Проект водозаборных сооружении из поверхностных источников - чертежи

чертеж мой.cdw

- водоприемное отверстие
- направляющие швеллера
- щебеночная подготовка
- заполнение пазух строительного
котлована наброской камней
- патрубок водоприемника
- соединительная муфта
- фильтрующая касета
Направление течения реки
План водозаборных сооружений М1:200
Продольный профиль по оси сооружений
Суглинок плотный (грунт 2)
Обозначение трубы и тип изоляции
Натурная отметка земли
Проектная отметка земли
Отметка низа или лотка трубы
Трубы стальные электросварные ГОСТ 10704-91 Изоляция "весьма усиленная" битумно-резиновая ГОСТ 9.602-89
Грунтовое плоское основание по серии 3.901.2-16.0-05
План оголовка М1:100

Спецификация моя.docx

Наименование и техническая характеристика
обозначение документа
Трубы стальные электросварные 820х8
Трубы стальные электросварные 630х7
Трубы чугунные напорные 600
II. Техническое оборудование
Насос центробежный горизонтальный
Электродвигатель N= 600 кВт n= 980 мин-1
Сетка водоочистная плоская 1630х3130
Решетка сороудерживающая 930х1100
Кран мостовой с электроприводом Q= 5-30 т L= 20 м
высота подъема 18 м N= 75 кВт
Колонка управления задвижкой
Тройник стальной сварной 800х800 Ру = 1 МПа
Тройник стальной сварной 600х600 Ру = 1 МПа
Переход стальной 800х600Ру = 1 МПа
Переход стальной 600х350 Ру = 1 МПа
Переход стальной 400х250Ру = 1 МПа
Переход стальной 600х400Ру = 1 МПа
Отвод 900 стальной 800х800
Отвод 900 стальной 600х600
Отвод 450 стальной 600х600
Отвод 600 стальной 600х600
Задвижка параллельная с выдвижным шпинделем
фланцевая чугунная 800 Ру = 1 МПа
Дисковый поворотный затвор Ру = 1 МПа 600
Дисковый поворотный затвор Ру = 1 МПа 400
Клапан обратный поворотный однодисковый

Пояснилка - моя.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
“Ижевский Государственный Технический Университет”
Кафедра “Водоснабжение и водоподготовка”
на тему: «Водозаборные сооружения из поверхностных
Исходные данные для проектирования . 3
Выбор типа водозаборного сооружения . ..5
Гидравлические расчеты водозаборных сооружений .. 6
1 Определение расчетного расхода воды .. ..6
2 Определение площади водоприемных отверстий .. 6
3 Определение площади водоочистных сеток .. ..7
4 Расчет водоводов .. . 8
5 Расчет самотечных водоводов .. . 8
6 Расчет напорных водоводов .. 10
7 Уровень воды в береговом колодце . .10
8 Определение напора насосов первого подъема 11
9 Выбор марки и числа устанавливаемых насосов . 11
10 Определение отметки дна берегового колодца 15
11 Расчет промывки самотечных водоводов. Импульсная промывка .. 16
Проверка на размыв дна 17
Высота наката волны 18
Высотное положение подъемно-транспортного оборудования .. ..19
Организация и содержание зоны санитарной охраны источника водоснабжения 20
Рыбозащиные устройства . .21
Мероприятия по борьбе с шугой и наносами ..22
Пути улучшения качества воды в источнике . 23
Проверочный расчет на устойчивость водозаборных сооружений ..24
1 Устойчивость водоприемника . ..24
2 Устойчивость берегового колодца на всплытие .25
Список литературы .26
Спецификация оборудования 27
Курсовой проект «Водозаборные сооружения из поверхностных источников» выполнен по заданию соответствующему пятому варианту. Источником водоснабжения является река. Объект водоснабжения – машиностроительный завод. В результате анализа исходных данных к проектированию принято водозаборное сооружение с русловым постоянно затопленным водоприемником (оголовком) с береговым колодцем. Водозаборные сооружения располагаются на левом берегу реки. Запроектировано две нитки самотечных и две нитки напорных водоводов.
В результате расчетов определены диаметры труб самотечных и напорных водоводов отметка дна колодца подобраны тип насосов и их количество сделан выбор затопленного оголовка и другие элементы водозабора.
Курсовой проект выполнен на основании:
СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.
СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. Контроль качетсва.
СанПиН 2.1.4.1110-02. Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения.
