Водопроводная насосная станция второго подъема

Федеральное агентство по образованию 

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ивановский государственный архитектурно-строительный университет» 
 

Кафедра гидравлики, водоснабжения и водоотведения 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 

Водопроводная насосная станция  второго подъема 

Пояснительная записка 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила:

студентка 3 курса гр. ВВ-31

Фомина  Е.А.

Руководитель:    

д.т.н., профессор    Допущена к защите «__________» 2008

Елин  Н.Н.      Защищена с оценкой «____» 
 
 
 

Иваново 2008

РЕФЕРАТ. 

Пояснительная записка содержит 18 страниц, 3 таблицы, 2 графика,  библиография: 7 названий. 

НАСОСНАЯ  СТАНЦИЯ, ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ, ПОДАЧА, НАПОР, ВОДОНАПОРНАЯ БАШНЯ, ВОДОВОДЫ, ВЫСОТА ВСАСЫВАНИЯ, ОСЬ НАСОСА, МОЩНОСТЬ. 

В ходе курсового проекта спроектирована водопроводная насосная станция второго подъема, выбран график работы насосной станции, определены объемы бака водонапорной башни и резервуаров чистой воды, произведен анализ совместной работы насосов и водоводов,  рассчитана отметка оси насоса, подобрано вспомогательное оборудование.

 

СОДЕРЖАНИЕ 

ЗАДАНИЕ           4

СУММАРНОЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ      5

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ       6

РЕЖИМ РАБОТЫ НАСОСОВ       7

ВОДОНАПОРНАЯ  БАШНЯ        8

РЕЗЕРВУАРЫ ЧИСТОЙ ВОДЫ       10

РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ       12

ТРЕБУЕМЫЙ НАПОР  НАСОСОВ       13

АНАЛИЗ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ НАСОСОВ И ВОДОВОДОВ 13

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТМЕТКИ  ОСИ НАСОСА И ПОЛА МАШИННОГО ЗАЛА           15

ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ   16

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК      18

 

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект “Водопроводная насосная станция второго подъема”

по  курсу “Проектирование насосных станций систем

водоснабжения и водоотведения”

Студент ВВ-31  Фомина Е.А. 

       Разработать проект насосной станции с выбором основного и вспомогательного оборудования с анализом совместной работы насосов. 

Исходные  данные к проекту

1. Водопроводная  сеть - объединенная;

2. Максимальное  хозпитьевое и технологическое  водопотребление* 25511,21 м³/сут;

3. Доля расхода  на технологическое водопотребление* 1%;

4. Расчетное  число одновременных пожаров* 2 ,

5. Расход воды  на один пожар* 35 л/с;

6. Допустимое  снижение подачи воды во время  пожара* ________%.

7. Отметки уровней  воды в резервуаре чистой воды (РЧВ):

     максимальный* 2,3 м; минимальный пожарного запаса * - 0,98 м;  наинизший *-2,5 м;

8. Отметки поверхности  земли:

     у РЧВ  *101,3 м; у НС *101,3м; у точки входа в городскую сеть *101,7 м;

9. Свободные  напоры у точки входа в городскую  сеть:

     при максимальном водопотреблении 60  м;

     при максимальном транзите воды в башню* 30 м;

     при пожаротушении 10 м;

10. Длины водоводов:

     всасывающих *10 м;   напорных*230 м;

11. Состав грунтов*  суглинок;

12. Глубина промерзания  грунтов* 1,89 м;

13. Глубина залегания  грунтовых вод* 1,46 м.

* - по данным  КП “Водоснабжение, ч. I. Сети водопроводные” 

 

Суммарное водопотребление. 

График суммарного водопотребления берется из курсового  проекта по водоснабжению (часть 1)

Таблица 1. Суммарное водопотребление города по часам суток.

 

 

Технологическая часть 

    В обеспечении надёжной работы систем водоснабжения важная роль отводится  насосным станциям. В зависимости  от места расположения в общей схеме различают водопроводные насосные станции первого и второго подъёма.

    Задачей насосной станции второго подъёма  является подача воды из резервуаров  чистой воды к потребителям и в  бак водонапорной башни. Напор насосной станции должен быть достаточен для преодоления всех гидравлических сопротивлений водоводов и распределительной сети, а также для создания некоторых необходимых напоров у потребителей.

    Порядок проектирования зависит от условий  состава исходных данных. Однако можно  рекомендовать некоторую укрупнённую схему расчёта, включающую в себя следующие основные этапы:

1. Выбор режима работы насосов и числа насосных агрегатов.
2. Определение расчётной подачи насосов.
3. Расчёт трубопроводов.
4. Определение требуемого напора насосов.
5. Выбор насосов.
6. Анализ совместной работы насосов и трубопроводов.
7. Определение допустимой отметки оси насосов.
8. Выбор вспомогательного оборудования.
9. Проектирование здания насосной станции.

