Насосные станции второго подъема

Отчет. Пирожков.docx

Пермский Государственный Технический Университет
Строительный факультет
Кафедра водоснабжения и водоотведения
Пояснительная записка к курсовому проекту
«Насосные станции второго подъема»
Цели и задачи курсового проекта . . 3
Определение максимального и минимального часового водопотребления . 4
Определение диаметра всасывающих трубопроводов . .5
Аварийная ситуация 7
Определение емкости резервуара бака водонапорной башни 8
Определение размеров резервуара чистой воды . 9
Компоновка насосной станции 10
Определение диаметров трубопроводов внутри насосной станции . ..12
Определение расположения отметки (высоты) насоса .13
Расчёт мощности электродвигателя насоса . .15
Подбор вакуумного насоса .16
Определение ширины насосной станции . .17
Определение длины насосного отделения 17
Подбор грузоподъемного оборудования . .18
Определение мощности трансформаторов 19
Технико-экономический расчет . 19
Определение высоты станции 22
Увеличение производительности на 20% 22
Насосная станция 1-го подъёма 26
Расчёт канализационных насосных станций 27
Библиографический список 30
Суточный расход м3сут
Коэффициент часовой неравномерности
Длина всасывающей линии м
Расстояние от станции до водонапорной башни м
Отметка воды в приемном резервуаре м
Отметка земли у насосной станции м
Отметка земли у башни м
Приложение рис 1 «Высотная схема».
Цели и задачи курсового проекта.
Цель проекта: систематизация и углубление знаний по курсу «Насосы и насосные станции» приобретение навыков самостоятельного решения инженерных задач использования технической нормативной и справочной литературы.
Задачи проекта: Насосная станция второго подъема подает воду из резервуаров чистой воды расположенных после очистных сооружений в разводящую сеть населенного пункта.
При разработке курсового проекта насосной станции II подъема следует выполнить все относящиеся к нему гидравлические и электротехнические расчеты вычертить план необходимые разрезы и аксонометрические схемы станции в объеме технического задания. 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 насосов
Построить совмещенные характеристики насосов и водоводов
Определить число резервных насосов и разработать монтажную схему оборудования насосной станции с коммуникациями трубопроводов
Произвести гидравлический расчет всасывающих и напорных трубопроводов насосной станции и определить отметку оси насосов и пола станции
Подобрать вакуумные насосы (если они необходимы)
Определить требуемую мощность электродвигателя насосного агрегата а затем подобрать по каталогу двигатель
Расставить в нужных местах задвижки обратные клапаны и другое оборудование
Подобрать необходимое грузоподъемное оборудование
Определить габариты насосного отделения
Определить габариты помещений вспомогательного и электросилового хозяйства
Определить размеры и дать общую компоновку всех помещений станции
Начертить план продольный и поперечный 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 м3 воды.
Определение максимального и минимального часового водопотребления.
На основании заданных максимальной суточной производительности объекта
водопотребления (Qcyт = 17700 м3сут) и общего коэффициента неравномерности (К=115)
определяется потребление воды городом по часам суток (м3ч лс) в табличной (табл.2) и
графической формах: Приложение рис.1 « График водопотребления».
Q м3ч = Q сут * % 100
Q лс = Q м3ч * 1000 3600
Из табл.2 определяется максимальное и минимальное водопотребление в сутки:
Определение диаметра всасывающих трубопроводов.
В соответствии с установленным максимальным водопотреблением определяются количество и диаметр всасывающих водоводов. В общем случае их должно быть не менее двух.
Диаметр всасывающего водовода определяется по формуле:
v - скорость движения воды во всасывающем водоводе v =1 15 мс
d = √(4 * 0118 314 * 12) =0354 м = 354 мм
q = 12 Qmax = 118 лс = 0118 м3с
Принимаем стандартный диаметр d = 400 мм.
Находим фактическую скорость на данном водоводе по формуле:
v = 4 * q * d2 = 4 * 0118 314 * 042 = 0939 мс
Выполняем построение характеристики сети. Для этого строится табл.3.
488 * (20 * 1000 + 30) = 30206
Таблица 3. Продолжение
Приложение .рис.2 «График характеристики сети».
q вод - количество воды идущее по одному водоводу (делится на 10 частей + 5 частей на запас)
L - длина водопроводных труб от источника воды до водонапорной башни (табл.1)
Сопротивление трубопровода определяется по формуле:
Hceти=Hг+ hL = Hr+ALq2
где Нг - геодезическая высота подъема жидкости м
hL - потери напора по длине сети м
А - удельное сопротивление одного погонного метра трубопровода которое зависит от диаметра трубопровода материала и внутренней шероховатости.
Для построения характеристики сети 2d необходимо характеристику сети 1d увеличить в 2 раза т.е. напор в каждой точке остается неизменным а расход увеличивается в 2 раза.
На оси расхода находим точку максимального потребления проводим вертикальную линию 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 = 8496 м3ч H = 4225 м. Затем по каталогу выбираем марку насоса. В начале насос подбирается по сводному графику а потом по рабочим характеристикам выбранного насоса.
Частота вращения обс
Определив необходимый насос переносим его характеристику на график характеристики сети удваиваем утраиваем и увеличиваем в 3 раза. Находим точки пересечения характеристик насоса с кривой 2d. Получаем 3ступени работы насоса:
qI = 4319 м3ч = 0120 м3с
qII = 8213 м3ч = 0228 м3с
qIII = 10903 м3ч = 0303 м3с
Приложение рис.3 «Работа центробежных насосов».
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.
Q 70% ав = qmaxчас * 07= 0236*07 = 0165 м3с
hав при этом будет: hав = 14м ( h70% - hг )
hав – потеря напора в 2-х водоводах в аварийной ситуации
Рассчитаем сколько перемычек необходимо поставить между водоводами:
h35% = AL*q2 = 01488 * 2030 * (035*0236)2 = 206 м
h70%=AL*q2=01488 * 2030 * (07 * 0236)2 = 824 м
h = 10 3 м hав >h значит 1 перемычки достаточно.
Приложение рис. 3 «Работа центробежных насосов».
Определение емкости резервуара бака водонапорной башни.
При выборе режима работы насосной станции подающей воду в сеть с резервуаром в начале сети необходимо учитывать такие условия:
в час максимального водопотребления величина подачи воды в сеть от башни не должна превышать 15 % от расхода воды в данный час;
в час минимального водоразбора величина подачи воды в башню не должна превышать 25-30 % от расхода воды в данный час;
-производительность насосной станции на промежуточной ступени должна составлять 65-75 % от
минимальное время работы насосов на каждой ступени - 30 минут.