Объект водоснабжения: машиностроительный завод;
Категория обеспеченности подачи воды: 2;
Производительность водозабора QВ: 09 м3с;
Геометрическая высота подъема HГ: 145 м;
Длина напорных водоводов первого подъема L: 15 км;
Минимальный расход воды в реке:
Q95= 35 м3с (при обеспеченности р=95%)
Q90= 36 м3с (при обеспеченности р=90%);
Средние (по вертикали) скорости течения воды в месте расположения водоприемных отверстий:
Vmin= 04 мс (минимальная)
Средняя мутность воды в период паводка Р: 15 кгм3;
Средневзвешенный диаметр насосов d: 018мм и их гидравлическая крупность = 180 ммс;
Средневзвешенный диаметр отложений дна русла dр: 035 мм;
Минимальный летний уровень воды:
Z1 = 500 м (при обеспеченности 97%)
Z2 = 503 м (при обеспеченности 95%);
Минимальный зимний уровень воды:
Z3 = 506 м (при обеспеченности 97%)
Z4 = 508 м (при обеспеченности 95%)
Уровень воды в период строительства водозаборных сооружений:
Z6 = 530 м (минимальный)
Z7 = 546 м (максимальный);
Максимальный уровень воды:
Z8 = 573 м (при обеспеченности р= 1%)
Z9 = 57 м (при обеспеченности р= 2%);
Толщина льда b: 09 м;
Высота волны h: 05 м (пологость волны 1:10);
Глубина промерзания грунта H0: 21 м;
Геологическое строение площадки строительства водозабора:
грунт II – суглинок плотный;
Характер внутриводного льдообразования: наблюдается не ежегодно в незначительном количестве ледостав – устойчивый;
Интенсивность ледохода: средняя;
Устойчивость берегов и дна реки: русло и берега устойчивые с сезонными деформациями +- 03м;
Характеристика засоренности воды в реке: малое количество загрязнений и сора;
Рыбохозяйственное значение водоисточника: промышленное рыболовство и рыбоводство;
Расположение водозабора на берегу реки: на левом;
Судоходство и лесосплав: судоходство местное лесосплав плотами;
Дополнительные данные:
Выбор типа водозаборного сооружения.
Выбор типа водозабора и состава головных сооружений из поверхностного источника зависит от: расчетного расхода воды гидрологической (характерные уровни воды в разные сезоны года) и топографической (характерные уровни воды в разные сезоны года) и топографические (профиль берега в створе водозабора) санитарной характеристики водоисточника требуемой категории надежности подачи воды назначение водозабора местных условий строительства и эксплуатации сооружений. В частности водоохраны рыбоохраны судоходства возможность производить лесосплав а также перспектива расширения водозабора.
В данном курсовом проекте принимаем русловый водозабор. В этом случае для обеспечения водозабора требуемого расхода воды необходимая глубина находится на значительном расстоянии от берега. В место приема воды из источника устанавливаем водоприемник-оголовок. При заборе воды из судоходных или лесосплавных рек и при значительном количестве наносов необходимо применять защищенные оголовки с развитой входной площадью и обтекаемой формой в плане. В связи с этим и в силу достаточно большого расхода (900 лс) принимаем железобетонные защищенные раструбные водоприемники с боковым односторонним приемом воды. Водоприемные окна cледует располагать на боковых гранях это обеспечивает незаносимость окон. От оголовка вода по самотечным линиям поступает в береговой колодец.
Гидравлические расчеты водозаборных сооружений.
Гидравлические расчеты водозаборных сооружений выполняются применительно к нормальным и аварийным условиям эксплуатации. При нормальных условиях эксплуатации одновременно действуют все секции водозабора (кроме резервных). В аварийном режиме одна из секций водозабора отключена и весь расчетный расход воды или значительная его часть протекает через оставшиеся в эксплуатации секции.
Гидравлические расчеты по определению размеров водоприемных отверстий водоочистных стенок диаметров трубопроводов и других элементов водозаборов выполняются для нормальных условий а расчеты потерь напора уровней воды в береговом колодце и сеточном отделении совмещенной насосной станции водозабора применительно к аварийному режиму эксплуатации сооружений.
1 Определение расчетного расхода воды.
Расчетный расход воды в одной секции водозабора для нормальных условий эксплуатации определяется по формуле:
где QВ – производительность водозабора;
n – число секций водозабора.
Расчетный расход воды в одной секции водозабора для форсированного режима:
2 Определение площади водоприемных отверстий.
Площадь водоприемных отверстий (брутто) одной секции водозабора (оборудованных решетками) определяется по формуле:
где VВТ – средняя скорость втекания воды;
СТ – коэффициент стеснения площади водоприемного отверстия стержней решетки:
где а – расстояние между стержнями решетки в свету мм (а= 50 мм);
d – толщина стержня мм (d= 10 мм);
З – коэффициент засорения решетки (З = 08).
После этого по техническим характеристикам сороудерживающих решеток находим размеры водоприемных отверстий: 800 мм (ширина) 1000 мм (высота); размеры решеток: 930 мм (высота) 1100 (ширина).
