Насосная станция второго подъема и водоснабжение

Cодержание1.docx

Исходные данные Стр. 3
Цели и задачи курсового проекта Стр. 3
Определение max и min часового водопотребления Стр. 4
Определение диаметра напорных водоводов Стр. 5
Подбор насосов Стр. 7
Определение ёмкости резервуара бака водонапорной башни Стр. 8
Определение размеров резервуара чистой воды Стр. 9
Компоновка насосной станции Стр. 11
Определение диаметров трубопроводов внутри насосной станции Стр. 12
Определение расположения отметки (высоты) насоса Стр. 14
Расчёт мощности электродвигателя насоса Стр. 15
Подбор вакуумного насоса Стр. 16
Определение ширины насосной станции Стр. 18
Определение длины насосного отделения Стр. 18
Подбор грузоподъемного оборудования Стр. 19
Экономический расчёт Стр. 19
Аварийная ситуация Стр. 21
Определение мощности трансформаторов Стр. 22
Определение высоты станции Стр. 23
Увеличение производительности на 20% Стр. 23
Библиографический список Стр. 37
Вариант №55 Таблица 1
Коэф. часовой неравномерности
Длина всасывающей линии м
Расстояние от станции до водонапорной башни км
Отметка воды в приёмном резервуаре м
Отметка земли у насосной станции м
Отметка земли у башни м
Цели и задачи курсового проекта
Цели: систематизация и углубление знаний по курсу “ Насосы и насосные станции” приобретение навыков самостоятельного решения инженерных задач использование технической нормативной и справочной литературы.
Задачи проекта: насосная станция 2-го подъёма подаёт воду из резервуаров “чистой воды” в разводящую сеть населённого пункта.
При разработке курсового проекта насосной станции 2-го подъёма следует выполнить все относящиеся к нему гидравлические и электротехнические расчёты вычертить план необходимые разрезы и аксонометрические схемы станции в объёме технического здания.
Для этого необходимо:
Подобрать наиболее целесообразный режим работы насосов построить ступенчатый график водопотребления и работы насосов.
Определить производительность и полный напор насосов и подобрать по каталогу требуемый типоразмер насоса.
Построить совмещённые характеристики насосов и водоводов.
Определить число резервных насосов и разработать монтажную схему оборудования насосной станции с коммуникациями трубопроводов.
Произвести гидравлический расчёт всасывающих и напорных трубопроводов насосной станции и определить отметку оси насосов и пола станции.
Подобрать вакуумные насосы.
Определить требуемую мощность электродвигателя насосного агрегата а затем подобрать по каталогу двигатель.
Расставить в нужных местах задвижки обратные клапаны и другое оборудование.
Подобрать необходимое грузоподъёмное оборудование.
Определить габариты насосного отделения.
Определить габариты помещений вспомогательного и электросилового хозяйства.
Определить размеры и дать общую компоновку всех помещений станции.
Начертить план продольные и поперечные разрезы насосной станции аксонометрическую схему основных трубопроводов и заливки насосов водой.
Составить спецификацию оборудования.
Определить коэффициент полезного действия отдельных насосов и насосной станции в целом стоимость подачи 1 м^3 воды.
Определение max и min часового водопотребления
На основание заданных максимальной суточной производительности объекта водопотребления и общего коэффициента неравномерности определяется потребление воды городом по часам суток в табличной( таблица 2) и графической формах( рис.2).
Qм3ч= QUOTE Qм3c= QUOTE Qлс= QUOTE
Qmax=180лс Qmin=975лс
Определение диаметра напорных водоводов
В соответствии с установленным максимальным водопотреблением определяются количество и диаметр напорных водоводов. В общем случае напорных водоводов должно быть не менее 2-х.Диаметр напорного водовода опр по формуле: QUOTE ;
- скорость движения воды в напорном водоводе =1.0 1.2мс
qmax =018 м3с=180 лс
qвод = qmax2=009 м3с = 90 лс
dвод= QUOTE =0309м =309мм
Принимаем стандартный диаметр: d=350мм
Выполняем построение характеристики сети:
qвод- количество воды идущее по одному водоводу делится на 10 частей.
