Мелиоративная насосная станция

НАСОСЫ патап.docx

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
----------*----------
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ НАУКИ И КАДРОВ
БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра гидротехнических сооружений и водоснабжения
на тему: «Мелиоративная насосная станция»
Руководитель: Лейко Д.М.
Исполнитель: Патапенко C.В.
студент 1группы 4 курса МСФ
Обоснование схемы гидротехнического узла машинного водоподъема
1 Выбор места расположения насосной станции
2 Расчет подводящего канала
Подбор основного гидромеханического и энергетического обо-рудования .
1 Определение расчетного напора
2 Определение расчетного расхода и числа агрегатов
3 Выбор основного насоса .
4 Подбор электродвигателя
5 Определение допустимой геометрической высоты всасывания .
Проектирование здания насосной станции
1 Выбор типа здания
2 Расчет всасывающих труб
3 Расчет внутристанционных напорных трубопроводов .
4 Компоновка здания насосной станции
Проектирование водозаборного сооружения ..
1 Расчет водозаборного сооружения открытого типа .
2 Компоновка здания насосной станции и водозаборного сооружения
Подбор вспомогательного оборудования ..
1 Грузоподъёмное оборудование насосных станций
2 Осушительные насосные установки .
Проектирование напорного трубопровода ..
1 Определение числа ниток трубопроводов ..
2 Определение расчетного расхода напорного трубопровода
3 Выбор материала стенок
4 Определение экономического диаметра напорного трубопровода
Проектирование водовыпускного сооружения
1 Выбор типа водовыпуска
2 Расчет водовыпуска сифонного типа
Технико-экономические расчеты .
1 Смета на капитальные вложения при строительстве гидроузла насосной станции .
2 Смета на эксплуатационные расходы
3 Основные технико-экономические показатели
Насосные станции – это комплексы гидротехнических сооружений и оборудования обеспечивающие забор воды из источника транспортировку и подъем ее к месту потребления.
В состав насосных станций могут входить:
– водозаборные сооружения;
– водоподводящие каналы трубопроводы в том числе сифонные транспортирующие воду от водозаборных сооружений до аванкамер отстойники (при специальном обосновании);
– аванкамеры сопрягающие водоподводящие сооружения с водозаборным сооружением сороудерживающие сооружения;
– водозаборные сооружения забирающие воду из аванкамер и подающие ее во всасывающие трубы насосов;
– всасывающие или самотечные трубопроводы подающие воду к насосам;
– здание насосных станций в которых устанавливают основные агрегаты и вспомогательное гидромеханическое электротехническое и механическое оборудование;
– напорные трубопроводы подающие воду от основных насосов к выпускным сооружениям;
– водовыпускные сооружения обеспечивающие плавный выпуск воды из напорных трубопроводов в отводящий канал или водоприемник;
Состав сооружений насосных станций их взаимное расположение и конструктивное исполнение зависят от множества факторов: назначение подачи и напоров природных условий наличие местных строительных материалов технического оснащения и другое.
В данном курсовом проекте разработана насосная станция для целей осушения работающая круглый год по 20 часов в сутки.
ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО УЗЛА
МАШИННОГО ВОДОПОДЪЕМА
1 Выбор места расположения насосной станции
Осушительные насосные станции могут располагаться перед дамбой или в ее теле. Вопрос о месте строительства насосной станции может быть решен только в результате компоновки здания после подбора основного гидромеханического оборудования и выбора типа здания насосной станции. Поэтому нанеся на продольный профиль трассы подводящего канала (строится только участок ее прилегающий к водоприемнику) максимальный (рис 1.1 ) и минимальный уровни необходимо показать на нем дамбу размеры которой приняты исходя из следующих рекомендаций: ширина по гребню – 6м; превышение гребня над максимальным уровнем – 05м; заложение откосов m =15.
Ось насосной станции предварительно расположим в точке пересечения сухого откоса с поверхности земли.
Устанавливаем исходные данные.
В качестве расчетного расхода (Qн.ст.) по графику работы насосной станции принимается максимальный расход:
Qн.ст.= Qmax = 3Q = 3×0.7=21м3с
Коэффициент заложения откосов m=15. Коэффициент шероховатости принимаем n = 002.
Принимаем стандартным ширину канала по дну в зависимости от расхода в нем используя рекомендации:
при Qн.ст > 6 м3с принимаем ширину канала по дну b = 20м.
Размывающая скорость =1мс
Определяем площадь живого сечения канала:
Глубина воды в канале: h=
Далее определяем смоченный периметр:
Затем определим гидравлический радиус: R=
Допустимая скорость на размыв для суглинка среднего Vр=1 мс.
Из формулы Шези определим уклон канала: iр= где С=
где n- коэффициент шероховатости n=002.
Фактическую скорость определим по формуле Шези: V=C
Расход воды в канале определим по формуле: Q=V×
При найденных параметрах b m i n расчет повторим еще по нескольким расходам постепенно уменьшая до заданного минимального в результате чего определяется глубина и скорость воды в канале. Результаты сведем в табл.1.1.
Таблица 1.1 Гидравлический расчет канала
По данным табл. 1.1 строим графики h=f(Q) и V=f(Q) (рис. 1.2) по которым определим отметки уровни воды Vmax и Vmin в подводящем канале. Должно выполняться условие VmaxVр но Vmin>Vн.з. где Vн.з – допустимая скорость на заиление которая определяется по формуле:
где hmin – минимальная глубина воды в канале при заданном Qmin.
Vmax=1 мс Vр=11 мс а также Vmin=075 мс >Vн.з.=035 мс свидетельствуют о том что условие выполняется!!
ПОДБОР ОСНОВНОГО ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО И
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
1 Определение расчетного напора
На осушительных насосных станциях при перекачки воды в реку расчетный напор:
Суммарные гидравлические потери ht состоят из потерь на трение по длине всасывающего (hт.в.) и напорного (hт.н.) трубопроводов и гидравлических потерь на местные сопротивления (hт.н.) т.е.
где hт.в. – потери во всасывающем трубопроводе (05..07м);
hм. – местные потери (05..15м);
hт.н – гидравлические потери по длине:
Lн.т – длина напорного трубопровода (25..30м).
hт.в=05 м; hм = 07 м; L = 003км;
2 Определение расчетного расхода и числа агрегатов
Расчетный расход насоса определяется из условия лучшего обеспечения графика водоподачи насосной станции с максимально экономической эффективностью. В качестве расчетного расхода Qр принимаем минимальную подачу то есть Qр = Qmin =0.7 м3с.
Число рабочих агрегатов определяется по формуле: n р= шт.
К числу рабочих агрегатов добавим резервный насос так как насосная станция предназначена для целей осушения и должна работать бесперебойно в течении рабочего периода. Общее число насосов nу=nр+1=3+1=4 шт.
3 Выбор основного насоса
По графикам сводных полей (по расчетному напору Hр и расчетному расходу Qр ) предварительно принимаем насос О5-47 с n=960 =83% (рис 2.3)далее определяем безразмерные параметры kн и kQ. kн=0118 kQ=0448.
Принимаем насос О5-47 с n=960 =83% (рис 2.3)далее определяем безразмерные параметры kн и kQ. kн=0118 kQ=0448.
Полученную рабочую току с координатами kн kQ наносим на безразмерную характеристику насоса см.рис.2.3.Провоим пересчёт безразмерных величин в размерные(по 2.3.) в форме таблицы:
Табл.2.3.1 Пересчёт безразмерных величин в размерные для О6-87
Безразмерные величины
4 Подбор электродвигателя
Электродвигатели подбираются по максимальной мощности на валу насоса частоте вращений и форме исполнения. Мощность двигателя определяется по формуле: Nдв=(кВт)
где Qр и Нр – расчетный расход и напор насоса;
н – КПД насоса в долях;
Максимальную мощность двигателя с учетом коэффициента запаса мощности определим по формуле: Nдв=
где К – коэффициент запаса мощности К=12.
По данной мощности определим марку электродвигателя А61-6. Основные параметры электродвигателя: 380 В n =980 обмин.; =90% m =0.45 т.; Lдв = 10.8 м Ддв = 0.5м.
5 Определение допустимой геометрической высоты всасывания
Геометрическая высота всасывания насоса – это расстояние по вертикали от минимального уровня воды в нижнем бьефе до оси центробежного насоса. По этой величине устанавливается высотная посадка насоса. С этой целью определяется допустимая геометрическая высота всасывания для 06-87 по формуле:
hвдоп=Нв.пдоп – hт.в.
где Нв.пдоп – допустимая приведенная высота всасывания м.
где hдоп – кавитационный запас;
hт.в – гидравл. потери от трения во всасывающем трубопроводе hт.в =05 м.
hвдоп=10-748-05=202м.
Осевой насос устанавливаем с отрицательной геометрической высотой всасывания равной -1 м.