Далее при принятых размерах водоприемного отверстия число отверстий определяется по формуле:
После подбора решеток и определения их размеров уточняем скорость втекания воды в отверстие:
Потери напора в сороудерживающих решетках принимаем по практическим данным hР = 005 м.
Необходимая наименьшая глубина реки HТР в месте расположения водоприемника определяется по формуле:
H ≥ HТР = p+B+k+S+05*hв
где p – порог водоприемных отверстий (расстояние от дна реки до низа водоприемных отверстий) м (p= 05 м);
B – высота отверстия водоприемного крана м (B= 10 м);
k – расстояние от верха водоприемника до водоприемного отверстия м (k= 03 м);
S – расстояние от верха водоприемника до нижней границы льда м (S= 08 м);
hв – высота волны при заборе воды м (hв = 05 м).
HТР = 050+10+030+080+05*05 = 285 м.
Минимальная глубина реки определяется как разность отметок минимального уровня воды и дна реки:
Hmin = 500-465 = 35 м.
Hmin > HТР подставляя полученные данные в это выражение получаем 35 > 285. Условие выполняется следовательно установка водоприемника в данном створе реки возможна.
3 Определение площади водоочистных сеток.
Площадь водоочистных сеток располагаемых под минимальным расчетным уровнем воды в береговом колодце определяется по формуле:
где VC – допускаемая скорость течения воды в ячейках сетки мс
З – коэффициент засорения сетки (З = 08);
СТ – коэффициент стеснения отверстия проволокой сетки определяется по формуле:
где а – расстояние между проволоками в свету мм (а= 5 мм);
d – диаметр проволоки мм (d= 2 мм).
Таким образом принимаем плоскую сетку в секции с размером отверстия 1750х3000 мм размеры самой сетки 1680х3130 мм.
После подбора плоской сетки скорость течения воды в ячейках сетки с учетом принятой площади сетки определяется по формуле:
Расчет водоводов выполняется применительно к нормальным и аварийным условиям эксплуатации.
Скорость течения воды в напорных коммуникациях внутри насосной станции принимается до 15-3 мс согласно СНиП 2.04.02-84*.
Для самотечных водоводов применяем стальные электросварные трубы по ГОСТ 10704-91 для напорных водоводов применяем трубы чугунные напорные раструбные по ГОСТ 9583-75.
5 Расчет самотечных водоводов.
От оголовка вода транспортируется к береговому колодцу по двум самотечным линиям диаметр труб которых принимается таким чтобы скорость движения воды была не меньше скорости воды в реке с целью предотвращения отложения в трубах.
Диаметр самотечного трубопровода определяется по формуле:
где QР – расчетный расход воды для одной секции (при нормальном режиме 450 лс при форсированном 630 лс);
V – допускаемая расчетная скорость в трубопроводе (V= 08 мс).
По таблицам Шевелева принимаем диаметр самотечного водовода 1000 мм следовательно:
а) при нормальных условиях эксплуатации: V= 089 мс; 1000
б) при форсированном режиме: V= 124 мс; 1000i= 219.
Проверяем скорость в самотечных водоводах:
) на независимость транспортируемыми по трубе мелкими наносами в количестве p=15 кгм3 имеющими средневзвешенную гидравлическую крупность =180 ммс – по формуле:
где U0 – динамическая скорость определяемая по формуле:
где c – коэффициент Шези; = 075;
Таким образом принятый диаметр самотечных водоводов 800 мм подобран с учетом незаиляющей скорости так как V>VНЗ ; 089>06. Условие выполняется следовательно при принятой скорости заиляемости теоретически происходить не будет.
) на возможность транспортирования более крупных (влекомых) наносов средневзвешенный диаметр d= 018 мм – по формуле:
где А – параметр принимаемый равный 75.
9>082. Условие выполнено отсюда следует что транспортирование происходить не будет.
Значение потерь напора в самотечной линии необходимо знать для определения отметки уровня воды в приемной камере берегового колодца.
Потери напора по длине в самотечных линиях определяются по формуле:
l – расчетная длина трубопровода м (l= 84 м).
hДЛ = 117*0084 = 0098 м (для нормального режима работы).
hМЕСТ = 01* hДЛ = 01*0098 = 00098 м.
При форсированном режиме работы при пропуске 07QР = 630 лс потери по длине равны: hДЛ = 1000i*l = 219*0084 = 0184 м.
hМЕСТ = 01* hДЛ = 01*0184 = 00184 м.
Диаметр всасывающих водоводов принимаем равными диаметрам самотечных труб.
6 Расчет напорных водоводов.
Диаметр напорных водоводов определяется по формуле:
где QР – расчетный расход воды для одной секции (при нормальном режиме 450 лс при аварийном 630 лс);
V – допускаемая расчетная скорость в трубопроводе (V= 15 мс).
