Проектирование речного водозабора берегового типа с машинным

Содержание

1. Выбор места расположения водозабора

2. Технологическая схема водозабора

Подводящий канал

Аванкамера

Компоновка водозабора

Сороудерживающие и рыбозащитные устройства

3. Проектирование насосной станции

Конструктивное решение насосной станции

Оборудование насосной станции

Гидромеханическое оборудование

Внутристанционные коммуникации

Всасывающие и напорные трубопроводы,

Трубопроводная арматура

Вспомогательное оборудование

4. Эксплуатация водозабора

Список литературы

Введение

Водозаборным является сооружение, через которое вода поступает из водоисточника в насосную станцию. Это сооружение должно обеспечивать надежный забор воды из источника в соответствии с графиком водоподачи насосной станции. Конструкция и оборудование сооружения должны обеспечивать не только его надежную и удобную эксплуатацию, но и возможность проведения осмотров, ремонтов. Влияние сооружения на гидравлический режим водоисточника должно быть минимальным.

Водозаборные сооружения должны обеспечивать бесперебойное снабжение потребителя водой возможно лучшего качества. Решение этой задачи достигается правильным выбором их места расположения (в плане и по глубине), типа и конструкции.

Место расположения сооружения в плане следует выбирать как можно ближе к потребителю, на устойчивом участке водоема, в районе наименьшего загрязнения водоема (на реках выше населенных пунктов, промышленных предприятий и мест сбора сточных вод), вне участков ледяных заторов и интенсивного движения донных наносов.

Условия работы водозаборных сооружений на водохранилищах, озерах и морях резко отличается от условий работы сооружений на реках. Существенные осложнения создают здесь возникающие на больших акваториях волнения и течения. Течения переносят наносы, лед, планктон, водоросли и могут вызвать размыв и перемещение берегов. Поэтому, места за-бора воды следует выносить за пределы зон течения воды. Волнение обуславливает необходимость заглубления места забора воды.

При наличии вблизи берега глубин, обеспечивающих требуемые условия забора воды, и при достаточно крутом береге применяются водозаборы берегового типа. Их располагают на склоне берега с приемом воды непосредственно из русла реки. При этом насосы I подъема могут быть рас-положены в отдельном здании насосной станции или в самом водозаборе. Поэтому, различают два вида водозаборов берегового типа – раздельный и совмещенный.

Раздельный водозабор берегового типа представляет собой подводящий канал, аванкамеру, насосную станцию. Входная часть снабжена решетками для предотвращения попадания внутрь водозабора крупного мусора и посторонних предметов.

Устройство насосной станции в отдельно стоящем здании может быть обусловлено характером рельефа берега и степенью его затопления паводковыми водами.

Размеры водозабора, его основных элементов и оборудования (под-водящего канала, аванкамеры, сеток, решеток, труб и др.) определяют частично путем гидравлического расчета и частично по соображениям конструктивного и эксплуатационного характера.

Запроектируем речной водозабор берегового типа с машинным водоподъемом.

Выбор места расположения водозабора

Место расположения сооружения в плане выбираем как можно ближе к потребителю (в данном случае населенный пункт), на устойчивом участке реки в районе наименьшего загрязнения, выше населенного пункта, промышленных предприятий и мест сбора сточных вод, вне участков ледяных заторов и интенсивного движения донных наносов.

Принимаем водозаборное сооружение 1 категории, раздельного типа обеспечивающее бесперебойный отбор расчетного расхода воды. К ним от-носятся все типы береговых незатопляемых сооружений, водоприемные окна которых всегда доступны для обслуживания и очистки их сороудерживающих решеток.

Высотное расположение следующее:

- отметка УМВ = 156,00 м;

- отметка УВВ = 156,50 м;

- отметка входной части подводящего канала (дно) = 154,00 м;

- отметка дна аванкамеры = 153,20 м;

- отметка поверхности земли (у насосной станции со стороны водозабора) = 158,00 м.

Сороудерживающие и рыбозащитные устройства

При большом количестве сора в водоисточнике (на реке наблюдается в паводковый период), решетки можно располагать вертикально или наклонно, под углом 70… 80° к горизонту. При установке решеток наклон-но размеры водоприемника увеличиваются. Обычно так устанавливают решетки при малых амплитудах колебаний уровней воды в источнике для насосных станций малой и средней подачи. При установке сороудерживающих решеток вертикально пазы их иногда объединяют с пазами ремонтных затворов, что уменьшает размеры и стоимость сооружения. Для уменьшения высоты ремонтных затворов и решеток устраивают забральные стенки.