Для 06-70 по формуле:
hвдоп=10-1045-05=-095м.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ
Конструкция здания насосной станции зависит от типа и производительности насосов режима водоисточника и других условий. В данном случае насосная станция заглубленная. Здание блочного типа т. к. строится для насосов типа О. Высота всасывания отрицательная. Здание совмещено с водозаборным сооружением.
2 Расчет всасывающих труб
Всасывающие трубы насосов устанавливаемые в здании блочного типа выполняются всегда в монолитном бетоне. У насосов типа О диаметр всасывающего патрубка равен диаметру рабочего колеса.
Расчет всасывающих труб сводится к установлению размеров указанных на рисунке 3.1 которые зависят от диаметра всасывающего патрубка насоса Дв=055 м.
Рис. 3.1 Всасывающая труба прямолинейного очертания
3 Расчет внутристанционных напорных трубопроводов
Внутристанционные напорные трубопроводы служат для транспортировки воды от напорного патрубка насоса к внешним напорным трубопроводам и для размещения на них запорной измерительной и другой арматуры. Диаметр их определяется по формуле: Д =113×
Vдоп – допустимая скорость Vдоп = 22 мс.
Д = 113×=12 м. Принимаем стандартный Д =12 м.
4 Компоновка здания насосной станции
Компоновку насосной станции заглубленного типа начинается с подземной части определения оси установки насоса и подсоединения к нему всасывающего и напорного трубопроводов.
Далее проводится компоновка верхнего строения:
) намечаем оси стен верхнего строения которое опирается на ленточный фундамент. Толщину стен принимаем равной 051м.
)принимаем тип конструкции верхнего строения: бескаркасная.
) рассчитываем высоту стен по формуле:
Ннч=hоб+hзап+hд+hст+hкр+
где hоб – размер оборудования с учетом фундамента на котором оно установлено hоб=166м.
hзап – запас высоты над установленным в верхнем строении оборудованием hзап=05м.
hд – высота оборудования hд=266м.;
hст- длина строп hст=05м.;
hкр – высота грузоподъемного оборудования hкр=21м.;
h1 – запас который назначается конструктивно для выхода на стандартную высоту здания.
Ннч=15+05+266+05+21+098=84 м.
Принимаем стандартную высоту надземной части здания Ннч=84 м.
Проектируем Двухскатную утепленную кровлю т.к.здание шириной > 6м.
В верхнем строении предусматриваем ворота 3×3 м. и окна суммарная площадь которых должна быть не менее 125% от площади пола.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ
1 Расчет водозаборного сооружения открытого типа
Водозаборное сооружение открытого типа представляет собой открытые сверху камеры разделенные бычками между которыми устанавливаются затворы шандоры и сороудерживающие решетки.
Длина камеры определяется по формуле: Lк=
где Вк – расстояние между бычками в свету Вк = 11×Двх=11×261=287. Конструктивно примем Вк = 29 м.
Двх = 261 м. К принимается равным 15. hx снимаем с поперечного профиля насосной станции т.е. это расстояние от верха входа трубы до минимального уровня воды.
Сороудерживающую решетку проектируем под углом 70-800. Служебный мостик устанавливаем выше максимального уровня воды на 05-1 м.
Аванкамера представляет собой расширяющуюся в виде воронки заглубляющуюся часть канала и служит для сопряжения подводящего канала со всей шириной водозаборного фронта и глубиной водозаборного сооружения. Но аванкамеры в плане представляет собой трапецию. Центральный угол конусности принимаем равным 30-450.
2 Компоновка здания насосной станции и водозаборного сооружения
Так как в данном курсовом проекте насосная станция блочного типа то принимаем совмещённую компоновку водозаборного сооружения с насосной станции.
ПОДБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
1 Грузоподъёмное оборудование насосных станций
Тип грузоподъёмного оборудования подбирается по массе наиболее тяжёлой монтажной единицы и по длине крана которая должна быть меньше пролёта верхнего строения здания насосной станции. При массе груза до 5 т и высоте подъема > 6 м рекомендуется при подъеме от 6 до 18 м – электрические. В данном курсовом проекте принимаем кран-балку с грузоподъемностью 32 т и длиной 51 м пролёт крана-45м.
рис. 5.1 Схема кран-балки
2 Осушительные насосные установки
Они предназначены для удаления воды из всасывающих труб и приемных камер основных насосов установленных в насосных станциях заглубленного типа. Расчетный расход одного осушительного насоса определяется по формуле:
где Wi – суммарный объём воды подлежащий откачке при максимальном уровне воды в камере водозаборного сооружения. Wi= м3.
n – принятое число насосов. n=2 шт.
q1 – приток фильтрационной воды через уплотнения затворов принимается 05 1 лс на 1м уплотнения. q1=000895м3с.
t – время откачки. t=5ч=5*3600=18000с.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАПОРНОГО ТРУБОПРОВОДА
Напорные трубопроводы служат для транспортирования воды от внутристанционных трубопроводов до водоприемника. Их стоимость может превышать стоимость всей насосной станции с оборудованием. Число ниток равно числу установленных насосов и составляет 4 шт.
1 Определение числа ниток напорных трубопроводов
Количество ниток напорных трубопроводов зависит от их длины и числа установленных агрегатов. Т.к. в данном курсовом проекте длина трассы не превышает 100м то число ниток примем равным числу установленных насосов. Количество насосов 4значит количество ниток тоже 4
2 Определение расчетного расхода напорного трубопровода
Расчетный расход одной нитки напорного трубопровода проложенного от каждого насоса равен расчетному расходу этого насоса:
3 Выбор материала стенок.
Т.к. в нашем случае напорные трубы короткие и имеется несколько поворотов то в качестве материала труб принимаем сталь.
Диаметр определим по формуле:
где Vдоп принимается равной 16 20 мс.
Д= 113×=125 м. Принимаем стандартный Д=13м.
4 Определение экономического диаметра напорного трубопровода
Выбор экономически наивыгоднейшего диаметра осуществляется путем сопоставления нескольких вариантов по минимуму приведенных затрат которые включают в себя капитальные вложения и эксплутационные издержки то есть ПЗ=Ен×К+С
где Ен – нормативный коэффициент;
К - стоимость укладки 1 м. напорного трубопровода;
С – суммарные эксплутационные издержки
где а’ – стоимость 1 КВТ×ч электроэнергии;
b – процент отчислений на капитальный ремонт и восстановление.
Э – количество электроэнергии на преодоление потерь напора в трубопроводе Э=
где hт – потери напора в метрах на 1 м. трубопровода;
T – количество суток работы данного трубопровода в году;
t – число часов работы в сутки;
н.у. – КПД насосной установки н.у.=н.×дв×с=085×091×1=077
дв – КПД двигателя по паспорту;
Для выбора экономического диаметра зададимся 6 стандартными диаметра-ми которые больше и меньше принятого выше в п 6.3.
Расчет экономического диаметра сведем в таблицу 6.4.1.
Таблица 6.4.1 Расчет экономического диаметра
Диаметр трубопровода Дтрм
Стоимость 1м. Трубопровода (К) руб.
Потери напора в трубопроводе hм.
Потери электроэнергии Э кВт
Стоимость потерянной энергии а'Э руб.
Отчисления на ремонт и восстановление bk руб.
Суммарные эксплуатационные издержки С=а'Э+bk руб
Приведенные затраты ПЗ=ЕК+С
В качестве экономического диаметра принимаем Д=15м т.к. приведенные затраты при нём меньше остальных.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОВЫПУСКНОГО СООРУЖЕНИЯ
1 Выбор типа водовыпуска
Водовыпускные сооружения мелиоративных насосных станций предназначены для соединения напорных трубопроводов с водоприемником. В осушительных насосных станциях выбор типа водовыпуска зависит от места расположения насосной станции. Если насосная станция располагается в теле дамбы то чаще всего водовыпускное сооружение совмещается с ней. Если же насосная станция располагается перед дамбой то она будет строится раздельно с водовыпуском который как правило применяется сифонного типа.
2 Расчет водовыпуска сифонного типа
В данном случае насосная станция расположена перед дамбой следовательно она будет строиться раздельно с водовыпуском который в основном принимается сифонного типа.
Диаметр трубы D и выходного сечения Dвых принимаем равным Dэк=15 м.
Угол наклона восходящей ветви примем α1=300 а нисходящий α2=300.
Рекомендуемые радиусы закруглений восходящей ветви и горловины сифона r=2*15=30м r0=2*15=30м.
Минимальное заглубление верха выходного сечения рассчитывается так:
hзаглmin=4×=4×=059 м.
До дна труба не должна доходить на величину:
t=12×Dвых=12×15=18 м.
Длину колодца примем: Lк=15 *Dвых=15*15=225 м.
hmaxзагл= hзаглmin+Δh=059+028=087м
Высоту порога определим по формуле:
Нколmin=P+Dвых+hminзаг=03+15+059=239 м.
hmin- минимальная глубина воды в канале. hmin=11м.