По таблицам Шевелева принимаем диаметр напорных водоводов 600 мм следовательно:
а) при нормальных условиях эксплуатации: V= 159 мс; 1000
б) при форсированном режиме: V= 223 мс; 1000i = 103.
Потери напора по длине для нормального режима работы при пропуске расхода 450 лс в напорных водоводах определяются по формуле:
hДЛ = 1000i*l = 526*15 = 789 м.
hМЕСТ = 01* hДЛ = 01*789 = 079 м.
При форсированном режиме работы при пропуске 07QР = 630 лс потери по длине равны: hДЛ = 1000i*l = (103*10)+(526*05) = 1293 м.
hМЕСТ = 01* hДЛ = 01*1293 = 1293 м.
7 Уровень воды в береговом колодце.
Отметка уровня воды перед сеткой и после нее определяется по формуле:
h – сумма потерь напора при течении воды от решетки до водоочистной сетки определяемая по формуле:
h = hР + hОГ + hСАМ+ hМЕСТ м
hР – потери напора в решетке (hР = 005 м)
hОГ – потери напора в водоприемнике (hВ = 02 м)
hСАМ – потери напора в самотечном водоводе (при нормальном режиме hСАМ = 0098 при аварийном режиме hСАМ = 0184 м)
hМЕСТ – потери напора в местных сопротивлениях в водоводе (при нормальном режиме hМЕСТ = 00098 при аварийном режиме hМЕСТ = 00184 м)
hР – потери напора в фильтровальных кассетах на решетках (hКАС = 05 м)
hc – потери напора в сетке (hc = 015).
h = 005+03+0098+00098+05 = 096 м (при нормальном режиме);
h = 005+03+0184+00184+05 = 1052 м (при аварийном режиме).
Тогда отметки уровня воды перед сеткой и после нее будут равны:
а) для нормального режима
А = 5000 – 096 = 4904 м
В = 4904 – 015 = 4889 м;
б) для аварийного режима
А = 5000 – 1052 = 4895 м
В = 4895 – 015 = 4880 м.
8 Определение напора насосов первого подъема.
Требуемый напор насосов станции 1-го подъема определяется в соответствии с принятой схемой ее подачи.
Напор который должны развивать насосы определяется по формуле:
HНАС = НГ+hВ.СТ.+hНАП+ hМЕСТ +2+2 м
где НГ – геометрическая высота подъема воды м (НГ = 145 м)
hВСАС – потери напора во всасывающем трубопроводе м (hВ.СТ = 02 м)
hВ.СТ – потери напора внутри станции м (hВ.СТ = 10 м)
hНАП – потери по длине в напорном трубопроводе м (при нормальном режиме работы hНАП = 789 м; при аварийном режиме работы hНАП = 1293 м)
hМЕСТ – потери на местных сопротивлениях в напорном трубопроводе м (при нормальном режиме работы hМЕСТ = 079 м; при аварийном режиме работы hМЕСТ = 1293 м)
HНАС = 145+02+100+789+079+200+200 =2838 м (при нормальном режиме)
HНАС = 145+02+100+1293+1293+200+200 =3392 м (при аварийном режиме).
9 Выбор марки и числа устанавливаемых насосов.
Производительность водозабора Q= 09 м3с (или 3240 м3ч) относится к средним значениям. Выбор насосов производим используя программы по подбору насоса.
Таким образом подобрали насосы типа Д1600-90 n= 980 обмин. Количество насосов принимаем 3- рабочих. Для второй категории надежности принимаем 1 резервный насос того же типа. Следовательно общее количество насосов устанавливаемых в насосной станции равно 4.
Результаты расчета по подбору насосов для проектируемой НС и анализ работы при изменении частоты оборотов двигателя и обрезки рабочего колеса насоса для достижения действительных параметров совместной работы насосов и систем водоводов представлены ниже:
Название насосной станции которую запроектировали ВНС-1(МСА)
Требуемая производительность насосной станции Qтр лс 900
Требуемый напор насосной станции Нтр м 3392
Количество напорных водоводов 2
Длина напорных водоводов до расчетной точки L м 1500
Материал труб напорных водоводов Новые чугунные напорные
Диаметр напорных водоводов Dн.в мм 600
Отметка воды в приемном резервуаре НС Zп.р м 4895
Отметка оси насоса установленного в насосной станции Zо.н м 4792
Отметка земли в расчетной точке Zр.т м 57
Требуемый напор в расчетной точке Hр.т м 1572
Результаты расчетов системы трубопроводов:
Скорость воды в напорном трубопроводе Vн.т мс 159
Потери напора во всасывающей линии hв м 05
Потери в напорных водоводах (+10%местных потерь) hн м 695
Потери напора в коммуникациях насосной станции hнс м 20
Геометрическая высота подъема воды насосами Нг м 2377
Гидравлическое сопротивление трубопроводов системы Sтр 125E-5
Уравнение характеристики системы водоводов имеет следующий вид:
На насосной станции можно установить следующие марки насосов которые
будут удовлетворять требуемой производительности и напору.