Площадь сороудерживающей решетки определяют по допустимым скоростям течения воды при подходе к ней. При ручной очистке v < 1,8 м/с, механической в слабозасоренном водотоке v < 2,5 м/с, в сильнозасоренном < 1 м/с (в среднем 1,0…1,8 м/с).

В нашем случае при работе насосной станции будет наблюдаться скорость подхода к аванкамере v = 1 м/с ( см. п. 2.1.), поэтому достаточно ручной очистки сороудерживающих решеток.

Рыбозащитные устройства для предупреждения попадания в водоприемные отверстия рыб в данном случае можно применить двух типов:

- плавучую запань в сочетании с воздушно-пузырьковой завесой, которые отгораживают водозаборное сооружение от водотока и препятствуют попаданию рыб в сооружение;

- сетчатые конусные однополосные рыбозаградители устанавливаем в каждой водоприемной камере с промывным устройством и рыбоотводом.

Принимаем первый вариант, как более простой, так как в этом случае нужно:

- изготовить плавучую запань - понтоны с вертикально закрепленными на них щитами, погруженными в воду на 1 м;

- установить два компрессора и уложить по дну реки вдоль водозаборного сооружения два воздуховода из стальных оцинкованных труб с просверленными в них отверстиями для выпуска воздуха.

Общая протяженность воздушно-пузырьковой завесы составляет при-мерно 50 м; длина запани 40 м. Запань устанавливаем так, чтобы пузырьки воздуха достигли поверхности воды непосредственно перед вертикальным щитом запани с учетом поступательных скоростей течения к водоприемным отверстиям насосной станции и средних скоростей подъема пузырьков, равных 0,4…0,6 м/с. Запань располагаем на расстоянии не менее 3 м от водоприемника. Рекомендуем принимать: диаметр отверстия в воздуховоде для выпуска воздуха d = 0,3…0,8 мм; начальную скорость выхода пузырьков воздуха v = 2…4 м/с; число рядов отверстий от 3 до 6.

Проектирование насосной станции

Насосные станции представляют собой достаточно сложный комплекс механического оборудования и энергетических установок (электродвигателей, силовых трансформаторов, распредустройств), трубопроводов, арматуры, контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации.

Конструктивное решение насосной станции

В данном проекте рассмотрим насосную станцию, которая по расположению в общей схеме водоснабжения относится к насосным станциям I подъема (предназначены для подачи воды из источника водоснабжения на очистные сооружения). Если очистка воды не требуется, то насосные станции I подъема служат для подачи воды в резервуары или водонапорную башню.

В некоторых системах водоснабжения (чаще всего малых) насосная станция I подъема может быть единственной в данной системе, тогда ее про-сто называют насосной станцией.

Данная насосная станция является насосной станцией полузаглубленного (камерного) типа с установкой в ней горизонтальных центробежных насосов с двухсторонним входом (тип Д).

Наземная часть здания насосной станции является полносборной, из типовых ж/б плит и блоков.

Размеры здания насосной станции:

- длинна 20 м;

- ширина 6 м;

- высота надземной части 4,8 м;

- длина вспомогательного помещения 3,50 м.

Отметки:

- дно котлована 156,14 м;

- дно камеры 154,70 м;

- пол насосной станции 156,30 м;

- отметка фундаментной плиты 154,70 м;

- отметка оси насоса 157,36 м;

- крыша (фронтон) 162,80 м.

Вспомогательное оборудование

К нему относится:

1). Вакуум-система.

2). Система технического водоснабжения.

3). Система маслоснабжения.

4). Система снабжения сжатым воздухом.

5). Механическое оборудование.

6).Оборудование для хозяйственных и технических нужд станции.

Машинное отделение должно иметь следующее вспомогательное обо-рудование:

- вакуум-насосы для заливки основных насосов;

- дренажные насосы для удаления из заглубленных насосных станций грунтовой воды, просачивающейся через стены;

- подъемно-транспортные механизмы для монтажа и демонтажа оборудования.

Вакуум-система

Заливка водой насосов, установленных выше уровня источника, может быть выполнена при помощи вакуумнасосов, эжекторов, методом автоподсоса, при помощи всасывающих труб с приподнятым коленом или баков-аккумуляторов. Насосы с помощью роторных вакуум-насосов заливают на насосных станциях любой мощности. При частых пусках (несколько раз в сутки) рекомендуют использовать в вакуум-системах вакуум-котлы, которые обеспечивают постоянный залив насосов водой и готовность их к пуску. Заливать насосы при помощи водовоздушных эжекторов целесообразно при относительно небольшой высоте всасывания (2…2,5 м). Для питания эжекторов можно использовать воду из напорных трубопроводов или от специального высоконапорного насоса.

