(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проектирование насосной станции первого подъема
Министерство образования и науки Русской Федерации
Федеральное государственное экономное образовательное учреждение высшего проф образования
«Санкт-Петербургский муниципальный архитектурно-строительный институт»
Факультет инженерной экологии и городского хозяйства
Кафедра водопользования и экологии
Дисциплина: Насосы и насосные станции
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К курсовому проекту:
«Проектирование насосной станции первого подъема»
Выполнил:
студент группы В-3
Семенов В.В.
Управляющий:
Д. т. н., проф.
Васильев В. М.
Санкт-Петербург
2015
Содержание
1. Определение расчетного расхода
2. Определение противопожарного припаса воды
3. Определение поперечников поглощающих и напорных водоводов
4. Определение утрат напора во поглощающих и напорных водоводах и снутри насосной станции
5. Определение надобного напора насосной станции
6. Подбор насосов и уточнение их характеристик
7. Определение геометрически допустимой высоты всасывания
8. Составление подготовительной вертикальной схемы насосной станции
9. Составление плана насосной станции
10. Уточнение утрат напора, создаваемого насосом
11. Уточнение надобного напора и геометрической высоты всасывания
12. Подбор вакуумных насосов
13. График совместной работы насосов и сети
14. Подбор дренажного насоса
15. Подбор грузоподъемных устройств
16. Определение высоты насосной станции(машинного зала)
17. Сборка других помещений насосной станции
18. Определение удельной нормы расхода электроэнергии для насосных агрегатов и электродвигателей
19. Определение дневного и годичного расхода электроэнергии насосных агрегатов
20. Перечень использованной литературы
1. Определение расчетного расхода
Определяем расчётный расход, другими словами подача, которая обязана быть обеспечена насосной станцией первого подъёма:
Где б — коэфф учитывающий расход воды на собственные нужды в водоочистных сооружениях.
При дневном расходе наиболее 20000 м3/сут, б=1,05.
Где Т — время работы очистных сооружений (24часа)
2. Определение противопожарного припаса воды
Где:
QППЗ — пополнение противопожарного припаса
qП — расход воды на один внешний пожар (определяется из количества обитателей по снипу)
При наличии внутреннего пожара qП +5 л/с — > 2струи по 2,5л/с
m — расчетное число пожаров
3Qчас max — расход воды за 3 часа смежных с наивысшими при коэффициенте k = 1,35
3 — длительность пожара (в часах).
3Qчас ср — средняя часовая подача насосной станцией первого подъема. Т. е. расход, поступающий с насосной станции.
Т1 — время пополнения противопожарного припаса. По СНиП 2.04.02-84* принимается 24 часа.
Потому что k = 7,5 > 7%, то QППЗ нужно учесть при подборе насосного оборудования:
3. Определение поперечников поглощающих и напорных водоводов
насосный станция вода напор
Для насосной станции I группы надежности количество напорных водоводов обязано быть не наименее 2. При подборе поперечников пользуются таблицами Шевелева и советами СНиП.
Поперечник на поглощающей полосы принимаю по половине расхода 705м3/ч = 196л/с и скорости 0,8-1,5м/с по СНиП
dу = 500мм
1000i = 2,568
v = 0,979м/с
При поломке 1 водовода и расходе 100%:
1000i = 9,965
v = 1,957м/с
Поперечник на напорной полосы принимаю по половинному расходу 705м3/ч = 196л/с и скорости 1-3м/с по СНиП
dу = 350мм
1000i = 14,978
v = 1,926м/с
При поломке 1 водовода и расходе 70%:
1000i = 29,485
v = 2,702м/с
Также по таблицам Шевелева принимаю водоводы:
На участке насос — напорная линия:
Q = 196л/с
dу = 350мм
1000i = 14,978
v = 1,926м/с
На участке поглощающий водовод — насос:
Q = 196л/с
dу = 400мм
1000i = 8,236
v = 1,537м /с
4. Определение утрат напора во поглощающих и напорных водоводах и снутри насосной станции
Утраты в водоводах:
Где:
в-коэффициент, учитывающий местные утраты на водоводах;
i-гидравлический уклон водоводов;
Lн.в. — длина напорной полосы;
Lвс.в. — длина поглощающей полосы;
.
Утраты снутри насосной станции на данном шаге проектирования принимаем hн ст = 2,5м.
Это
5. Определение надобного напора насосной станции
где Нст — статический напор.
