Канализационная насосная станция. 2

                                                                  Содержание

 

Введение……………………………………………………………………………………………2

Определение подачи насосов и их количества…………………………………………………..3

Определение ёмкости приёмного резервуара……………………………………………………5

Определение диаметра напорных водоводов……………………………………………………6

Определение полного напора насосов. Подбор насосов  и электродвигателей………………..7

Гидравлический  расчёт трубопроводов КНС……………………………………………………9

Графоаналитический  расчёт совместной работы насосов и  водоводов.

Анализ работы КНС………………………………………………………………………………11

Определение размеров машинного зала и здания КНС………………………………………..14

Подбор вспомогательного оборудования……………………………………………………….16

Определение экономических показателей КНС………………………………………………..17

Требования  техники безопасности………………………………………………………………19

Заключение………………………………………………………………………………………..20

Список литературы……………………………………………………………………………….21

 

 

Введение

 

 

В данном курсовом проекте ставится цель закрепить  теоретические вопросы  курса, приобрести практические навыки проектирования, строительства и эксплуатации насосных станций системы водоотведения.

 

В курсовом проекте необходимо выполнить следующие  задачи:

1. Определение  подачу насос.

2. Рассчитать  емкость приемного резервуара.

3. Определить  диаметры напорных водоводов.

4. Подсчитать  напор насосной станции.

5. Подобрать  насосы и электродвигатели.

6. Определить  конструктивные размеры насосной  станции. 

7. Сделать  гидравлический расчет трубопроводов  насосной станции.

8. Произвести графо-аналитический  расчет совместной работы насосов  и трубопроводов.

9. Подобрать  вспомогательное оборудование насосной  станции.

10. Определить  экономические показатели насосной  станции.

11. Предусмотреть  мероприятия по охране труда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение подачи насосов и их количества

 

 

Суточная  подача насосной станции определяется по данным суммарного притока сточных  вод города. Максимальная подача насосной станции принимается равной максимальному  часовому притоку сточных вод.

В соответствии с заданным коэффициентом  общей неравномерности водоотведения  из литературы выписывается график неравномерности  притока сточных вод по часам  суток в % от .

Следует иметь в виду, что параллельная работа насосов приводит к снижению подачи каждого из них примерно на 10%.

 

Табл. 1: водоотведение города и подача воды насосами по часам суток.

 

часы 
суток

водоотведение 
города, 
%

подача 
насосами, 
%

поступление 
в бак, 
%

расход 
из бака, 
%

остаток 
в баке, 
%

число 
работающих 
насосов

1

2

3

4

5

6

7

0 - 1

3,0

3,08

               

 

0,08

8,44

1

1 - 2

3,0

3,08

               

 

0,08

8,36

1

2 - 3

3,2

3,08

0,12

  

8,48

1

3 - 4

2,5

3,08

               

 

0,58

7,9

1

4 - 5

2,6

3,08

               

 

0,48

7,42

1

5 - 6

3,5

3,08

0,42

  

7,84

1

6 - 7

4,1

3,08

1,02

  

8,86

1

7 - 8

4,5

5,45

  

0,95

7,91

2

8 - 9

4,9

5,45

  

0,55

7,36

2

9 - 10

4,9

5,45

  

0,55

6,81

2

10 - 11

5,6

5,45

0,15

  

6,96

2

11 - 12

4,9

5,45

  

0,55

6,41

2

12 - 13

4,7

5,45

  

0,75

5,66

2

13 - 14

4,4

5,45

  

1,05

4,61

2

14 - 15

4,4

5,45

  

1,05

3,56

2

15 - 16

4,1

5,45

  

1,35

2,21

2

16 - 17

4,4

5,45

  

1,05

1,15

2

17 - 18

4,3

5,45

  

1,15

0

2

18 - 19

4,1

3,08

1,02

  

1,02

1

19 - 20

4,5

3,08

1,42

  

2,44

1

20 - 21

4,5

3,08

1,42

  

3,86

1

21 - 22

4,5

3,08

1,42

  

5,28

1

22 - 23

4,8

3,08

1,72

  

7

1

23 - 24

4,6

3,08

1,52

  

8,52

1

∑

100,00

100,00

10,23

10,23

    

 

           

 

     Подача одного  отдельно работающего насоса  определяется по формуле:

,

где - принятая подача одного насоса в % от .

     Для определения необходимого  количества насосов насосной  станции сравниваем максимальный  и минимальный часовые притоки  по графику притока сточных  вод, принимая подачу насоса  равной минимальному часовому  притоку. Число рабочих насосов  принимаем не менее 2-х.