Определяется подача воды насосной станцией по ступеням в %.
qn = qnступ q сут * 100 %
qI = 4319 17700 * 100 % = 244 %
qII = 8213 17700 * 100 % = 464 %
qIII = 10903 17700 * 100 % = 616 %
Емкость бака башни минимальна. Ее объем не более 2-25% суточного расхода. Величина емкости бака определяется по максимальному остатку воды в баке.
Насосная станция должна работать непрерывно не менее получаса.
Остаток воды в баке может быть отрицательным. Тогда емкость бака равна сумме максимального положительного числа и максимального отрицательного (по модулю).
Таблица водопотребления
Водопотребление города %
Емкость бака равна сумме максимального положительного остатка и максимального отрицательного (по модулю): V бака = max + min = 192 + 082 = 274 %.
4%* 17700100%=48498 м3
Определение размеров резервуара чистой воды.
Резервуар чистой воды по размеру поступления воды в резервуар после очистных сооружений и по откачке воды насосной станцией II подъема. Режим уже определен (табл.5).
Подача воды q сут = 100 % 24 = 4166%.
Откачка воды - подача воды из табл.5. Остаток равен разности подачи воды и откачки.
Объем резервуара чистой воды вычисляется по формуле:
VРЧВ = Vрегул + Vпож + Vсобств. нужды
Vрегул = max + min = 718 + 33 = 1048 % = 185496 м3 где
max - максимальный остаток (табл.6)
min - минимальный остаток (табл.6)
Vпож - расход воды на пожар зависит от количества жителей и этажности застройки
V пож = q пож * n* Т = 0015 * 2* З * 3600 = 324 м3 где
q пож - пожарный расход л1 пожарn - количество пожаров (max – 2-3)
Т - время пожара 3 ч
N жителей =qсут q потр * 103 = 70800 человек > 5000 человек значит насосная станция I категории т.е берем 3 рабочих насоса.
q потр - норма водопотребления на 1 человека в сутки 250 лсутки
V собств. нужды = Q пром
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 скорость фильтра v =5мчасqчaccpeд=Qcyт24=1770024= 7375м3час
Fф = q чассред v = 7375 5 = 1475 м3
Площадь фильтрации одного фильтра: F1ф = 3688 м2
Каждый фильтр промывается 2 раза в сутки.
q пром 1 фильтр = 20 лс * м2
q пром = q пром 1 фильтр * Fф * Т = 201000 * 3688 * 300 = 22125 м3
В РЧВ воды должно содержаться на 2 промывки:
Vсоб.нужды = n* Qпромывки = 2 * 22125 = 4425 м3
VPЧB = 185496 + 324 + 4425 = 262146 м3.
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. Приложение рис. 4 «Схема обвязки насосной станции».
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 насосной станции.
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:
d = √(4 * q ( * v)) = √4 *0303 (314*12) =0567 м =567 мм
На участках гребёнки 2-3 3-4 4-5 диаметр принимаем постоянным и равным - d=600мм
Q = Qmax 3 = 0101 м3с
QUOTE d = √(4 * q * v) = √4 * 0101 ( 314 * 12 ) = 0327м = 327мм
Напорный водопровод:
Qmax=0236м3с=236лс Qвод=02362=0118м3с
QUOTE d = √(4 * q * v) = √4*0118(314*12) = 0354м = 354мм
Определение расположения отметки (высоты) насоса.
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)
Максимальный водозаборТаблица 7
Минимальный водозаборТаблица 8
QUOTE = 10 – 52 – 00612 – 0346 – 024 = 415 м
QUOTE = 10 – 9 – 0018649 – 0112 – 024 = 063 м
Сравниваем Zmin и Zmax и выбираем наименьшее из них.
Тогда QUOTE = 17 + 063 = 1763 м
Сравниваем отметку земли с полученной:
Hземли = 196м > Hо.н .= 1763 отметка оси насоса ниже чем отметка земли.
Рассчитаем отметку пола насосной станции:
Н пола = Н о.н. – Н насоса – отмостка – высота пола = 1763 – 009 – 002 – 001 = 1751 м
Расчёт мощности электродвигателя насоса.
Мощность электродвигателя вычисляется по формуле:
K запаса- 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)
N1 = 98 * 0120 * 39 073 = 6283 кВт
Q = 0114 м3с H = 42 м
N2 = 98 * 0114 * 42 073 = 6428 кВт
N3 = 98 * 0101 * 45 073 = 6102 кВт
Выбираем наибольшее значение: Nвала = 6428 кВт
Nэл.дв.=115*6428=74кВт
Принимаем электродвигатель АО2-91-4УЗ (N=75 КВт)
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-да- объем воздуха во всасывающем трубопроводе основного насоса;
Vнас=01 м3- объем воздуха в корпусе насоса;
Натм=10м - напор соответствующий атмосферному давлению;
Z= 063м - геодезическая высота всасывания насоса считая от оси насоса до уровня воды;
Т= 5мин - время отведенное на запуск насоса;
К=115 коэффициент запаса
Для нахождения производительности насоса определены объемы составных частей трубопровода:
Vтр-да=V всас. линии+Vгребенки+Vперед нас.
Vтр-да=872+235+019=1126 м3
По требуемой подаче принят насос ВВН-3 - водокольцевой вакуум-насос:
максимальный вакуум 08
мощность электродвигателя N=75 кВт
длина = 1085 ширина = 510 высота = 1102
диаметр патрубка d=65 мм
Вакуум-насос устанавливают в свободном углу отделения насосной станции. От вакуумного насоса в гребенку идут всасывающие трубопроводы диаметр трубопровода вычислен по формуле:
q=50лc=005 м3с подача вакуум-насоса
V=10 мс скорость движения воздуха в циркуляционной трубе.
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.
Приложение рис. 5 «Схема ширины насосной станции».
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=3315+390+500+600+300+850+750+960+1000+127+850+300+600+
+300 +310+3315=9000 мм ( С учётом фланцевых соединений.)
