Насосная станция для орошения с насосами типа Д

хар-ка.dwg

рис.7. Характеристика насоса D3200-33(20РДн) n=980 обмин

насосы (2).docx

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства»
Кафедра «Насосы и насосные станции»
“Насосная станция подземного типа насосы типа”Д””
Пояснительная записка
Принял: Али Мунзер Сулейман
Техническое задание на курсовой проект.
Назначение насосной станции -для орошения;
График водопотребления:
График колебаний уровней воды в водоисточнике:
Водоисточник –водохранилище;
Водоприёмник – канал;
Максимальная отметка уровней воды в водоприёмнике – 60 (м);
Грунт – суглинок средний;
Стоимость 1 кВт*ч электроэнергии – а=3 (руб);
Дополнительные сведения: Qф=1.1
)План местности с нанёсённой трассой водоподачи представлен на рис.1.
Насосная станция это комплекс гидротехнических сооружений и оборудования обеспечивающие забор воды из источника и транспортирующий её с помощью насосных агрегатов к месту потребления.
1.Назначение насосной станции:
Насосная станция предназначена для орошения.
2.Данные положенные в основу проекта:
Техническое задание для проектирования;
План местности с нанесённой трассой водоподачи.
Конструктивное описание сооружений узла насосной станции.
Схема гидроузла насосной станции приведена на рис.2. В её состав входят:
Водозаборное сооружение;
Здание насосной станции;
Напорный трубопровод;
Водовыпускные сооружения;
Рис.2. Схема гидроузла насосной станции.
Расчёт подводящего и отводящего каналов.
Расчёт каналов проводим согласно руководству по проектированию мелиоративных и межхозяйственных каналов оросительных систем (СНип 1985*).
Расчёт отводящего канала.
Канал принимаем трапециидального сечения с земляным руслом. Характеристики поперечного сечения и уклон дна канала определены по максимальному расходу:
Для расчётов принимаем:
Коэффициент заложения откосов – m=1(суглинок средний);
Коэффициент шероховатости русла – n=0.0225 (1Q20 м3с);
Относительную ширину канала по дну: =bh=2.2 ..5
Где b-ширина канала по дну
h- максимальная глубина воды в канале
- Допустимая не размывающая скорость Vр=1 (мс) (суглинок средний);
) Определение площади поперечного сечения канала:
=QmaxVр=2.11=2.1(м2)
Определение глубины воды в канале:
Принимаем =bh=2.2 => b= h=2.2h
Тогда: =2.2h2+1h2=3.2h2
1=3.2h2 => h=2.13.2=0.81 (м);
) Определение ширины канала по дну:
b=2.2*h=2.2*0.81=1.78 (м)
Из условия производства работ принимаем b=2 (м);
)Уточняем глубины воды в канале:
H=-b+-b2+4m2m=-2+13.522=0.8 (м)
Определение смоченного периметра сечения канала:
X=b+2h1+m2=2+2*0.81+12=4.26 (м)
Определение гидравлического радиуса:
Определение уклона дна канала:
c=1n*RY-коэффициент Шези
C=10.0225*0.4931.50.0225=37.906
Зная bhmnI и задаваясь –“h”- определяем расход для нескольких значений наполнений канала. Расчёт сводим в таблицу 1.
По данным таблицы 1 строим график зависимости Q=f(h) который приведён на рис.2.
Рис.2. Характеристика канала.
)Определение отметки дна отводящего канала:
дно отв.кан.=maxувок-max=60-0.8=59.2
)Определение отметки форсированного уровня воды в канале:
фувок=док+hф=59.2+0.9=60.1
hф-глубина воды в канале при Qф=4*Qmin=4*0.7=2.8 (м3c)
Из рис.2. hф=0.9(м);
) Определение отметки бермы отводящего канала:
бок=фувок+а=60.1+0.3=60.4
Где а-запас. а=0.3(Qma
) Определение строительной глубины в отводящем канале:
hст=бок-док=60.4-59.2=1.2 (м);
Поперечное сечение канала приведено на рис.3.
Расчёт подводящего канала.
Форма поперечного сечения подводящего канала:
Форму поперечного сечения подводящего канала принимаем такую же как и в отводящем канале;
Определение отметки дна подводящего канала:
Отметку дна подводящего канала устанавливаем из условия забора максимального количества воды в канале из водоисточника при minув
дпк=min увпк-hф=25-0.8=24.2
min увпк- минимальный уровень воды в водохранилище =25
hф-глубина воды в канале при Qф
Qф=КQmax=1.1*2.1=2.31 (м3c)
Определение отметки бермы подводящего канала:
бпк=maxув+a=26+0.3=26.3
Где а-запас. а=0.3(Qmax10 м3c)
Определение строительной глубины подводящего канала:
hст=бпк-дпк=26.3-24.2=2.1
Поперечное сечение подводящего канала приведено на рис.4.
Определение места положения насосной станции.
Согласно заданной трассы водоподачи составляем профиль в масштабе: Мв 1:100
Который приведён на рис.5.
Место расположения здания насосной станции определяется по среднему экономическому заглублению при Qmax=2.1(м3c)
Место расположения оси здания насосной станции допускает глубину выемки от поверхности земли до дна подводящего канала равную: hзагл=59Qmax-1+5=5.61 м
Тогда отметка поверхности земли в месте расположения оси здания насосной станции:
знс=дпк+hзаг=24.2+5.6=29.8
Что определяет ось здания насосной станции на ПК
Определение расчетных Q и H основных насосов и их количество.
1 Определение расчетной подачи и количество насосов.
Расчетную подачу насосов и их количество определяем из условия лучшего покрытия графика водопотребления.
Количество насосов определяем следующим образом:
где nраз - количество разменных насосов принимаем nраз=0(шт).
nосн - количество основных насосов nосн=nраб+nрез
где nраб - количество рабочих насосов: nраб=QmaxQmin=2.10.7=3(шт)
nрез - количество резервных насосов принимаем nрез=1(шт) (nраб6).
Расчетный расход одного насоса: Qр=Qн=07 (м3с) (минимальный).
2 Определение расчетного напора основных насосов.
Расчётный напор определяется по формуле:
где hm - сумма потерь напора на местные сопротивления так как водоисточник - водохранилището hm=0.9 (м).
hl – потери напора по длине всасывающего и напорного трубопровода:
hl=I*L=0.586*4=2.344 (м)
где I – удельные потери напора I=4 (Qmax2.1 м3с )
L – длина трубопровода в километрах L= 0.586 км.
Нг.ср - средняя взвешенная геодезическая высота подъема воды.
Для определения Нг.ср необходимо построить совмещенный график (рис. 6.)
Нг.ср определяем по формуле:
Нг.ср=(Нгi*Qi*ti)(Нгi*Qi)=7571.27220.50=34.34 (м)
Расчет сводим в таблицу 2.
Табл.2. таблица для определения Нг.ср
Нр=Нн=Нг.ср+hm+hl=34.34+2.34+0.9=37.58 (м).
Нmax=Нг.max+hm+hl=34.6+2.34+0.9=37.84 (м).
Нmin=Нг.min+hm+hl=33.8+2.34+0.9=37.04 м.
Выбор основного гидромеханического и электрического оборудования.
Насос типа “Д” D3200-33(20НДн) n=980 обмин.
Параметры насоса сводим в таблицу 3. Характеристика насоса представлена на (рис.7.)
Табл.3. Параметры насоса D3200-33
D=550(мм)-диаметр колеса.
Выбор электрического оборудования.
Электродвигатель выбираем в зависимости от:
-Типа насоса(насос типа “Д”).
- Формы исполнения (горизонтальный).
-Формы соединения (непосредственно).
-Частоты вращения насоса (n=980 обмин).
- Мощности электродвигателя.
Nдв=Nнасоса*К=328*1.2=393.6(КВт)
N1=9.81*Hmax*Qmin Qmin=9.81*37.84*0.610.78=290 (КВт)
N2=9.81*Hmin*Qmax Qmax=9.81*37.04*0.750.83=328 (КВт)
Принимаем Nнасоса=328(КВт)
К-коэффициент запаса на возможность перегрузки двигателя. Принимаем К=1.2(N>300)
По каталагу электродвигателя подбираем электродвигатель марки ”А-12-49-6” чьи характеристики сведены в таблицу 4.
Табл.4. параметры электродвигателя “А-12-49-6”
Схемы электродвигателя А-12-49-6 и насоса типа “Д” представлены на рисунках 7’(а) и 7’(б) соответственно.
Определение отметки установки насоса и выбор типа здания насосной станции.
1. Определение допустимой геометрической высоты всасывания.
Ho=10(м) – атмосферное давление.
hпж=0.2(м) (t=20-30oc) – давление насыщенных паров.
h=0.3 (м) – потери насоса во всасывающем трубопроводе.
h-кавитационный запас насоса который определяется граничных условий насоса.
При Hmax->h1=5.8 (м)
hв1=Ho-hпж-h-h1=10-0.2-0.3-5.8=3.7 (м)
hв2=Ho-hпж-h-h2=10-0.2-0.3-6.1=3.4 (м)
Принимаем : hв=3.4 (м)
2. Определение типа здания насосной станции.
Типа здания насосной станции зависит от:
-Типа насоса (тип”Д”)
-Колебаний У.В. в водоисточнике (-h=1м)
-Подачи насоса (Q=0.7м3c).
-Допустимой высота всасывания насоса(hв=3.4 м).
Тип здания насосной станции определён исходя их схемы представленной на рисунке 8.
hвконстр=2.8hвдоп=3.4 =>принимаем надземный тип здания.
3. Определение отметки оси насоса.
осиН.с.= minУВ+hв=25+2.8=27.8
Компановка и определение размеров здания насоснойстанции.
Выбор оборудования на всасывающей линии насосов.
Исходя из диаметра Дв=0.6(м)(диаметр входа в насос) подбираем оборудование:
Монтажная вставка. Схема монтажной вставки представлена на (рис.9.)
Рис.9. схема монтажной вставки на всасывающей линии.
Конфузор. Схема конфузра представлена на (рис.10.)
Рис.10. схема конфузора на всасывающей линии.
Д2=(1.2 1.25)*Дв=0.72 ..0.75 (м)
L=(3 .4)*(Д2-Дв)=0.6 0.8 (м)
Выбор оборудования на напорной линии насосов.
Исходя из диаметра Дн=0.5(м)(диаметр выхода из насоса)и давления (Р) подбираем оборудование:
Р=Н*1.210=37.58*1.210=4.51 (Бар)
Принимаем оборудование да 6 (Бар)
Монтажная вставка. Схема монтажной вставки представлена на(рис.11)
Рис.11. схема монтажной вставки на напорной линии.
Обратный клапан. Схема обратного клапана представлена на(рис.12.)
Рис.12. схема обратного клапана на напорной линии.
Задвижка( для регулирования подачи воды). Задвижка представлена на (рис.13.)
Рис.13. схема задвижки на напорной линии.
Диффузор. Схема диффузора представлена на (рис.14.)
Рис.14. схема диффузора на напорной линии.
Д2=(1.2 .1.25)*Дн=0.6 .0.625(м)
L=(6 .7)*(Д2-Дн)=0.6 .0.7 (м)
Определение размеров здания насосной станции.
Определение ширины здания.