) Марка насоса- Д4000-95 ; Количество насосов- 1;
Требуемая подача Qтр= 900 лсек; Действительная подача Qде= 134794 лсек;
Требуемый напор Нтр= 3392 м; Действительный напор Нде= 4653 м;
Мощность одного насоса N= 75309 кВт;
Геометрическая высота всасывания Нг.вс= -103 м;
Допустимая высота всасывания Ндоп= -645 м;
Диаметр рабочего колеса Дмах= 825 мм; Частота вращения n= 730 мин-1;
КПДмах одного насоса КПДмах= 885 %;
Действительное КПД насоса КПДде= 704 %;
) Марка насоса- Д2500-62 ; Количество насосов- 2;
Требуемая подача Qтр= 900 лсек; Действительная подача Qде= 99268 лсек;
Требуемый напор Нтр= 3392 м; Действительный напор Нде= 3611 м;
Мощность одного насоса N= 20408 кВт;
Допустимая высота всасывания Ндоп= 43 м;
Диаметр рабочего колеса Дмах= 700 мм; Частота вращения n= 730 мин-1;
КПДмах одного насоса КПДмах= 893 %;
Действительное КПД насоса КПДде= 891 %;
) Марка насоса- Д1600-90 ; Количество насосов- 3;
Требуемая подача Qтр= 900 лсек; Действительная подача Qде= 102014 лсек;
Требуемый напор Нтр= 3392 м; Действительный напор Нде= 3681 м;
Мощность одного насоса N= 14801 кВт;
Допустимая высота всасывания Ндоп= 302 м;
Диаметр рабочего колеса Дмах= 540 мм; Частота вращения n= 980 мин-1;
КПДмах одного насоса КПДмах= 865 %;
Действительное КПД насоса КПДде= 861 %;
) Марка насоса- Д800-57 ; Количество насосов- 4;
Требуемая подача Qтр= 900 лсек; Действительная подача Qде= 119067 лсек;
Требуемый напор Нтр= 3392 м; Действительный напор Нде= 4153 м;
Мощность одного насоса N= 17907 кВт;
Допустимая высота всасывания Ндоп= 287 м;
Диаметр рабочего колеса Дмах= 432 мм; Частота вращения n= 1450 мин-1;
КПДмах одного насоса КПДмах= 821 %;
Действительное КПД насоса КПДде= 697 %;
) Марка насоса- Д1600-90 ; Количество насосов- 4;
Требуемая подача Qтр= 900 лсек; Действительная подача Qде= 115095 лсек;
Требуемый напор Нтр= 3392 м; Действительный напор Нде= 4036 м;
Мощность одного насоса N= 13755 кВт;
Допустимая высота всасывания Ндоп= 371 м;
Действительное КПД насоса КПДде= 858 %;
) Марка насоса- Д800-57 ; Количество насосов- 5;
Требуемая подача Qтр= 900 лсек; Действительная подача Qде= 136194 лсек;
Требуемый напор Нтр= 3392 м; Действительный напор Нде= 4701 м;
Мощность одного насоса N= 16896 кВт;
Допустимая высота всасывания Ндоп= 365 м;
Действительное КПД насоса КПДде= 761 %;
) Марка насоса- Д630-90 ; Количество насосов- 6;
Требуемая подача Qтр= 900 лсек; Действительная подача Qде= 9477 лсек;
Требуемый напор Нтр= 3392 м; Действительный напор Нде= 3502 м;
Мощность одного насоса N= 7986 кВт;
Допустимая высота всасывания Ндоп= 38 м;
Диаметр рабочего колеса Дмах= 525 мм; Частота вращения n= 960 мин-1;
КПДмах одного насоса КПДмах= 76 %;
Действительное КПД насоса КПДде= 722 %;
) Марка насоса- Д630-90 ; Количество насосов- 7;
Требуемая подача Qтр= 900 лсек; Действительная подача Qде= 101296 лсек;
Требуемый напор Нтр= 3392 м; Действительный напор Нде= 3662 м;
Мощность одного насоса N= 751 кВт;
Допустимая высота всасывания Ндоп= 428 м;
Действительное КПД насоса КПДде= 749 %;
) Марка насоса- Д630-90 ; Количество насосов- 8;
Требуемая подача Qтр= 900 лсек; Действительная подача Qде= 106332 лсек;
Требуемый напор Нтр= 3392 м; Действительный напор Нде= 3793 м;
Мощность одного насоса N= 7085 кВт;
Допустимая высота всасывания Ндоп= 468 м;
Действительное КПД насоса КПДде= 759 %;
Анализ работы насосной станции при обрезке рабочего колеса насоса и изменении
частоты оборотов двигателя для достижении расчетных параметров.