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=15000 мм
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 - m=920кг. Принимаем грузовой автомобиль согласно справочнику:
Размеры автомобиля мм длина ширина высота
Размеры платформы мм длина ширина высота(погрузочная)
Монтажной площадки мм длина ширина
Принимаем кран подвесной согласно справочнику:
Кран подвесной с электроприводом
Мощность эл. двигателя кВт
№ двутавра подкранового пути
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 )
– принимаемая в курсовом проекте нагрузка от вспомогательного оборудования.
Устанавливаем 2 трансформатора- 1 рабочий а другой резервный
N трансформатора кВ*А
Катание широкой стороной
Технико-экономический расчет.
Определение технико-экономических параметров станции сводится к тому чтобы найти стоимость подачи 1м3 воды подаваемого городу этой станцией.
Расчет Коэффициента Полезного Действия станции.
При ступенчатой работе станции КПД станции определяется по формуле:
= Qст * Н ст * t (Qст * Н ст * t ст * дв)
Q ст - производительность станции на отдельных ступенях м ³ч
Н ст - напор насосов на соответствующих ступенях м
t - время работы насосов по ступеням час в сутки
ст и дв - к.п.д. электродвигателей при мощности 75 кВт дв = 09 ст = 07.
Стоимость электрической энергии.
Годовая стоимость израсходованной электрической энергии составит:
С 1кВтч – стоимость 1 кВч электроэнергии в расчетах принимается 2 руб.
С изр = 2 * 365( (98*0120*39063)*3 + (98*0114*42063)*10 + (98*0101*45063)*75) =
Установочная стоимость трансформаторов:
С присоед = М ( N раб дв + Nтр)
где М =1000- годовой тариф за установленную мощность.
С присоед = 1000 * (3*75 + 2133) =438 тыс. руб.
Годовые выплаты за электроэнергию составят:
С эл = С изр эл + С присоед = 796174+438 = 796612 тыс. руб.
Стоимость заработной платы.
Для насосной станции производительностью от 16-50 тыс. кубических м в сутки предусмотрено по штатному расписанию 9 челсмены рабочих при месячном окладе 15 тыс. руб. за год затраты составят:
С зар пл = С зар. пл. 1 раб. * nраб * nмес = 15 * 9 * 12 = 1620 тыс. руб.
Амортизационные отчисления.
Амортизационные отчисления идут на возмещение затрат связанных с износом сооружений и оборудования.
С аморт. = 1 + 2 где
-установленное оборудование
- построенное здание
Амортизационные исчисления для установленного оборудования 10% от суммы установленного оборудования.
QUOTE =10 тысяч рублей
С аморт. = 672 + 667 = 1349 тыс. руб.
Стоимость ремонта составляет 3 % от стоимости капитальных затрат т.е.
С рем = 003*1349 = 405 тыс. руб.
Суммарные годовые эксплуатационные затраты.
С общ = С эл + С зар пл + С рем + С аморт = 1091 + 1620 + 1349 + 405 = 4100500
Определение высоты станции.
Н ст ≥ h тр + 03 + hг + hс + Н + 05
где h тр – погрузочная высота платформы автомобиля;
– расстояние между грузом и оборудованием;
hг – высота переносимого груза;
hс – высота строповки;
Н – размеры подъемно транспортного оборудования.
Н ст ≥0 7+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.
Необходимая производительность (120%) Q=1.2*Q max = 12*0236 = 0283 м3с
Подключим 4-ый насос в параллельную работу способ возможен т.к. 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 12
Минимальное водопотребление Таблица 13
Тогда QUOTE = 17 + 065 = 1765 м
Сравниваем полученную отметку с отметкой до установки 4 насоса
65>1763 – полученная отметка незначительно превышает установленную.
Способ для увеличения производительности подходит.
Приложение рис. 3 «Увеличение производительности на 20% способом подключения четвертого насоса в параллельную работу».
Прокладка 3-го трубопровода.
Проводим вертикальную линию от точки 120% на оси Q до пересечения с линией 3n. Если эта точка лежит ниже H г - то задача не имеет решения а если выше H г то задача имеет решение. В моём случае точка 1 лежит выше H г находим d водовода:
(4675-38) 2000 * 02832) = 005463
A=004692 следовательно d=500 мм
Таблица 14. Продолжение
Строим совместную характеристику 1d и 2d. Находим точки пересечения полученной линии с 1n 2n 3n. Новый максимальный и минимальный расход:
Проверим отметку оси насоса:
Максимальное водопотребление Таблица 15
Минимальное водопотребление Таблица 16
Выбираем Zmin = 066 и рассчитываем отметку оси насоса:
Способ для увеличения производительности подходит так как полученная отметка незначительно отличается от истиной отметки оси насоса.
Приложение рис. 6 «Увеличение производительности на 20% способом прокладки третьего трубопровода».
Установка тех же насосов но с большим диаметром рабочего колеса.
Для прежних расчетов использовалась характеристика насоса Д320-50 с Дк=405 мм. Данный способ применять не целесообразно т.к. d насоса подобран максимальный.
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 = 0055 м3с H = 443 м
Подбираем по каталогу (Насосы для систем водоснабжения и канализации) новый агрегат. Насоса который бы обеспечил данный расход с напором не существует.
Способ для увеличения производительности на 20% не подходит.
Замена всех рабочих насосов на новые.
На оси расхода находим точку 120% 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=0094 м3с H=443м. Затем по каталогу выбираем марку насоса. Вначале насос подбирается по сводному графику а потом по рабочим характеристикам выбранного насоса. Насоса который бы обеспечил данный расход с напором не существует.
Способ для увеличения производительности на 20% не подходит.
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.
Q сут = 17700 м3 l=4500 м H з. очистных = H з. башни = 30 м
H очистных сооружений = 5 м Hотметки воды = Hрезервуара = 17 м
Определим средний часовой расход
Q сут 24 = 1770024 = 7375 м3ч = 0205 м3с = 205 лс
Определим расход поступающий по водоводу
Q вод = q2 = 02052 = 0103 м3с
Определение D водовода
d = √(4 * q ( * v)) = √ (4*0103(314*12)) = 0331 м = 331 мм
Нг = (H з.очистных + H очистных сооружений) - Hотметки воды = (30 + 5) – 17 = 18 м
+ 02948 * 4500 * 01032 = 3207 м
Подбираем насос так чтоб он свой характеристикой перекрыл точку Q max.
Частота обращения обс
Расчёт канализационных насосных станций.