Ширину здания определяем из условия размещения внутри здания основного оборудования всасывающих и напорных коммуникаций а также из условия обеспечения монтажно-эксплуатационного проходов.
Проход между основным насосом и стеной а также насосом и другим оборудованием(кроме двигателя) должно быть не менее 1(м).
Проход между основным электродвигателем и стеной а также электродвигателем и другим оборудованием (зависит от напряжения):
Принимаем 1.2 (м) (U=6000 В)
Минимальное расстояние от сварного шва до стены должно быть не менее 0.3 (м) (для удобства сварки и ремонта)
Минимальное расстояние от задвижки до стены должно быть не менее 0.7(м)
Ширина здания насосной станции увязывается со стандартными жб деталями (6912 (м)). Сборные жб элементы промышленного изготовления представлены на (рис.15.)
Вос=0.4+0.3+0.8+0.65+1.02+0.74+0.65+1.1+0.7+0.6+0.3+0.4=6.89 (м)
Запас от сварного шва до стены увеличиваем до величина 0.97(м)
Тогда ширина надземной части будет равна:
Внад.ч.=Вос+2ст=9+2*0.3=9.6 (м)
Где ст=0.3(м) – ширина стеновой панели.
Подбор грузоподъёмного механизма внутри здания.
Внутри здания для монтажа и демонтажа используется кран который подбирается в зависимости от ширины здания и веса наиболее широкой детали насосного агрегата(Gдв=2970кг).
G5(тонн) => принимаем электрический подвесной кран схема которого представлена на (рис.17.)
Определение высоты здания.
Высота здания насосной станции определяется исходя из формулы:
P+Нагр+Нзап1+Нагр+Нстроп+Нкрана+Нзапас2=Hзд
Где Р=0.3 (м)- высота фундамента.
Нагр=1.5 (м) – высота агрегата.
Нзап1=0.7 (м) – расстояние между агрегатом при переноске.
Нстроп=0.7 (м) – габариты строп (гибкая стропа).
Нзап2=0.1 (м) – расстояние между краном и балкой.
Нзд=0.3+1.5+0.7+1.5+0.7+2.05+0.1=6.85 (м)
Определим требуемую длину колонн:
hтреб=hпод.части+Hзд=1+6.85=7.85 (м)
Исходя из стандартов принимаем колонны h=8.1 (м).
hнад.части=h-1=8.1-1=7.1 (м)
Поперечное сечение здания насосной станции представлено на (рис.17)
Определение длинны здания насосной станции.
Длину здания насосной станции определяем исходя из формулы:
Lос=Lагр*nагр+L1*(nагр-1)+Lа+Lмп=3.777*4+1.2*3+1.2+3.76=23.668 (м)
Где Lагр=3.777 (м) –длинна агрегата
nагр=4 –количество агрегатов.
Lмп-длинна монтажной площадки:
Lмп=1+Lдет=1+1.760+1=3.76 (м)
Где Lдет- габариты ремонтируемой детали Lн1=2.2629(м) – длинна насоса
Lн2=1.760 (м) –ширина насоса
Lд1=1.515 (м) – длинна двигателя
Lд2=1.140 (м) – ширина двигателя
Принимаем Lдет=1.760 (м)
Длину здания увязываем со стандартными сборными жб деталями (стеновыми панелями) => Lос=24 (м)
В связи с невозможностью размещения водоводов увеличиваем длину здания до 30 метров (5х6)
План насосной станции и продольный разрез представлены на рис.18 и рис.19 соответственно.
Водозаборное сооружение.
ВЗС -Водозаборное сооружение – гидротехническое сооружение через которое вода поступает из водоисточника в здание насосной станции.
Тип компоновки воозаборного сооружения зданием насосной станции зависит от:
- водоисточника (водохранилище);
- типа насоса (насос типа «Д»);
- типа здания насосной станции (наземный тип ЗНС);
- колебания уровней воды в водоисточнике h=1 м.
Вывод: исходя из выше указанных факторов принимаем раздельный тип компоновки состоящий из водоприемных камер и аванкамер.
Определение размеров водоприемных камер.
Определяем число водоприемных камер:
Число водоприемных камер принимаем равным числу насосов: nк=4 (nн=4 )
Определяем габариты водоприемной камеры:
bк=1.5÷2*Двх=15÷2*1=15÷2 (м)
где Двх=4Qн *вх =4*0.7 3.14*(0.8÷1.0) =1.056 0.94 (м)
Принимаем Двх=1 (м) => bк=2 (м)
lк=3÷4*Двх-Дв=3÷4*1-0.6=1.2 1.6 (м)
Принимаем lк=1.6 (м)
Определяем ширину водозаборного фронта:
Bфр=nк*bк+nк-1*b=4*2+4-1*0.6=9.8 (м)
где b=06 (м) - толщина бычка.
Определяем отметки дна камер:
ДК=minУВ-h1-h2=25-06-08=236
где h1 - расстояние от входа до минимального уровня воды
h1=06Двх=06*1=06 (м)
h2=08Двх=08*1=08 (м)
Строительная глубина водоприемных камер:
hк=БПК-ДК=26.3-23.6=2.7 (м)
Определяем длины водоприемных камер:
Длину водоприемных камер определяем конструктивно из условия размещения служебных мостиков пазовых конструкций решеток и затворов но оно должно быть не менее 3*Двх.
Схема для расчета представлена на (рис.20.)
Рис.20. схема для расчёта длины водоприёмных камер.
Определяем площади отверстия перекрывающего сороудерживающие решетки:
=k*fот=12*14=168 (м2 )
где k=12 – коэффициент учитывающий стеснение потока решеткой
fот – площадь отверстия
fот=Qнот=0705=14 (м2)
где от=05 мс – допустимая скорость у решетки.
hот=bк=1.682=0.84 (м)
Принимаем hот=09 (м)
Водоприемные камеры оборудуются грузоподъемным механизмом для монтажа и демонтажа затворов и решеток. Устанавливаем таль схема которого представлена на рис.20.
H=hзап+hдет+hстр=05+1+07=22 (м)
где hзап=05 (м) - расстояние между ограждением и деталью
hдет - габарит решетки (затвора):
hдет=hот+01=09+01=1(м)
hстр=07 (м) - габарит строп.
Принимаем стандартное значение высоты таля H=25 (м)
Определение размеров аванкамеры
Длину аванкамеры рассчитываем по формуле:
Lав=Bфр-bкан2tg2=9.8-22*tg(20)=10.75(м)
Принимаем Lав= 11(м)
Где Bфр=9.8(м)-ширина водозаборного фронта.
=40-угол конусности.
Аванкамера состоит их двух участков:
- 1 часть с уклоном и её длинна составляет:
L1=ДПК-Дкам0.2=24.2-23.60.2=3(м)
Где ДПК=24.2-отметка дна подводящего канала.
Дкам=23.6- отметка дна водоприёмных камер.
-2 часть с горизонтальным дном имеет длину:
Напорные трубопроводы
Напорные трубопроводы предназначены для подачи воды от здания насосной станции до водовыпускных сооружений.
1 Определение числа ниток напорного трубопровода
Число ниток напорного трубопровода определяется в зависимости от:
-длинна напорного трубопровода(Lтр=586(м)>100(м))
-типа насоса (тип”Д”)
-подачи насосной станции(Q=2.1(м3c)>1(м3с)
-количества основных насосов(nн=4(шт)>3(шт)
Исходя из вышеуказанных факторов принимаем две нитки напорного трубопровода.
2. выбор типа соединений напорных насосов
Поскольку число насосов кратно числу ниток напорного трубопровода производим объединение двух напорных линий основных насосов в один напорный трубопровод. Схема соединения линий насосов представлена на рис.21.
Рис.21. Схема соединения линий насосов
3. Выбор материала напорного трубопровода
Материал напорного трубопровода зависит от давлений и диаметров.
За расчётное давление принимаем:
Рр=К*Рнт=1.2*3.78=4.5(ат)
Где К=1.2- коэффициент запаса который вводится в связи с возможностью повышения давления при гидроударе.
Рнт-максимальное давление трубопровода.
Рнт=Нmax10=37.8410=3.784(ат)
Диаметр трубопровода предварительно определяем по следующей формуле:
Д=(0.7 .0.8)*Qтр=0.72 ..0.82 (м)
Qтр=Qнсhтр=2.12=1.05 (м3c)
При Рр=4.5(ат) и Д=0.8 (м) принимаем сборные жб предварительного напряжения.
4. Определение экономического диаметра напорного трубопровода
Для определения экономического диаметра необходимо иметь следующие данные:
-график водопотребления
-количество насосов(nн=4(шт))
-количество ниток напорного трубопровода(n=2(шт))
-материал напорного трубопровода(жб)
-схема соединений напорного трубопровода с напорной линией насоса
-стоимость укладки 1 погонного метра напорного трубопровода-Ка
-вид энергии(электроэнергия)
-коэффициент стоимости 1 КВТ*ч электроэнергии (а=0.01 руб КВТ*ч)
-КПД насосной установки КПДн.у.=КПДн*КПДд*КПДсеть=0.99*0.82*0.925=0.75
Выбор наивыгоднейшего диаметра напорного трубопровода сводим к рассмотрению нескольких вариантов трубопровода с различными диаметрами.
Экономический диаметр должен соответствовать минимуму приведённых затрат:
Где В-приведённые накопительные затраты:
Еn-нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений Еn=0.12=1Tок=1(8 10)=1.2
Ток-срок окупаемости(8-10) месс.
С+Б- эксплуатационные затраты
Б- отчисления на арматизацию и текущий ремонт:
М=0.0154- суммарный коэффициент отчислений на год
С- стоимость энергии теряемой в трубопроводе на преодоление гидравлических сопротивлений:
Э- количество теряемой энергии в год на преодоление гидравлических сопротивлений:
Э=N*T=9.81*Q*H*TКПДн.у.
Т=3888(ч) – продолжительность работы насосной установки за год.
hт-потери напора в трубопроводе:
Коэффициент сопротивления удельное сопротивление трубопровода.
qi- средняя кубическая постоянная приведённнная величина расхода которая зависит от графика водоподачи и количества ниток напорного трубопровода.
qi=3t1+2t2+9t3+t4T*hтр*Qн
Расчёт экономисеского диаметра ведём в табличной форме. Расчёт сносим в таблицу 5.
Табл.5. расчёт экономического диаметра.
В результате расчёта экономический диамер принимаем равным Д=800(мм)
5. определение толщины стенки напорного трубопровода
Толщину напорного трубопровода определяем исходя из формулы:
ст=0.1*Дэк=0.1*0.8=0.08(м)
Водовыпускное сооружение
Водовыпускное сооружение сопрягает концевую часть напорных трубопроводов с водоприёмником(отводящий канал) который должен обеспечивать:
Плавное сопряжение потока воды выходящего из напорных трубопроводов с потоком воды в отводящем канале с минимальными гидравлическими потерями.
Предотвращение обратного тока воды при остановке насоса.
Прочность и устойчивость.
Предотвращение образования вакуума при опорожнении трубопровода.
Выбор типа водопропускного сооружения.
Тип водовыпускного сооружения зависит от:
Колебаний УВ в отводящем канале
Н=ФУВОК-minУВ=60.1-59.6=0.5(м)
где =ФУВОК=60.1 –отметка форсированного уровня воды в отводящем канале.
minУВ=59.6 – отметка минимального уровня воды в отводящем канале.