L-длина водопроводных труб от источника воды до водонапорной башни.
Сопротивление трубопровода определяется по формуле:
Hг- геодезическая высота подъёма жидкости м
S- сопротивление сети
Удельное сопротивление трубопровода которое зависит от d трубы материала и внутренней шероховатости.
Для построения характеристики 2d необходимо характеристику 1d увеличить в 2 раза т.е. напор в каждой точке остаётся неизменным а расход увеличивается в 2 раза.
На оси расхода находим точку максимального потребления проводим вертикальную линии до пересечения её с 2d затем проводим горизонтальную линию до оси напора. Максимальный расход делится на 3 равные части( т.к. 3 насоса). Получаем первую рабочую точку. Определяем расход и напор в данной точке : Q=006м3с H=4081м. Затем по каталогу выбираем марку насоса. В начале насос подбирается по сводному графику а потом по рабочим характеристикам выбранного насоса.
Частота обращения обс
Определив необходимый насос переносим его характеристику на график характеристики сети удваиваем утраиваем и увеличиваем характеристику в 3 раза. Находим точки пересечения с кривой 2d получаем 3 рабочие точки ( рис.3);
Определение ёмкости резервуара бака
При выборе режима работы необходимо учитывать следующие условия:
- продолжительность работы любого насоса не менее 30 минут;
- объём воды в резервуаре водонапорной башни должен быть не более 2% суточного расхода;
- конечный расход работы насосной станции в конце суток должен быть равен нулю или близок к нему;
- суммарный остаток воды в резервуаре допустимо считать с отрицательным знаком в этом случае ёмкость бака определяется как сумма max отрицательного и max положительного остатка по модулю
Таблица водопотребления. Таблица 5
-я ступень- 10 часов
Ёмкость бака равна :
Vбака=190% 190*13500100= 2565 м3
Определение размеров резервуара чистой
Резервуар чистой воды по объёму поступления воды в резервуар после очистных сооружений и по откачке воды насосной станцией 2-го подъёма. Режим уже определён ( табл.5).
Подача воды: Qсут=100%24=417%
Откачка воды: подача воды из таблицы 5.
Остаток равен разности подачи воды и откачки.
Объём резервуара чистой воды вычисляется по формуле:
QUOTE - максимальный остаток
QUOTE - минимальный остаток
Vпож- зависит от количества жителей и этажности постройки
n – кол-во пожаров (max: 2-3)
Т – время тушения пожара (3 ч)
Vпож=001*2*10800=216 м3
Vсоб.нужды – собственные нужды
Количество фильтров на ВОС должно составлять не менее 2-х. Для расчета принимаем 4 рабочих фильтра. Скорость прохождения воды в фильтре 5-10 мч (принимаем 5мч).
Fф – общая площадь фильтров
Площадь фильтрации одного фильтра: F1ф=281 м2
Каждый фильтр промывается 2 раза в сутки.
Qпромывки= qпр* F1ф*Тпр
Тпр – время промывки фильтра (5 мин)
Qпромывки=002*281*300=16875 м3
В РЧВ воды должно содержаться на 2 промывки:
Vсоб.нужды=n* Qпромывки=2*16875=3375 м3
Vрег=359% ; Vсоб.нужды=39% ; Vпож=25%
Получаем: Vрчв= 3105 + 3375 + 216 = 864м3
Компоновка насосной станции
Количество рабочих насосов 3 а резервных 2. Степень надёжности станции 1.
Из каталога берём размеры агрегатов в зависимости от марки насосов. Расстояние между насосными агрегатами 1 м оно зависит от напряжения электродвигателя. При напряжение до 1000 В расстояние больше или равно 1м а при напряжении свыше 1000 В расстояние больше или равно 12 м. Расстояние между насосными агрегатами и стеной больше или равно 1м.