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.
d = √ (4 * 0059)(314*16) = 0469 м = 469 мм d = 500 мм
Выполним построение характеристики сети:
QUOTE г QUOTE l=1500к м H г =15м
Таблица 18. Продолжение
Т.к. канализационные станции заглубленного типа то количество рабочих насосов должно быть min(1-2 насоса) а количество резервных насосов по категории надёжности.
q = 0059 м3с H = 395 м
Одного насоса недостаточно берем два. Насос СД 16045
Наносим характеристику насоса на характеристику сети.
Определяем точки пересечения с 2d:
т. А- аварийная ситуация т.Б- нормальный режим
Определим размеры приёмного резервуара:
D самотечного коллектора (работает половинным сечением):
=1мс d = √(4*2*0.059) (3.14*1) = 0.150 м = 150 мм
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 101112 приложения соответственно.
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.

Пирожков.dwg

ПЛАН НА ОТМЕТКЕ 0.000
Насосная станция второго подъема
План на отм. 0.00 nРазрез 1-1 nРазрез 2-2nМасштаб 1:100
Аксонометрическая схема

чертежи рома.dwg

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

НАСОСЫ.doc

Пермский Государственный Технический Университет
Кафедра водоснабжения и водоотведения
Пояснительная записка
«Насосные станции второго подъёма»
Исходные данные к выполнению курсового проекта .
Цели и задачи курсового проекта .
Определение максимального и минимального часового
Определение диаметра напорного трубопровода
Определение ёмкости резервуара бака водонапорной башни
Компоновка насосной станции .
Аварийная ситуация .
Определение размеров резервуара чистой воды .
Определение отметки оси насоса ..
Расчёт мощности электродвигателя насоса .
Определение ширины насосного отделения станции
Определение длины насосного отделения станции .
Подбор грузоподъёмного оборудования .
Определение высоты насосного отделения станции
Подбор вакуумного насоса
Определение мощности трансформаторов
Технико-экономический расчёт ..
Увеличение производительности насосной станции на 20%
Суточный расход м3сут 12100
Коэффициент часовой неравномерности 18
Надёжность станции 1
Длина всасывающей линии м 20
Расстояние от станции до водонапорной башни м 3000
Отметка воды в приёмном резервуаре м 21
Отметка земли у насосной станции м 233
Отметка земли у башни м 39
Приложение 1. рис.1 «Высотная схема».
Цели и задачи курсового проекта.
Цель проекта: систематизация и углубление знаний по курсу «Насосы и
насосные станции» приобретение навыков самостоятельного решения задач
использования технической нормативной и справочной литературы.
Задачи проекта: Насосная станция второго подъёма подаёт воду из
резервуаров чистой воды расположенных после очистных сооружений в
разводящую сеть населённого пункта.
При разработке курсового проекта насосной станции II подъёма следует
выполнить все относящиеся к нему гидравлические и электротехнические
расчеты вычертить план необходимые разрезы и аксонометрические схемы
станции 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 насосов
) Построить совмещённый 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
) Подобрать необходимое грузоподъёмное оборудование
) Определить габариты насосного отделения
) Определить габариты помещений вспомогательного и электросилового
) Определить размеры и дать общую компоновку всех помещений станции
) Начертить план продольный и поперечный 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 м3 воды.
Определение максимального и минимального часового водопотребления
На основании заданных максимальной суточной производительности
объекта водопотребления (Qсут= 12100 м3сут) и общего коэффициента
неравномерности (К=18) определяется потребление воды городом по часам
суток (м3ч лс) в табличной (табл. 2) и графической формах: Приложение
рис.2 «График водопотребления».
Часы k% q м3ч q м3с q лс
Из табл.2 определяется максимальное и минимальное водопотребление в
Определение диаметра напорного водовода
В соответствии с установленным максимальным водопотреблением
определяется количество и диаметр всасывающих водоводов. В общем случае
должно быть не менее двух.
Диаметр всасывающего водовода определяется по формуле:
[pic]- скорость движения воды во всасывающем водоводе [pic]=1 15 мс
dвод= [pic]= 0366м= 366мм
qсутmax= 0252 м3с= 252 лс
qвод= qсутmax2 = 0126 м3с
Примем стандартный диаметр водовода 400 мм
Находим фактическую скорость на данном водоводе по формуле:
Выполняем построение характеристики сети. Для этого строится табл.3.
Приложение 3. рис.3 «График 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:
где Hr- геодезическая высота подъёма жидкости м
hL- потери напора по длине сети м
А- удельное сопративление одного погонного метра трубопровода
которое зависит от диаметра треубопровода материала и внутренней
Для построения 2d необходимо характеристику сети 1d увеличить в 2
раза т.е. напор в каждой точке остаётся неизменным а расход увеличивается
На оси расхода отмечаем максимальный суточный расход и проводим
вертикальную прямую до пересечения с характеристикой сети 2d. Из полученной
точки проводим прямую параллельную оси расхода до оси напора (см. рис.3).
Максимальный расход делим на № равные части. Получаем первую рабочую точку.
Определяем расход и напор в данной точке: Q=84 лc H= 401 м. затем по
каталогу выбираем марки насосов. Первоначально насос подбирается по
сводному графику насосов а затем по рабочим характеристикам выбранного
насоса. Рабочую характеристику выбираем ближайшую но большую.
Частота вращения обс 1450
Определив необходимый насос переносим его характеристику на график
характеристики сети удваиваем утраиваем и увеличиваем в 3 раза. Находим
точки пересечения характеристик насоса с кривой 2d. Получаем три ступени
Определение ёмкости резервуара бака водонапорной башни
При выборе режима насосной станции подающей воду в сеть с
резервуаром в начале сети необходимо учитывать такие условия:
- в час максимального водопотребления величина подачи воды в сеть от башни
не должна превышать 15% от расхода воды в данный час;
- в час минимального водоразбора величина подачи воды в башню не должна
превышать 25-30% от расхода воды в данный час;
- производительбность насосной станции на промежуточной ступени должна
составлять 65-70% от
- минимальное время работы насосов на каждой ступени- 30 минут.
Определяется подача воды насосной станцией по ступеням в %
Емкость бака башни минимальна. Её объём не более 2-25% суточного
расхода. Величина ёмкости бака определяется по максимальному остатку воды в
Насосная станция должна работать непрерывно не менее получаса.
Остаток воды в баке может быть отрицательным. Тогда ёмкость бака равна
сумме максимального положительного числа и максимального отрицательного(по
В конце суток остаток должен быть равен 0 (допускается 01-02).