Возможность применения водовыпускного сооружения сифонного типа.
Проверяем сифон на зарядку:
Vminгс- минимальная скорость в горле сифона.
Vminгс=4*QminП*Dтр2=4*0.73.14*0.82=1.39 (мсек)
Vзар- скорость зарядки сифона.
Vзар=3.4*Rгс=3.4*0.2=1.52 (мсек)
Rгс-гидравлический радиус горла сифона:
Vminгс=1.39Vзар=1.52 => условие не выполняется. Принимаем водовыпускное сооружение с механическим устройством.
1. Определение размеров водовыпускного сооружения
Определение диаметра сечения выходного отверстия:
Dвых=4*QП*Vвых=4*1.43.14*(1.5 .2)=1.1 ..0.89 (м)
Где Q- максимальный расход по каждой нитке напорного трубопровода.
Q=2*Qn=2*0.7=1.4 (м3с)
Vвых- минимальная скорость движения воды на выходе из напорного трубопровода.
Определение длинны диффузора:
Lд=(6 7)*(Dвых-Dтр)=1.2 ..1.4(м)
Определение скорости воды на выходе при работе одного насоса:
Vвыхmin=4*QП*Dвых2=4*0.73.14*12=0.89 (мc)
Определение величины заглубления отверстия на выходе под отметкой minУВ:
hзаг=(4 5)*Vminвых22g=0.16 .0.2(м)
Принимаем hзаг=0.2(м)
Определение отметки дна колодца:
Дно кол=minув-hзаг-Dвых-0.3=59.6-0.3-1-0.3=58.0
Определение высоты колодца:
hкол=бок-дно кол=60.4-58=2.4(м)
Определение ширины колодца:
Вкол=Вос+Dвых+0.3*2=2.4+1+0.6=4(м)
Где Вос- расстояние между осями трубопроводов.
Вос=Dвых+2*0.3+б=0.8+2*0.3+0.4=1.8(м)
б=0.4(м) – ширина бычка.
Расстояние между осями трубопровода нужно согласовать с возможностью производства работ для этого определяем расстояния между трубопроводами.
Вп=Вос-Dтр-2* сттр=2-0.8-2*0.08=1.04(м)
сттр=0.08(м) – толщина стенки напорного трубопровода.
Так как Вп1.2 то принимаем Вп=1.2(м)
Тогда:Вос=Вп+Dтр+2* сттр=1.2+1+2*0.08=2.36(м)Принимаем Вос=2.4м
Определяем длину колодца:
Lкол=(2 3)*Dвых=2 3(м)
Определяем длину участка сопряжения:
Lсопр=(4 .5)*( Дно ок-Дно кол)=4.8 ..6(м)
Принимаем Lсопр=6(м)
Определение длинны переходного участка:
Lпер=Вфр-bк2tgв2=4-22tg(402)=2.74(м)
Определение длинны участка крепления:
Lк’=(4 5)*hк=(4 .5)*0.9=3.6 .4(м)
hк-max глубина воды в канале.
Определение диаметра воздушной трубы предназначенной для выпуска и впуска воздуха в напорный трубопровод или из него:
dв=(15 .16)*Dтр=160 ..133
принимаем dв=150(мм)
Для предотвращения обратного тока воды при остановке насоса и при аварии на выходе из напорного трубопровода устанавливают запорное устройство механического действия.
Dвых=1(м)1.2(м)=> принимаем затвор типа “хлопушка с противовесом”.
Вспомогательное оборудование
Для нормальной работы насосной станции необходимо принимать следующие вспомогательные системы:
Система заливки насоса (вакуум система). Для заливки насоса водой устанавливаем два вакуум насоса один рабочий другой резервный.
Производительность насоса: q=Wt (м3мин)
Где W-объём воздуха во всасывающем трубопроводе и напорном до задвижки расположенной на напорной линии насоса.
t-время заливки насоса. Принимаем от 3 до 5 мин.
Требуемы напор: Нв=hв+(0.1 ..0.2)*hв
Где hв- высота всасывания(расстояние от минимального уровня воды до оси насоса).
Дренажная система(для откачки из помещений здания фильтрационных вод).
Устраиваем два насоса: один рабочий и один резервный.
Подача насоса: q=3.5 ..5 (лс) (Q10 м3с)
Напор насоса определяется как разность максимального уровня воды в водоисточнике и минимального уровня воды в дренажном колодце который устраивается в торцевой части здания вод монтажной площадкой и объём его определяется от 10 до 14 минутной подачи дренажного насоса.
Система технического водоснабжения. Принимаем централизованную схему технического водоснабжения.(Q100 м3с)
Противопожарная система. Устанавливаем два противопожарных насоса: один рабочий другой резервный. Предусматриваем первичные средства пожаротушения(огнетушители вёдра с песком и др).
Распределительные и пусковые устройства. Это аппаратура для управления насосными агрегатами.
Контрольно-измерительная аппаратура( ваккуометры манометры вольтметры частотометры и др).
Гидравлический расчёт
Для нахождения рабочей точки более удобно пользоваться не напорной характеристикой насоса а графической зависимостью между Нг и расходом Q.
Для получения кривой Нг-Q из ординат Н и Q вычитаем соответствующие потери напора.
Потери напора определяем для подачи одного насоса.
Отдельно в коммуникациях насосного агрегата и в напорном трубопроводе тоесть на участках А и В. Схема разделения на участки приведена на рис.22
Рис.22. схема разделения на участки
Соответственно обозначим:
hта- потери на участке А.
hтв- потери на участке В.
Расчёт сводим в таблицу 6.
Табл.6. Определение суммарных потерь на участках А и В.
Сороудерживающая решётка
Нагнетательные линии
Напорный трубопровод
Водо-выпускное сооружение
f- коэффициент сопротивления.
Потери напора выражаем через расход: hт=K*Q2
Где К-суммарный коэффициент сопротивления:
КаКб-коэффициенты сопротивлений соответственно на участках А и Б для одного насоса.
U- коэффициент зависящий от числа работающих насосов:
Qтр- расход пропускаемый по трубопроводу.
Ка=hтаQn2=1.350.72=2.8
Кб=hтбQn2=2.750.72=5.6
В зависимости от схемы коммуникаций всасывающих и напорных трубопроводов и графика водопотребления немечаем возможные расчётные случаи:
Работает один насос U=1
Работает два насоса U=4
Расчёт по определению напора ля любого режима сводим в таблицу 7.
Табл.7. определение потерь для разных расходов.
По данным таблицы 5 определяем значение Нг для любого режима работы насосной станции. Нг=Н-hт
Расчёт сводим в таблицу 8.
Табл.8. определение Нг.
Кривые: Н-Q кпд-Q Нг-Q Нг-2Q представлены на рис.23.
Водноэнергетический расчёт
Задачей водноэнергетического расчёта является определение подаваемой воды за год а также количество затрачиваемой электроэнергии на выполнение этой работы.
Водноэнергетический расчёт выполняем в табличной форме(табл.9.)
Где t-количество суток в периоде(по рис.6.)
tч-количество часов в периоде. tч=24*t
Q- ордината графика водопотребления
Нг-геодезический напор (рис.6.)
n-количество работающих насосов.
qф- фактический напор насоса.
Qф-фактическая подача насосной станции.
Нф- фактический напор насоса.
КПДф-фактический КПД насоса.
Тф-фактические время насосной станции.
КПД н.с.ф-фактический кпд насосной станции.
КПД н.с.ф=КПДф.*КПДд*КПДпер*КПДсеть.
Nф-фактическая мощность насосной станции.
Nф=9.81*qф*n*НФКПДн.с.ф
Эф-фактическое количество потребляемой энергии.
Wф-фактическое количество воды подаваемой насосной станцией за год
Wф*Hф- фактическое количество воды подаваемое насосной станцией за год в Т*м
Табл.9. водноэнергетический расчёт.
По графику водопотреб.
По результатам водноэнергетического расчёта строим строим фактический график водоподачи(рис.6.б.)
Технико-экономические расчёты и показатели насосной станции
Технико-экономический расчёт.
На основе технико-экономических расчётов обосновывается целесообразность строительства проектируемой насосной станции и её рентабельность.
Критерием технико-экономической эффективности является минимум приведённых затрат.
Где U-годовые эксплуатационные затраты(затраты на ремонт заработную плату и т.д.)
К-капитальные затраты.
Е-нормативный коэффициент экономической эффективности:
Где Ток-срок окупаемости( от 8 до 10 лет).
Капитальные затраты на строительство монтажные работы оборудование по гидроузлу насосной станции определятся укрупнённым измирителем расчёта. Расчёт сводим в табл10.
Табл.10. Расчёт суммы затрат.
Здание Н.С.+ВЗС+ВВС Q=2.1 м3с Нрасч=37.58
Дополнительные затраты(временные сооружения и др)
Непредвиденные расходы
Эксплуатационные затраты
Ежегодные эксплуатационные затраты включают:
-отчисления на амортизацию.
-затраты на электроэнергию.
-затраты на заработную платы.
2.1. Затраты на содержание обслуживающего персонала
Затраты на содержание обслуживающего персонала приведены в таблице11.
Табл.11. Затраты на содержание обслуживающего персонала.
Продолжительность работы за год (мес)
Зарплата за год (руб)
Начальник насосной станции
Машинист вспомогательного оборудования
Начисления на зарплату
2.2. Схема ежегодных эксплуатационных затрат.
Расчёт ежегодных эксплуатационнах затрат сводим в таблицу 12.
Табл.12. ежегодные эксплуатационные затраты.
Ежегодные затраты (млн руб)
Отчисления на амортизацию и ремонт ЗНС ВВС ВЗС.
Стоимость электроэнергии
Затраты на арматуру и смазочные материалы
Общехозяйственные расходы
Технико-экономические показатели насосной станции
Капитальные затраты на 1 Квт установленной мощности:
Кз=КN=3177.5400.4=1.99 млн.рубКвт
Где К-капитальные затраты на строительство гидроузла насосной станции
N- сумма по паспорту мощностей всех установленных электродвигателей включая резервный.
Себестоимость 1 м3 поднятой воды:
И'=ИWф=13805000019045500=7.24 руб
где И - сумма ежегодных эксплуатационных затрат И=138.05*млн (руб)
Wф – фактическое количество воды подаваемой насосной станцией за год.
Себестоимость 1 т*м поднятой воды
И''=ИWф*Нф=138050000751400000=018 руб
где Wф*Нф - сумма фактического количества воды подаваемой насосной станцией за год
Коэффициент использования установленного оборудования
α=NсрN=5382020=027 руб
где Nср – средняя мощность насосной станции за рабочий период
Nср=ЭфТф=26066004843=538 кВт
Насосы и насосные станции. В.Ф. Чебаевский Агропромиздат М 1989.
Проектирование насосных станций и использование насосных установок. В.Ф. Чебаевский Колос М 1989.
Учебное пособие. Проектирование насосных станций мелиоративного назначения. А.Т. Манушин. М 1988.
Материалы семинарских занятий.

