Водопроводная насосная станция 2-го подъема

4

Министерство Образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический Университет

факультет Энергетического Строительства

Кафедра водоснабжения  и водоотведения

курсовой проект

на тему «Водопроводная насосная станция 2-го подъема »

Выполнила:                                                                                  Басалай О. П.

Проверил:                                                                                      Еловик В. Л.

Минск-2006

1.Определение расчетных расходов воды

Определенный по нормам среднесуточный за год расход воды населенным пунктом дает лишь общую характеристику масштабов водопотребления рассматриваемого объекта.

Потребление воды на хозяйственно-питьевые нужды неравномерно как в течение года, так и в течение суток.

1.1.     Определение суточных расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды населения.

Расчетный суточный расход воды Qсут.ср.=12240м3/сут

Расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления  определяются по формулам:

= 12240*1,2=14688 м3/сут

= 12240*0,8=9792 м3/сут

Ксут.max. и Ксут.min. – коэффициенты суточной неравномерности водопотребления (согласно [1] принимаются 1,1 … 1,3 и 0,7 … 0,9 соответственно)

1.2.     Определение часовых расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды населения

Расчетные часовые расходы воды необходимо определять по каждым характерным суткам.

Среднечасовой расход воды для любых характерных суток определяется по формуле:

= 12240/24=510 м3/час

Максимально- и минимально-часовые расходы для любых характерных суток определяются по формулам:

= 510*1,469=749,19 м3/час

= 510*0,32=163,2 м3/час

Кчас.max. и Кчас.min. – коэффициенты часовой неравномерности водопотребления и определяются по формулам:

= 0.5*0.64=0,32 м3/час

= 1.3*1.13=1,469 м3/час

α – коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия (согласно [1] принимается max – 1,2 …1,4; min – 0,4 … 0,6 );

β – коэффициент, учитывающий число жителей (согласно [1] принимается max – 1.13; min – 0.64)

Расчетные расходы на хозяйственно-питьевые нужды определяем также для суток с максимальным и минимальным водопотреблением:

qсрчас = 14688/24=612м3/час

qminчас= 0,32*612=195,84 м3/час

qmaxчас=1,469*612=899,03 м3/час

qсрчас = 9792/24=408 м3/час

qminчас= 0,32*408=130,56 м3/час

qmaxчас=1,469*408=599,35 м3/час

Результаты сводим в таблицу:

Расход воды на пожаротушение определяется по формуле:

Qпож.=qпож.∙n

где qпож - расход воды на один пожар, л/с

n-количество пожаров.

Qпож.=35*2=70 л/с

2.      Характеристика системы

2.1.     Определение требуемых напоров

Напор насосной станции второго подъема  определяется  по ситуационному плану (от резервуаров чистой воды до диктующей точки).

Требуемый напор насосов при максимальном водопотреблении  можно определять по формуле:

Нтр=Нг+∑hдл+hнс

где Нг – геометрическая высота подъема, которая определяется как разность отметок пьезометра в диктующей точке и резервуаре чистой воды.

hнс – потери напора в коммуникациях насосной станции.

Нг=192+26-172+2=46м

∑hдл=8-14м

hнс=2-2,5м

Нтр=46+10+2=64м.

S – гидравлическое сопротивление системы трубопроводов

Q – максимальное водопотребление.

Для данной системы трубопроводов можно определить:

=(10+2)/899,03²=0,000192

Задавая значения Q в пределах от 0 до 1.2Q (шаг 0,1Q) можно вычислить требуемый напор для пропуска соответствующего расхода. Результаты заносим в таблицу.

Расчет характеристики системы трубопроводов

По данным таблицы строим характеристику системы водопроводов.

4

4

3. Подбор насосов

3.1.           Выбор типа и числа основных насосных агрегатов

При подборе насосного оборудования следует руководствоваться [1] и следующими основными требованиями:

1.Выбранные насосы должны обеспечивать подачу при любом водопотреблении населенного пункта от qчас min до q час max и соответствующие им напоры Н.

2.Выбранные насосы должны работать в области максимальных КПД.

Подбор насосного оборудования рекомендуется производить по сводному графику полей Q-H

При подборе насосного оборудования можно предусмотреть использование насосов одного типоразмера, что упрощает их эксплуатацию и облегчает обслуживание. Недостатком при таком варианте подбора насосного оборудования является неизбежное гашение избыточного напора, что приводит к перерасходу электроэнергии. Одним из вариантов выбора насосного оборудования можно предусмотреть установку группы насосов одного типоразмера для обеспечения максимального водопотребления и насоса меньшей производительности для обеспечения минимального водопотребления.