Часы qвод % Подача В бак Из бака Остаток Режим работы
-1 125 149 024 - 024 I 30 мин
-2 125 149 024 - 048 I 30 мин
-3 125 149 024 - 072 I 30 мин
-4 125 149 024 - 096 I 30 мин
-5 125 149 024 - 12 I 30 мин
-6 330 298 - 032 088 I 1 час
-7 500 58 08 - 168 II 1 час
-8 720 58 - 14 028 III 1 час
-9 750 768 018 - 046 III 1 час
-10 750 768 018 - 064 III1 час
-11 750 768 018 - 082 III 1 час
-12 640 58 - 06 022 II 1 час
-13 370 384 014 - 036 III 30 мин
-14 370 384 014 - 05 III 30 мин
-15 400 384 - 016 034 III 30 мин
-16 570 58 01 - 044 II 1 час
-17 630 58 - 05 -006 II 1 час
-18 630 58 - 05 -056 II 1 час
-19 630 58 - 05 -106 II 1 час
-20 525 58 055 - -051 II 1 час
-21 340 384 044 - -007 III 30 мин
-22 220 149 - 071 -078 I 30 мин
-23 125 149 024 - -054 I 30 мин
-24 125 024 - - -03 I 30 мин
II ступень – 7 часов
III ступень – 6 часов
Емкость бака равна сумме максимального положительного числа и
максимального отрицательного (по модулю):
Vбака= max+min= 12+078=198%
8%*12100*100%=240 м3
Компановка насосной станции
В зависимости от числа рабочих насосов и коэффициента надёжности
станции определяем число резервных насосов.
Количество рабочих насосов: 3
Коэффициент надёжности: 1
Количество резервных насосов: 2
Из каталога берём размеры агрегатов в зависимости от марки выбранного
насоса. Расстояние между насосными агрегатами 1 м оно зависит от
напряжения электродвигателя. При напряжении до 1000 В расстояние больше или
равно 1 м свыше 1000 В больше или равно 12 м. расстояние между насосным
агрегатом и стеной больше или равно 1 м.
Обвязка насосов должна обеспечивать бесперебойность работы насосной
станции при любой ситуации:
а) выход из строя насоса и его замена
б) поломка арматуры (задвижек) и её замена
в) выход из строя обратного клапана и его замена
приложение 4.рис.4 «Схема обвязки насосов»
Основные требования к компоновке насосной станции
- количество задвижек должно быть минимальным но достаточным
- должно быть не менее двух подводящих трубопроводов. Причём каждый
трубопровод рассчитан на пропуск максимального расхода воды насосной
- вся арматура должна находиться внутри насосной станции (возможен вынос
задвижек на напорной части за пределы насосной станции в колодцы но только
Все трубопроводы внутри насосной станции соединяются помощью сварки.
Материал труб внутри насосной станции- сталь. Соединение трубопровода с
арматурой и с насосами- фланцевые.
Для замены задвижки требуется время которое зависит от диаметра
задвижки: чем больше диаметр тем больше времени требуется на её замену.
Определение диаметров трубопроводов внутри насосной станции
Диаметры трубопроводов внутри насосной станции определяются по
Q- максимальный расход
Все схемы со стороны всасывающей части разбиваются на участки. За
участок принимается трубопровод на котором есть постоянный расход и
диаметр. Выбирается худший режим работы станции: работают наиболее
Арматура выбирается в зависимости от давления и диаметра на каждом участке.
Всасывающий трубопровод
Всасывающий трубопровод:
Qmax=6804 м3ч =0189 м3с
На учатках гребёнки 2-3 3-4 4-5 диаметр принимаем постоянным и
Напорный водопровод:
Qmax=018м3с=180лс Qвод=0182=009м3с
Берём 3 рабочих насоса
Выбран насос Д=320-50 n=
Аварийная ситуация на водоводах: водовод отключается и вода поступает
В случае аварии на водопроводной сети потребитель должен получать не
менее 70% воды от максимального расхода.
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
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
q70%ав= qчасmax×07=0252×07=0176 м3с=176 лс
Определение размеров резервуара чистой воды
Резервуар чистой воды по размеру поступления воды в резервуар после
очистных сооружений и по откачке воды насосной станцией II подъёма. Режим
уже определён (табл.5).
Часы Подача воды % Откачка % Остаток%
Подача воды Qсут=100%24 = 4166%
Откачка воды- подача воды из табл.5
Остаток равен разности подачи воды и откачки.
Объём резервуара чистой воды вычисляется по формуле:
VРЧВ=Vрегул+Vпож+Vсобств.нужды
Vрегул=max+min=393+351=744%=90024 м3
где max- максимальный остаток (табл.6)
min- минимальный остаток (табл.6)
Vпож-расход воды на пожар зависит от количества жителей и этажности
Vпож=qпож*n*T=0015*2*3*3600=324 м3
qпож- пожарный расход л1 пожар
n- количество пожаров
Nжителей=[pic]человек > 5000 человек насосная станция Iой категории. Берём
qпотр- норма водопотребления на 1 человека в сутки 250 лсутки
Vсобств.нужды=Qпром.
Принимаем скорость фильтра =5 мчас
qчассред=Qсут24=1210024= 50417 м3час
Fф=qчассред=504175=1008 м3
Площадь одного фильтра не должна превышать 50 м3.
Принимаем площадь одного фильтра 252 м3.
Каждый фильтр промывается 2 раза в сутки.
qпром1 фильт.=20лс*м2
qпром= qпром1 фильт*F1 фильт.*Т=[pic]
Общепромывочный расход равен:
Qпром.=n*Nф*qпром=2*3*1512=9072 м3
VРЧВ=90024+324+9072=21314 м3
Определение отметки оси насоса
Отметка оси насоса определяется при максимальном и минимальном
водопотреблении принимается наименьшая.