 
 
 
 
 

Режим работы насосов. 

     Требуемая среднечасовая подача насосов в  период максимального водопотребления

,

где - общее водопотребление за период максимального водопотребления

        Q_ч.I – часовые расходы воды у потребителей за этот период;

        - продолжительность периода максимального водопотребления

 м³/ч

      По  аналогии требуемая среднечасовая  подача насосов в период минимального водопотребления определяется из соотношения

,

где - общее водопотребление за период минимального водопотребления

- продолжительность периода  минимального водопотребления 

 м³/ч

      Рекомендуемое к установке количество рабочих  насосов пропорционально отношению  найденных максимальной и минимальной подач насосной станции

,    (6,3)

где к – коэффициент  пропорциональности, принимаемый по возможности наименьшим целым числом.

 

      Исходя  из принятого числа рабочих насосов, определяется ориентировочная часовая подача одного насоса

 м³/ч,

      В период максимального водопотребления  работают все насосы, т.е. число работающих насосов

      В период минимального водопотребления  число работающих насосов определяется как округленное до целого числа отношение среднечасового водопотребления за этот период к подаче одного насоса

,

      Количество  насосо – часов работы насосной станции за сутки

 ч

      Уточненная  подача одного насоса (расчетная)

 м³/ч,

где Q_сут. – суточная подача насосной станции, равная суточному водопотреблению.

      По  результатам расчета определяем расчетные подачи насосной станции  в любой час суток

,

где - расчетная часовая подача одного насоса;

      - число работающих насосов  в данный час.

1 насос:  м³/ч; 2 насоса: м³/ч. 

 

Водонапорная  башня 

      Совместный  анализ режимов водопотребления  и работы насосной станции второго  подъема позволяет составить  режим работы водонапорной башни, т.е. определить величину поступления или  отбора воды из водонапорной башни. При  этом определяется величина остатка  воды в баке башни, наибольшее значение которого составляет требуемый минимальный регулирующий объем бака. 

Таблица 2. Режим работы водонапорной башни 

 

Полная  вместимость водонапорной башни  W_ВБ, м³, состоит из регулирующего объема W_p и неприкосновенного десятиминутного противопожарного запаса воды W_п для тушения одного наружного и одного внутреннего пожара:

Регулирующий  объем W_p определяют, сопоставляя режимы водопотребления и работы насосной станции второго подъема. Регулирующий объем водонапорной башни W_p, м³, соответствует максимальному остатку воды в баке.

Десятиминутный  противопожарный запас воды W_п, м³, определяют по формуле:

, где

q_п.н. – расход воды на тушение одного наружного пожара, л/с;

q_п.в. – расход воды на тушение одного внутреннего пожара, л/с, определяется по СНиП 2.04.01-85. 

W_p =1106,194 м³; м³; м³ - 4,43 % 
 
 

Резервуары  чистой воды. 

      Полный  объем резервуаров чистой воды W_рчв, м³, должен включать кроме регулирующего объема W_р также запас воды на тушение пожаров W_пож, и запас воды на собственные нужды очистных сооружений W_с.н, т.е.

W_рчв = W_р + W_пож + W_с.н

      Противопожарный запас W_пож, м³, определяют, исходя из необходимости тушения расчетных пожаров в течение трех (иногда двух) часов максимального водопотребления с учетом поступления воды в резервуары чистой воды из очистных сооружений на протяжении всего периода тушения пожаров:

W_пож  = t_пож∙Q_пож + ∑Q_max t– t_пож∙Q_ос

      где t_пож – расчетная продолжительность тушения пожаров, ч; Q_пож - расчетный противопожарный расход воды, м³/ч; ∑Q_max·t- максимальная сумма расходов воды в смежные часы принятого периода тушения пожаров, включающая час максимального водопотребления, м³; Q_ос - расход воды, поступающий в резервуары чистой воды из очистных сооружений в период тушения пожаров, равный среднечасовому расходу воды в сутки максимального водопотребления Q_{сут max}/24, м³/ч.

      Запас воды на собственные нужды очистных сооружений W_с.н определяют в зависимости от технологии обработки воды, типа применяемых сооружений и др. При пользовании на очистных сооружениях скорых фильтров и контактных осветлителей запас воды в резервуарах должен приниматься на одну дополнительную промывку фильтров или осветлителей. Ориентировочно в этом случае запас воды может быть принят в размере 5…8 % от максимального суточного водопотребления Q_{сут max}.