Распределение подачи насосов по часам суток  в итоге должно обеспечивать 100-ую откачку сточных вод.

     Примем, что в час наименьшего водоотведения работает один насос.

Pmin  =2,5%  от

Pmax  =5,6%  от

Определяем подачу одного насоса:

P1H =Pmin = 2,5%

Определяем количество рабочих насосов:

N = Pmax / Pmin  =5,6/2,5=2,24

Принимаем 2 рабочих насоса n=2.

Уточняем  подачу одного насоса:

P'1H = Pmax / N = 5,6/2=2,8

При параллельной работе насосов происходит снижение подачи каждого из них на 10 %, поэтому  окончательную подачу одного насоса определим по формуле:

P1H = Pmax / N + 0,1· Pmax / N = 2,8 + 0,1·2,8 = 3,08 от .

Определяем  подачу 1 насоса и насосной станции:

 

 

По определенным значениям подачи КНС и водоотведения города строим график поступления сточных вод в бак по часам суток (рис. 1): графики водоотведения города (1) и подачи воды насосами (2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение емкости  приемного резервуара

 

 Для определения ёмкости приёмного резервуара в табл.1 записываются значения притока и откачки по часам суток в % от суток, подсчитываются поступление и откачка воды из приёмного резервуара. Суммы процентов поступления и откачки должны быть равны. Остаток воды в резервуаре принимается равным нулю в конце максимальной откачки. От него ведётся подсчёт остатка воды в резервуаре с учётом поступления и откачки.

Ёмкость бака определяется по интегральному  графику или табл.1. Объём резервуара определяется по максимальному проценту остатка сточных вод в нем:

от 

 

 

 

где Рост - максимальный остаток воды в баке от ,в %.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение диаметра напорных водоводов

 

 

Для обеспечения надежности откачки воды с учетом технико-экономического расчета принимается не менее 2-х напорных водоводов (по заданию принимаем 2 напорных водовода). Расчетный расход одного водовода определяется по формуле:

 

 

Диаметр напорного  водовода определяется как экономически наивыгоднейший:

,

где  Э – экономический фактор:

 

- стоимость 
 электроэнергии (принимаем

- коэффициент зависящий от  материала труб. Для чугуна =107.

 

Тогда:

 

 

Принимаем диаметр напорных водоводов 500 мм. Диаметр всасывающих трубопроводов принимается на сортамент больше 600 мм.

 

 

 

 

Определение полного напора насосов.

                     Подбор насосов и электродвигателей.

 

             Схема подачи воды канализационной  насосной станцией

              

При подаче канализационной насосной станцией сточных вод на очистные сооружения  полный напор, создаваемый насосами, определяется по формуле:

;

где - статический напор, который слагается из геометрической высоты подъёма воды и свободного напора на излив ( ), м;

- потери напора, м.

,

где , , , отметки уровня воды в приёмной камере, дна приёмного коллектора и лотка подводящего коллектора канализационной станции соответственно.

м.

,

где - потери напора во всасывающих и внутристанционных трубопроводах, м;

- потери в напорных водоводах,  м.

;

;

;

,

где - потери напора по длине, м;

- потери напора в местных  сопротивлениях местного водовода  принимаются равными 10% от потерь  напора по длине, м;

- гидравлический уклон (принимаем  i=0,007  по таблицам для гидравлического расчёта напорных трубопроводов);

- длина водоводов, м.

 

           .

           H = 45 + 10,2  = 55,2 м

Для значений и по сводным таблицам принимаем насос   СД 2400/75б с числом оборотов . Диаметр рабочего колеса принимаем равным Д=780мм. По каталогу определяем диаметр всасывающего патрубка , диаметр напорного патрубка .

Выбор марки электродвигателей  зависит от мощности насоса, частоты  вращения, компоновки агрегата, напряжения питающей сети, особенностей среды  производственного помещения КНС.

Мощность приводного двигателя  насоса принимается больше мощности, потребляемой насосом, на случай перегрузок.

Определяем  мощность насоса:

,

где - плотность воды;

- ускорение свободного падения;

- производительность насоса, ;

ɳ = 56% от КПД насоса;

K - коэффициент запаса мощности; принимается по [3] табл.3.2 в зависимости от мощности на валу насоса.

Первый  расчёт производится без учёта коэффициента запаса мощности:

→ K = 1,15.

С учетом коэффициента запаса мощности:

.