Количество рабочих агрегатов должно быть не менее 2-х. Из каталога берутся размеры соответствующих насосных агрегатов. Насосный агрегат расположен на бетонной плите причём бетонный фундамент больше размеров насосного агрегата на 200мм. Минимальное расстояние между насосами 1м. Размеры приведены в таблице 4.
Схема обвязки вычерчивается на миллиметровой бумаге в масштабе 1 к 50 или 1 к 100. Рис. 4
Обвязка насосов должна обеспечивать бесперебойность работы насосной станции в любой ситуации:
А) выход из строя насоса и его замена;
Б) поломка задвижки и её замена;
В) выход из строя обратного клапана и его замена;
Основные требования к компоновке насосной станции:
количество задвижек должно быть минимальным но достаточным;
должно быть не менее 2-х подводящих трубопроводов причём каждый из них рассчитан на пропуск максимального расхода насосной станции;
вся арматура должна находиться внутри насосной станции.
Все трубопроводы внутри насосной станции соединяются с помощью сварки. Материал трубы внутри насосной станции- сталь. Соединение арматуры с трубопроводами и насосами- фланцевое.
Для замены задвижки требуется время которое зависит от диаметра задвижки( чем больше d тем больше времени требуется).
Определение диаметров трубопроводов внутри
Диаметры трубопроводов определяются по формуле:
Q- максимальный расход
Все схемы со стороны всасывающей части разбиваются на участки. За участок принимают трубопровод на котором есть постоянный расход и диаметр. Выбирается худший режим работы станции: работает самый дальний насос. Арматура выбирается в зависимости от давления и диаметра на каждом участке.
Всасывающий трубопровод:
Qmax=6804 м3ч =0189 м3с
На учатках гребёнки 2-3 3-4 4-5 диаметр принимаем постоянным и равным- d=500мм
Напорный водопровод:
Qmax=018м3с=180лс Qвод=0182=009м3с
Определение расположения отметки
Отметка оси насоса определяется при минимальном и максимальном водопотреблении и выбирается наименьшая.
Отметка насоса определяется по формуле:
Hист- отметка источника
QUOTE - снимается с индивидуальной характеристики насоса по соответствующему расходу
QUOTE - сумма потерь напора по длине
QUOTE - сумма потерь напора на местное сопротивление
QUOTE - температурные потери ( при 20 принимаем равным 0 24)
Случай максимального водопотребления Таблица 7
Случай минимального водопотребления Таблица 8
Сравниваем Zmin и Zmax и выбираем наименьшее из них.
Тогда QUOTE = QUOTE м
Сравниваем отметку земли с полученной:
Hземли=255м Hо.н.=2659 отметка оси насоса выше чем отметка земли опускаем отметку оси насоса до величины при которой отметка пола совпадёт с отметкой земли.
Hо.н.=25500+200+892= 26592мм
Расчёт мощности электродвигателя насоса
Мощность электродвигателя вычисляется по формуле:
Kзапаса- коэффициент запаса мощности коэффициент берём из методических указаний.
Nвала- мощность на валу для ступеней работы насосной станции
Q- подача по ступеням м3с
H- напор по ступеням м. вод. ст.
- кпд насоса по ступеням ( берётся из индивидуальной характеристики насоса)
Выбираем наибольшее значение: Nвала=4784Квт
Nэл.дв.=115*4784=55Квт
Электродвигатель: ВАО-82-4УЗ
Подбор вакуумного насоса
Для запуска главных насосов в работу служат вакуумные насосы. Они предназначены для создания разрежения во всасывающем трубопроводе и в насосе.
Производительность вакуумного насоса рассчитывается по формуле:
Vтр= от РЧВ до крайнего насоса
Принимаем диаметр вакуумного насоса: Dвак=65мм
Принимаем вакуум- насос Таблица 9
мощность электродвигателя Квт
габаритымм: длина шарина высота
Определение ширины насосной станции
Ширина насосной станции определяется по схеме обвязки трубопроводов. Для определения необходимо знать длины задвижек обратных клапанов переходов.
Lзад и Lоб.клап-. определяются по справочнику в зависимости от диаметра трубопровода и давления.
