Расчет и проектирование насосных станций 1 страница

3.1 Насосная станция I подъема

Насосные станции первого подъема предназначены для подачи воды из источника водоснабжения на очистные сооружения или непосредственно в сеть, если очистка воды не требуется.

Насосные станции первого подъёма обычно устраиваются заглубленные. Подземную часть здания НС – I возводят из железобетона и тщательно изолируют от подземных вод. В плане здание может быть прямоугольного или круглого очертания.

Как правило на НС – I часто устанавливаются два рабочих агрегата и один или два резервных.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Требования к резервному оборудованию бесперебойности работы станции в целом зависит от её начертания. Как правило, в НС – I устраиваются отдельные всасывающие линии для каждого насоса. Коллекторы и узлы переключения напорных трубопроводов монтируют в отдельных камерах, примыкающих к НС или расположенных в непосредственной близости от неё. В этих же камерах располагают задвижки и обратные клапаны, предохраняющие машинный зал от затопления в случае аварии на трубопроводах в пределах насосной станции. Все трубопроводы как в пределах НС, так и вне её защищают от наружной коррозии соответствующей изоляцией.

Для удаления воды, проникшей в здание через не плотности стен и днища станции, а также выливающейся из внутренних трубопроводов при ремонте оборудования, в машинном зале НС устанавливают дренажные насосы.

Кроме основного помещения – машинного зала, в здании предусматривают вспомогательные и бытовые помещения. К вспомогательным помещениям относятся: помещения распределительных установок и мастерских и т.д.

Проектируемая в курсовом проекте НС–I предназначена для забора воды из берегового водоприемного колодца и подачи её на ОС. Насосное оборудование устанавливается из расчета на всасывание при минимальном уровне воды в колодце. Здание НС полузаглубленного типа.

Высота верхнего строения – 3 м.

НС–I по степени обеспеченности подачи воды относится к той же категории, что и водоприемник, т.е. к первой.

3.1.2 Определение требуемого напора насосов станции I-го подъема

Требуемый напор насосов НС-I при подаче воды на очистные сооружения определяется по формуле

^,м, (3.1)

где H_г – геометрическая высота подъема воды (разность отметок уровней воды в смесителе очистных сооружений и во всасывающей камере), м;

h_wвс.л – потери напора во всасывающем трубопроводе, м;

h_wн.л – потери напора в напорных коммуникациях и в водоводе от

насосной станции до очистных сооружений, принимаем 2,0 м;

1,0 – запас напора на излив воды из трубопроводов, м.

Потери напора во всасывающем трубопроводе

h_wвс.л = i∙l = 0,0071∙11,7 = 0,083 м. (3.2)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Геометрическая высота подъема определяется как разность воды в напорном баке воды очистных сооружений при полном его затоплении и самого низкого уровня воды во всасывающей камере берегового колодца, по формуле

м, (3.3)

где z_о.с.– отметка уровня воды в напорном баке, м;

z_вс.к – отметка наи низшего уровня воды во всасывающей камере берегового колодца, м.

Требуемый напор составит

м.

3.1.3 Подбор насосов

По сводному графику рабочих зон насосов предварительно намечается марка насосов. Окончательный выбор производится по рабочим характеристикам насосов.

Принимаю насос марки Д500-65. (2 рабочих и 1 резервный).Изображение данного насоса представлено на рисунке 3.2

Основные технические характеристики насоса:

- подача, л/с 500

- напор, м 65

- мощность электродвигателя, кВт 132

- КПД, % 76

- кавитационный запас 4,5

-масса, кг 620

Тип электродвигателя АО3-315S-4УS

Габаритные размеры длина L=500мм, высота Н=820мм, ширина В=750мм.

Кривая характеристик насоса представлена на рисунке 3.1.

Насос предназначен для перекачивания воды и жидкостей, имеющих сходные с водой свойства по вязкости и химической активности, с температурой до 358 К (85^оС), с содержанием твердых включений, не превышающих по массе 0,05% и максимальному размеру 0,2 мм.

Привод насоса - электродвигатели синхронного и асинхронного типов. Насос и двигатель соединяются с помощью упругой втулочно-пальцевой муфты.