насосы.dwg

Водовыпскное сооружение
-Водоприёмные камеры
-Всасывающие трубопроводы
-Зание насосной станции
-Напорный трубопровод
-Водовыпускное сооружение
Все откосы выполнены с зало-
ФГОУ ВПО МГУПnкафедра Насосы и насосные станции
nНасосная станция наземного типа насосы типа "Д
Поперечный разрез по 1-1 М 1:100
Продольный разрез по 3-3 М1:100
План. Разрез по 2-2 М1:100

111.docx

Компановка и определение размеров здания насоснойстанции.
Выбор оборудования на всасывающей линии насосов.
Исходя из диаметра Дв=0.6(м)(диаметр входа в насос) подбираем оборудование:
Монтажная вставка. Схема монтажной вставки представлена на (рис.9.)
Рис.9. схема монтажной вставки на всасывающей линии.
Конфузор. Схема конфузра представлена на (рис.10.)
Рис.10. схема конфузора на всасывающей линии.
Д2=(1.2 1.25)*Дв=0.72 ..0.75 (м)
L=(3 .4)*(Д2-Дв)=0.6 0.8 (м)
Выбор оборудования на напорной линии насосов.
Исходя из диаметра Дн=0.5(м)(диаметр выхода из насоса)и давления (Р) подбираем оборудование:
Р=Н*1.210=37.58*1.210=4.51 (Бар)
Принимаем оборудование да 6 (Бар)
Монтажная вставка. Схема монтажной вставки представлена на(рис.11)
Рис.11. схема монтажной вставки на напорной линии.
Обратный клапан. Схема обратного клапана представлена на(рис.12.)
Рис.12. схема обратного клапана на напорной линии.
Задвижка( для регулирования подачи воды). Задвижка представлена на (рис.13.)
Рис.13. схема задвижки на напорной линии.
Диффузор. Схема диффузора представлена на (рис.14.)
Рис.14. схема диффузора на напорной линии.
Д2=(1.2 .1.25)*Дн=0.6 .0.625(м)
L=(6 .7)*(Д2-Дн)=0.6 .0.7 (м)
Определение размеров здания насосной станции.
Определение ширины здания.
Ширину здания определяем из условия размещения внутри здания основного оборудования всасывающих и напорных коммуникаций а также из условия обеспечения монтажно-эксплуатационного проходов.
Проход между основным насосом и стеной а также насосом и другим оборудованием(кроме двигателя) должно быть не менее 1(м).
Проход между основным электродвигателем и стеной а также электродвигателем и другим оборудованием (зависит от напряжения):
Принимаем 1.2 (м) (U=6000 В)
Минимальное расстояние от сварного шва до стены должно быть не менее 0.3 (м) (для удобства сварки и ремонта)
Минимальное расстояние от задвижки до стены должно быть не менее 0.7(м)
Ширина здания насосной станции увязывается со стандартными жб деталями (6912 (м)). Сборные жб элементы промышленного изготовления представлены на (рис.15.)
Вос=0.4+0.3+0.8+0.65+1.02+0.74+0.65+1.1+0.7+0.6+0.3+0.4=6.89 (м)
Запас от сварного шва до стены увеличиваем до величина 0.97(м)
Тогда ширина надземной части будет равна:
Внад.ч.=Вос+2ст=9+2*0.3=9.6 (м)
Где ст=0.3(м) – ширина стеновой панели.
Подбор грузоподъёмного механизма внутри здания.
Внутри здания для монтажа и демонтажа используется кран который подбирается в зависимости от ширины здания и веса наиболее широкой детали насосного агрегата(Gдв=2970кг).
G5(тонн) => принимаем электрический подвесной кран схема которого представлена на (рис.16.)