задвижки( на выходе)
Ширина насосной станции должна быть кратной 3 если полученная ширина меньше стандартной то устанавливают необходимой длины вставки а если больше то напорные задвижки выносятся за стены станции и устанавливаются колодцы.
Ширина=400+350+500+500+300+500+500+970+1000+127+850+300+350+
+300+ +850+400=9000 мм ( С учётом фланцевых соединений.)
Схема ширины насосной станции. Рис. 5
Определение длины насосного отделения
Длина насосного отделения станции определяется как сумма длин насосов и расстояний между ними.
Длина насосной станции должна быть кратна 3. Если длина меньше стандартной то увеличиваем расстояние от стены до насоса.
Длина= 1770*5+1000*4+1075*2=15000мм
Подбор грузоподъемного оборудования
Грузоподъёмное оборудование должно обеспечивать монтаж в любой точке. Его принимают в зависимости от габаритов станции и массы монтируемых агрегатов.
Наибольший вес имеет насос электродвигатель m=920кг. Принимаем грузовой автомобиль согласно справочнику:
Размеры автомобилямм длина ширина высота
Размеры платформы мм длина ширина высота(погрузочная)
монтажной пощадки мм длина ширина
Принимаем кран подвесной согласно справочнику:
Кран подвесной с электроприводом Таблица 12
Мощность эл.двигателя кВт
№ двутавра подкранового пути
Экономический расчёт
QUOTE = 15 тысяч рублей в месяц
-установленное оборудование
- построенное здание
Амарт. исчисления для установленного оборудования 10% от суммы установленного оборудования.
QUOTE =10 тысяч рублей
Неоправданные расходы ( 5% от амарт. исчилений) QUOTE
% затрат на электро.
% затрат на амартиз.
Аварийная ситуация: один водовод отключается и вода поступает по одному водоводу. СНиП требует в случае аварийной ситуации водопотребитель должен быть обеспечен водой не менее 70% расхода от max часа. Проверим нужно ли устанавливать перемычки для этого продлим характеристику 1d до пересечения с 3n и поднимем перпендикуляр оси расхода от точки 70% до 3 n характеристика 1 d не перекрывает данный расход следовательно необходимо установить перемычки количество перемычек по расчёту.
Q70%ав=qmaxчас*07=0.18*07=0126 м3с
hав при этом будет: hав=17м
hав – потеря напора в 2-х водоводах в аварийной ситуации
Рассчитаем сколько перемычек необходимо поставить между водоводами:
h35%=AL2q2=02948*2250*(0.35*0.18)2=2.63 м
h70%=AL2q2=02948*2250*01262=1053
hав >h значит 1 перемычки достаточно
Определение мощности трансформаторов
Необходимая для насосной станции мощность трансформаторов S кВ*А определяется мощностью приводных электродвигателей основной группы насосов мощностью электроприводов других механизмов (задвижек подъемного оборудования вспомогательных насосов и др.) и мощностью электроосветительных и электроотопительных устройств:
где кс – коэффициент спроса по мощности зависит от числа работающих электродвигателей (принимаем кс =07);
Рn – номинальная (паспортная) мощность электродвигателей основных насосов (без резервных);
дв – КПД электродвигателя;
cos QUOTE - коэффициент мощности электродвигателя (принимаем cos QUOTE )
50 – принимаемая в курсовом проекте нагрузка от вспомогательного оборудования (принимаем 30)
Устанавливаем 2 трансформатора- 1 рабочий а другой резервный
N трансформатора кВ*А
Катание широкой стороной
Определение высоты станции
Нст≥hтр + 03 + hг + hс + Н + 05
где hтр – погрузочная высота платформы автомобиля;
– расстояние между грузом и оборудованием;
hг – высота переносимого груза;
hс – высота строповки;
Н – размеры подъемно транспортного оборудования.
Нст≥07+03+02+0892+05+1000=36м
Принимаем высоту станции Нст=36 м
Увеличение производительности на 20%
Существует несколько способов увеличения производительности рассмотрим каждый из них:
Подключения 4-го насоса в параллельную работу.