Насос - центробежный, горизонтальный, одноступенчатый, спирального типа, с двухсторонним подводом жидкости к рабочему колесу.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Направление вращения ротора - против часовой стрелки, если смотреть со стороны электродвигателя, допускается изготовление агрегата с направлением вращения по часовой стрелке, что оговаривается при заказе насоса. Корпус насоса спирального типа из двух частей с горизонтальным разъёмом по оси насоса. Всасывающий и напорный патрубки расположены в нижней части корпуса, что позволяет производить разборку и осмотр насоса без отсоединения трубопровода. Опорами ротора служат подшипники качения с консистентной смазкой. Уплотнение вала сальниковое. Материал основных деталей насоса - серый чугун, материал вала - углеродистая сталь.

Рисунок 3.1 – Кривая характеристики

Рисунок 3.2 – Изображение насоса

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

3.1.4 Определение отметки оси насоса

Отметка оси насосов определяется из условия откачки воды из всасывающей камеры водоприемного колодца до дна резервуара и не должна превышать величину

. (3.4)

где Н_S – максимальная высота всасывания насоса

. (3.5)

где - допустимая высота всасывания, принимается по характеристике насоса на соответствующую подачу;

- напор, соответствующей давлению насыщенных паров;

- потери во всасывающей линии.

Величина давления насыщенных паров зависит от температуры перекачиваемой жидкости. Поскольку проектируемая насосная станция осуществляет подачу холодной воды населению, то температура перекачиваемых вод не будет превышать 10^оС. По справочным данным для такой температура h_нас.п=0,12(м).

Отметка пола машинного зала насосов

. (3.6)

где а – расстояние оси насоса до подошвы лап.

Отметка пола машинного зала насосов:

. (3.7)

где h_ф – возвышение фундамента над полом.

При расчете отметки пола машинного зала следует учесть, что высота подземной части машинного зала (величина Z_ф) должна быть кратной строительному шагу и возвышение над уровнем чистого пола не должно быть менее 0,2 (м).

3.1.5 Основное и вспомогательное оборудование водозаборов

Для обеспечения нормальных условий водозаборного сооружения необходимо устройство различных вспомогательных систем.

Основное оборудование:

– Сороудерживающая решетка;

–Сетки;

–Насосы центробежные, марки HS 200-150-305C 5/1-F-A BBVP;

– Затворы, задвижки на водоводах.

Вспомогательное оборудование:

–Грузоподъемное оборудование;

–Дренажные насосы;

– Электрооборудование.

3.1.6 Дренажная система

В целях избежание затопления и удаления воды с пола машинного зала предусматривается установка двух дренажных насосов с расходом от 3-10 л/с и напором, достаточным для подачи сборных вод в дождевую канализацию (20 - 50 м). В каче­стве дренажных насосов используем насос марки «Гном».

Всасывающие трубы размещаются в приямке, объем которого рассчитан на 10-минутную подачу дренажного насоса. Для подвода воды к приямку в машинном зале устанавливается лоток, а пол устраивается с уклоном к лотку i = 0,002.

3.1.7 Грузоподъемное оборудование

Для производства монтажа и демонтажа оборудования в машинном зале устанавливается грузоподъемное оборудование. Вес поднимаемого груза

принимается исходя из максимального веса оборудования или арматуры в

собранном виде.

Усилия, необходимые для подъема оборудование

(3.8)

где m – масса сетки, т;

p – давление воды 1 сетки при допустимом перепаде 0,5м;

f =0,44 – коэффициент трения металла по смоченному металлу;

К=1,5 – коэффициент запаса;

F– площадь сетки, .

.

Для подъема решеток и плоских сеток на промывку, для монтажа и ремонтных работ в надземной части принята к установке подвесная

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

электрическая таль.

В здании НС-I для монтажа и демонтажа насосного оборудования массой 620 кг, задвижек, обратных клапанов предусмотрен кран подвесной однобалочный электрический грузоподъемностью свыше5000 кг.

3.1.8 Вспомогательные помещения

Для размещения оборудования электрического хозяйства, управления и выполнения ремонтных работ в здании НС предусматриваем устройство вспомогательных помещений. Помещения располагаем в надземной части здания.

Монтажная площадка служит для ремонта насосов и электродвигателей.

Ее размеры должны обеспечивать проход шириной не менее 0,7 м вокруг установленного на ней демонтированного агрегата либо транспортного средства. Длину площадки принимаем равной ширине здания НС. Монтажная площадка размещается в торцевой части машинного зала. В этой части здания устраиваются ворота с размерами, необходимыми для въезда транспорта и доставки оборудования.

Размеры камер трансформаторов принимаются с учетом минимально допустимых расстояний перед дверями - 0,8 м, до стены - 0,6 м, до потолка - 1 м. С учетом трансформаторов общие размеры камеры трансформатора составляют 3200x3400x3500 (мм).