Отметка оси насоса определяется по формуле:
Hист- отметка источника (в исходных данных отметка воды в приёмном
[pic]hc снимается с индивидуальной характеристики насоса по
соответствующему расходу
he- сумма потерь напора по длине
hмес- сумма потерь напора на местных сопротивлениях
ht- температурные потери (при 20оС принимаем равным 024)
Участок Исходные данные he=sq2 hмес=[pic]
-2 Q=qmax=0258 м3с=258лс he=0404*02582= hмес=28*091322*9
d=600мм =00269 8= =0119
=0821+039+05+20=217м
м.с.=06+05+02+15=28
-3 Q=qmax=0258 м3с=258лс he=00515*02582=hмес=19*091322*9
d=600мм =000343 8= =00808
-4 Q=[pic]qmax=0172 he=00515*01722=hмес=19*060922*9
м3с=172лс =000152 8= =0036
-5 Q=[pic]qmax=0086 м3с=86he=00515*00862 hмес=06*030422*9
лс =0000381 8= =000283
-н Q=[pic]qmax=0086 м3с=86he=0693*00862 hмес=03*08922*98
лс =000512 = =00121
Z=10-[pic]= 10- 4-00365-0251-024=547
-2 Q=qmax=01 м3с=100 лс he=0404*012=000hмес=28*035422*
d=600мм 404 98= =00179
=0821+039+05+20=217 м
м.с.= 06+05+02+15=28
-3 Q=qmax=01 м3с=100 лс he=00515*012= hмес=19*035422*
d=600мм =0000515 98= =001215
-4 Q=[pic]qmax=00667м3с=667he=00515*006672=hмес=19*023622*
лс =00002291 98= =00054
-5 Q=[pic]qmax=0033м3с=333 he=00515*00332 hмес=06*0116822
лс =00000561 *98= =000042
-н Q=[pic]qmax=0033 м3с=333he=0693*00332 hмес=03*034722*
лс =0000755 98= =0001843
Z=10-[pic]= 10- 6-000553-003771-024=3717
Из двух значений Z выбираем наименьшее
Hо.н.=Hист+Z= 21+3717= 247
Сравниваем полученную отметку с отметкой земли
Hз= 233+02+0892=2439
Hз=2439 Hо.н.=247 – насос расположен выше отметки земли
Расчёт мощности электродвигателя насоса
Мощность электродвигателя вычисляется по формуле:
kзап- коэффициент запаса мощности (=12)
Q- расчётная подача воды по ступеням м3с
H- развиваемый напор по ступеням м.вод.ст.
-КПД насоса по ступеням (снимается по характеристике насоса)
Nнас II=[pic]=[pic] КВт
Выбираем наибольшее значение Nнас =516 КВт
Nэ.дв.=kзап*Nнас=12*516= 619 КВт
Принимаем электродвигатель АО2-91-4УЗ (N=75КВт)
Определение ширины насосного отделения станции
Ширина насосной станции определяется по схеме обвязки трубопроводов
(приложение 4). Для определения необходимо знать длины задвижек обратных
Lзадвижки и Lобр.клапана определяются по справочнику в зависимости от
диаметра трубопровода и давления.
Задвижки (на входе) Задвижки (на выходе) Обратный клапан
D=600 L=390 D=250 L=450 D=250 L=450
D=350 L=850 D=400 L=310
Ширина насосной станции (В) должна быть кратна 3. Если полученная
ширина меньше стандартной то округляем в большую сторону.
В=390+500+600+500+850+750+970+1000+850+850+300+400+300+310=
Принимаем стандартную ширину насосной станции равно 9м. Остаток
распределяем по длинам трубам на входе и выходе.
Приложение 5.рис.5 «Схема ширины насосной станции»
Определение длины насосного отделения станции
Определение насосного отделения это сумма длин насосов и расстояний
между ними а также ворот по схеме обвязки трубопроводов.
Длина насосной станции (L) должна быть кратна 3. Если полученная длина
меньше стандартной то увеличиваем расстояние от стены до насоса.
Подбор грузоподъёмного оборудования
Грузоподъёмное оборудование должно обеспечивать монтаж в любой точке.
Его выбирают в зависимости от габаритов зданий и массы монтируемых
Грузоподъёмность т 1
Размеры автомобиля мм
Размеры платформы мм
Минимальные размеры монтажной
Принимаем кран подвесной с электродвигателем
Определение высоты насосного отделения станции
Высота насосной станции зависит от:
- отметки оси насоса и отметки пола в машинном отделении
- выбора грузоподъёмного оборудования
Hст=700+500+200+970+500+1245+500=4600мм
Округляем в большую сторону до ближайшей стандартной величины:
Подбор вакуумного насоса
Для запуска главных насосов в работу служат вакуумные насосы. Они
предназначены для создания вакуума в рабочих центробежных насосах перед
Производительность вакуумного насоса определяется по формуле:
Wв.н. – объём насоса из которого откачивают воздух(Wв.н =01 м3)
Wтр.- объём трубопровода всасывающего от РЧВ до последнего насоса
Hатм- высота столба жидкости соответствующая барометрическому давлению
kзап- коэффициент запаса (kзап =11)
T- время запуска насоса (T=10мин)
Принять диаметр 65 мм.
Вакуумный насос ВВН-3
Мощность электродвигателя кВт 75
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
дв – КПД электродвигателя;
cos[pic] - коэффициент мощности электродвигателя (принимаем cos[pic])
50 – принимаемая в курсовом проекте нагрузка от вспомогательного
оборудования (принимаем 30)
Устанавливаем 2 трансформатора- 1 рабочий а другой резервный
N Высота Катание широкой стороной
камеры А м камеры Б м
Технико-экономический расчёт
Затраты на содержание насосной станции вычисляются по формуле:
Увеличение производительности насосной станции на 20%
Найдём новый максимальный расход Qmax=258*12=3096 лс
Существует несколько способов увеличения производительности насосной
станции. Рассмотрим каждый из них:
Подключения 4-го насоса в параллельную работу.
Подключим 4-ый насос в параллельную работу способ возможен так H при
0% 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.
-2 Q=qmax=029 м3с=290лс he=0404*0292= hмес=28*10322*98
d=600мм =0034 = =01515
-3 Q=qmax=029 м3с=290лс he=00515*0292= hмес=19*10322*98
d=600мм =00433 = =0103
-4 Q=[pic]qmax=0193 he=00515*01932=hмес=19*068422*9
м3с=193лс =00192 8= =0045
-5 Q=[pic]qmax=0097 м3с=97he=00515*00972 hмес=06*034322*9
лс =0000484 8= =00036
-н Q=[pic]qmax=0097 м3с=97he=0693*000972 hмес=03*10122*98
лс =000652 = =00156
Z=10-[pic]= 10- 4-01026-0319-024=534
Далее подсчитываются проценты Qmaxчас насосной станции при работе
одновременно двух трёх насосов (см. приложение рис. 4)
Далее определяется наиболее экономичный режим работы насосной станции
Результаты расчета режима работы насосной станции с указанием
поступления в бак и из бака см. в приложении на рис.2
Затем проектируется насосная станция. См. приложение рис.5

чертежи.dwg

Металлические изделия
Уголок 125 х 10;ГОСТ 8509 -93
Монтажная площадкаn3600-3300
Схема обвязки насосов

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.