Z1 — отметка уровня воды в смесителе очистных сооружений (резервуаре)
Z2 — отметка наинизшего уровня воды в водозаборном колодце.
hвс.вод — утраты напора во поглощающем водоводе/
hвдм — утраты напора на водомере (сужающем устройстве); за ранее принимаются равными 0,5—1,5 м;
hнс — утраты снутри насосной станции; за ранее принимаются равными 2,0—2,5 м;
hнап.вод — гидравлические утраты в напорном водоводе;
hиз — припас напора на излив, учитывающий утраты при выходе из трубы в резервуар;
принимается hиз = 0,5 м.
6. Подбор насосов и уточнение их характеристик
При определении количества запасных агрегатов руководствуются советами СНиП, зависимо от группы надежности станции и количества рабочих насосов.
В нашем случае, для 2 рабочих агрегатов будет предвидено 2 запасных насоса.
Выбор насоса осуществляется при последующих параметрах:
Расход:
Напор:
На станции будут употребляться насосы компании Grundfos HS 250-200-381/357
свойства:
Расход:
Напор:
Доп. кав. припас NPSH:
КПД составляет 83,4%
Мощность на валу: P2 = 87,8 кВт
(полная черта находится в приложении)
Рабочее колесо стачивается с 226мм до 223мм
7. Определение геометрически допустимой высоты всасывания
Где:
Допустимый кавитационный припас
Утраты во поглощающем трубопроводе:
Атмосферное давление Pа/сg = 10,33м.
Парциальное давление Pпарц/сg = 0,24м.
0,5 — припас, который советует учесть Grundfos.
Насосы устанавливаю не под залив, потому что разница отметок земли и воды в колодце велика. В связи с сиим придется подобрать вакуум-насосы для залива насосов.
Допустимая положительная высота всасывания составляет 4,5м. Устанавливать ось насоса выше данной высоты запрещается, потому что это ведёт к разрыву сплошности потока и возникновению пузырей, как следует, к кавитации, что категорически неприемлимо.
Ось насоса проходит на отметке 32,7м.
8. Составление подготовительной вертикальной схемы насосной станции
· Напорный трубопровод прокладывается ниже глубины промерзания (для Ленинградской обл. 1,4м) на величину 0,5d.
· Отметка оси насоса обязана быть выше отметки пола на 0,5 _ 0,7м.
· Уровень пола должен превосходить на 0,1_0,3м отметку земли, чтоб исключить попадание дождевой воды.
Расчет основания под насосы.
Масса насоса Grundfos HS 250-200-381/357 по паспорту составляет 2070кг. Если масса фундамента m составляет 2-3 массы насоса то, зная габариты опорной плиты насоса, мы можем найти размер и глубину заложения фундамента.
Масса фундамента принимаю порядка 5000кг. означает, размер бетонной консистенции:
Высота фундамента:
Беря во внимание то, что высота фундамента от пола обязана составлять около 0,3м. заглубление фундамента составит 0,90м.
9. Составление плана насосной станции
Рассмотрены 2 варианта плана станции: А, В.
Вариант А.
Сборка насосов типа Д в один ряд и установка напорной флейты выше оси насоса.
Больших недочетов не имеет. Длина машинного зала больше, чем в варианте В.
Вариант В.
Сборка насосов типа Д в два ряда и установка напорной флейты на определенной отметке. Тяжело организовать сервис насосов и запорной арматуры. Но наиболее малогабаритна, чем вариант А.
Из их более оптимальным представляется вариант А.
Все планы представлены в приложении
Размер монтажной площадки определяем исходя из размеров транспортного средства, заводящего оборудование вовнутрь станции +0,7 м вокруг него.
Размер монтажной площадки принимаем: 9,0×3,6м.
10. Уточнение утрат напора, создаваемого насосом
Схема к определению утрат напора
Сводная таблица утрат напора
Поз.