В данном проекте принимаем 2 рабочих насоса типа CV125-10 с номинальным диаметром рабочего колеса 190 и 176 мм, частотой вращения вала 2900 об/мин, обеспечивающим подачу 120 и 80 л/с с напором 35 м.

3.2.           Выбор типа и числа противопожарных насосов

При анализе работы выбранного насосного оборудования следует рассмотреть возможность подачи хозяйственно-питьевыми насосами расчетного противопожарного расхода в момент максимального водопотребления с требуемым напором.

3.3.           Выбор числа резервных агрегатов

Для обеспечения надежности и бесперебойности подачи воды на насосной станции предусматривают установку резервных насосных агрегатов. Число резервных агрегатов подбирается в зависимости от числа рабочих агрегатов и категории надежности насосной станции по таблице 32 [1]. Для обеспечения надежности необходимо при 2-х рабочих установить дополнительно еще два резервных. Для установки принимаем 4 насоса CV 125-10

4

4

4.        Определение потребляемой мощности.

В каталогах насосов, по которым осуществляется подбор насосов, приводятся технические данные и марки двигателей, которыми комплектуются те или иные типы насосов.

Для подбора марки двигателя необходимо определить мощность на валу насоса по формуле:

,

где Q – подача воды одним насосом, л/с;

Н – напор, развиваемый насосом при подаче Q;

- КПД насоса (принимается по каталогу, соответствующий значению Q)

С использованием преобразователя частоты тока

Nнер=13,5 кВт

Nрег=16,7 кВт

С использованием дросселирования

Nнер=17,0 кВт

Nрег=16,0 кВт

Однако, учитывая возможные перегрузки, необходимо иметь некоторый запас мощности двигателя, тогда мощность двигателя Nдв следует определить:

Nдв=N*k,

Где k – коэффициент запаса мощности, принимаемый в зависимости от мощности насоса по таблице:

Nдвнер=13,5*1,25=16,875 кВт

Nдврег=16,7*1,25=20,875 кВт

Nдвнер=17,0*1,25=21,25 кВт

Nдврег=16,0*1,25=20 кВт

Так как к установке приняты насосы разных размеров, то электродвигатели подбираются ко всем насосам.

Результаты расчетов энергопотребления сводим в следующие таблицы:

Определение потребляемой мощности НС с использованием ПЧТ

Определение потребляемой мощности НС с использованием дросселирования

По данным таблиц строим графики потребляемых мощностей.

4

4

5. Проектирование машинного зала насосной станции

5.1.           Расположение насосных агрегатов

На компоновку насосных агрегатов в машинном зале насосных станций II-го подъема большое влияние оказывает форма здания станции. В большинстве своем насосные станции II-го подъема выполняются прямоугольными в плане. В практике проектирования этих станций, весьма часто встречаются три вида размещения насосов: а) однорядное, параллельно продольной оси здания; в) однорядное, перпендикулярно продольной оси здания; с) двухрядное в шахматном порядке.

Схема размещения насосных агрегатов определяется типом насосов, расположением насосной станции относительно резервуаров чистой воды, удобством компоновки всасывающих и нагнетательных трубопроводов с наименьшим числом их поворотов. При числе насосных агрегатов более 5 принимается двухрядное, шахматное или симметричное размещение насосов.

5.2.           Проектирование трубопроводов внутри насосной станции

5.2.1.                 Проектирование всасывающих трубопроводов

Вода из внешних всасывающих водоводов поступает во всасывающий коллектор, который располагается, как правило, внутри насосной станции. К этому коллектору путем врезки подключают всасывающие трубы насосов.

Основными требованиями к всасывающим трубам, обеспечивающим нормальный запуск и работу насосов, является полная их воздухопроницаемость и исключение возможности образования воздушных "мешков".

Количество всасывающих линий к насосной станции независимо от числа и групп установленных насосов, включая пожарные, должно быть не менее 2-х [1].

Расчет всасывающего коллектора следует производить на величину равную Qрасч/2 (Qрасч - максимально-часовая подача насосной станции в сутки максимального водопотребления).

Расчет всасывающих труб насосов следует производить на расход Qн равный:

Qн= Qрасч/n=201,5/2=100,75 м3/час

n – количество рабочих насосных агрегатов.

Диаметр трубы определяется по формуле:

, м

Для всасывающих трубопроводов принимаем скорость движения воды 1м/с.