Марка насоса- Д1600-90
Из 3 насосов(а) для 1 можно произвести обрезку рабочего колеса
с диаметра 540 мм до 4644 мм т.е. на 14 % от нормального диаметра
или изменить частоту оборотов двигателя с 980 обмин до 8428 обминт.е. на 14 % от первоначальной.
Общие затраты мощности группой насосов(без регулировки и обрезке) Nнерег= 44403 кВт ч.
Общие затраты мощности за счет изменения частоты оборотов двигателя или обрезке рабочего колеса насоса Nрег= 38331 кВт ч.
Экономия мощности составит Экон= 14 %.
Из 3 насосов(а) для 2 можно произвести обрезку рабочего колеса
с диаметра 540 мм до 4968 мм т.е. на 8 % от нормального диаметра
или изменить частоту оборотов двигателя с 980 обмин до 9016 обминт.е. на 8 % от первоначальной.
Общие затраты мощности за счет изменения частоты оборотов двигателя или обрезке рабочего колеса насоса Nрег= 36853 кВт ч.
Экономия мощности составит Экон= 17 %.
Из 3 насосов(а) для 3 можно произвести обрезку рабочего колеса
с диаметра 540 мм до 5076 мм т.е. на 600000000000001 % от нормального диаметра
или изменить частоту оборотов двигателя с 980 обмин до 9212 обминт.е. на 600000000000001 % от первоначальной.
Общие затраты мощности за счет изменения частоты оборотов двигателя или обрезке рабочего колеса насоса Nрег= 35839 кВт ч.
Экономия мощности составит Экон= 19 %.
Окончательно принимаем насосы марку Д1600-90 n= 980 обмин (3 рабочих один резервный). Для проверки правильности выбора типа насосов строим график совместной работы системы водоводов с насосами (Рисунок 3.1).
Рис. 3.1 График совместной работы системы и насосов.
Принимаем электродвигатель А0114-6 мощностью 160 кВт который укомплектовывается заводом-изготовителем вместе с насосом.
10 Определение отметки днищ берегового колодца.
Самотечные водоводы укладываемые с уклоном (i=0005) к береговому колодцу. Низ трубы принимаем по отметке дна реки т.е. отметка низа трубы находим: 465 м.
Отметка низа трубы самотечного водовода в водоприемной камере определяется следующим образом:
) разница отметок низа трубы в водоприемнике и береговом колодце равна произведению уклона на длину трубопровода то есть h= 0005*84 = 042 м;
) отметка низа трубы в приемной камере равна 465 + 042 = 4692 м.
Отметка дна берегового колодца равняется ZДНАКОЛ = 4692 – 15 = 4542 м.
где 15 м – расстояние от низа трубы до дна колодца.
Сетки должны быть полностью погружены в воду исходя из этого
разницу отметок дна берегового колодца и низа водоочистных плоских сеток принимаем равной 06 м.
Отметка верха сеток в водоприемной камере равна:
42 + 06 + 313 = 4915 м.
Отметка оси насоса равна ZОН = ZДНАКОЛ + 10 + 04 + «Г»
где 04 м – толщина фундамента от низа насоса до отметки пола;
– толщина фундамента пола (набетонка);
ZДНАКОЛ – отметка дна колодца%
«Г» - высота от низа насоса до оси насоса равная 11 м.
ZОН = 4542 + 100 + 040 + 110 = 4792 м.
11 Расчет промывки самотечных водоводов. Импульсная промывка.
Расчет импульсного промыва сороудерживающих решеток состоит в определении максимальной скорости течения воды в самотечном водоводе при импульсной промывке. Максимальную скорость течения воды в самотечном водоводе определяем по формуле:
где Z1 и Z2 – полуамплитуды колебания в импульсном стояке. Z1 определяется как разность отметок минимального уровня воды и верха самотечного трубопровода в приемном отделении: Z1 = 500 – 4772 = 228 м. Z2 определяется как разница отметки нуля (Z0 = 59 м) за вычетом 3 метров и отметок минимального уровня воды: Z2 = (59 – 3) – 500 = 6 м;
T1 – продолжительность первого полупериода колебания уровня воды в импульсном стояке определяемая по формуле:
где F – площадь живого сечения вакуум-стояка;
– площадь живого сечения самотечного водовода;
L – длина самотечного водовода (84 м по заданию).
Принимаем отношение равным 1 это значит что диаметры вакуум-стояка и самотечного водовода одинаковые.
7>07 (условие выполнено)
Проверка на размыв дна.
