3,638 кВт/ч.

_н.с.0,7488

8. Архитектурно-строительная часть.

Проект разработан для следующих условий строительства: г. Свердловск; грунт - суглинок; глубина промерзания - 1,9 м; грунтовые воды отсутствуют.

Насосная станция имеет размеры в плане 6,0 м x 30,0 м и высоту до низа несущей конструкции 4,8 м.

В здании запланированы: машинный зал, электрощитовая, помещение обслуживающего персонала, санузел, ремонтная мастерская, трансформаторные камеры.

Машинный зал насосной станции заглублен на 6,3 м и имеет размеры 6,0 м x 16,5 м.

Подземная часть и фундаменты - из монолитного железобетона, стены верхнего строения кирпичные, фундаменты под оборудованием - монолитные бетонные.

Монтажная площадка расположена на отметке + 0,000 - из монолитного железобетона. Балкон, площадки обслуживания и лестницы металлические.

Стены здания из обыкновенного глинистого кирпича М - 75 на цементном растворе М - 25.

Перегородки толщиной 120 мм армокирпичные, кладка стен по наружной стороне ведется с подбором кирпича и расшовкой швов валиком.

Перемычки над проемами - сборные железобетонные (ГОСТ948-66). Покрытия из сборных железобетонных крупнопанельных плит размером 6,0 x 1,5 м по сериям ПК - 01 - 111; ПК - 01 - 119.

Машинный зал и верхняя часть строения вентилируется двумя вентиляционными шахтами - приточной и вытяжной вентиляцией.

Каналы и приямки в помещениях электрического хозяйства и трансформаторных камер выполнены из монолитного бетона и железобетона.

Список литературы.

-- СНиП 11-31-74. Водоснабжение. Нормы проектирования.- М., 1975.

-- Шевелев Ф.А. таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных труб. - М.: Стройиздат, 1973.

-- Тернов А.Ф. Водопроводные насосные станции первого подъема. - Томск: ТИСИ, 1985

-- Тернов А.Ф. Совместная работа насосов и сети. - Томск: ТИСИ, 1985

-- Турк В.И., Минаев А.В., Карелин В.Я. Насосы и насосные станции. - М.: Стройиздат, 1976.

-- Тернов В.И. Водопроводные насосные станции второго подъема. Методические указания к выполнению курсового проекта. - Томск: ТИСИ, 1986.

-- Справочник. Асинхронные двигатели серии 4А - М.: Энергоиздат, 1982.

-- Каталог-справочник. Насосы, - М.: Машгиз, 1959.

-- Справочник монтажника. Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации. Под ред. инж. А.К. Перешивкина. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Стойиздат, 1982.

-- Справочник монтажника. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений. Под ред. инж. А.С. Москвитина.- М.: Стройиздат, 1979.

-- Справочник проектировщика. Водоснабжение населеных мест и промышленных предприятий. Под ред. инж. И.А. Назарова. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: стройиздат, 1977.

-- Залуцкий Э.В., Петрухно А.И. Насосные станции. Курсовое проектирование. - К.: Вища школа. Головное издательство, 1987.

-- Каталог-справочник. Насосы. - М.: Машгиз, 1959.

Комментарии: 3, последний от 17/01/2005.
Размещен: 07/02/2002, изменен: 17/02/2009. 84k. Статистика.
Статья:

Связаться с программистом сайта.
Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"
Как попасть в этoт список

Кожевенное мастерство | Сайт "Художники" | Доска об'явлений "Книги"