Таня.doc

Пермский государственный технический университет
Строительный факультет
Кафедра водоснабжения и водоотведения
Пояснительная записка к курсовому проекту
РАСЧЕТ ВОДОПРОВОДНОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ
Высотная схема водоснабжения 4
Определение максимального и минимального водопотребления города 4
Характеристика сети 6
Выбор рабочих и резервных насосов 7
Определение графика работы насосов 10
Определение размеров насосной станции 11
Определение отметки оси насоса 14
Обустройство здания насосной станции 17
Выбор вакуумного насоса 19
Подбор электродвигателей для насосных агрегатов станции 20
Аварийная ситуация 20
Технико-экономический расчет 21
Увеличение потребления воды на 20 % 22
Список литературы 25
Коэффициент часовой неравномерности К=1.9;
Длина всасывающей линии
Расстояние от станции до водонапорной башни L=39 км;
Отметка воды в приёмном резервуаре 25 м;
Отметка земли у насосной станции 273 м;
Отметка земли у башни 41 м;
Высотная схема водоснабжения
Высотная схема водоснабжения населенного пункта от источника
водоснабжения до водонапорной башни с указанием высоты объектов длин
водоводов и отметок высот и земли представлена на рис.1.
Рис. 1 Высотная схема водоснабжения
Определение максимального и минимального водопотребления города
По заданию суточное водопотребление в населенном пункте составляет
При проектировании систем водоснабжения населенных пунктов удельное
среднесуточное (за год) водопотребление на хозяйственно-питьевые нужды
населения принимают согласно табл. 1 СНиП 2.04.02-84 [1]. Степень
благоустройства района жилой застройки определено как централизованное с
горячим водоснабжением в таком случае водопотребление на одного жителя
составляет 230-350 лсут.
Принятое удельное водопотребление [pic]. Число жителей населенного
пункта вычислено по формуле [pic] и составляет [pic].
По заданию коэффициент неравномерности К=19. Учитывая максимальную
суточную производительность объекта [pic]и коэффициент неравномерности
определено потребление воды городом по часам суток (см. табл. 1 или рис.
Рис.2 График водопотребления по часам суток
Таблица 1. Водопотребление города по часам суток
часовые К % Часовой расход Q
промежутки м³час м³с лс
Σ 100 23400 6500 6500
По табл.1 и рис.2 определяем часы максимального водопотребления с 8-11
часов и максимальный часовой расход [pic]. Минимальный часовой расход
Для транспортирования воды от источника водоснабжения к объекту
водопотребления служат водоводы. Их укладывают в 2 и более ниток
трубопроводов параллельно согласно СНиП [1].
В соответствии с установленным максимальным водопотреблением
определено количество (два) и диаметры напорных водоводов. Диаметры
вычислены по формуле:
q- расход на один водовод
V- нормативная скорость движения воды в водоводе.
[pic] принят стандартный диаметр [pic].
Для установленного диаметра водовода[pic] согласно табл. 2 определено
удельное сопротивление А=001859.
Таблица 2. Удельное сопротивление трубопроводов
С учетом расхода на один водовод qвод=2585лс его длины l=3900 м
удельного сопротивления и геодезической высоты подъема воды Нг=31 м
определена высота подъема воды в сети по формуле: [pic].
Расчет выполнен в табличной форме (табл. 3) .
Таблица 3. Расход водовода и высота сети
График работы насосов насосной станции приведен в таблице 5.
График работы насосов насосной станции
час водопотрподача в бак из бакаостаток режим работы
горда %насосом % нас.станции
-1 12 125 005 000 005 1 нас 30
-2 12 125 005 000 010 1 нас 30
-3 12 125 005 000 015 1 нас 30
-4 12 125 005 000 020 1 нас 30
-5 12 125 005 000 025 1 нас 30
-6 31 290 000 020 005 2 нас 35
-7 48 500 020 000 025 2 нас 60
-8 74 720 000 020 005 3 нас 60
-9 795 825 030 000 035 4 нас 55
-10 795 825 030 000 065 4 нас 55
-11 795 750 000 045 020 4 нас 50
-12 63 660 030 000 050 3 нас 55
-13 36 360 000 000 050 3 нас 30
-14 36 360 000 000 050 3 нас 30
-15 38 420 040 000 090 2 нас 50
-16 56 540 000 020 070 3 нас 45
-17 62 600 000 020 050 3 нас 50
-18 62 600 000 020 030 3 нас 50
-19 62 600 000 020 010 3 нас 50
-20 525 525 000 000 010 4 нас 35
-21 34 330 000 010 000 2 нас 40
-22 22 220 000 000 000 1 нас 52
-23 125 125 000 000 000 1 нас 30
-24 125 125 000 000 000 1 нас 30
Для наибольшей эффективности работы насосной станции помимо
ступенчатой подачи воды проектом предусмотрена регулирующая емкость. Объем
резервуара водонапорной башни определен по процентному отношению от
суточного расхода воды по принципу: объем бака должен быть минимальным и не
превышать 2% от суточного расхода.
Расчет проведен в табл.5 согласно которой принят объем бака
водонапорной башни равный 09% от суточного расхода:
Vбака= 09%*23400100%=210 м ³.
Определение размеров насосной станции
Схема обвязки насосной станции состоит из определения необходимого
количества арматуры внутри станции. При этом следует придерживаться
количество арматуры должно быть минимальным но достаточным для
обеспечения работы насосной станции на любых ступеней режима;
количество арматуры должно обеспечивать возможность замены рабочих
количество арматуры должно обеспечивать включение резервных агрегатов
Насосная станция включает 4 рабочих и 1 резервных насосных агрегата типа
Д630-90 диаметр рабочего колеса 510мм частота вращения 980 обмин
мощность электронасоса 81кВт. Основные технические характеристики приведены
Основные технические характеристики агрегата
подача 500м3час(140л
Размещение насосных агрегатов осуществлено согласно рис. 6.22 а
учебника [4] расстояния между насосами и другие размеры машинного
отделения выбраны согласно пункта 12.2 СНиПа [1]. Компоновка насосного
отделения представлена на рис. 4. На нем же приведена схема обвязки
насосной станции. Для построения схемы обвязки определяют следующие
По пункту 7.9. СНиПа [1] определены допустимые скорости всасывающих
и напорных трубопроводов. Vвсас= 1-15 мс Vнап=12-20 мс.