Помещение диспетчерской примыкает к машинному залу и имеет застекленное окно для возможности визуального наблюдения за работой машин. Диспетчерский щит состоит из набранных свободностоящих панелей, расположенных удобно для обзора, П - образной или полукруглой формы. За щитом устроены проходы шириной не менее 1 м, перед щитом предусматривается свободная площадка шириной не менее 1,8 м. Размеры помещения диспетчерской составляют 3200x3400 (мм).

В здании НС предусматривают размещение помещений: мастерской площадью 20 - 24 м²; кладовой площадью 6 - 9 м², помещения дежурного персонала и ремонтной бригады площадью 16-20 м², санузел (унитаз и раковина).

3.2 Насосная станция II подъема

Насосная станция (НС) II-го подъема обеспечивает подачу воды на хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды жителей населенного пункта.

В состав схемы сооружений станции входят: резервуары чистой воды (РЧВ); здание насосной станции с размещенным в нем основным и вспомогательным оборудованием; всасывающие и напорные трубопроводы; здания, сооружения и оборудование электроэнергетического хозяйства;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

регулирующие (накопительные) емкости и водонапорные башни, камеры переключений; коллекторы и колодцы для водомеров и пожарных нужд.

Насосная станция, как правило, располагается в непосредственной близости от мест забора воды из источника водоснабжения и очистных сооружений.

Вода с очистных сооружений поступает в резервуары чистой воды, откуда забирается каждым насосом станции по индивидуальным всасывающим трубопроводам и подается по напорным водоводам в водонапорную башню (накопительную емкость) и непосредственно в водопроводную сеть населенного пункта.

Устройство машинного зала насосной станции независимо от залегания грунтовых вод или при их отсутствии целесообразно осуществлять полузаглубленным.

Величину заглубления определяют последующим расчетом, обеспечивая установку насосов под заливом уровня воды РЧВ.

В пределах здания насосной станции коммуникации всасывающих и напорных трубопроводов выполняются из стальных труб. Их присоединение к насосам и арматуре осуществляется с помощью фланцев. Напорные водоводы за пределами насосной станции выполняют из чугунных труб с подземной прокладкой и глубиной заложения верха труб на 0,3 м ниже глубины промерзания.

Как правило, на водопроводных насосных станциях устанавливаемые насосы должны быть одинакового типоразмера, что значительно облегчает техническое обслуживание и эксплуатацию агрегатов. Производительность и число рабочих насосов зависит от величины суточной подачи насосной станции.

3.2.1 Подбор работы насосов

Работа насосной станции II подъема задается ступенчито, при этом подача осуществляется разным числом насосов в отдельные часы суток.

Количество насосов и время их работы определяется согласно СниП в зависимости от . Так как от 20 до 50 тыс. , то принемаем 2 насосарабочих+2резервных, с временем работы каждого = 24ч; =16ч

Подача одним рабочим насосом, в % от суточной подачи станции, определяется по формуле

= 100 / ( + ), (3.9)

где - коэффициенты взаимовлияния при параллельной работе насосов;

– время - работы соответственно первого, второго и третьего насосов в те­чение суток, часы;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

С целью упрощения расчетов на этом этапе значения коэффициентов предварительно можно принять равными: = 1; = 0,8.

= 100 / (1 × 24 + 0.8 × 16) = 2,7%, (3.10)

= () (3.11)

(1 + 0.8) × 2,7 = 4,9%.

Расчет режима подачи воды насосной станцией сводится в таблицу 3.1

Таблица 3.1 - Определение режима работы насосной станции второго подъема.

Часы суток	Водопотребление в городе %	Подача воды насосом %	Поступление воды в бак %	Расход из бака %	Остаток воды в баке %
0-1	4,29487	4,9	0,60513		0,322285
1-2	3,385027	2,7		-0,68503	-0,36274
2-3	3,147193	4,9	1,752807		1,390065
3-4	3,147193	2,7		-0,44719	0,942872
4-5	3,452982	2,7		-0,75298	0,18989
5-6	3,724802	4,9	1,175198		1,365088
6-7	4,940434	4,9		-0,04043	1,324654
7-8	4,336397	2,7		-1,6364	-0,31174
8-9	4,608217	4,9	0,291783		-0,01996
9-10	4,880037	4,9	0,019963
10-11	4,472307	4,9	0,427693		0,427693
11-12	4,302412	4,9	0,597588		1,025281
12-13	4,234472	2,7		-1,53447	-0,50919
13-14	4,098562	4,9	0,801438		0,292247
14-15	4,166517	4,9	0,733483		1,02573
15-16	4,268379	4,9	0,631621		1,657351
16-17	4,234472	2,7		-1,53447	0,122879
17-18	4,064577	4,9	0,835423		0,958302
18-19	4,200487	4,9	0,699513		1,657815
19-20	4,166517	2,7		-1,46652	0,191298
20-21	4,166517	4,9	0,733483		0,924781
21-22	4,234472	4,9	0,665528		1,590309
22-23	4,974419	4,9		-0,07442	1,51589
23-24	4,498735	2,7		-1,79874	-0,28284
		95,1	9,970651	-9,97065