Подключим 4-ый насос в параллельную работу способ возможен тк H при 120% меньше чем H насоса в индивидуальном графике. Но необходимо пересчитать отметку оси насоса если она будет значительно меньше то следует принять дополнительные мероприятия- прокладка нового дополнительного всасывающего трубопровода.
Максимальное водопотребление Таблица 15
Минимальное водопотребление Таблица 16
Найдём отметку оси насоса:
Способ для увеличения производительности подходит. Рис. 6
Прокладка 3-го трубопровода.
Проводим вертикальную линию от точки 120% на оси Q до пересечения с линией 3n. Если эта точка лежит ниже Hг- то задача не имеет решения а если выше Hг то задача имеет решение. В моём случае точка 1 лежит выше Hг находим d водовода:
A=1653 следовательно d=250мм
Строим совместную характеристику 1d и 2d. Находим точки пересечения полученной линии с 1n 2n 3n. Новый максимальный и минимальны расход:
Проверим отметку оси насоса:
Максимальное водопотребление: Таблица 18
Минимальное водопотребление: Таблица 19
Выбираем Zmin и рассчитываем отметку оси насоса:
Способ для увеличения производительности подходит. Рис. 7
Установка тех же насосов но с большим диаметром рабочего колеса.
Установим такие же насосы но с большим диаметром рабочего колеса. Получим новые рабочие точки.
Для уменьшения потерь напора по длина м на местное сопротивление увеличим диаметр всасывающих трубопроводов d=600 мм.
Максимальное водопотребление: Таблица 20
Минимальное водопотребление: Таблица 21
Способ для увеличения производительности на 120% не подходит. Рис. 8
Замена одного из насосов новым( с другими рабочими характеристиками) который должен обеспечить в сумме производительность 120%
От точки пересечения 2n и 2d опускаем перпендикуляр. Получаем q- расход нового насоса ( от точки пересечения опущенного перпендикуляра с осью расхода до расхода 120%) и H –нового насоса( поднимаем перпендикуляр от точки 120% на оси расхода до пересечения с 2 d и от полученной точки проводим параллельную линию оси расхода до пересечения с осью H)
q= 0.055 м3с H=455 м
Подбираем по каталогу ( Насосы для систем водоснабжения и канализации) новый агрегат. Насоса который бы обеспечил данный расход с напором не существует следовательно нужно увеличивать диаметр водовода или добавлять ещё 1 насос что недопустимо.
Способ для увеличения производительности на 120% не подходит. Рис.7
Замена всех рабочих насосов на новые.
На оси расхода находим точку120% проводим вертикальную линии до пересечения её с 2d затем проводим горизонтальную линию до оси напора. Максимальный расход делится на 3 равные части( т.к. 3 насоса). Получаем первую рабочую точку. Определяем расход и напор в данной точке : Q=0072м3с H=455м. Затем по каталогу выбираем марку насоса. В начале насос подбирается по сводному графику а потом по рабочим характеристикам выбранного насоса.
По сводному графику точка попадает в тот же насос что уже установлен а по индивидуальной характеристике диаметр рабочего колеса необходим больше чем установлен а способ с увелечением диаметра рабочего колеса рассмотрен выше. Рис.7
Приложение 1.Насосная станция 1-го подъёма
Источником воды для станции 1-го подъема являются поверхностные источники или подземные источники. Поверхностные источники почти все загрязнены и вода требует дополнительной степени очистки. Эта очистка выполняется на водопроводных очистных сооружениях. Для получения необходимой степени очистки и удобства эксплуатации очистных сооружений принято подачу воды по очистным сооружениям подавать равномерно в течении суток. Рис.9
Qсут=13500 м3 l=4500 м Hз.очистных=Hз.башни
Hочистных сооружений=5 м Hотметки воды= Hрезервуара
Определим средний часовой расход
Определим расход поступающий по водоводу
Определение D водовода
Подбираем насос так чтоб он свой характеристикой перекрыл точку Qmax.