Определим ширину по дну бассейна с откосными стенками:
Вбас=n×Dвых+a1×(n-1)=3×15+07×(4-1)=66 м.
Длина переходной части и крепления определится из выражения:
lкр+lпер=(4 5)hmaxк.
Т.к. ширина бассейна больше ширины канала по дну то их сопряжение осуществляется воронкой с центральным углом конусности =500. Тогда длина переходного участка определится по формуле:
где bк- ширина одной камеры.
bк=Двых+2b=15+2*03=21м.
Длина укреплённого участка расположенного за переходным участком будет равна: lкр=5*hмахк-lпер=5*138-484=69-484=206м.
Рис. 7.1. Сифонный водовыпуск.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
1 Смета на капитальные вложения при строительстве гидроузла насосной станции
Смета составляется по укрупненным показателям которые являются 1 кВт установленной мощности и 1м3с поднятой воды. Количество установленной мощности определим по формуле: Nуст=Nдв*nдв=250*4=1000 кВт.
где Nдв – номинальная мощность электродвигателя по паспорту;
nдв – количество электродвигателей.
Общая стоимость здания гидромеханического и силового оборудования определяется как Сi×Nуст.
Расчеты сводим в таблицу 8.1.
Таблица 8.1 Смета капитальных вложений
Наименование сооружений и оборудования
Здания насосной станции с водозабором
Гидромеханическое оборудование
Силовое электротехническое оборудование
Водовыпускное сооружение
Напорный трубопровод
Накладные расходы и плановое накопление 25% от итого
2 Смета на эксплуатационные расходы
Эксплуатационные издержки включают в себя содержание штата затраты на электроэнергию амортизационные отчисления на ремонт и восстановление сооружений и оборудования и прочие мелкие затраты. Затраты на содержание штата приведены в таблице 8.2.
Таблица 8.2 Затраты на содержание штата
Наименование должности
Зарплата в месяц руб.
Количество оплачиваемых месяцев
Дежурный гидротехник
Начисления на зарплату 4% от итого
Для определения стоимости затраченной электроэнергии необходимо выполнить водоэнергетический расчет по насосной станции и определить количество потребляемой электроэнергии. При этом объединяются в один период те месяцы где насосная станция подает один и тот же расход при одинаковом геометрическом напоре.
Число часов в период определяется по формуле:
где t – заданное число часов работы в сутки.
Потребляемая мощность определяется по формуле:
Количество потребляемой электроэнергии определяется по зависимости:
а количество поднятой воды:
W=00036×Q× Траб млн. м3.
Расчеты приводим в таблице 8.3
Таблица 8.3 Водоэнергетический расчет
Расходы на период Q м3с
Геаметрический напор в периоде Нгм.
Число суток в периоде Тсут
Число часов в периоде Траб
Потребляемая мощность N кВт
Количество потребляемой электроэнергии Э кВт
Количество поднятой воды W млн м3
Количество тонно-метров поднятой воды WH млн. м3
По значениям результатов таблицы 8.3 составим смету на эксплуатационные расходы. Результаты расчетов сведем в таблицу 8.4.
Таблица 8.4 Смета ежегодных эксплуатационных расходов
Отчисления производят от суммы
Сумма ежегодных затрат
Стоимость электроэнергии
Амартизационные отчисления на:
напорный трубопровод
гидромеханическое оборудование
силовое оборудование
Стоимость смазочных и обтирочных материалов
Общецеховые расходы 15 % от итого
3 Основные технико-экономические показатели
После определения капитальных вложений в строительство гидроузла и ежегодных затрат на его эксплуатацию определяются следующие технико-экономические показатели при помощи которых устанавливаются экономическая эффективность запроектированных мероприятий:
Капитальные вложения на 1 кВт установленной мощности
К’== =28047 (рубкВт)
где К – капиталовложения на строительство гидроузла руб.;
Nуст – сумма номинальных мощностей всех двигателей насосов кВт;
Стоимость 1 м3 поднятой воды:
где С – сумма ежегодных эксплутационных расходов руб;
W – объем воды поднятой насосной станцией за год м3.
Стоимость одного тонно-метра поднятой воды
С’’===0000476 рубт×м
где WH’ – берется из таблицы 8.3
Коэффициент использования установленного оборудования
где Nср – средняя мощность станции за рабочий период определяется по формуле: Nср = ==23321кВт.
где Э – количество электроэнергии потребляемой насосной станцией за год;
Траб – фактическая длительность работы насосной станции в год ч.;
Затраты электроэнергии на 1000 т×м поднятой воды
Э’’===00023 кВт ×ч1000т×м.
Запроектированные мероприятия по машинному водоподъему будут экономически целесообразны если будут выдерживаться условия:
) К’=49375 500 рубкВт;
) С’=000132001 рубм3;
) С’’=0000476>00002 рубт×м;
Вывод: запроектированные мероприятия по машинному водоподъёму в данном курсовом проекте не будут экономически целесообразны т.к. из 4-х условий выдерживаются только 2. Затраты на один тонно-метр получаются больше допустимых а коэффициент использования оборудования вышел значительно ниже необходимого. В данном случае необходимо произвести снижение уровня затрат и расходов.
Насосы и насосные станции В.Ф. Чебаевский К.П. Вишневский Н.Н. Накладов В.В. Кондратьев; Под ред. В.Ф. Чебаевского. – М.: Агропромиздат 1989. – 416с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений);
Горбачев В.В. Насосные станции: Учеб. пособие. Часть I. Горки 1999.
Насосы и насосные станции Под ред. В.Ф. Чебаевского. М.: Агропромиздат.1989.
Рычагов В.В. Чебаевский В.Ф. Проектирование насосных станций и испытание насосных установок М.: Колос 1982.
Каталоги насосов. Горки 1989.

Чертеж по насосам.cdw

Цементная стяжка 2см
Утеплитель (керамзит)
Цементный раствор t=5см

НАСОСЫ Андрея.docx

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
----------*----------
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ НАУКИ И КАДРОВ
БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра гидротехнических сооружений и водоснабжения
на тему: «Мелиоративная насосная станция»
Руководитель: Лейко Д.М.
Исполнитель: Ковалев А.В.
студент 1группы 4 курса МСФ
Обоснование схемы гидротехнического узла машинного водоподъема
1 Выбор места расположения насосной станции
2 Расчет подводящего канала
Подбор основного гидромеханического и энергетического обо-рудования .
1 Определение расчетного напора
2 Определение расчетного расхода и числа агрегатов
3 Выбор основного насоса .
4 Подбор электродвигателя
5 Определение допустимой геометрической высоты всасывания .
Проектирование здания насосной станции
1 Выбор типа здания
2 Расчет всасывающих труб
3 Расчет внутристанционных напорных трубопроводов .
4 Компоновка здания насосной станции
Проектирование водозаборного сооружения ..
1 Расчет водозаборного сооружения открытого типа .
2 Компоновка здания насосной станции и водозаборного сооружения
Подбор вспомогательного оборудования ..
1 Грузоподъёмное оборудование насосных станций
2 Осушительные насосные установки .
Проектирование напорного трубопровода ..
1 Определение числа ниток трубопроводов ..
2 Определение расчетного расхода напорного трубопровода
3 Выбор материала стенок
4 Определение экономического диаметра напорного трубопровода
Проектирование водовыпускного сооружения
1 Выбор типа водовыпуска
2 Расчет водовыпуска сифонного типа
Технико-экономические расчеты .
1 Смета на капитальные вложения при строительстве гидроузла насосной станции .
2 Смета на эксплуатационные расходы
3 Основные технико-экономические показатели
Насосные станции – это комплексы гидротехнических сооружений и оборудования обеспечивающие забор воды из источника транспортировку и подъем ее к месту потребления.
В состав насосных станций могут входить:
– водозаборные сооружения;
– водоподводящие каналы трубопроводы в том числе сифонные транспортирующие воду от водозаборных сооружений до аванкамер отстойники (при специальном обосновании);
– аванкамеры сопрягающие водоподводящие сооружения с водозаборным сооружением сороудерживающие сооружения;
– водозаборные сооружения забирающие воду из аванкамер и подающие ее во всасывающие трубы насосов;
– всасывающие или самотечные трубопроводы подающие воду к насосам;
– здание насосных станций в которых устанавливают основные агрегаты и вспомогательное гидромеханическое электротехническое и механическое оборудование;
– напорные трубопроводы подающие воду от основных насосов к выпускным сооружениям;
– водовыпускные сооружения обеспечивающие плавный выпуск воды из напорных трубопроводов в отводящий канал или водоприемник;
Состав сооружений насосных станций их взаимное расположение и конструктивное исполнение зависят от множества факторов: назначение подачи и напоров природных условий наличие местных строительных материалов технического оснащения и другое.
В данном курсовом проекте разработана насосная станция для целей осушения работающая круглый год по 18 часов в сутки.
ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО УЗЛА
МАШИННОГО ВОДОПОДЪЕМА
1 Выбор места расположения насосной станции
Осушительные насосные станции могут располагаться перед дамбой или в ее теле. Вопрос о месте строительства насосной станции может быть решен только в результате компоновки здания после подбора основного гидромеханического оборудования и выбора типа здания насосной станции. Поэтому нанеся на продольный профиль трассы подводящего канала (строится только участок ее прилегающий к водоприемнику) максимальный (рис 1.1 ) и минимальный уровни необходимо показать на нем дамбу размеры которой приняты исходя из следующих рекомендаций: ширина по гребню – 6м; превышение гребня над максимальным уровнем – 05м; заложение откосов m =15.
Ось насосной станции предварительно расположим в точке пересечения сухого откоса с поверхности земли.
Устанавливаем исходные данные.
В качестве расчетного расхода (Qн.ст.) по графику работы насосной станции принимается максимальный расход:
Qн.ст.= Qmax = 3Q = 3×25=75м3с
Коэффициент заложения откосов m=15. Коэффициент шероховатости принимаем n = 002.
Принимаем стандартным ширину канала по дну в зависимости от расхода в нем используя рекомендации:
при Qн.ст > 5 м3с принимаем ширину канала по дну b = 30м.
Размывающая скорость =1мс
Определяем площадь живого сечения канала:
Глубина воды в канале: h=
Далее определяем смоченный периметр:
Затем определим гидравлический радиус: R=
Допустимая скорость на размыв для суглинка среднего Vр=1 мс.
Из формулы Шези определим уклон канала: iр= где С=
где n- коэффициент шероховатости n=002.
Фактическую скорость определим по формуле Шези: V=C
Расход воды в канале определим по формуле: Q=V×
При найденных параметрах b m i n расчет повторим еще по нескольким расходам постепенно уменьшая до заданного минимального в результате чего определяется глубина и скорость воды в канале. Результаты сведем в табл.1.1.
Таблица 1.1 Гидравлический расчет канала
По данным табл. 1.1 строим графики h=f(Q) и V=f(Q) (рис. 1.2) по которым определим отметки уровни воды Vmax и Vmin в подводящем канале. Должно выполняться условие VmaxVр но Vmin>Vн.з. где Vн.з – допустимая скорость на заиление которая определяется по формуле:
где hmin – минимальная глубина воды в канале при заданном Qmin.
Vmax=098 мс Vр=11 мс а также Vmin=089 мс >Vн.з.=055 мс свидетельствуют о том что условие выполняется!!
ПОДБОР ОСНОВНОГО ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО И
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
1 Определение расчетного напора
На осушительных насосных станциях при перекачки воды в реку расчетный напор:
Суммарные гидравлические потери ht состоят из потерь на трение по длине всасывающего (hт.в.) и напорного (hт.н.) трубопроводов и гидравлических потерь на местные сопротивления (hт.н.) т.е.
где hт.в. – потери во всасывающем трубопроводе (05..07м);
hм. – местные потери (05..15м);
hт.н – гидравлические потери по длине:
Lн.т – длина напорного трубопровода (25..30м).
hт.в=05 м; hм = 07 м; L = 003км;
2 Определение расчетного расхода и числа агрегатов
Расчетный расход насоса определяется из условия лучшего обеспечения графика водоподачи насосной станции с максимально экономической эффективностью. В качестве расчетного расхода Qр принимаем минимальную подачу то есть Qр = Qmin = 25 м3с.
Число рабочих агрегатов определяется по формуле: n р= шт.
К числу рабочих агрегатов добавим резервный насос так как насосная станция предназначена для целей осушения и должна работать бесперебойно в течении рабочего периода. Общее число насосов nу=nр+1=3+1=4 шт.
3 Выбор основного насоса
По графикам сводных полей (по расчетному напору Hр и расчетному расходу Qр ) предварительно принимаем насос О6-87 с n=485 =85% (рис 2.3)далее определяем безразмерные параметры kн и kQ. kн=0097 kQ=047.
Принимаем насос О6-70 с n=730 =79% (рис 2.3)далее определяем безразмерные параметры kн и kQ. kн=0067 kQ=06.
Полученную рабочую току с координатами kн kQ наносим на безразмерную характеристику насоса см.рис.2.3.Провоим пересчёт безразмерных величин в размерные(по 2.3.) в форме таблицы:
Табл.2.3.1 Пересчёт безразмерных величин в размерные для О6-87
Безразмерные величины
По графику каталога насоса снимаем безразмерную характеристику V= -150.
Схема осевого насоса представлена на рис 2.3.2.далее подбираем двигатель.
Табл.2.3.2 Пересчёт безразмерных величин в размерные для О6-70
4 Подбор электродвигателя
Электродвигатели подбираются по максимальной мощности на валу насоса частоте вращений и форме исполнения. Мощность двигателя определяется по формуле: Nдв=(кВт)
где Qр и Нр – расчетный расход и напор насоса;
н – КПД насоса в долях;
Максимальную мощность двигателя с учетом коэффициента запаса мощности определим по формуле: Nдв=
где К – коэффициент запаса мощности К=11.
По данной мощности определим марку электродвигателя АB-12-52-10. Основные параметры электродвигателя: N =250 кВт n =590 обмин.; =91% m =292 т.; Lдв = 1667 м Ддв = 14м.
По данной мощности определим марку электродвигателя АB-12-52-10. Основные параметры электродвигателя: N =250 кВт n =590 обмин.; =935% m =25 т.; Lдв = 15 м Ддв = 09м.
5 Определение допустимой геометрической высоты всасывания
Геометрическая высота всасывания насоса – это расстояние по вертикали от минимального уровня воды в нижнем бьефе до оси центробежного насоса. По этой величине устанавливается высотная посадка насоса. С этой целью определяется допустимая геометрическая высота всасывания для 06-87 по формуле:
hвдоп=Нв.пдоп – hт.в.
где Нв.пдоп – допустимая приведенная высота всасывания м.
где hдоп – кавитационный запас;
hт.в – гидравл. потери от трения во всасывающем трубопроводе hт.в =05 м.
hвдоп=10-748-05=202м.
Осевой насос устанавливаем с отрицательной геометрической высотой всасывания равной -1 м.
Для 06-70 по формуле:
hвдоп=10-1045-05=-095м.
Чтобы узнать какой насос более эффективен рассчитаем КПД для каждого насоса:
н.з.= н1э1=0790935=074=74%
н.з.= н2э2=085091=077=77%
Вывод: так как КПД насоса 06-87 больше то для дальнейших расчетов принимаем насос 06-87.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ
Конструкция здания насосной станции зависит от типа и производительности насосов режима водоисточника и других условий. В данном случае насосная станция заглубленная. Здание блочного типа т. к. строится для насосов типа О. Высота всасывания отрицательная. Здание совмещено с водозаборным сооружением.
2 Расчет всасывающих труб
Всасывающие трубы насосов устанавливаемые в здании блочного типа выполняются всегда в монолитном бетоне. У насосов типа О диаметр всасывающего патрубка равен диаметру рабочего колеса.
Расчет всасывающих труб сводится к установлению размеров указанных на рисунке 3.1 которые зависят от диаметра всасывающего патрубка насоса Дв=055 м.
Рис. 3.1 Всасывающая труба прямолинейного очертания
3 Расчет внутристанционных напорных трубопроводов
Внутристанционные напорные трубопроводы служат для транспортировки воды от напорного патрубка насоса к внешним напорным трубопроводам и для размещения на них запорной измерительной и другой арматуры. Диаметр их определяется по формуле: Д =113×
Vдоп – допустимая скорость Vдоп = 22 мс.
Д = 113×=12 м. Принимаем стандартный Д =12 м.
4 Компоновка здания насосной станции
Компоновку насосной станции заглубленного типа начинается с подземной части определения оси установки насоса и подсоединения к нему всасывающего и напорного трубопроводов.
Далее проводится компоновка верхнего строения:
) намечаем оси стен верхнего строения которое опирается на ленточный фундамент. Толщину стен принимаем равной 051м.
)принимаем тип конструкции верхнего строения: бескаркасная.
) рассчитываем высоту стен по формуле:
Ннч=hоб+hзап+hд+hст+hкр+
где hоб – размер оборудования с учетом фундамента на котором оно установлено hоб=166м.
hзап – запас высоты над установленным в верхнем строении оборудованием hзап=05м.
hд – высота оборудования hд=266м.;
hст- длина строп hст=05м.;
hкр – высота грузоподъемного оборудования hкр=21м.;
h1 – запас который назначается конструктивно для выхода на стандартную высоту здания.
Ннч=15+05+266+05+21+098=84 м.
Принимаем стандартную высоту надземной части здания Ннч=84 м.
Проектируем Двухскатную утепленную кровлю т.к.здание шириной > 6м.