Принимаем асинхронный электродвигатель АЗ-13-52-8. Масса агрегата 8460 кг, мощность – 500 кВт.

 

Гидравлический  расчет трубопроводов КНС

 

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. Расчетная схема для гидравлического расчета внутристанционных трубопроводов.

 

Расчетная схема для гидравлического расчёта внутристанционных трубопроводов

                  

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.

Диаметры  участков трубопровода на которых определяются скорости указаны ниже.

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

                                                           

,

,

,

.

.

           ,

где – коэффициент местного сопротивления;

 – скорость движения воды, м/с.

Потери  напора во всасывающем трубопроводе складываются из потерь по длине и  в местных сопротивлениях.

Потери  напора в местных сопротивлениях включают потери во входе, колене, задвижке и переходе:

 

  Коэффициенты местного сопротивления: = 0,5;  = 0,5 – 0,6; = 0,05;

 

 

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

 

 

 

местные сопротивления: =1,7; =0,05; =0,05; =1,5; =1,5; =0.

Потери напора в напорном водоводе определены ранее  и равны:

 

Суммарные потери

Выпишем потери возникающие при работе станции:

 

 

 

Графоаналитический расчет совместной

работы насосов и  водопроводов. Анализ работы КНС

 

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:

S – коэффициент сопротивления системы трубопроводов;

 

Определим сопротивление трубопроводов насосной станции:

,

для всасывающей  линии

;

для напорной линии

 

;

для напорного  водовода

 

 

Сопротивление системы трубопроводов определяется для основных режимов работы насосной станции. Основными являются следующие:

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

 

 

             2). Подача одним насосам по двум напорным водоводам:

 

 

           3). Подача воды двумя насосами  по одному водоводу:

 

 

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

 

 

Определение координат для построения характеристики водовода будем вести в таблицах:

1). Q1 – H1: S=237,63 ; Hст=44,5 м

Табл. 2

Q, м3/с

0

       0,05 

       0,1

       0,2  

       0,3

       0,4 

Q2

0

       0,0025  

       0,01 

       0,04  

       0,09  

       0,16

S Q2

0

       0,59 

       2,38 

       9,5  

       21,39 

     38,02 

Н=Нст+SQ2

     44,5 

     45,09  

     46,88  

     54 

     65,89 

     82,59  


 

2) Q1 – H2: S=105,02  ; Hст=44,5 м

Табл. 3

Q, м3/с

0

       0,05 

       0,1

       0,2  

       0,3

       0,4 

Q2

0

       0,0025  

       0,01 

       0,04  

       0,09  

       0,16

S Q2

0

       0,26

       1,05

       4,2

       9,45

     16,8 

Н=Нст+SQ2

     44,5 

     44б76  

     45,55 

     48,7

     53,95

     61,3


 

 

3) Q2 – H1: S = 192 ; Hст=44,5 м

Табл. 4

Q, м3/с

0

       0,1

       0,2

       0,3

       0,5  

       0,6  

Q2

0

       0,01  

       0,04 

       0,09  

       0,25 

       0,36

S Q2

0

       1,92

7,68

       17,28 

       48

     69,12 

Н=Нст+SQ2

     44,5

     46,42  

     52,18 

     61,78 

     92,5 

113,62


 

4) Q2 – H2: S=59,41; Hст=44,5 м.

Табл. 5

Q, м3/с

0

       0,1 

0,2

       0,3

       0,5

       0,6 

Q2

0

       0,01 

       0,04

       0,09

       0,25

       0,36 

S Q2

0

       0,59

      2,38

     5,35 

     14,85 

    21,79  

Н=Нст+SQ2

     44,5

     45,09  

     46,88

     49,85

     59,35 

     65,89


 

 

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%:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Построение  характеристики сети при аварии на одном из водоводов:

  1. Определим коэффициент сопротивления сети при наличии одного подключения. Подача насосной станции при аварии на одном из водоводов должна быть не менее 70%  от расчетной подачи.

При одном  подключении:

 

 

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

; Hст=44,5 м.

Табл. 7

Q, м3/с

0

       0,1 

0,2

       0,3

       0,5

       0,6 

Q2

0

       0,01 

       0,04

       0,09

       0,25

       0,36 

S Q2

0

       1,252

      5,008

     11,31

     31,43

    45,25

Н=Нст+SQ2

     44,5

     45,75  

     49,51

     55,81

     75,93

     89,75


 

 

 

Проверяем условие:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение размеров машинного зала и здания КНС

 

Высота  здания насосной станции слагается  из суммы высот подземной части  и верхнего строения. Высота подземной  части здания насосной станции заглубленного  типа определяется как разница отметки  поверхности земли у здания станции  и отметки пола машинного зала.