Схема обвязки станции 1-го подъёма рис. 10.
Приложение 2. Расчёт канализационных насосных
Расчёт заключается в определении необходимого расхода и напора канализационного насоса. Сточные воды поступаемые на кнс должны отводиться в полном объеме. Аварийных сбросов устраивать не допустимо. Устройство никакого количества перемычек не обеспечит отвод сточных вод поэтому напорные трубопроводы от кнс рассчитывается на 100% расход.
Рассчитаем диаметр напорного коллектора:
=1.5-1.6 мс ( при движении не должно быть осадка)
Max приток определяется при выполнении гидравлического расчёта канализационной сети объекта.
Min скорость зависит от диаметра трубы.
Выполним построение характеристики сети:
QUOTE г QUOTE l=1500 км Hг =15м
Т.к канализационные станции заглубленного типа то количество рабочих насосов должно быть min(1-2 насоса) а количество резервных насосов по категории надёжности.
-го насоса недостаточно следовательно берём 2 насоса. Насос СД 8032.
Наносим характеристику насоса на характеристику сети. Рис. 11
Определяем точки пересечения с 2d:
т.А- аварийная ситуация т.Б- нормальный режим
Точка Б дальше точки А на 31 %.
Определим размеры приёмного резервуара:
D самотечного коллектора( работает половинным сечением):
При входе в резервуар коллектор раздваивается и на каждой части стоят решётки. Решётки предназначены для задержки крупных взвешенных частиц для предотвращения забивок канала рабочего колеса. Зазоры решёток зависят от производительности насоса- чем выше производительность тем выше прозоры. При расчёте главной канализационной станции желательно применять насосы с минимальной величиной прозоров в этом случае можно не устанавливать решётки на канализационных очистных сооружениях. Выпускают решётки ступенчатого типа у которых min прозор 2 мм.
Очистка решёток должна быть механизирована. Решётки устанавливаются под углом 70 градусов в канале. Одна решётка рабочая а другая резервная.
Определим размер станции:
T- время = 5 минут работы насосов 5 минут = 300 секунд
Все требования агрегатов и компоновки их внутри станции соответствуют требованиям для водопроводной станции:
Расстояние между насосами не менее 1 м.
Если не вписываемся в расчётную дину станции то диаметр станции увеличивают конструктивно.
Напорный трубопровод рассчитывается по скорости не менее 15мс
Графический способ определения ёмкости приёмного резервуара:
Графический способ зависит от количества дополнительных включений насосов в час. При автоматическом включении не более 6 раз за час а при ручном не более 3-х раз. Примем 3 включения.
План разрез и аксонометрия КНС приведены на рисунках 131415 соответственно.
Приложение 3. Регулировка производительности
центробежного насоса
Строим параболу проходящую через расчётную точку .
Т.1- пересечение получено параболы с характеристикой насоса
Q=0.062 м3с H=43.8 м n=1450 обмин D=365 мм
Обрежем рабочее колесо:
Определим число оборотов:
Новая рабочая характеристика проходит параллельно прежней но ниже неё через расчётную точку.
Определим необходимую N нового электродвигателя.
Библиографический список
Э.В. Залуцкий А.И. Петрухно “ Насосные станции. Курсовое проектирование” Киев издательство “Вища школа” 1987.
В.Д. Шатилин “Насосы для систем водоснабжение и канализации справочное пособие” Пермь ПГТУ 2000.
В.Я. Карелин А.В. Минаев “ Насосы и насосные станции” Москва издательский дом “ Бастет” 2010.
П.В. Лобачев “ Насосы и насосные станции” Москва стройиздат 1990.
“ Расчёт водопроводной насосной станции” Пермь ПГТУ 2005.

чертежи мои(2007).dwg

Металлические изделия
Уголок 125 х 10;ГОСТ 8509 -93
Монтажная площадкаn3600-3300
Высотная схема водоснабжения
Насосная станцияn II-подъема
План насосной станции 2-го подъема
Аксонометрическая схема
Расположение запорной арматуры