В верхнем строении предусматриваем ворота 3×3 м. и окна суммарная площадь которых должна быть не менее 125% от площади пола.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ
1 Расчет водозаборного сооружения открытого типа
Водозаборное сооружение открытого типа представляет собой открытые сверху камеры разделенные бычками между которыми устанавливаются затворы шандоры и сороудерживающие решетки.
Длина камеры определяется по формуле: Lк=
где Вк – расстояние между бычками в свету Вк = 11×Двх=11×261=287. Конструктивно примем Вк = 29 м.
Двх = 261 м. К принимается равным 15. hx снимаем с поперечного профиля насосной станции т.е. это расстояние от верха входа трубы до минимального уровня воды.
Сороудерживающую решетку проектируем под углом 70-800. Служебный мостик устанавливаем выше максимального уровня воды на 05-1 м.
Аванкамера представляет собой расширяющуюся в виде воронки заглубляющуюся часть канала и служит для сопряжения подводящего канала со всей шириной водозаборного фронта и глубиной водозаборного сооружения. Но аванкамеры в плане представляет собой трапецию. Центральный угол конусности принимаем равным 30-450.
2 Компоновка здания насосной станции и водозаборного сооружения
Так как в данном курсовом проекте насосная станция блочного типа то принимаем совмещённую компоновку водозаборного сооружения с насосной станции.
ПОДБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
1 Грузоподъёмное оборудование насосных станций
Тип грузоподъёмного оборудования подбирается по массе наиболее тяжёлой монтажной единицы и по длине крана которая должна быть меньше пролёта верхнего строения здания насосной станции. При массе груза до 5 т и высоте подъема > 6 м рекомендуется при подъеме от 6 до 18 м – электрические. В данном курсовом проекте принимаем кран-балку с грузоподъемностью 32 т и длиной 51 м пролёт крана-45м.
рис. 5.1 Схема кран-балки
2 Осушительные насосные установки
Они предназначены для удаления воды из всасывающих труб и приемных камер основных насосов установленных в насосных станциях заглубленного типа. Расчетный расход одного осушительного насоса определяется по формуле:
где Wi – суммарный объём воды подлежащий откачке при максимальном уровне воды в камере водозаборного сооружения. Wi= м3.
n – принятое число насосов. n=2 шт.
q1 – приток фильтрационной воды через уплотнения затворов принимается 05 1 лс на 1м уплотнения. q1=000895м3с.
t – время откачки. t=5ч=5*3600=18000с.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАПОРНОГО ТРУБОПРОВОДА
Напорные трубопроводы служат для транспортирования воды от внутристанционных трубопроводов до водоприемника. Их стоимость может превышать стоимость всей насосной станции с оборудованием. Число ниток равно числу установленных насосов и составляет 4 шт.
1 Определение числа ниток напорных трубопроводов
Количество ниток напорных трубопроводов зависит от их длины и числа установленных агрегатов. Т.к. в данном курсовом проекте длина трассы не превышает 100м то число ниток примем равным числу установленных насосов. Количество насосов 4значит количество ниток тоже 4
2 Определение расчетного расхода напорного трубопровода
Расчетный расход одной нитки напорного трубопровода проложенного от каждого насоса равен расчетному расходу этого насоса:
3 Выбор материала стенок.
Т.к. в нашем случае напорные трубы короткие и имеется несколько поворотов то в качестве материала труб принимаем сталь.
Диаметр определим по формуле:
где Vдоп принимается равной 16 20 мс.
Д= 113×=125 м. Принимаем стандартный Д=13м.
4 Определение экономического диаметра напорного трубопровода
Выбор экономически наивыгоднейшего диаметра осуществляется путем сопоставления нескольких вариантов по минимуму приведенных затрат которые включают в себя капитальные вложения и эксплутационные издержки то есть ПЗ=Ен×К+С
где Ен – нормативный коэффициент;
К - стоимость укладки 1 м. напорного трубопровода;
С – суммарные эксплутационные издержки
где а’ – стоимость 1 КВТ×ч электроэнергии;
b – процент отчислений на капитальный ремонт и восстановление.
Э – количество электроэнергии на преодоление потерь напора в трубопроводе Э=
где hт – потери напора в метрах на 1 м. трубопровода;
T – количество суток работы данного трубопровода в году;
t – число часов работы в сутки;
н.у. – КПД насосной установки н.у.=н.×дв×с=085×091×1=077
дв – КПД двигателя по паспорту;
Для выбора экономического диаметра зададимся 6 стандартными диаметра-ми которые больше и меньше принятого выше в п 6.3.
Расчет экономического диаметра сведем в таблицу 6.4.1.
Таблица 6.4.1 Расчет экономического диаметра
Диаметр трубопровода Дтрм
Стоимость 1м. Трубопровода (К) руб.
Потери напора в трубопроводе hм.
Потери электроэнергии Э кВт
Стоимость потерянной энергии а'Э руб.
Отчисления на ремонт и восстановление bk руб.
Суммарные эксплуатационные издержки С=а'Э+bk руб
Приведенные затраты ПЗ=ЕК+С
В качестве экономического диаметра принимаем Д=15м т.к. приведенные затраты при нём меньше остальных.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОВЫПУСКНОГО СООРУЖЕНИЯ
1 Выбор типа водовыпуска
Водовыпускные сооружения мелиоративных насосных станций предназначены для соединения напорных трубопроводов с водоприемником. В осушительных насосных станциях выбор типа водовыпуска зависит от места расположения насосной станции. Если насосная станция располагается в теле дамбы то чаще всего водовыпускное сооружение совмещается с ней. Если же насосная станция располагается перед дамбой то она будет строится раздельно с водовыпуском который как правило применяется сифонного типа.
2 Расчет водовыпуска сифонного типа
В данном случае насосная станция расположена перед дамбой следовательно она будет строиться раздельно с водовыпуском который в основном принимается сифонного типа.
Диаметр трубы D и выходного сечения Dвых принимаем равным Dэк=15 м.
Угол наклона восходящей ветви примем α1=300 а нисходящий α2=300.
Рекомендуемые радиусы закруглений восходящей ветви и горловины сифона r=2*15=30м r0=2*15=30м.
Минимальное заглубление верха выходного сечения рассчитывается так:
hзаглmin=4×=4×=059 м.
До дна труба не должна доходить на величину:
t=12×Dвых=12×15=18 м.
Длину колодца примем: Lк=15 *Dвых=15*15=225 м.
hmaxзагл= hзаглmin+Δh=059+028=087м
Высоту порога определим по формуле:
Нколmin=P+Dвых+hminзаг=03+15+059=239 м.
hmin- минимальная глубина воды в канале. hmin=11м.
Определим ширину по дну бассейна с откосными стенками:
Вбас=n×Dвых+a1×(n-1)=3×15+07×(4-1)=66 м.
Длина переходной части и крепления определится из выражения:
lкр+lпер=(4 5)hmaxк.
Т.к. ширина бассейна больше ширины канала по дну то их сопряжение осуществляется воронкой с центральным углом конусности =500. Тогда длина переходного участка определится по формуле:
где bк- ширина одной камеры.
bк=Двых+2b=15+2*03=21м.
Длина укреплённого участка расположенного за переходным участком будет равна: lкр=5*hмахк-lпер=5*138-484=69-484=206м.
Рис. 7.1. Сифонный водовыпуск.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
1 Смета на капитальные вложения при строительстве гидроузла насосной станции
Смета составляется по укрупненным показателям которые являются 1 кВт установленной мощности и 1м3с поднятой воды. Количество установленной мощности определим по формуле: Nуст=Nдв*nдв=250*4=1000 кВт.
где Nдв – номинальная мощность электродвигателя по паспорту;
nдв – количество электродвигателей.
Общая стоимость здания гидромеханического и силового оборудования определяется как Сi×Nуст.
Расчеты сводим в таблицу 8.1.
Таблица 8.1 Смета капитальных вложений
Наименование сооружений и оборудования
Здания насосной станции с водозабором
Гидромеханическое оборудование
Силовое электротехническое оборудование
Водовыпускное сооружение
Напорный трубопровод
Накладные расходы и плановое накопление 25% от итого
2 Смета на эксплуатационные расходы
Эксплуатационные издержки включают в себя содержание штата затраты на электроэнергию амортизационные отчисления на ремонт и восстановление сооружений и оборудования и прочие мелкие затраты. Затраты на содержание штата приведены в таблице 8.2.
Таблица 8.2 Затраты на содержание штата
Наименование должности
Зарплата в месяц руб.
Количество оплачиваемых месяцев
Дежурный гидротехник
Начисления на зарплату 4% от итого
Для определения стоимости затраченной электроэнергии необходимо выполнить водоэнергетический расчет по насосной станции и определить количество потребляемой электроэнергии. При этом объединяются в один период те месяцы где насосная станция подает один и тот же расход при одинаковом геометрическом напоре.
Число часов в период определяется по формуле:
где t – заданное число часов работы в сутки.
Потребляемая мощность определяется по формуле:
Количество потребляемой электроэнергии определяется по зависимости:
а количество поднятой воды:
W=00036×Q× Траб млн. м3.