филиппов.dwg

насосы.docx

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства»
Кафедра «Насосы и насосные станции»
Пояснительная записка
Принял: Али Мунзер Сулейман
Техническое задание на курсовой проект.
Назначение насосной станции -для орошения;
График водопотребления:
График колебаний уровней воды в водоисточнике:
Водоисточник –водохранилище;
Водоприёмник – канал;
Максимальная отметка уровней воды в водоприёмнике – 60 (м);
Грунт – суглинок средний;
Стоимость 1 кВт*ч электроэнергии – а=3 (руб);
Дополнительные сведения: Qф=1.1
)План местности с нанёсённой трассой водоподачи представлен на рис.1.
Насосная станция это комплекс гидротехнических сооружений и оборудования обеспечивающие забор воды из источника и транспортирующий её с помощью насосных агрегатов к месту потребления.
1.Назначение насосной станции:
Насосная станция предназначена для орошения.
2.Данные положенные в основу проекта:
Техническое задание для проектирования;
План местности с нанесённой трассой водоподачи.
3.Проект разработан на основе СНиП:
) СНиП Мелиоративные насосные станции;
) СНиП Насосные станции. Проектирование и сооружения.
Схема гидроузла сооружения НС.
В состав гидроузла сооружения НС входят:
Водозаборное сооружение;
Здание насосной станции;
Напорный трубопровод;
Водовыпускные сооружения;
Схема гидроузла насосной станции приведена на рис.1.
Рис.1. Схема гидроузла насосной станции.
Расчёт подводящего и отводящего каналов.
Расчёт каналов проводим согласно руководству по проектированию мелиоративных и межхозяйственных каналов оросительных систем (СНип 2001*).
Расчёт отводящего канала.
Канал принимаем трапециидального сечения с земляным руслом. Характеристики поперечного сечения и уклон дна канала определены по максимальному расходу:
Для расчётов принимаем:
Коэффициент заложения откосов – m=1(суглинок средний);
Коэффициент шероховатости русла – n=0.0225 (Q25 м3с);
Относительную ширину канала по дну: =bh=2.2 ..5
Где b-ширина канала по дну
h- максимальная глубина воды в канале
- Допустимая не размывающая скорость Vр=1 (мс) (суглинок средний);
) Определение площади поперечного сечения канала:
=QmaxVр=1.81=1.8(м2)
Определение глубины воды в канале:
Принимаем =bh=2.2 => b= h=2.2h
Тогда: =2.2h2+1h2=3.2h2
8=3.2h2 => h=1.83.2=0.75 (м);
) Определение ширины канала по дну:
b=2.2*h=2.2*0.75=1.65 (м)
Из условия производства работ принимаем b=1.7 (м);
)Уточняем глубины воды в канале:
h=-b+-b2+4m2m=0.74 (м)
Определение смоченного периметра сечения канала:
X=b+2h1+m2=1.7+2*0.741+12=3.79 (м)
Определение гидравлического радиуса:
Определение уклона дна канала:
c=1n*Rх-коэффициент Шези
C=10.0225*0.471.50.0225=37.5
Зная bhmnI и задаваясь –“h”- определяем расход для нескольких значений наполнений канала. Расчёт сводим в таблицу 1.
По данным таблицы 1 строим график зависимости Q=f(h) который приведён на рис.2.
Рис.2. Характеристика канала.
)Определение отметки дна отводящего канала:
дно отв.кан.=maxувок-max=60-0.8=59.2
)Определение отметки форсированного уровня воды в канале:
фувок=док+hф=59.2+0.9=60.1
hф-глубина воды в канале при Qф=4*Qmin=4*0.7=2.8 (м3c)
Из рис.2. hф=0.9(м);
) Определение отметки бермы отводящего канала:
бок=фувок+а=60.1+0.3=60.4
Где а-запас. а=0.3(Qma
) Определение строительной глубины в отводящем канале:
hст=бок-док=60.4-59.2=1.2 (м);
Поперечное сечение канала приведено на рис.3.
Расчёт подводящего канала.
Форма поперечного сечения подводящего канала:
Форму поперечного сечения подводящего канала принимаем такую же как и в отводящем канале;
Определение отметки дна подводящего канала:
Отметку дна подводящего канала устанавливаем из условия забора максимального количества воды в канале из водоисточника при minув
дпк=min увпк-hф=25-0.8=24.2
min увпк- минимальный уровень воды в водохранилище =25
hф-глубина воды в канале при Qф
Qф=КQmax=1.1*2.1=2.31 (м3c)
Определение отметки бермы подводящего канала:
бпк=maxув+a=26+0.3=26.3
Где а-запас. а=0.3(Qmax10 м3c)
Определение строительной глубины подводящего канала:
hст=бпк-дпк=26.3-24.2=2.1
Поперечное сечение подводящего канала приведено на рис.4.
Определение места положения насосной станции.
Согласно заданной трассы водоподачи составляем профиль в масштабе: Мв 1:100
Который приведён на рис.5.
Место расположения здания насосной станции определяется по среднему экономическому заглублению при Qmax=2.1(м3c)
Место расположения оси здания насосной станции допускает глубину выемки от поверхности земли до дна подводящего канала равную: hзагл=59Qmax-1+5=5.61 м
Тогда отметка поверхности земли в месте расположения оси здания насосной станции:
знс=дпк+hзаг=24.2+5.6=29.8
Что определяет ось здания насосной станции на ПК
Определение расчетных Q и H основных насосов и их количество.
1 Определение расчетной подачи и количество насосов.
Расчетную подачу насосов и их количество определяем из условия лучшего покрытия графика водопотребления.
Количество насосов определяем следующим образом:
где nраз - количество разменных насосов принимаем nраз=0(шт).
nосн - количество основных насосов nосн=nраб+nрез
где nраб - количество рабочих насосов: nраб=QmaxQmin=2.10.7=3(шт)
nрез - количество резервных насосов принимаем nрез=1(шт) (nраб6).
Расчетный расход одного насоса: Qр=Qн=07 (м3с) (минимальный).
2 Определение расчетного напора основных насосов.
Расчётный напор определяется по формуле:
где hm - сумма потерь напора на местные сопротивления так как водоисточник - водохранилището hm=0.9 (м).
hl – потери напора по длине всасывающего и напорного трубопровода:
hl=I*L=0.586*4=2.344 (м)
где I – удельные потери напора I=4 (Qmax2.1 м3с )
L – длина трубопровода в километрах L= 0.586 км.
Нг.ср - средняя взвешенная геодезическая высота подъема воды.
Для определения Нг.ср необходимо построить совмещенный график (рис. 6.)
Нг.ср определяем по формуле:
Нг.ср=(Нгi*Qi*ti)(Нгi*Qi)=7571.27220.50=34.34 (м)
Расчет сводим в таблицу 2.
Табл.2. таблица для определения Нг.ср
Нр=Нн=Нг.ср+hm+hl=34.34+2.34+0.9=37.58 (м).
Нmax=Нг.max+hm+hl=34.6+2.34+0.9=37.84 (м).
Нmin=Нг.min+hm+hl=33.8+2.34+0.9=37.04 м.
Выбор основного гидромеханического и электрического оборудования.
Насос типа “Д” D3200-33(20НДн) n=980 обмин.
Параметры насоса сводим в таблицу 3. Характеристика насоса представлена на (рис.7.)
Табл.3. Параметры насоса D3200-33
D=550(мм)-диаметр колеса.
Выбор электрического оборудования.
Электродвигатель выбираем в зависимости от:
-Типа насоса(насос типа “Д”).
- Формы исполнения (горизонтальный).
-Формы соединения (непосредственно).
-Частоты вращения насоса (n=980 обмин).
- Мощности электродвигателя.
Nдв=Nнасоса*К=328*1.2=393.6(КВт)
N1=9.81*Hmax*Qmin Qmin=9.81*37.84*0.610.78=290 (КВт)
N2=9.81*Hmin*Qmax Qmax=9.81*37.04*0.750.83=328 (КВт)
Принимаем Nнасоса=328(КВт)
К-коэффициент запаса на возможность перегрузки двигателя. Принимаем К=1.2(N>300)
По каталагу электродвигателя подбираем электродвигатель марки ”А-12-49-6” чьи характеристики сведены в таблицу 4.
Табл.4. параметры электродвигателя “А-12-49-6”
Схемы электродвигателя А-12-49-6 и насоса типа “Д” представлены на рисунках 7’(а) и 7’(б) соответственно.
Определение отметки установки насоса и выбор типа здания насосной станции.
1. Определение допустимой геометрической высоты всасывания.
Ho=10(м) – атмосферное давление.
hпж=0.2(м) (t=20-30oc) – давление насыщенных паров.
h=0.3 (м) – потери насоса во всасывающем трубопроводе.
h-кавитационный запас насоса который определяется граничных условий насоса.
При Hmax->h1=5.8 (м)
hв1=Ho-hпж-h-h1=10-0.2-0.3-5.8=3.7 (м)
hв2=Ho-hпж-h-h2=10-0.2-0.3-6.1=3.4 (м)
Принимаем : hв=3.4 (м)
2. Определение типа здания насосной станции.
Типа здания насосной станции зависит от:
-Типа насоса (тип”Д”)
-Колебаний У.В. в водоисточнике (-h=1м)
-Подачи насоса (Q=0.7м3c).
-Допустимой высота всасывания насоса(hв=3.4 м).
Тип здания насосной станции определён исходя их схемы представленной на рисунке 8.
hвконстр=2.8hвдоп=3.4 =>принимаем надземный тип здания.
3. Определение отметки оси насоса.
осиН.с.= minУВ+hв=25+2.8=27.8
Компановка и определение размеров здания насоснойстанции.
Выбор оборудования на всасывающей линии насосов.
Исходя из диаметра Дв=0.6(м)(диаметр входа в насос) подбираем оборудование:
Монтажная вставка. Схема монтажной вставки представлена на (рис.9.)
Рис.9. схема монтажной вставки на всасывающей линии.
Конфузор. Схема конфузра представлена на (рис.10.)
Рис.10. схема конфузора на всасывающей линии.
Д2=(1.2 1.25)*Дв=0.72 ..0.75 (м)
L=(3 .4)*(Д2-Дв)=0.6 0.8 (м)
Выбор оборудования на напорной линии насосов.
Исходя из диаметра Дн=0.5(м)(диаметр выхода из насоса)и давления (Р) подбираем оборудование:
Р=Н*1.210=37.58*1.210=4.51 (Бар)
Принимаем оборудование да 6 (Бар)
Монтажная вставка. Схема монтажной вставки представлена на(рис.11)
Рис.11. схема монтажной вставки на напорной линии.