      Общее количество резервуаров чистой воды должно быть не менее двух. При отключении одного резервуара в остальных должно храниться не менее 50 % требуемого запаса воды. 

Таблица 3. Резервуар чистой воды. 

 

Подача НС-I: 25511,21/24=1062,965 м³/ч. 

W_p = 3679,515 м³; t_пож·Q_пож = 1566 м³;

∑Q_max t= 1390,85+1370,40+1404,77=4166,02 м³;

Q_ос = 1062,965 м³/ч

W_пож  = 1566 + 4166,02 – 3·1062,965=2543,125 м³

W_с.н = 1785,78 м³

W_рчв = 3679,515+2543,125+1785,78=8008,42 м³

Общее количество резервуаров – 2, тогда W₁ = W_рчв/2 = 8008,42/2=4004,21 м³ 

1 резервуар чистой воды:

W_пож=1271,56 м³; W_остал=2732,65 м³;W=l·b·h.

Принимаем Н=5 м, h=4,8 м. Тогда l=34 м, b=24,5 м (34·24,5·4,8=4004,21 м³)

h_пож=1271,56/(34·24,5)=1,52 м; h_остал=4,8-1,52=3,28 м.

 

Расчёт  трубопроводов. 

    Расчёт  внешних и всасывающих трубопроводов  выполняется с определения их диаметров и потерь напора в них.

    Расчётный расход воды по трубопроводу определяется по формуле:

    

   (13.1)

где N – количество параллельно работающих трубопроводов;

Q_р – расчётная подача насосной станции.

 

м³/ч,      (6.8) 

Q_т = 0,18 м³/с 

Всасывающие трубопроводы. 

    Принимаем оптимальную скорость  n = 1,5 м/с,

    Ориентировочно  значение диаметра:  м

     

    По  ГОСТ  18599-83 расчетный внутренний диаметр трубы:   D_гост = 0,426 м.

      

м

м

м 

    Напорные  трубопроводы. 

    Принимаем оптимальную скорость  n = 2 м/с.

    Ориентировочно  значение диаметра м.

    По  ГОСТ  18599-83 расчетный внутренний диаметр трубы:   D_гост = 0,377 м.

    

м

м

    

м

Требуемый напор насосов. 

     При проектировании системы водоснабжения мы определили требуемые напоры: в случае максимального водоразбора Н=40 м, в случае максимального транзита воды в башню Н=50 м. Расчетным выбираем наибольший напор, т.е. Н=50 м. 

Выбор типа насоса. 

    Выбор типа насоса производится по сводным  графикам полей характеристик. Основой  для выбора служат найденные значения расчётной подачи и требуемого напора. При выборе необходимо учитывать следующие рекомендации.

    Желательно  принимать к установке однотипные насосы. Применение разнотипных насосов  допускается лишь в исключительных случаях, когда нельзя подобрать  однотипные насосы.

    Предпочтение  следует отдавать насосам, имеющим  более высокие КПД и наибольшую допустимую высоту всасывания.

    Желательна  установка малого числа насосов  большей мощности. Но следует учитывать, что уменьшение числа насосов  ведёт к увеличению регулирующего  объёма бака водонапорной башни.

    На  водопроводных насосных станциях наиболее широкое применение нашли насосы типа Д. 

    При подаче равной 654,13 м³/ч и требуемом напоре 50 м по сводному графику полей Q – H насосов типа Д выбираем насос марки Д 800-57.

    Таким образом для нашей насосной станции 1-ой категории надежности выбирается 2 основных и 2 резервных насоса марки Д 800-57. 

Анализ  совместной работы насосов  и водоводов. 

     Анализ  совместной работы насосов и водоводов  выполняется с целью уточнения  рабочих параметров и для проверки аварийных режимов. Анализ выполняется  графическим способом с помощью совмещенных характеристик насосов и системы трубопроводов.

     На  водопроводных насосных станциях обычно применяется параллельная работа насосов. Суммарная характеристика нескольких параллельно работающих насосов  строится графическим сложением их характеристик. С этой целью на графике H-Q строятся характеристики всех рабочих насосов, взятые из каталога ли полученные построением при изменении частоты вращения или обрезке рабочего колеса. Т.к. обычно применяются насосы одного типа с одинаковыми характеристиками, то достаточно построить характеристику одного насоса. На этом же графике или совмещенном с ним по оси Q строятся характеристики мощности – N (Q), к.п.д. – η (Q) и допустимой вакуумметрической высоты всасывания насоса – H_{вак доп} (Q).