Неразмывающая скорость течения воды при проверке неразмываемости дна определяется по формуле:
VНР = 4*(d0*Н)025 мс
где d0 – средневзвешенный диаметр отложения дна русла м (d0 = 000035 м);
Н – глубина потока м.
VНР = 4*(000035*(500-465))025 = 075 мс (при минимальном уровне воды в реке);
VНР = 4*(000045*(573-465))025 = 100 мс (при максимальном уровне воды в реке);
VНР = 4*(000045*5)025 = 082 мс (при строительном уровне воды).
Таким образом получаем что максимальная неразмывающая скорость 100 мс (при максимальном уровне воды в реке) меньше максимальной скорости воды в реке (136 мс). Следовательно необходимо выполнить укрепление дна реки – заполняем строительный котлован наброском камней.
Высота наката волны.
Высота наката волны по откосу над статическим уровнем определяется по формуле:
где КШ – коэффициент шероховатости (КШ = 09);
m – коэффициент откоса (m = 25);
hВ – высота волны м (hв = 05 м);
Из условия пологости волны 1:10 (по заданию) определяем длину волны:
λВ = hВ*10 = 05*10 = 5 м.
7м>01м в этом случае предусматриваем укрепление берега железобетонными плитами размером 2000х2000 толщиной 02 м.
Высотное положение подъемно-транспортного оборудования.
Для монтажа и демонтажа насосов двигателей трубопроводов и арматуры на насосной станции предусматриваем установку подъемно-транспортного оборудования.
Грузоподъемность подъемно-транспортного оборудования принимаем по массе наиболее тяжелой монтажной единицы с учетом 10% надбавки массы траверс и строп. За монтажную единицу принимаем насос центробежный горизонтальный – 1Д1600-90 массой 2960 кг.
Таким образом 3523-3523*01 = 3256 кг = 3256 т.
В данном случае принимаем подъемно-транспортное устройство в виде крана мостового с электроприводом грузоподъемностью 5 т. Длину пролета принимаем 20 м высота подъема – 16 м; масса крана 23 т.
Высота надземной части берегового колодца определяется по формуле:
H ≥ hОБ+hГР+h+H+05 м
где hОБ – высота оборудования м (hОБ= 15 м);
hГР – высота груза м (hГР= 310 м);
h – высота монорельса балки м (h= 08 м);
Н – высота от низа монорельса до зева крюка м (Н= 06 м);
м – высота от груза до установленного оборудования.
Н = 15 + 31 + 08 + 06+ 05 = 65 м. Принимаем высоту надземного сооружения 72 м.
Организация и содержание зоны санитарной охраны источника водоснабжения.
Санитарная охрана источников питьевого водоснабжения осуществляется путем организации зон санитарной охраны на водосборных бассейнах в виде специальной выделенной зоны охватывающей используемый водоем и частично бассейн его питания. На этой территории устанавливается режим обеспечивающий защиту источника от загрязнения и сохранения требуемых санитарных качеств воды.
Зона санитарной охраны включает в себя три пояса. Первый пояс – зона строгого режима она охватывает место водосбора воды расположение водоприемника насосной станции. Здесь запрещен доступ посторонних иц постоянное проживание людей.
Границу первого пояса устанавливаем на расстоянии от водозабора:
- вверх по течению 200 м;
- вниз по течению 100 м;
- по прилегающему к водозабору берегу 100 м от уреза воды;
- в направлении от берегового колодца – 100 м.
Второй и третий пояса – зоны ограничения. Включают в себя источник водоснабжения и бассейн его питания то есть вся территория и акватория которые могут оказывать влияние на качество воды.
Границы второго и третьего поясов устанавливаем следующим образом:
- вверх по течению – исходя из скорости течения воды усредненной по ширине и длине водостока а также исходя из времени протекания воды от границы пояса до водозабора – не менее 5 суток протекания;
- вниз по течению 250 м;
- боковые границы 500 м.
Также устраиваем зону санитарной охраны для самотечных водоводов:
- 20 (10) м для мокрых (сухих) грунтах от каждого водовода.
Рыбозащитные устройства.
В зоне проектируемого водозабора предусматривается любительское рыболовство. Для исключения попадания рыб в водоприемники скорость втекания воды в водоприемнике принимается 016 м3с.
Предусматривается устройство водоприемных отверстий которые покрыты рыбозащитной фильтрующей кассетой с деревянным реечным покрытием. Перед окнами предусматривается устройство пузырьковой завесы. Для более эффективной защиты применяем ультразвуковые отпугивающие устройства.
Мероприятия по борьбе с шугой и наносами.
В процессе забора воды в отверстия решеток может забиться сор шуга обрастание. Очень опасна шуга так как по мере подсоса шуги к водоприемным отверстиям уровень воды в береговом колодце начинает резко снижаться.