Обратный клапан. Схема обратного клапана представлена на(рис.12.)
Рис.12. схема обратного клапана на напорной линии.
Задвижка( для регулирования подачи воды). Задвижка представлена на (рис.13.)
Рис.13. схема задвижки на напорной линии.
Диффузор. Схема диффузора представлена на (рис.14.)
Рис.14. схема диффузора на напорной линии.
Д2=(1.2 .1.25)*Дн=0.6 .0.625(м)
L=(6 .7)*(Д2-Дн)=0.6 .0.7 (м)
Определение размеров здания насосной станции.
Определение ширины здания.
Ширину здания определяем из условия размещения внутри здания основного оборудования всасывающих и напорных коммуникаций а также из условия обеспечения монтажно-эксплуатационного проходов.
Проход между основным насосом и стеной а также насосом и другим оборудованием(кроме двигателя) должно быть не менее 1(м).
Проход между основным электродвигателем и стеной а также электродвигателем и другим оборудованием (зависит от напряжения):
Принимаем 1.2 (м) (U=6000 В)
Минимальное расстояние от сварного шва до стены должно быть не менее 0.3 (м) (для удобства сварки и ремонта)
Минимальное расстояние от задвижки до стены должно быть не менее 0.7(м)
Ширина здания насосной станции увязывается со стандартными жб деталями (6912 (м)). Сборные жб элементы промышленного изготовления представлены на (рис.15.)
Вос=0.4+0.3+0.8+0.65+1.02+0.74+0.65+1.1+0.7+0.6+0.3+0.4=6.89 (м)
Запас от сварного шва до стены увеличиваем до величина 0.97(м)
Тогда ширина надземной части будет равна:
Внад.ч.=Вос+2ст=9+2*0.3=9.6 (м)
Где ст=0.3(м) – ширина стеновой панели.
Подбор грузоподъёмного механизма внутри здания.
Внутри здания для монтажа и демонтажа используется кран который подбирается в зависимости от ширины здания и веса наиболее широкой детали насосного агрегата(Gдв=2970кг).
G5(тонн) => принимаем электрический подвесной кран схема которого представлена на (рис.17.)
Определение высоты здания.
Высота здания насосной станции определяется исходя из формулы:
P+Нагр+Нзап1+Нагр+Нстроп+Нкрана+Нзапас2=Hзд
Где Р=0.3 (м)- высота фундамента.
Нагр=1.5 (м) – высота агрегата.
Нзап1=0.7 (м) – расстояние между агрегатом при переноске.
Нстроп=0.7 (м) – габариты строп (гибкая стропа).
Нзап2=0.1 (м) – расстояние между краном и балкой.
Нзд=0.3+1.5+0.7+1.5+0.7+2.05+0.1=6.85 (м)
Определим требуемую длину колонн:
hтреб=hпод.части+Hзд=1+6.85=7.85 (м)
Исходя из стандартов принимаем колонны h=8.1 (м).
hнад.части=h-1=8.1-1=7.1 (м)
Поперечное сечение здания насосной станции представлено на (рис.17)
Определение длинны здания насосной станции.
Длину здания насосной станции определяем исходя из формулы:
Lос=Lагр*nагр+L1*(nагр-1)+Lа+Lмп=3.777*4+1.2*3+1.2+3.76=23.668 (м)
Где Lагр=3.777 (м) –длинна агрегата
nагр=4 –количество агрегатов.
Lмп-длинна монтажной площадки:
Lмп=1+Lдет=1+1.760+1=3.76 (м)
Где Lдет- габариты ремонтируемой детали Lн1=2.2629(м) – длинна насоса
Lн2=1.760 (м) –ширина насоса
Lд1=1.515 (м) – длинна двигателя
Lд2=1.140 (м) – ширина двигателя
Принимаем Lдет=1.760 (м)
Длину здания увязываем со стандартными сборными жб деталями (стеновыми панелями) => Lос=24 (м)
В связи с невозможностью размещения водоводов увеличиваем длину здания до 30 метров (5х6)
План насосной станции и продольный разрез представлены на рис.18 и рис.19 соответственно.
Водозаборное сооружение.
ВЗС -Водозаборное сооружение – гидротехническое сооружение через которое вода поступает из водоисточника в здание насосной станции.
Тип компоновки воозаборного сооружения зданием насосной станции зависит от:
- водоисточника (водохранилище);
- типа насоса (насос типа «Д»);
- типа здания насосной станции (наземный тип ЗНС);
- колебания уровней воды в водоисточнике h=1 м.
Вывод: исходя из выше указанных факторов принимаем раздельный тип компоновки состоящий из водоприемных камер и аванкамер.
Определение размеров водоприемных камер.
Определяем число водоприемных камер:
Число водоприемных камер принимаем равным числу насосов: nк=4 (nн=4 )
Определяем габариты водоприемной камеры:
bк=1.5÷2*Двх=15÷2*1=15÷2 (м)
где Двх=4Qн *вх =4*0.7 3.14*(0.8÷1.0) =1.056 0.94 (м)
Принимаем Двх=1 (м) => bк=2 (м)
lк=3÷4*Двх-Дв=3÷4*1-0.6=1.2 1.6 (м)
Принимаем lк=1.6 (м)
Определяем ширину водозаборного фронта:
Bфр=nк*bк+nк-1*b=4*2+4-1*0.6=9.8 (м)
где b=06 (м) - толщина бычка.
Определяем отметки дна камер:
ДК=minУВ-h1-h2=25-06-08=236
где h1 - расстояние от входа до минимального уровня воды
h1=06Двх=06*1=06 (м)
h2=08Двх=08*1=08 (м)
Строительная глубина водоприемных камер:
hк=БПК-ДК=26.3-23.6=2.7 (м)
Определяем длины водоприемных камер:
Длину водоприемных камер определяем конструктивно из условия размещения служебных мостиков пазовых конструкций решеток и затворов но оно должно быть не менее 3*Двх.
Схема для расчета представлена на (рис.20.)
Рис.20. схема для расчёта длины водоприёмных камер.
Определяем площади отверстия перекрывающего сороудерживающие решетки:
=k*fот=12*14=168 (м2 )
где k=12 – коэффициент учитывающий стеснение потока решеткой
fот – площадь отверстия
fот=Qнот=0705=14 (м2)
где от=05 мс – допустимая скорость у решетки.
hот=bк=1.682=0.84 (м)
Принимаем hот=09 (м)
Водоприемные камеры оборудуются грузоподъемным механизмом для монтажа и демонтажа затворов и решеток. Устанавливаем таль схема которого представлена на рис.20.
H=hзап+hдет+hстр=05+1+07=22 (м)
где hзап=05 (м) - расстояние между ограждением и деталью
hдет - габарит решетки (затвора):
hдет=hот+01=09+01=1(м)
hстр=07 (м) - габарит строп.
Принимаем стандартное значение высоты таля H=25 (м)
Определение размеров аванкамеры
Длину аванкамеры рассчитываем по формуле:
Lав=Bфр-bкан2tg2=9.8-22*tg(20)=10.75(м)
Принимаем Lав= 11(м)
Где Bфр=9.8(м)-ширина водозаборного фронта.
=40-угол конусности.
Аванкамера состоит их двух участков:
- 1 часть с уклоном и её длинна составляет:
L1=ДПК-Дкам0.2=24.2-23.60.2=3(м)
Где ДПК=24.2-отметка дна подводящего канала.
Дкам=23.6- отметка дна водоприёмных камер.
-2 часть с горизонтальным дном имеет длину:
Напорные трубопроводы
Напорные трубопроводы предназначены для подачи воды от здания насосной станции до водовыпускных сооружений.
1 Определение числа ниток напорного трубопровода
Число ниток напорного трубопровода определяется в зависимости от:
-длинна напорного трубопровода(Lтр=586(м)>100(м))
-типа насоса (тип”Д”)
-подачи насосной станции(Q=2.1(м3c)>1(м3с)
-количества основных насосов(nн=4(шт)>3(шт)
Исходя из вышеуказанных факторов принимаем две нитки напорного трубопровода.
2. выбор типа соединений напорных насосов
Поскольку число насосов кратно числу ниток напорного трубопровода производим объединение двух напорных линий основных насосов в один напорный трубопровод. Схема соединения линий насосов представлена на рис.21.
Рис.21. Схема соединения линий насосов
3. Выбор материала напорного трубопровода
Материал напорного трубопровода зависит от давлений и диаметров.
За расчётное давление принимаем:
Рр=К*Рнт=1.2*3.78=4.5(ат)
Где К=1.2- коэффициент запаса который вводится в связи с возможностью повышения давления при гидроударе.
Рнт-максимальное давление трубопровода.
Рнт=Нmax10=37.8410=3.784(ат)
Диаметр трубопровода предварительно определяем по следующей формуле:
Д=(0.7 .0.8)*Qтр=0.72 ..0.82 (м)
Qтр=Qнсhтр=2.12=1.05 (м3c)
При Рр=4.5(ат) и Д=0.8 (м) принимаем сборные жб предварительного напряжения.
4. Определение экономического диаметра напорного трубопровода
Для определения экономического диаметра необходимо иметь следующие данные:
-график водопотребления
-количество насосов(nн=4(шт))
-количество ниток напорного трубопровода(n=2(шт))
-материал напорного трубопровода(жб)
-схема соединений напорного трубопровода с напорной линией насоса
-стоимость укладки 1 погонного метра напорного трубопровода-Ка
-вид энергии(электроэнергия)
-коэффициент стоимости 1 КВТ*ч электроэнергии (а=0.01 руб КВТ*ч)
-КПД насосной установки КПДн.у.=КПДн*КПДд*КПДсеть=0.99*0.82*0.925=0.75
Выбор наивыгоднейшего диаметра напорного трубопровода сводим к рассмотрению нескольких вариантов трубопровода с различными диаметрами.
Экономический диаметр должен соответствовать минимуму приведённых затрат:
Где В-приведённые накопительные затраты:
Еn-нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений Еn=0.12=1Tок=1(8 10)=1.2
Ток-срок окупаемости(8-10) месс.
С+Б- эксплуатационные затраты
Б- отчисления на арматизацию и текущий ремонт:
М=0.0154- суммарный коэффициент отчислений на год
С- стоимость энергии теряемой в трубопроводе на преодоление гидравлических сопротивлений:
Э- количество теряемой энергии в год на преодоление гидравлических сопротивлений:
Э=N*T=9.81*Q*H*TКПДн.у.
Т=3888(ч) – продолжительность работы насосной установки за год.
hт-потери напора в трубопроводе:
Коэффициент сопротивления удельное сопротивление трубопровода.
qi- средняя кубическая постоянная приведённнная величина расхода которая зависит от графика водоподачи и количества ниток напорного трубопровода.