Расчеты приводим в таблице 8.3
Таблица 8.3 Водоэнергетический расчет
Расходы на период Q м3с
Геаметрический напор в периоде Нгм.
Число суток в периоде Тсут
Число часов в периоде Траб
Потребляемая мощность N кВт
Количество потребляемой электроэнергии Э кВт
Количество поднятой воды W млн м3
Количество тонно-метров поднятой воды WH млн. м3
По значениям результатов таблицы 8.3 составим смету на эксплуатационные расходы. Результаты расчетов сведем в таблицу 8.4.
Таблица 8.4 Смета ежегодных эксплуатационных расходов
Отчисления производят от суммы
Сумма ежегодных затрат
Стоимость электроэнергии
Амартизационные отчисления на:
напорный трубопровод
гидромеханическое оборудование
силовое оборудование
Стоимость смазочных и обтирочных материалов
Общецеховые расходы 15 % от итого
3 Основные технико-экономические показатели
После определения капитальных вложений в строительство гидроузла и ежегодных затрат на его эксплуатацию определяются следующие технико-экономические показатели при помощи которых устанавливаются экономическая эффективность запроектированных мероприятий:
Капитальные вложения на 1 кВт установленной мощности
К’== =28047 (рубкВт)
где К – капиталовложения на строительство гидроузла руб.;
Nуст – сумма номинальных мощностей всех двигателей насосов кВт;
Стоимость 1 м3 поднятой воды:
где С – сумма ежегодных эксплутационных расходов руб;
W – объем воды поднятой насосной станцией за год м3.
Стоимость одного тонно-метра поднятой воды
С’’===0000476 рубт×м
где WH’ – берется из таблицы 8.3
Коэффициент использования установленного оборудования
где Nср – средняя мощность станции за рабочий период определяется по формуле: Nср = ==23321кВт.
где Э – количество электроэнергии потребляемой насосной станцией за год;
Траб – фактическая длительность работы насосной станции в год ч.;
Затраты электроэнергии на 1000 т×м поднятой воды
Э’’===00023 кВт ×ч1000т×м.
Запроектированные мероприятия по машинному водоподъему будут экономически целесообразны если будут выдерживаться условия:
) К’=49375 500 рубкВт;
) С’=000132001 рубм3;
) С’’=0000476>00002 рубт×м;
Вывод: запроектированные мероприятия по машинному водоподъёму в данном курсовом проекте не будут экономически целесообразны т.к. из 4-х условий выдерживаются только 2. Затраты на один тонно-метр получаются больше допустимых а коэффициент использования оборудования вышел значительно ниже необходимого. В данном случае необходимо произвести снижение уровня затрат и расходов.
Насосы и насосные станции В.Ф. Чебаевский К.П. Вишневский Н.Н. Накладов В.В. Кондратьев; Под ред. В.Ф. Чебаевского. – М.: Агропромиздат 1989. – 416с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений);
Горбачев В.В. Насосные станции: Учеб. пособие. Часть I. Горки 1999.
Насосы и насосные станции Под ред. В.Ф. Чебаевского. М.: Агропромиздат.1989.
Рычагов В.В. Чебаевский В.Ф. Проектирование насосных станций и испытание насосных установок М.: Колос 1982.
Каталоги насосов. Горки 1989.

НАСОСЫ Аея.docx

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
----------*----------
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ НАУКИ И КАДРОВ
БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра гидротехнических сооружений и водоснабжения
на тему: «Осушительная насосная станция»
Руководитель: Лейко Д.М.
Исполнитель: Соловьев А.В.
студент 2группы 4 курса МСФ
Обоснование схемы гидротехнического узла машинного водоподъема
1 Выбор места расположения насосной станции
2 Расчет подводящего канала
Подбор основного гидромеханического и энергетического обо-рудования .
1 Определение расчетного напора
2 Определение расчетного расхода и числа агрегатов
3 Выбор основного насоса .
4 Подбор электродвигателя
5 Определение допустимой геометрической высоты всасывания .
Проектирование здания насосной станции
1 Выбор типа здания
2 Расчет всасывающих труб
3 Расчет внутристанционных напорных трубопроводов .
4 Компоновка здания насосной станции
Проектирование водозаборного сооружения ..
1 Расчет водозаборного сооружения открытого типа .
2 Компоновка здания насосной станции и водозаборного сооружения
Подбор вспомогательного оборудования ..
1 Грузоподъёмное оборудование насосных станций
2 Осушительные насосные установки .
Проектирование напорного трубопровода ..
1 Определение числа ниток трубопроводов ..
2 Определение расчетного расхода напорного трубопровода
3 Выбор материала стенок
4 Определение экономического диаметра напорного трубопровода
Проектирование водовыпускного сооружения
1 Выбор типа водовыпуска
2 Расчет водовыпуска сифонного типа
Технико-экономические расчеты .
1 Смета на капитальные вложения при строительстве гидроузла насосной станции .
2 Смета на эксплуатационные расходы
3 Основные технико-экономические показатели
Насосные станции – это комплексы гидротехнических сооружений и оборудования обеспечивающие забор воды из источника транспортировку и подъем ее к месту потребления.
В состав насосных станций могут входить:
– водозаборные сооружения;
– водоподводящие каналы трубопроводы в том числе сифонные транспортирующие воду от водозаборных сооружений до аванкамер отстойники (при специальном обосновании);
– аванкамеры сопрягающие водоподводящие сооружения с водоприемниками сороудерживающие сооружения;
– водоприемники забирающие воду из аванкамер и подающие ее во всасывающие трубы насосов;
– всасывающие или самотечные трубопроводы подающие воду к насосам;
– здание насосных станций в которых устанавливают основные агрегаты и вспомогательное гидромеханическое электротехническое и механическое оборудование;
– напорные трубопроводы подающие воду от основных насосов к выпускным сооружениям;
– водовыпускные сооружения обеспечивающие плавный выпуск воды из напорных трубопроводов в отводящий канал или водоприемник;
Состав сооружений насосных станций их взаимное расположение и конструктивное исполнение зависят от множества факторов: назначение подачи и напоров природных условий наличие местных строительных материалов технического оснащения и другое.
В данном курсовом проекте разработана насосная станция для целей осушения работающая круглый год по 18 часов в сутки.
ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО УЗЛА
МАШИННОГО ВОДОПОДЪЕМА
1 Выбор места расположения насосной станции
Осушительные насосные станции могут располагаться перед дамбой или в ее теле. Вопрос о месте строительства насосной станции может быть решен только в результате компоновки здания после подбора основного гидромеханического оборудования и выбора типа здания насосной станции. Поэтому нанеся на продольный профиль трассы подводящего канала (строится только участок ее прилегающий к водоприемнику) максимальный (рис 1.1 ) и минимальный уровни необходимо показать на нем дамбу размеры которой приняты исходя из следующих рекомендаций: ширина по гребню – 6м; превышение гребня над максимальным уровнем – 05м; заложение откосов m =15.
Ось насосной станции предварительно расположим в точке пересечения сухого откоса с поверхности земли.
Устанавливаем исходные данные.
В качестве расчетного расхода (Qн.ст.) по графику работы насосной станции принимается максимальный расход:
Qн.ст.= Qmax = 4Q = 4×09=36м3с
Коэффициент заложения откосов m=15. Коэффициент шероховатости принимаем n = 002.
Принимаем стандартным ширину канала по дну в зависимости от расхода в нем используя рекомендации:
при Qн.ст 5 м3с принимаем ширину канала по дну b = 10м.
Размывающая скорость =09мс
Определяем площадь живого сечения канала:
Глубина воды в канале: h=
Далее определяем смоченный периметр:
Затем определим гидравлический радиус: R=
Допустимая скорость на размыв для суглинка легкого Vр=09 мс.
Из формулы Шези определим уклон канала: iр= где С=
где n- коэффициент шероховатости n=002.
Фактическую скорость определим по формуле Шези: V=C
Расход воды в канале определим по формуле: Q=V×
При найденных параметрах b m i n расчет повторим еще по нескольким расходам постепенно уменьшая до заданного минимального в результате чего определяется глубина и скорость воды в канале. Результаты сведем в табл.1.1.
Таблица 1.1 Гидравлический расчет канала
По данным табл. 1.1 строим графики h=f(Q) и V=f(Q) (рис. 1.2) по которым определим отметки уровни воды Vmax и Vmin в подводящем канале. Должно выполняться условие VmaxVр но Vmin>Vн.з. где Vн.з – допустимая скорость на заиление которая определяется по формуле:
где hmin – минимальная глубина воды в канале при заданном Qmin.
Vmax=086 мс Vр=090 мс а также Vmin=062 мс >Vн.з.=045 мс свидетельствуют о том что условие выполняется!!