Река в которой установлен водозабор отличается наличием ледохода средней интенсивности при этом внутриводное льдообразование происходит в незначительном количестве. Тем не менее присутствует довольно значимое образование шуги поэтому необходимо предусмотреть мероприятия по борьбе с шугой.
Надежным средством является обеспечение малых скоростей втекания (016 м3с) и установка кассетных фильтров. Так же предусматривается устройство решеток из гидрофобных материалов. Для защиты решеток от обрастания льдом принята обратная импульсная промывка.
Предусматривается электрообогрев стержней решетки водоприемников.
Пути улучшения качества воды в реке.
Так как со временем трубопроводы подвержены обрастанию отмершими гидробионтами то необходимо провести мероприятия по экологической безопасности. Для улучшения качества поступающей воды внутренняя поверхность самотечных и всасывающих трубопроводов покрывается эмалью БЭП - 5297 "ЭПОВИН"
Проверочный расчет на устойчивость водозаборных сооружений.
1 Устойчивость водоприемника.
Оголовок в русле реки подвергается воздействию силы тяжести G сил взвешивания P и гидродинамического воздействия F движения воды.
Устойчивость оголовка проверяем расчетом на сдвиг и опрокидывание.
Чтобы оголовок не терял устойчивость должны выполнятся условия:
где Kсдв – коэффициент сдвига (Kсдв= 14);
Kопр – коэффициент опрокидывания (Kсдв= 14);
f – коэффициент трения оголовка по основанию реки (для каменной наброски f= 06);
Xg Yf Xр – плечи приложения сил действующих на оголовок;
G – сила тяжести которая выражается через массу оголовка и определяется по формуле:
G = 981*171825 = 16856 кН
где m – масса оголовка m = W*Pi = 6873*2500 = 171825 кг.
W – объем оголовка без окон (W = 6873 м3);
Pi – плотность бетона (Pi = 2500 кгм3).
P – сила взвешивающая оголовок определяется по формуле:
P = Квз*g*pв**(hОГ+hФ)
где Квз – коэффициент взвешивания (суглинок Квз= 06);
– площадь основания оголовка (= 3818 м2);
hОГ hФ – высота оголовка в воде и высота фундамента соответственно (hОГ = 18 м hФ = 12 м).
P = 06*981*1000*3818*(18+12) = 674182 кН.
F – сила гидравлического воздействия определяется по формуле:
– коэффициент лобового сопротивления потоку (= 04);
= 45 м2 – площадь живого сечения оголовка расположенного в воде;
V – максимальная скорость течения воды в источнике (V =136).
Xg= Xр = 125 м; Yf = 0.6* hОГ +hФ = 06*18 +12= 228
Находим коэффициенты сдвига и опрокидывания:
Условия выполняются следовательно оголовок не теряет устойчивость.
2 Устойчивость берегового колодца на всплытие.
Береговой колодец будет устойчив если выполнится условие:
где GК Gоб – силы тяжести колодца и оборудования.
mК = W*Pi – масса колодца
где W – объем колодца определяемый по формуле W = 2***R*hК
(= 08 м – толщина стен берегового колодца R = 120 м – радиус берегового колодца hК = 2228 м – высота берегового колодца).
W= 2*314*08*120*2228 = 134322 м3.
Тогда mК = 134322*2500 = 335805 т.
GК = 981*335805 = 329425 кН.
Рассчитываем силу тяжести оборудования:
Gоб = g*mоб = 981*330419 = 3241 кН.
Сила трения стенок колодца о грунт находим следующим образом:
где 035 – коэффициент трения стенок о грунт;
PВ – взвешивающая сила грунтовой воды определяемая по формуле:
PВ = g*pВ*W = 981*1000*134322 = 131769 кН.
FТР = 035*131769 = 46119 кН.
9425 +3241 +46119 > 131769 кН
8785 кН > 131769 кН следовательно условие выполняется и береговой колодец устойчивости не теряет.
При этом коэффициент запаса к всплытию определяется по формуле:
где W – площадь сечения колодца по наружному диаметру
3 > 14 следовательно условие выполняется и береговой колодец имеет запас к всплытию то есть всплытию не подвержен.
СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. наружные сети и сооружения. 131 с.
СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. Контроль качества.
Николадзе Г.И. Сомов М.А. Водоснабжение. М.: Стройиздат 1995 г 688 с.
Шевелев Ф.А. Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета труб. М.: Стройиздат 1984 г 113 с.
Справочник по специальным работам. Трубы арматура и оборудование водопроводно-канализационных сооружений. Под ред. Москвитина А.С. М.: Стройиздат 1970.
Водоснабжение. Задание и методические указания к выполнению курсового проекта водозаборных сооружений. М. 1988 г. 30 с.
Проектирование и расчет русловых водозаборов. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Хабаровск. 1983. 54 с.