qi=3t1+2t2+9t3+t4T*hтр*Qн
Расчёт экономисеского диаметра ведём в табличной форме. Расчёт сносим в таблицу 5.
Табл.5. расчёт экономического диаметра.
В результате расчёта экономический диамер принимаем равным Д=800(мм)
5. определение толщины стенки напорного трубопровода
Толщину напорного трубопровода определяем исходя из формулы:
ст=0.1*Дэк=0.1*0.8=0.08(м)
Водовыпускное сооружение
Водовыпускное сооружение сопрягает концевую часть напорных трубопроводов с водоприёмником(отводящий канал) который должен обеспечивать:
Плавное сопряжение потока воды выходящего из напорных трубопроводов с потоком воды в отводящем канале с минимальными гидравлическими потерями.
Предотвращение обратного тока воды при остановке насоса.
Прочность и устойчивость.
Предотвращение образования вакуума при опорожнении трубопровода.
Выбор типа водопропускного сооружения.
Тип водовыпускного сооружения зависит от:
Колебаний УВ в отводящем канале
Н=ФУВОК-minУВ=60.1-59.6=0.5(м)
где =ФУВОК=60.1 –отметка форсированного уровня воды в отводящем канале.
minУВ=59.6 – отметка минимального уровня воды в отводящем канале.
Возможность применения водовыпускного сооружения сифонного типа.
Проверяем сифон на зарядку:
Vminгс- минимальная скорость в горле сифона.
Vminгс=4*QminП*Dтр2=4*0.73.14*0.82=1.39 (мсек)
Vзар- скорость зарядки сифона.
Vзар=3.4*Rгс=3.4*0.2=1.52 (мсек)
Rгс-гидравлический радиус горла сифона:
Vminгс=1.39Vзар=1.52 => условие не выполняется. Принимаем водовыпускное сооружение с механическим устройством.
1. Определение размеров водовыпускного сооружения
Определение диаметра сечения выходного отверстия:
Dвых=4*QП*Vвых=4*1.43.14*(1.5 .2)=1.1 ..0.89 (м)
Где Q- максимальный расход по каждой нитке напорного трубопровода.
Q=2*Qn=2*0.7=1.4 (м3с)
Vвых- минимальная скорость движения воды на выходе из напорного трубопровода.
Определение длинны диффузора:
Lд=(6 7)*(Dвых-Dтр)=1.2 ..1.4(м)
Определение скорости воды на выходе при работе одного насоса:
Vвыхmin=4*QП*Dвых2=4*0.73.14*12=0.89 (мc)
Определение величины заглубления отверстия на выходе под отметкой minУВ:
hзаг=(4 5)*Vminвых22g=0.16 .0.2(м)
Принимаем hзаг=0.2(м)
Определение отметки дна колодца:
Дно кол=minув-hзаг-Dвых-0.3=59.6-0.3-1-0.3=58.0
Определение высоты колодца:
hкол=бок-дно кол=60.4-58=2.4(м)
Определение ширины колодца:
Вкол=Вос+Dвых+0.3*2=2.4+1+0.6=4(м)
Где Вос- расстояние между осями трубопроводов.
Вос=Dвых+2*0.3+б=0.8+2*0.3+0.4=1.8(м)
б=0.4(м) – ширина бычка.
Расстояние между осями трубопровода нужно согласовать с возможностью производства работ для этого определяем расстояния между трубопроводами.
Вп=Вос-Dтр-2* сттр=2-0.8-2*0.08=1.04(м)
сттр=0.08(м) – толщина стенки напорного трубопровода.
Так как Вп1.2 то принимаем Вп=1.2(м)
Тогда:Вос=Вп+Dтр+2* сттр=1.2+1+2*0.08=2.36(м)Принимаем Вос=2.4м
Определяем длину колодца:
Lкол=(2 3)*Dвых=2 3(м)
Определяем длину участка сопряжения:
Lсопр=(4 .5)*( Дно ок-Дно кол)=4.8 ..6(м)
Принимаем Lсопр=6(м)
Определение длинны переходного участка:
Lпер=Вфр-bк2tgв2=4-22tg(402)=2.74(м)
Определение длинны участка крепления:
Lк’=(4 5)*hк=(4 .5)*0.9=3.6 .4(м)
hк-max глубина воды в канале.
Определение диаметра воздушной трубы предназначенной для выпуска и впуска воздуха в напорный трубопровод или из него:
dв=(15 .16)*Dтр=160 ..133
принимаем dв=150(мм)
Для предотвращения обратного тока воды при остановке насоса и при аварии на выходе из напорного трубопровода устанавливают запорное устройство механического действия.
Dвых=1(м)1.2(м)=> принимаем затвор типа “хлопушка с противовесом”.
Вспомогательное оборудование
Для нормальной работы насосной станции необходимо принимать следующие вспомогательные системы:
Система заливки насоса (вакуум система). Для заливки насоса водой устанавливаем два вакуум насоса один рабочий другой резервный.
Производительность насоса: q=Wt (м3мин)
Где W-объём воздуха во всасывающем трубопроводе и напорном до задвижки расположенной на напорной линии насоса.
t-время заливки насоса. Принимаем от 3 до 5 мин.
Требуемы напор: Нв=hв+(0.1 ..0.2)*hв
Где hв- высота всасывания(расстояние от минимального уровня воды до оси насоса).
Дренажная система(для откачки из помещений здания фильтрационных вод).
Устраиваем два насоса: один рабочий и один резервный.
Подача насоса: q=3.5 ..5 (лс) (Q10 м3с)
Напор насоса определяется как разность максимального уровня воды в водоисточнике и минимального уровня воды в дренажном колодце который устраивается в торцевой части здания вод монтажной площадкой и объём его определяется от 10 до 14 минутной подачи дренажного насоса.
Система технического водоснабжения. Принимаем централизованную схему технического водоснабжения.(Q100 м3с)
Противопожарная система. Устанавливаем два противопожарных насоса: один рабочий другой резервный. Предусматриваем первичные средства пожаротушения(огнетушители вёдра с песком и др).
Распределительные и пусковые устройства. Это аппаратура для управления насосными агрегатами.
Контрольно-измерительная аппаратура( ваккуометры манометры вольтметры частотометры и др).
Гидравлический расчёт
Для нахождения рабочей точки более удобно пользоваться не напорной характеристикой насоса а графической зависимостью между Нг и расходом Q.
Для получения кривой Нг-Q из ординат Н и Q вычитаем соответствующие потери напора.
Потери напора определяем для подачи одного насоса.
Отдельно в коммуникациях насосного агрегата и в напорном трубопроводе тоесть на участках А и В. Схема разделения на участки приведена на рис.22
Рис.22. схема разделения на участки
Соответственно обозначим:
hта- потери на участке А.
hтв- потери на участке В.
Расчёт сводим в таблицу 6.
Табл.6. Определение суммарных потерь на участках А и В.
Сороудерживающая решётка
Нагнетательные линии
Напорный трубопровод
Водо-выпускное сооружение
f- коэффициент сопротивления.
Потери напора выражаем через расход: hт=K*Q2
Где К-суммарный коэффициент сопротивления:
КаКб-коэффициенты сопротивлений соответственно на участках А и Б для одного насоса.
U- коэффициент зависящий от числа работающих насосов:
Qтр- расход пропускаемый по трубопроводу.
Ка=hтаQn2=1.350.72=2.8
Кб=hтбQn2=2.750.72=5.6
В зависимости от схемы коммуникаций всасывающих и напорных трубопроводов и графика водопотребления немечаем возможные расчётные случаи:
Работает один насос U=1
Работает два насоса U=4
Расчёт по определению напора ля любого режима сводим в таблицу 7.
Табл.7. определение потерь для разных расходов.
По данным таблицы 5 определяем значение Нг для любого режима работы насосной станции. Нг=Н-hт
Расчёт сводим в таблицу 8.
Табл.8. определение Нг.
Кривые: Н-Q кпд-Q Нг-Q Нг-2Q представлены на рис.23.
Водноэнергетический расчёт
Задачей водноэнергетического расчёта является определение подаваемой воды за год а также количество затрачиваемой электроэнергии на выполнение этой работы.
Водноэнергетический расчёт выполняем в табличной форме(табл.9.)
Где t-количество суток в периоде(по рис.6.)
tч-количество часов в периоде. tч=24*t
Q- ордината графика водопотребления
Нг-геодезический напор (рис.6.)
n-количество работающих насосов.
qф- фактический напор насоса.
Qф-фактическая подача насосной станции.
Нф- фактический напор насоса.
КПДф-фактический КПД насоса.
Тф-фактические время насосной станции.
КПД н.с.ф-фактический кпд насосной станции.
КПД н.с.ф=КПДф.*КПДд*КПДпер*КПДсеть.
Nф-фактическая мощность насосной станции.
Nф=9.81*qф*n*НФКПДн.с.ф
Эф-фактическое количество потребляемой энергии.
Wф-фактическое количество воды подаваемой насосной станцией за год
Wф*Hф- фактическое количество воды подаваемое насосной станцией за год в Т*м
Табл.9. водноэнергетический расчёт.
По графику водопотреб.
По результатам водноэнергетического расчёта строим строим фактический график водоподачи(рис.6.б.)
Технико-экономические расчёты и показатели насосной станции
Технико-экономический расчёт.
На основе технико-экономических расчётов обосновывается целесообразность строительства проектируемой насосной станции и её рентабельность.
Критерием технико-экономической эффективности является минимум приведённых затрат.
Где U-годовые эксплуатационные затраты(затраты на ремонт заработную плату и т.д.)
К-капитальные затраты.
Е-нормативный коэффициент экономической эффективности:
Где Ток-срок окупаемости( от 8 до 10 лет).
Капитальные затраты на строительство монтажные работы оборудование по гидроузлу насосной станции определятся укрупнённым измирителем расчёта. Расчёт сводим в табл10.
Табл.10. Расчёт суммы затрат.
Здание Н.С.+ВЗС+ВВС Q=2.1 м3с Нрасч=37.58
Дополнительные затраты(временные сооружения и др)
Непредвиденные расходы
Эксплуатационные затраты
Ежегодные эксплуатационные затраты включают:
-отчисления на амортизацию.
-затраты на электроэнергию.
-затраты на заработную платы.
2.1. Затраты на содержание обслуживающего персонала