Тогда диаметры будут следующие:

коллектора:

всасывающей трубы насоса :

С учетом принятого расположения насосного оборудования всасывающие трубопроводы подводим вдоль продольных стен машинного зала с поперечной перемычкой вначале.

5.2.2.     Проектирование напорных трубопроводов

Методика определения диаметров аналогична методике для всасывающих трубопроводов. Скорость движения воды в напорных трубопроводах принимаем 2м/с.

Тогда диаметры определятся:

коллектора:

напорной трубы насоса:

5.3.     Определение размеров машинного зала

Здания насосных станций 2-го подъема чаще всего бывают наземного или полузаглубленного (до 0,5) типа и реже глубокого (шахтные). Здания заглубленного типа состоят из двух частей: подземной и верхнего строения. Подземную часть выполняют из сборных ж/б блоков и реже в виде монолитных конструкций. Отметку верха подземной части выводят под уровнем поверхности земли на 0,3.. .0,5 м.

Верхнее строение насосной станции представляет собой одноэтажное строение каркасной или бескаркасной конструкции. Бескаркасная конструкция выполняется чаще всего из кирпичной кладки.

Размеры  бескаркасных зданий в плане принимают кратным 1,5 м.

Кровля верхнего строения станции выполняют из сборных ж/б плит толщиной до 300 мм с последующим утолщением и укладкой нескольких слоев (2-3) рубероида на битумной мастике.

В машинном зале необходимо предусмотреть ворота для подвода оборудования на монтажную площадку. Размеры ворот зависят от максимальных габаритов оборудования и транспортных средств, доставляющих это оборудование, в данном проекте принимаем 3x3 м. На размеры машинного зала большое влияние оказывает компоновка принятого технологического оборудования.

Размещение запорной арматуры на всасывающих напорных трубопроводах должно обеспечивать возможность замены или ремонта любого из насосов. Задвижки на трубопроводах любого диаметра при дистанционном или автоматическом управлении должна быть с электроприводом.

Напорная линия каждого насоса должна быть оборудована запорной арматурой и обратным клапаном, устанавливаемым между насосом и запорной арматурой.

Всасывающая линия каждого насоса оборудуется запорной арматурой при расположении насосов под заливом или при присоединенным к общему всасывающему коллектору.

Соединение насоса с трубопроводами осуществляется посредством переходов. Длину такого перехода можно определить из выражения:

lпер =  4 … 6(d-Д)

где Д – присоединительный диаметр фланца насоса, мм (принимается по каталогу); d- условный диаметр трубопровода, мм.

1первс=4*(200-125)=300мм

1перн=4*(150-100)=200мм

Следует  особо  отметить,  что  соединения  всасывающих  трубопроводов  внутри  насосной   станции   производится   по   верхней образующей, а при изменении диаметров трубопроводов следует применять эксцентрические переходы. При определении размеров машинного зала ширину проходов следует принимать не менее: между насосами или электродвигателями -1м;

между насосами или электродвигателями и стеной в заглубленных помещениях -0,7м; между неподвижными выступающими частями оборудования -0,7 м;

в прочих -1м.

На отметке пола надземной части машинного зала насосной станции необходимо предусмотреть монтажную площадку. Размеры этой площадки должны быть такими, чтобы па ней разместился наибольший насосный агрегат с учетом проходов по периметру площадки не менее 1м, перилами высотой 1м.

5.3.1.     Проектирование подземной части здания насосной станции

В полузаглубленных насосных станциях должны предусматриваться мероприятия против затопления насосных агрегатов при аварии  в пределах машинного зала путем расположения электродвигателей насосов на высоте не менее 0,5 м над уровнем пола машинного зала.

Уровень пола машинного зала устанавливается в зависимости от расчетной отметки уровня воды в резервуарах чистой воды, от расположения оси насоса относительно расчетного уровня в резервуарах чистой волы и от конструкции всасывающей линии.

5.3.2.     Определение расположения отметки оси насоса

Отметку оси насосов следует определять, как правило, из условия установки корпуса насосов под заливом.

При определении отметки оси насосов следует учитывать допустимый квитанционный запас насосов, потери напора во всасывающем трубопроводе и температурные условия.

Для того, чтобы отметка уровня пола машинного зала была наименьшей следует отметку оси насоса принять равной отметке воды в резервуаре и проверить насос на безкавитационную работу по выражению:

где Ра –  атмосферное давление, м.вод.ст.;