На насосных станциях, где предусмотрена постоянная работа одного агрегата, можно применять так называемый метод автоподсоса. В этом случае всасывающий патрубок работающего насоса соединен с всасывающим патрубком неработающего насоса, создавая в нем необходимый вакуум.

Система технического водоснабжения

Потребность в технически чистой воде для охлаждения и смазки технологического оборудования насосных станций принимают по данным заводов - изготовителей оборудования.

Системы технического водоснабжения, как правило, состоят из водозаборных устройств, фильтров и отстойников, насосов, трубопроводов, запорной арматуры и контрольно-измерительных приборов.

Система маслоснабжения

На насосных станциях, как правило, употребляют несколько марок масел, в том числе турбинное и трансформаторное. Системы маслопроводов, маслонасосов и баков должны быть раздельными для каждого сорта масла.

Объем маслонаполненной аппаратуры и оборудования принимают по данным заводов - изготовителей оборудования с учетом наличия потерь масла, которые у центробежных насосов достигают 4… 10% общей емкости системы в год. Срок службы масла в системе регулирования 12…15 тыс. ч, в системе смазки подшипников скольжения 500… 1000 ч, в подшипниках качения 9 тыс. ч.

На насосных станциях, имеющих масляные системы, необходимо предусматривать два операционных бака (или один двухсекционный) для чистого и отработанного масла, маслонасосы, маслопроводы, оборудование для очистки масла, запасные емкости для хранения чистого и отработанного масла. Объем операционных баков для чистого и отработанного масла должен быть не менее 110 % наибольшего объема масла в маслонаполненном агрегате плюс 15суточный расход масла на доливку (потери) всех работающих агрегатов, если на станции есть баки для хранения масла, или составлять трехмесячный расход, если баки для хранения масла на станции не предусмотрены.

Система снабжения сжатым воздухом.

Основные потребители сжатого воздуха:система регулирования (давление 4 МПа, воздух расходуют в соответствии с данными заводов - по-ставщиков оборудования); пневматический инструмент (давление 0,3…0,8 МПа, расход воздуха, потребляемого различными инструментами, изменяется от 0,7 до 2,6 м3/мин);обдувка оборудования от пыли (давление 0,3…0,8 МПа, расход воздуха 1…3м3/мин); поддув воздухом двигателей капсульных насосов. Система снабжения сжатым воздухом, как правило, должна работать в автоматическом режиме. Системы воздуховодов переключают вручную

Механическое оборудование

К механическому оборудованию насосных станций относят подвижные конструкции затворов и сороудерживающих решеток, их закладные части, решеткоочистные машины, подъемно-транспортные средства, захватные балки, штанги, тележки для транспортировки мусора и др

Оборудование для хозяйственных и технических нужд станции

Хозяйственно-питьевая система и канализация. Ее предусматривают в зданиях, где одновременно могут находиться более 5 чел. Источником воды питьевой могут служить: ближайший водопровод, подземные воды и при специальном обосновании и согласовании с органами санитарно-эпидемиологической службы воды из каналов или из специальной копани. Допускается использование привозной воды.

Рекомендуемые нормы потребления воды на насосных станциях - 25 л в смену на 1 чел. В систему хозяйственно-питьевого водоснабжения воду подают пневмонасосными установками, а при наличии водонапорных башен - обычными центробежными насосами.

Сети внутренней и наружной канализации выполняют из пластмассовых, чугунных или асбестоцементных труб. Возможна как открытая, так и закрытая прокладка. Смотровые колодцы делают на горизонтальных участках на расстоянии 8…20 м друг от друга, на вертикальных стояках - не реже чем через 15 м.

Сточные воды на средних насосных станциях сбрасывают в открытый канал на 20…30 м ниже забора воды на хозяйственно-питьевое водоснабже-ние условно чистые воды (от душа и умывальника), а в специальный резервуар, откуда вывозят машинами 1 …2 раза в год, - фекальные воды. Проект канализации согласовывают с районной санитарно-эпидемиологической станцией.

Вентиляция. Должна обеспечивать условия для нормальной работы обслуживающего персонала и сохранности оборудования. Наиболее проста естественная система вентиляции - проветривание помещений через открытые окна, но этот вид вентиляции можно применять только для служебных помещений, складов и зданий насосных станций малой мощности.