Наименование сопротивления
Расчетная формула
Q, л/с
d, мм
v, м/с
о
1000i
Кол-во
Величина утрат, м
Утраты по длине
—
Участок длиной 5,9м
392
500
1,99
—
10,34
1
0,061
—
Участок длиной 3,1м
196
500
0,99
—
2,67
1
0,008
—
Участок длиной 2,2м
196
400
1,55
—
8,46
1
0,019
—
Участок длиной 8,2м
196
350
1,97
—
15,892
1
0,130
Местные сопротивления
1
колено 90град
392
500
1,99
0,5
—
1
0,101
2,4
Задвижка
392
500
1,99
0,2
—
2
0,081
3
тройник в прямом направлении
392
—
1,99
0,1
—
1
0,020
5
тройник в прямом направлении
196
—
0,99
0,1
—
1
0,005
6
Задвижка
196
500
1,15
0,2
—
1
0,013
7
тройник с разде-лением потоков
196
—
1,55
1,28
—
1
0,157
7
Задвижка
196
400
1,55
0,1
—
1
0,012
—
Вибровставка
196
400
1,55
0,7
—
1
0,086
9
Переход суживающийся
196
—
4,00
0,21
—
1
0,171
10
Переход расширяющийся
196
—
6,24
0,15
—
1
0,298
—
Вибровставка
197
—
1,97
0,7
—
1
0,138
11
клапан оборотный
196
350
1,97
1,7
—
1
0,336
12,14,16
Задвижка
196
350
1,97
0,2
—
3
0,119
—
колено 90град
196
350
1,97
0,19
—
1
0,042
13
тройник с соединием потоков
196
350
1,97
0,91
—
1
0,030
15
тройник в прямом направлении
196
350
1,97
0,1
—
1
0,336
17
колено 90град
196
350
1,97
0,5
—
1
0,099
Итого
2,262
Определение утрат в водомере.
Почаще всего на насосных станциях в качестве водомеров ставятся сужающие устройства.
Для данного расхода 707м3/ч находим пригодный диафрагменный водомер с соотношением поперечников d/dy = 0,67. (водомер ставится на напорном трубопроводе).
Относительное сужение потока:
Перепад напора в сужающем устройстве составляет:
Утраты напора в диафрагменном водомере составят:
11. Уточнение надобного напора и геометрической высоты всасывания
Таковым образом, разница в надобном напоре составляет 0,82м. Можно прийти к выводу, что подобранный насос нам подступает с незначимым припасом, не превосходящем 1м.
Уточним геометрически допустимую высоту всасывания насоса.
Из за того, что высота поменялась, требуется уточнить отметку оси насоса и пола насосной станции:
12. Подбор вакуумных насосов
Производительность вакуумных насосов:
где k — коэффициент припаса, принимается k=1,05 _ 1,1;
Wтр — размер поглощающего трубопровода от поглощающего патрубка насоса до зеркала воды
Wн — размер поглощающей полости насоса, принимается Wн = 0,4 м3;
T — время заливки насоса водой, принимается 4 мин;
Ра — атмосферное давление, 10,33 м.
Устанавливается один рабочий и один запасной насос компании Sigma Zavadka 80_SZO_244_125_LC_00.
13. График совместной работы насосов и сети
При обычном режиме (работе 1-го поглощающего и 2-ух напорных водоводов):
Где:
Статический напор —
Утраты напора в системе —
— суммарный коэффициент удельного сопротивления.
Статический напор Hст равен:
Отметка подачи воды на очистные сооружения ZОС = 45,5м.
Принимаем по таблицам Шевелева [табл.2] удельное сопротивление единицы длины А зависимо от поперечников:
Коэффициенты удельного сопротивления:
Где:
в — коэффициент, учитывающий местные утраты на водоводах;
lвс.в. — длина поглощающей полосы;
Проверка:
(разница в 0,8м разъясняется тем, что при расчете не были учтены утраты в водомере и припас на излив 0,5м.)
Таблица для построения полосы сети при обычном режиме.
Q, л/с
0
40
80
120
160
200
240
280
320
360
400
440
Н, м
17,30
17,51
18,16
19,23
20,72
22,65
25,00
27,79
31,00
34,63
38,70
43,19
При аварийном режиме (работе 1-го поглощающего и 1-го напорного водовода):
При выходе из строя 1-го водовода насосная станция обязана обеспечивать не наименее 70% расчетного расхода (не наименее 275л/с).
Статический напор Hст равен:
Удельные сопротивления единицы длины:
Коэффициенты удельного сопротивления:
Проверка:
Выходит, при трагедии станция не будет обеспечивать надобный напор. Для устранения схожей препядствия следует создать перемычку.
Разделим напорный водовод на 4 равных участка по 275м.
В случае трагедии на каком или участке:
Проверка:
Надобный напор обеспечен.
Таблица для построения полосы сети при аварийном режиме.
Q, л/с
0
40
80
120
160
200
240
280
320
Н, м
17,30
17,67
18,78
20,63
23,22
26,55
30,62
35,43
40,98
На основании строим график свойства сети.
1- черта (H-Q) работы 1 насоса Grundfos HS 250-200-381/357
2 — черта (H-Q) работы вместе 2 насосов Grundfos HS 250-200-381/357
3- черта (H-Q) сети при работе 1-го поглощающего водовода и 2-ух напорных (обычная работа)
4- черта (H-Q) сети при работе 1-го поглощающего водовода и 1-го напорного (трагедия на участке)
14. Подбор дренажного насоса
В подземную часть насосной станции вода поступает из грунтовых вод, фильтрующих через стенки строения, через сальники насосов и при ремонте оборудования, изливом. Для ее удаления предусматривается установка дренажного насоса.