Определим остаток воды, %, в баке водонапорной башни или, как его еще называют, регулирующая емкость водонапорной башни, по формуле

= – (3.12)

= 1.6-(-0.3) = 1,9%.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

где и - наибольшее и наименьшее значения величин остатка воды в баке, графа 6 табл. 1, с учетом знака числа.

3.2.2 Расчет резервуара чистой воды

Для гарантированной бесперебойной подачи воды потребителю в системах водоснабжения предусматривается использование таких сооружений, как аккумулирующие ёмкости, с помощью которых и обеспечивается сглаживание несоответствия режимов подачи.

Правильное назначение размеров регулирующих ёмкостей, их число иместо расположения в системе водоснабжения имеет большое экономическое значение.

Помимо регулирования, башни и резервуары, имеющие свободный уровень воды, выравнивают напор в сети - изменение напора центробежных насосов не передается в сеть.

Регулирующая ёмкость резервуаров и баков водонапорных башен определяется в соответствии с заданным режимом поступления в них воды и их отбо­ра. Требуемую регулирующую емкость резервуаров можно определить либо по совмещенным графикам подачи и отбора воды из резервуаров (ступенчатые графики).

Определение объемов воды, содержащейся в резервуарах и башнях, диктуется в основном противопожарными требованиями и требованиями обеспеченности водой потребителя на случай аварии.

Хранение в ёмкостях противопожарного запаса воды необходимо в тех случаях, когда получение требуемого для тушения пожара количества воды непосредственно из источника водоснабжения технически невозможно или экономически нецелесообразно.

В системах крупных водопроводов рекомендуется устройство нескольких резервуаров, дающих в сумме расчетную емкость, которая обеспечивает бесперебойность работы системы при выключении на ремонт или чистку отдельных резервуаров, а также выполнения строительства по очередям.

Неприкосновенный противопожарный запас воды в объеме до 1000 м³ допускается хранить в одном резервуаре, а для больших объёмов необходимоиметь не менее двух резервуаров.

Расчёт регулирующей емкости резервуара ведётся в табличной форме (таблица 3.2).

Поступление воды в резервуар от насосной станции первого подъема (НС-1) принимается равномерным и равным 4,17-4,16% от суточной подачи воды.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Таблица 3.2. - Определение регулирующей емкости резервуара чистой воды

Часы суток	Подача воды НС-1 в РЧВ, %	Подача воды НС– II в бак водонапорной башни, %	Поступление воды в РЧВ, %	Расход воды из РЧВ, %	Остаток воды в РЧВ, %
0-1	4,17	4,9	0,73		2,15
1-2	4,17	2,7		-1,47	0,68
2-3	4,17	4,9	0,73		1,41
3-4	4,17	2,7		-1,47	-0,06
4-5	4,17	2,7		-1,47	-1,53
5-6	4,17	4,9	0,73		-0,8
6-7	4,17	4,9	0,73		-0,07
7-8	4,17	2,7		-1,47	-1,54
8-9	4,17	4,9	0,73		-0,81
9-10	4,17	4,9	0,73
10-11	4,17	4,9	0,73		0,73
11-12	4,17	4,9	0,73		1,46
12-13	4,17	2,7		-1,47	-0,01
13-14	4,17	4,9	0,73		0,72
14-15	4,17	4,9	0,73		1,45
15-16	4,17	4,9	0,73		2,18
16-17	4,17	2,7		-1,47	0,71
17-18	4,17	4,9	0,73		1,44
18-19	4,17	4,9	0,73		2,17
19-20	4,17	2,7		-1,47	0,7
20-21	4,17	4,9	0,73		1,43
21-22	4,17	4,9	0,73		2,16
22-23	4,17	4,9	0,73		2,89
23-24	4,17	2,7		-1,47	1,42
		95,1	12,41	-11,76

Дата добавления: 2015-08-17