Для помещений насосных станций, в которых отношение объема воздуха, м3, к потерям мощности электродвигателей, кВт, менее 12, предусматривают принудительную систему вентиляции, раздельную для электродвигателей и помещений. При специальном обосновании вместо раздельной системы вентиляции предусматривают совмещенную приточновытяжную, если на 1 кВт теряемой мощности приходится З…12м3 объема помещения.

Необходимо иметь в виду, что тепло в зданиях насосных станций выделяется от двух источников: электрооборудования и солнечной радиации через ограждающие конструкции. Система вентиляции в общем случае со-стоит из воздухоохладителей, осевых или центробежных вентиляторов, фильтров, воздуховодов, запорной арматуры, контрольно-измерительных приборов.

Скорость воздуха на выходе из труб в машинные помещения не должна превышать 12 м/с.

Отопление. Для отопления зданий насосных станций, как правило, применяют электропечи и электрокалориферы, а на крупных станциях - во-дяное отопление.

Противопожарные системы. Объемы противопожарных средств защиты для внутреннего пожаротушения зависят от крупности сооружений и их назначения.

Согласно СНиП 2.04.02—84 и СНиП 2.04.01—85 первичными средствами противопожарной защиты (огнетушители, ящики с песком и т. д.) оборудуют здания насосных станций I и II степени огнестойкости независимо от их объема, III и IV степени огнестойкости при объеме до 5000 м3 и здания, для которых предусмотрено тушение пожаров из специальных резервуаров или каналов, а также кабельные сооружения объемом до 100 м3, в которых отсутствуют маслонаполненные кабели.

Наружного пожаротушения можно не предусматривать для зданий I и II степени огнестойкости объемом до 1000 м3.

Расчетные расходы воды на наружное пожаротушение принимают не менее 10 л/с при объеме здания до 5 тыс. м3 и 15 л/с при объеме 5…20 тыс. м3. На тушение пожара внутри здания учитывают дополнительный расход, равный 5 л/с (две струи по 2,5 л/с).

Дренажные и осушительные системы. В период эксплуатации насосных станций на практике установлено, что для заглубленных зданий насосных станций, оборудованных насосами с подачей до 3 м3/с, принимают совмещенные дренажноосушительные системы.

Дренажно-осушительные системы, как правило, состоят из приемных колодцев, сбросных и напорных трубопроводов, насосов, запорной трубопроводной арматуры и контрольно-измерительных приборов. Приемные колодцы дренажноосушительной системы размещают на самых низких от-метках здания, чтобы обеспечить самотечный слив воды из всех помещений.

Систему дренажа обычно обслуживают не менее двух насосов (один резервный), систему осушения - не менее двух насосов (без резервного), а объединенную дренажноосушительную систему - не менее трех насосов (один резервный).

Включение и отключение насосов дренажной системы должно быть автоматическим в зависимости от уровня воды в дренажном колодце.

Трубопроводы дренажно - осушительных систем должны быть стальными.

чертеж 1.cdw

Устье скважины d=350
Эксплуатационная колонна
Клапан обратный поворотный
Подъемная труба d=300
Эл. двигатель АОК2-91-4
КП ВГАУ МВ АВ 21.009.011.001.
Водозаборные сооружения
поверхностных и подземных вод
питьевое водоснабжение
ВГАУ кафедра мелиорации
Схема водопроводных сооружений при заборе подземных вод
Спецификация оборудования
Насосная станция первого подъема
Сооружения очистки воды
Резервуар осветления воды
Насосная станция фторого подъема

чертеж.cdw

длинна в стянутом виде
- грузовой крюк; 2 - тяговые цепи;
- тяговое колесо подъемного механизма;
- двутавровая балка; 5 - ходовое колесо;
- колеса механизма передвижения; 7 - грузовая цепь
Жесткая заделка трубопровода
с применением ребристого патрубка
- ребро; 2 - патрубок
Схема приемного клапана
- ограничитель; 2 - фланец; 3 - тарель
Задвижка параллельная
с выдвижным шпинделем
поворотный однодисковый
КП ВГАУ МВ АВ-4-5 21.009.011.001.
Водозабор берегового типа
с машинным водоподьёмом
трубопроводная арматура
вспомогательное оборудование
ВГАУ кафедра мелиорации
Поперечный профиль водозаборного гидроузла
Подземный канал и аванкамера
Поперечные профили подводящего канала и аванкамеры
грузоподъемностью 1т.
Схема сороудерживающей решетки
- рама; 2 - плоские стержни; 3 - подвеска
Спецификация трубопроводной арматуры