Насос подбираем по последующим характеристикам:
Расход:
Напор:
Принимаем к установке
2 насоса Unilift KP 350
один рабочий, иной запасный
Расположим дренажный колодец под лестницей, ведущей в машинный зал. Вода к колодцу будет подводиться по лотку, расположенному у стенки. Пол делается с уклоном 0,002 в сторону лотка.
15. Подбор грузоподъемных устройств
Для транспортировки и монтажа оборудования насосной станции используем грузоподъёмное устройство зависимо от веса самого тяжёлого элемента оборудования, размещенного снутри насосной станции (Магр = 2070 кг — насос с электродвигателем), умноженного на поправочный коэффициент 1,1, т.е. 2070- 1,1 = 2277 кг.
свойства:
Просвет крана Lk……..….7,5m
база крана Bk…………..…1,7m
Полная длинна крана L….8,3m
Масса…………………….1684kg
размеры, mm
Lo
B
C
D
H1
H2
K
Sk
Lh1
Lh2
Hmin
Bh
500
250
42
Ш175
680
200
2100
503
915
980
1160
645
Базисный телфер МТ410Н…V12/1EN20
Высота на подъем телфера Н……9m
16. Определение высоты насосной станции (машинного зала)
Высота станции определяется по формуле:
Где:
— погрузочная высота платформы;
0,5 — высота от груза до т/с;
— высота более высочайшего груза;
— высота строповки;
— высота крана от крюка до верха.
Таковым образом,
малая высота станции:
Принимаю высоту станции:
17. Сборка других помещений насосной станции
Монтажная площадка:
Размер монтажной площадки определяем исходя из размеров транспортного средства, +0,7м. вокруг.
Габариты площадки 3,6х9,0м
размеры ворот 3,0х3,0м
Для определения габаритов трансформаторной требуется найти мощность трансформаторов.
Где:
— коэффициент спроса по мощности, при 2 работающих движках равен 1
— паспортная мощность электродвигателей главных насосов.
— КПД электродвигателя.
— коэффициент мощности электродвигателя.
Предусматриваем 2 трансформатора мощностью 250кВА(снижение с 10 до 6,3кВ) и один трансформатор для нужд станции мощностью 160кВА(снижение с 6,3 до 0,4кВ)
При выходе из строя 1-го трансформатора перегрузка другого составит
Допустимое время 64% перегрузки для масляного трансформатора составляет порядка 40 минут.
Таблица размеров помещений насосной станции:
Заглавие помещения
Габариты, м
площадь, м2
A
B
Помещение РУ
4,2
8,7
36,54
Щитовая
10,3
3,5
36,05
Трансформаторная
2,9
4,2
12,18
Диспетчерская
3,4
3,5
11,90
Комната персонала
4,0
3,0
12,00
Санузел
2,6
1,8
4,68
Холл
2,5
5,0
15,02
18. Определение удельной нормы расхода электроэнергии для насосных агрегатов и электродвигателей
Анализируя приобретенный итог можно сказать, что насос и электродвигатель к нему подобраны экономно.
19. Определение дневного и годичного расхода электроэнергии насосных агрегатов
Где:
— плотность воды
— КПД электродвигателя
— КПД насосов при i-й ступени.
— время работы в течение суток в режиме i-й ступени (в часах).
и — соответственно, суммарная подача м3/с и напор, м.
n — число ступеней.
Годичный расход электроэнергии с учетом того, что насосная станция не любой денек работает с наибольшей подачей, определяют по формуле:
20. Перечень использованной литературы
1. Залуцкий Э.В., Петрухно А.И. Насосные станции. Курсовое проектирование. — К. Вища шк. Головное изд-во, 1987. — 167 с.
2. Кораблев А.И., Черкасов Г.Н., Учебное пособие к выполнению курсового проекта: Проектирование водопроводных и канализационных насосных станций. Ленинград, 1985г.
3. Карелин В.Я., Минаев А.В. Насосы и насосные станции. Учебник для вызов — 2-е издание, переработано и дополнено — М.: Стройиздат, 1986.
4. Шевелев Ф. А., Шевелев А. Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. М.: Стройиздат, 1984. 116 с.
5. Справочник монтажника: Оборудование водопроводно-канализационных сооружений, М.: Стройиздат, 1979 . 430 с.
]]>