ПОДБОР ОСНОВНОГО ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО И
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
1 Определение расчетного напора
На осушительных насосных станциях при перекачки воды в реку расчетный напор:
Суммарные гидравлические потери ht состоят из потерь на трение по длине всасывающего (hт.в.) и напорного (hт.н.) трубопроводов и гидравлических потерь на местные сопротивления (hт.н.) т.е.
где hт.в. – потери во всасывающем трубопроводе (05..07м);
hм. – местные потери (05..15м);
hт.н – гидравлические потери по длине:
Lн.т – длина напорного трубопровода (25..30м).
hт.в=05 м; hм = 10 м; L = 003км;
2 Определение расчетного расхода и числа агрегатов
Расчетный расход насоса определяется из условия лучшего обеспечения графика водоподачи насосной станции с максимально экономической эффективностью. В качестве расчетного расхода Qр принимаем минимальную подачу то есть Qр = Qmin = 09 м3с.
Число рабочих агрегатов определяется по формуле: n р= шт.
К числу рабочих агрегатов добавим резервный насос так как насосная станция предназначена для целей осушения и должна работать бесперебойно в течении рабочего периода. Общее число насосов nу=nр+1=4+1=5 шт.
3 Выбор основного насоса
По расчетному напору Hр и расчетному расходу Qр насоса подбираем тип и марку насоса нам подходят:
) ОВ6 – 55 с частотой вращения n=730 (обмин.) =82% (рис 2.2)
) ОВ6 – 55 с частотой вращения n=960 (обмин.). =80% (рис 2.3)
Анализируя КПД насосов выбираем насос ОВ6-55 с частотой вращения n=730 (обмин.) =820% по графику каталога насоса снимаем безразмерную характеристику V= -20.
Схема осевого насоса представлена на рис 2.4.
4 Подбор электродвигателя
Электродвигатели подбираются по максимальной мощности на валу насоса частоте вращений и форме исполнения. Мощность двигателя определяется по формуле: Nдв=(кВт)
где Qр и Нр – расчетный расход и напор насоса;
н – КПД насоса в долях;
Максимальную мощность двигателя с учетом коэффициента запаса мощности определим по формуле: Nдв=
где К – коэффициент запаса мощности К=12.
5 Определение допустимой геометрической высоты всасывания
Геометрическая высота всасывания насоса – это расстояние по вертикали от минимального уровня воды в нижнем бьефе до оси центробежного насоса. По этой величине устанавливается высотная посадка насоса. С этой целью определяется допустимая геометрическая высота всасывания по формуле:
hвдоп=Нв.пдоп – hт.в.
где Нв.пдоп – допустимая приведенная высота всасывания м.
где hдоп – кавитационный запас;
hт.в – гидравл. потери от трения во всасывающем трубопроводе hт.в =05 м.
Осевой насос устанавливаем с отрицательной геометрической высотой всасывания равной -1 м.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ
Конструкция здания насосной станции зависит от типа и производительности насосов режима водоисточника и других условий. В данном случае насосная станция заглубленная. Здание блочного типа т. к. строится для насосов типа О. Высота всасывания отрицательная. Здание совмещено с водозаборным сооружением.
2 Расчет всасывающих труб
Всасывающие трубы насосов устанавливаемые в здании блочного типа выполняются всегда в монолитном бетоне. У насосов типа О диаметр всасывающего патрубка равен диаметру рабочего колеса.
Расчет всасывающих труб сводится к установлению размеров указанных на рисунке 3.1 которые зависят от диаметра всасывающего патрубка насоса Дв=055 м.
Рис. 3.1 Всасывающая труба прямолинейного очертания
3 Расчет внутристанционных напорных трубопроводов
Внутристанционные напорные трубопроводы служат для транспортировки воды от напорного патрубка насоса к внешним напорным трубопроводам и для размещения на них запорной измерительной и другой арматуры. Диаметр их определяется по формуле: Д =113×
Vдоп – допустимая скорость Vдоп = 22 мс.
Д = 113×=072 м. Принимаем стандартный Д =08 м.
4 Компоновка здания насосной станции
Компоновку насосной станции заглубленного типа начинается с подземной части определения оси установки насоса и подсоединения к нему всасывающего и напорного трубопроводов.
Далее проводится компоновка верхнего строения:
) намечаем оси стен верхнего строения которое опирается на ленточный фундамент. Толщину стен принимаем равной 051м.
)принимаем тип конструкции верхнего строения: бескаркасная.
) рассчитываем высоту стен по формуле:
Ннч=hоб+hзап+hд+hст+hкр+
где hоб – размер оборудования с учетом фундамента на котором оно установлено hоб=15м.
hзап – запас высоты над установленным в верхнем строении оборудованием hзап=05м.
hд – высота оборудования hд=248м.;
hст- длина строп hст=05м.;
hкр – высота грузоподъемного оборудования hкр=21м.;
h1 – запас который назначается конструктивно для выхода на стандартную высоту здания.
Ннч=15+05+248+05+21=708 м.
Принимаем стандартную высоту надземной части здания Ннч=84 м.
Проектируем односкатную утепленную кровлю т.к.здание шириной менее 6м.
В верхнем строении предусматриваем ворота 3×3 м. и окна суммарная площадь которых должна быть не менее 125% от площади пола.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ
1 Расчет водозаборного сооружения открытого типа
Водозаборное сооружение открытого типа представляет собой открытые сверху камеры разделенные бычками между которыми устанавливаются затворы шандоры и сороудерживающие решетки.
Длина камеры определяется по формуле: Lк=
где Вк – расстояние между бычками в свету Вк = 11×Двх=11×17=18. Конструктивно примем Вк = 18 м.
Двх = 17 м. К принимается равным 15. hx снимаем с поперечного профиля насосной станции т.е. это расстояние от верха входа трубы до минимального уровня воды.
Сороудерживающую решетку проектируем под углом 70-800. Служебный мостик устанавливаем выше максимального уровня воды на 05-1 м.
Аванкамера представляет собой расширяющуюся в виде воронки заглубляющуюся часть канала и служит для сопряжения подводящего канала со всей шириной водозаборного фронта и глубиной водозаборного сооружения. Но аванкамеры в плане представляет собой трапецию. Центральный угол конусности принимаем равным 30-450.
2 Компоновка здания насосной станции и водозаборного сооружения
Так как в данном курсовом проекте насосная станция блочного типа то принимаем совмещённую компоновку водозаборного сооружения с насосной станции.
Проверим сооружение на всплытие при строительстве:
Выталкивающую силу определим Fвыт=W
Соответственно W=SLγ S=h*b=209м2
Где h=38м b=55м. Далее находим W=SLγ=209*16*1=3344м3.
Вес сооружения определим: G=(2Lh+2bh+Bh2L3)γбет
h2-высота плиты в основании
Подставляем значения:
G=(2*08*33*16+2*08*55*33+55*22*16)*22=6756тонн. Получили WG.
Вывод: Подземная часть НС в период строительства будет устойчива на всплытие.
подбор вспомогательного оборудования
1 Грузоподъёмное оборудование насосных станций
Тип грузоподъёмного оборудования подбирается по массе наиболее тяжёлой монтажной единицы и по длине крана которая должна быть меньше пролёта верхнего строения здания насосной станции. При массе груза до 5 т и высоте подьема до 6 м рекомендуется устанавливать ручные однобалочные краны а при подъеме от 6 до 18 м – электрические. В данном курсовом проекте принимаем кран с грузоподъемностью 32 т и длиной 36 м.
рис. 5.1 Схема подвесного крана
2 Осушительные насосные установки
Они предназначены для удаления воды из всасывающих труб и приемных камер основных насосов установленных в насосных станциях заглубленного типа. Расчетный расход одного осушительного насоса определяется по формуле:
где Wi – суммарный объём воды подлежащий откачке при максимальном уровне воды в камере водозаборного сооружения. Wi=3648 м3.
n – принятое число насосов. n=2 шт.
q1 – приток фильтрационной воды через уплотнения затворов принимается 05 1 лс на 1м уплотнения. q1=000136 м3с.
t – время откачки. t=5ч=5*3600=18000с.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАПОРНОГО ТРУБОПРОВОДА
Напорные трубопроводы служат для транспортирования воды от внутристанционных трубопроводов до водоприемника. Их стоимость может превышать стоимость всей насосной станции с оборудованием. Число ниток равно числу установленных насосов и составляет 5 шт.
1 Определение числа ниток напорных трубопроводов
Количество ниток напорных трубопроводов зависит от их длины и числа установленных агрегатов. Т.к. в данном курсовом проекте длина трассы не превышает 100м то число ниток примем равным числу установленных насосов. Количество насосов 5значит количество ниток тоже 5
2 Определение расчетного расхода напорного трубопровода
Расчетный расход одной нитки напорного трубопровода проложенного от каждого насоса равен расчетному расходу этого насоса:
3 Выбор материала стенок.
Т.к. в нашем случае напорные трубы короткие и имеется несколько поворотов то в качестве материала труб принимаем сталь.