Водозаборное сооружение 11 hfpltk.docx

Водозаборное сооружение
Водозаборное сооружение (ВЗС) – это гидротехническое сооружение через которое вода поступает из водоисточника в здание насосной станции.
Тип компоновки ВЗС со зданием насосной станции зависит:
От водоисточника (магистральный канал).
От типа здания насосной станции (наземный тип ЗНС).
От типа насоса (насос типа «Д»).
От колебания уровней воды в водоисточнике h=1.2 м.
Исходя из выше указанных факторов принимаем раздельный тип компоновки состоящий из водоприемных камер и аванкамер.
Определение размеров водоприемных камер
Определение числа водоприемных камер
Число водоприемных камер принимаем равным числу насосов: nк=nн=4 .
Определение ширины водоприемной камеры
bк=1.5÷2*Двх=15÷2*1=15÷2 м
где Двх=4Qн *вх =4*0.6 3.14*(0.8÷1.0) =0.98 0.87 м. Принимаем Двх=1 м
lк=3÷4*Двх-Дв=3÷4*1-0.5=1.5 2.0 м. Принимаем lк=2 м.
Определение ширины водозаборного фронта
Bфр=nк*bк+nк-1*b=4*2+4-1*0.6=9.8 м
где b=06 м - толщина бычка.
Определение отметки дна камер
ДК=minУВ-h1-h2=210-06-08=196
где h1 - расстояние от входа до минимального уровня воды
Строительная глубина водоприемных камер
hк=БПК-ДК=218-196=22 м.
Определение длины водоприемных камер
Длину водоприемных камер определяем конструктивно из условия размещения служебных мостиков пазовых конструкций решеток и затворов но оно должно быть не менее 3*Двх.
Схема для расчета представлена на рис.19.
Определение площади отверстия перекрывающего сороудерживающие решетки
=k*fот=12*12=144 м2
где k=12 – коэффициент учитывающий стеснение потока решеткой
fот – площадь отверстия
fот=Qнот=0605=12 м2
где от=05 мс – допустимая скорость у решетки.
hот=bк=1.442=0.72 м.
Водоприемные камеры оборудуются грузоподъемным механизмом для монтажа и демонтажа затворов и решеток. Устанавливаем таль схема которого представлена на рис.20.
H=hзап+hдет+hстр=05+09+07=21 м
где hзап=05 м - расстояние между ограждением и деталью
hдет - габарит решетки (затвора):
hдет=hот+01=08+01=09 м
hстр=07 м - габарит строп.
Принимаем стандартное значение высоты таля H=25 м.

каналы и профиль.dwg

Замечание: все расстояния в (мм) все отметки в (м)
рис.3. "Поперечное сечение отводящего канала
рис.4. "Поперечное сечение подводящего канала
Ось здания насосной станции ПК-0+91
Начало трубопровода ПК-1+6
Рис.5. Профиль по трассе водоподачи.

На печать насосы.dwg

Водовыпскное сооружение
-Водоприёмные камеры
-Всасывающие трубопроводы
-Зание насосной станции
-Напорный трубопровод
-Водовыпускное сооружение
Все откосы выполнены с зало-
ФГОУ ВПО МГУПnкафедра Насосы и насосные станции
nНасосная станция наземного типа насосы типа "Д
Поперечный разрез по 1-1 М 1:100
Продольный разрез по 3-3 М1:100
План. Разрез по 2-2 М1:100