Высота  верхнего строения оборудованного подвесной  кран-балкой должно иметь высоту:

    1. Высота верхнего строения оборудованного подвесной кран-балкой должно иметь высоту:

h1 – высота монорельса кран-балки с учетом конструкции и крепления его к перекрытию, ;

h2 – минимальная высота от крюка до низа монорельса,;

h3 – длина строп, ;

h4 – высота груза, (1,51м);

0,5 – высота от груза до оборудования, м.

Расчётная схема для определения высоты верхнего строения (б):

 

 

 

 

 

Грузоподъёмное  оборудование выбирается в зависимости  от максимальной массы переносимой детали.

Выбираем  тип грузоподъёмного оборудования:

где - масса двигателя, кг;

- масса агрегата, кг;

- масса насоса, кг;

.

Принимаем подвесную кран-балку с максимальной грузоподъёмностью 5 тонн и длиной пролета 10,86.

 

    1. Высота подземной части:

Отметка пола машинного зала принимается  равной отметке дна приемного  резервуара.

 

 

 

Отметка оси насоса определяется с учетом высоты насоса от основания до его  оси.

 

 

 

Определение размеров машинного зала в плане

 

 

Размеры машинного зала станции в плане  зависят от схемы расположения насосных агрегатов. Ширина машинного зала слагается  из суммы длин участков трубопроводов, фасонных частей и арматуры, а также  самих насосов.

Определяем  расстояние вдоль задней границы  насосных агрегатов до стен насосной станции.

 

0,8 м – монтажный проход между  насосами, а также монтажный проход  между насосом и стеной машинного  зала;

1,7 м – ширина насосов.

Определяем расстояние от разделитеьной стенки до задней границы насосных агрегатов.

 

3,82 м – ширина насосов;

0,5м  – конструктивно принятые расстояния  от стены до оси напорного  водовода, до задвижки, длина задвижки  и расстояние от задвижки до  насоса.

Определяем  внутренний радиус канализационной  станции:

 

 

 

Подбор вспомогательного оборудования

 

  1. Подбор  дренажного насоса.

Для удаления воды, которая фильтруется  через ограждающие конструкции  и вытекает через неплотности  арматуры, применяются дренажные  системы, которые включают насосную установку, водоотводящий лоток  в сторону дренажного колодца, откуда вода по мере накопления отводится  за пределы насосной станции.

Определим объём дренажного колодца который  должен быть равен 10-15 минутной подачи самого большого насоса.

 

Для откачки  используются самовсасывающие центробежные насосы (один рабочий и один резервный).

Принимаем дренажный насос марки ГНОМ .

 

  1. Оборудование для заливки насоса

В виду установки насоса под залив, оборудование для заливки насоса не требуется.

  1. Грузоподъёмное оборудование подобрано ранее и принята подвесная кран-балка грузоподъёмностью 5 тонн.
  2. Подбор сороудерживающих решёток.

Подбор  решёток производим по площади прозоров рабочей части решёток.

Определим суммарную площадь прозоров рабочей  части решёток:

 

где - скорость движения жидкой среды в прозорах решётки,  ( ).

Принимаем две  рабочие решётки.  Площадь одной  решётки, где  -число решёток.

 

Принимаем число  рабочих решеток не менее 2.

Принимаем решётки дробилки марки РД-400.

 

Определение экономических показателей  КНС

 

 

Стоимость строительства  и оборудования насосной станции  определяют по укрупненным показателям  стоимости для всех видов работ  с учетом накладных расходов и  плановых накоплений.

 

1. Сравнение  вариантов проектов выполняется  по приведенной стоимости, которая  определяется как:

Е – нормативный  коэффициент эффективности капитальных  вложений (Е=0,12);

К – капитальные  затраты;

С – эксплуатационные затраты.

 

2. Капитальные  вложения состоят из трёх величин:

 

К1 – стоимость здания

 

Наименование

Объём, м3

Стоимость 1 м3 , руб

Стоимость, руб

Подземная часть

1406,4

15

21096

Верхнее строение

939,9

11,6

10902,84

Здание н.с.

2346,3

-

31998,84


 

К2 – стоимость установленной мощности

Канализационная насосная станция. 2 📙 Курсовая → 🆔 101160

Канализационная насосная станция. 2 📙 Курсовая → 🆔 101160