Диаметр определим по формуле:
где Vдоп принимается равной 16 20 мс.
Д= 113×=0857 м. Принимаем стандартный Д=09 м.
4 Определение экономического диаметра напорного трубопровода
Выбор экономически наивыгоднейшего диаметра осуществляется путем сопоставления нескольких вариантов по минимуму приведенных затрат которые включают в себя капитальные вложения и эксплутационные издержки то есть ПЗ=Ен×К+С
где Ен – нормативный коэффициент;
К - стоимость укладки 1 м. напорного трубопровода;
С – суммарные эксплутационные издержки
где а’ – стоимость 1 КВТ×ч электроэнергии;
b – процент отчислений на капитальный ремонт и восстановление.
Э – количество электроэнергии на преодоление потерь напора в трубопроводе Э=
где hт – потери напора в метрах на 1 м. трубопровода;
T – количество суток работы данного трубопровода в году;
t – число часов работы в сутки;
н.у. – КПД насосной установки н.у.=н.×дв×с=083×09×1=075
дв – КПД двигателя по паспорту;
Для выбора экономического диаметра зададимся 6 стандартными диаметра-ми которые больше и меньше принятого выше в п 6.3.
Расчет экономического диаметра сведем в таблицу 6.4.1.
Таблица 6.4.1 Расчет экономического диаметра
Диаметр трубопровода Дтрм
Стоимость 1м. Трубопровода (К) руб.
Потери напора в трубопроводе hм.
Потери электроэнергии Э кВт
Стоимость потерянной энергии а'Э руб.
Отчисления на ремонт и восстановление bk руб.
Суммарные эксплуатационные издержки С=а'Э+bk руб
Приведенные затраты ПЗ=ЕК+С
В качестве экономического диаметра принимаем Д=11м т.к. приведенные затраты при нём меньше остальных.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОВЫПУСКНОГО СООРУЖЕНИЯ
1 Выбор типа водовыпуска
Водовыпускные сооружения мелиоративных насосных станций предназначены для соединения напорных трубопроводов с водоприемником. В осушительных насосных станциях выбор типа водовыпуска зависит от места расположения насосной станции. Если насосная станция располагается в теле дамбы то чаще всего водовыпускное сооружение совмещается с ней. Если же насосная станция располагается перед дамбой то она будет строится раздельно с водовыпуском который как правило применяется сифонного типа.
2 Расчет водовыпуска сифонного типа
В данном случае насосная станция расположена перед дамбой следовательно она будет строиться раздельно с водовыпуском который в основном принимается сифонного типа.
Диаметр трубы D и выходного сечения Dвых принимаем равным Dэк=11 м.
Угол наклона восходящей ветви примем α1=300 а нисходящий α2=300.
Рекомендуемые радиусы закруглений восходящей ветви и горловины сифона r=2*11=22м r0=2*11=22м.
Минимальное заглубление верха выходного сечения рассчитывается так:
hзаглmin=4×=4×=03 м.
До дна труба не должна доходить на величину:
t=12×Dвых=12×11=132 м.
Длину колодца примем: Lк=15 *Dвых=15*11=165 м.
Высоту порога определим по формуле:
Нколmin=P+Dвых+hminзаг=03+11+02=116 м.
hmin- минимальная глубина воды в канале. hmin=115м.
Определим ширину по дну бассейна с откосными стенками:
Вбас=n×Dвых+a1×(n-1)=5×11+07×(5-1)=83 м.
Длина переходной части и крепления определится из выражения:
lкр+lпер=(4 5)hmaxк.
Т.к. ширина бассейна больше ширины канала по дну то их сопряжение осуществляется воронкой с центральным углом конусности =500. Тогда длина переходного участка определится по формуле:
где bк- ширина одной камеры.
bк=Двых+2b=11+2*03=17м.
Длина укреплённого участка расположенного за переходным участком будет равна:
05840285750lкр=5*hмахк-lпер=5*148-71=74-71=03м.
Рис. 7.1. Сифонный водовыпуск.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
1 Смета на капитальные вложения при строительстве гидроузла насосной станции
Смета составляется по укрупненным показателям которые являются 1 кВт установленной мощности и 1м3с поднятой воды. Количество установленной мощности определим по формуле: Nуст=Nдв*nдв=90*5=1000 кВт.
где Nдв – номинальная мощность электродвигателя по паспорту;
nдв – количество электродвигателей.
Общая стоимость здания гидромеханического и силового оборудования определяется как Сi×Nуст.
Расчеты сводим в таблицу 8.1.
Таблица 8.1 Смета капитальных вложений
Наименование сооружений и оборудования
Здания насосной станции с водозабором
Гидромеханическое оборудование
Силовое электротехническое оборудование
Водовыпускное сооружение
Напорный трубопровод
Накладные расходы и плановое накопление 25% от итого
2 Смета на эксплуатационные расходы
Эксплуатационные издержки включают в себя содержание штата затраты на электроэнергию амортизационные отчисления на ремонт и восстановление сооружений и оборудования и прочие мелкие затраты. Затраты на содержание штата приведены в таблице 8.2.
Таблица 8.2 Затраты на содержание штата
Наименование должности
Зарплата в месяц руб.
Количество оплачиваемых месяцев
Дежурный гидротехник
Начисления на зарплату 4% от итого
Для определения стоимости затраченной электроэнергии необходимо выполнить водоэнергетический расчет по насосной станции и определить количество потребляемой электроэнергии. При этом объединяются в один период те месяцы где насосная станция подает один и тот же расход при одинаковом геометрическом напоре.
Число часов в период определяется по формуле:
где t – заданное число часов работы в сутки.
Потребляемая мощность определяется по формуле:
Количество потребляемой электроэнергии определяется по зависимости:
а количество поднятой воды:
W=00036×Q× Траб млн. м3.
Расчеты приводим в таблице 8.3
Таблица 8.3 Водоэнергетический расчет
Расходы на период Q м3с
Геаметрический напор в периоде Нгм.
Число суток в периоде Тсут
Число часов в периоде Траб
Потребляемая мощность N кВт
Количество потребляемой электроэнергии Э кВт
Количество поднятой воды W млн м3
Количество тонно-метров поднятой воды WH млн. м3
По значениям результатов таблицы 8.3 составим смету на эксплуатационные расходы. Результаты расчетов сведем в таблицу 8.4.
Таблица 8.4 Смета ежегодных эксплуатационных расходов
Отчисления производят от суммы
Сумма ежегодных затрат
Стоимость электроэнергии
Амартизационные отчисления на:
напорный трубопровод
гидромеханическое оборудование
силовое оборудование
Стоимость смазочных и обтирочных материалов
Общецеховые расходы 15 % от итого
3 Основные технико-экономические показатели
После определения капитальных вложений в строительство гидроузла и ежегодных затрат на его эксплуатацию определяются следующие технико-экономические показатели при помощи которых устанавливаются экономическая эффективность запроектированных мероприятий:
Капитальные вложения на 1 кВт установленной мощности
К’== =30429 (рубкВт)
где К – капиталовложения на строительство гидроузла руб.;
Nуст – сумма номинальных мощностей всех двигателей насосов кВт;
Стоимость 1 м3 поднятой воды:
где С – сумма ежегодных эксплутационных расходов руб;
W – объем воды поднятой насосной станцией за год м3.
Стоимость одного тонно-метра поднятой воды
где WH’ – берется из таблицы 8.3
Коэффициент использования установленного оборудования
где Nср – средняя мощность станции за рабочий период определяется по формуле: Nср = =17510кВт.
где Э – количество электроэнергии потребляемой насосной станцией за год;
Траб – фактическая длительность работы насосной станции в год ч.;
Затраты электроэнергии на 100 т×м поднятой воды
Э’’===00035 кВт ×ч1000т×м.
Запроектированные мероприятия по машинному водоподъему будут экономически целесообразны если будут выдерживаться условия:
) К’=30429 500 рубкВт;
) С’=000022 001 рубм3;
) С’’=00009100002 рубт×м;
Вывод: запроектированные мероприятия по машинному водоподъёму в данном курсовом проекте не будут экономически целесообразны т.к. из 4-х условий выдерживаются только 2. Затраты на один тонно-метр получаются больше допустимых а коэффициент использования оборудования вышел значительно ниже необходимого. В данном случае необходимо произвести снижение уровня затрат и расходов.
Насосы и насосные станции В.Ф. Чебаевский К.П. Вишневский Н.Н. Накладов В.В. Кондратьев; Под ред. В.Ф. Чебаевского. – М.: Агропромиздат 1989. – 416с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений);
Горбачев В.В. Насосные станции: Учеб. пособие. Часть I. Горки 1999.
Насосы и насосные станции Под ред. В.Ф. Чебаевского. М.: Агропромиздат.1989.
Рычагов В.В. Чебаевский В.Ф. Проектирование насосных станций и испытание насосных установок М.: Колос 1982.
Каталоги насосов. Горки 1989.