скорости Vвсас= 11 мс Vнап=15 мс
расходы Q=0517 м ³с q=0170 м³с.
Вычисляем диаметры трубопроводов:
[pic] dподвод=400 мм Vфакт=13мс
[pic] dотвод=350 мм Vфакт=17мс.
Согласно требованиям пункта 7.7 СНиПа [1] на каждом трубопроводе
установлено необходимое количество арматуры: задвижки и обратные клапаны
Задвижки и обратные клапаны
D= 800 мм L= 1000 мм Вес 22800 кг
D= 700 мм L= 900 мм Вес 20330 кг
d= 400 мм L= 600 мм Вес 4945 кг
d= 350 мм L= 550 мм Вес 3570 кг
d= 350 мм L= 700 мм Вес 248 кг
В месте соединения насосного агрегата и трубопроводу предусмотрены
переходы их длина вычислена по формуле:
Для труб в зависимости от их диаметра ГОСТом установлены минимальные
Учитывая все размеры составлена схема компоновки оборудования насосной
станции (рис. 4) и поперечная схема насосной станции (рис. 5).
Рис. 4 Схема компоновки оборудования насосной станции
Рис. 5 Поперечная схема насосной станции
Определение отметки оси насоса
Согласно пункту 7.8 СНиПа [1] для удобства эксплуатации насосную
станцию необходимо установить под залив что бы верхняя точка насоса была
вровень или ниже уровня в резервуаре в любом случае. Для определения
максимальной высоты на которую можно поставить насос вычислили отметку
оси насоса по формуле:
м – высота столба жидкости соответствующая барометрическому давлению
[pic] потеря напора определенная по индивидуальной характеристике насоса
[pic] потеря напора от температуры жидкости
[pic] потеря напора на местное сопротивление определена в табл.7 и табл.8
[pic] потеря напора по длине определена в табл.7 и табл.8.
Путь движения воды к самому дальнему насосу разбили на участки при
условии что каждый участок имеет постоянный диаметр расход и скорость
Рис. 6 Участки движения воды по подводящему трубопроводу
При расчете отметки оси насоса рассмотрены два режима работы насосной
станции: максимальная подача Qmax=0590 м³с. и минимальная
Qmin=0165м³с следовательно вычислены две отметки Z1 и Z2.
Определение местных потерь и потерь по длине при Qmax=0590 м³с
участокисходные данные [pic] исходные данные [pic]
d1=800 мм 00161 вх= 01
Z1=10-5-0033-049-024= 423 м при Qmax=0590 м³с.
Определение местных потерь и потерь по длине при Qmin=0165м³с
d1= 800 мм 00013 вх= 01 00121
-2 l= 10 м крест=15
q= 0165 м3с задв= 01
d1= 800 мм 00004 крест=15 00093
A= 0004622 2*задв02
d1= 800 мм 00002 крест=15 00042
d1= 800 мм 00000 крест=15 00009
d2= 400 мм 00008 перех=01 00020
Σhl= 00026 Σhмест= 0028
Z2=10-5-00026-0028-024= 47м при Qmin=0165м³с.
На рис. 7 показана схема расположения насосного отделения
относительно поверхности воды в резервуаре. Выбрана отметка оси насоса
Z=47м. С учетом отметки оси насоса вычислена отметка пола насосного
Для приведения отметки пола насосной станции вровень с отметкой земли
у станции провести планировку территории вокруг станции с насыпкой грунта
Рис.7 Схема расположения насосного отделения относительно РЧВ
Обустройство здания насосной станции
Высота насосного отделения станции зависит от следующих параметров:
от отметки оси насоса и отметки пола насосной станции;
от веса и размеров оборудования;
от выбора грузоподъемного оборудования.
Вид подъемно-транспортного оборудования принимается в зависимости от
массы монтируемых агрегатов и габаритов здания с учетом удобства
эксплуатации. Подъемно-транспортное оборудование насосной станции
определено согласно пункта 7 СНиПа [1] а так же рекомендациям параграфа 9
Веса использованного оборудования:
Максимальный вес оборудования использованного в насосной станции вес
задвижки m=2280 кг. Согласно талб.15 пособия [5] принят автомобиль:
грузоподъемность 25т
размеры автомобиля: длина 5725 мм ширина 2250 мм высота 2130 мм
размеры платформы: длина 3070 мм ширина 2070 мм высота 1200 мм
минимальный размер монтажной площадки: длина 3770 мм ширина 3470 мм.
Схема насосной станции и монтажной площадки приведена на рис.8.
Рис.8. Монтажная площадка насосного отделения
Кран для подъема оборудования выбран согласно табл.16 пособия [5]
этот кран – кран подвесной (кран-балка):
размеры: h1=610 Н=340
номер двутавра подкранового пути18 его ширина b=90 мм высота
На станции устанавливают два крана по всей ширине здания.
Поперечная высотная схема насосной станции приведена на рис.9. По ней
определена высота насосного отделения от уровня пола Н=52 м и высота
надземной части Нзд=52 м
Рис.9. Поперечный разрез здания насосной станции в месте монтажной площадки
Выбор вакуумного насоса
Вакуумные насосы используются для заливки водой основных насосов и
всасывающего трубопровода перед пуском в работу – это необходимо для
обеспечения нормальных условий эксплуатации основного оборудования и
сооружений насосной станции.
Требуемая подача вакуумного насоса определена по формуле:
Vтр-да- объем воздуха во всасывающем трубопроводе основного насоса;
Vнас=01 м3- объем воздуха в корпусе насоса;
Натм=10м - напор соответствующий атмосферному давлению;
Z= 4.7 м - геодезическая высота всасывания насоса считая от оси насоса до
Т= 5мин - время отведенное на запуск насоса;
К=11 коэффициент запаса
Для нахождения производительности насоса определены объемы составных
частей трубопровода:
Vтр-да=V всас. линии+Vгребенки+Vперед нас.
Vтр-да=872+235+019=1126 м3
По требуемой подаче согласно табл.13 пособия [5] принято два насоса
ВВН-3 водокольцевой вакуум-насос:
максимальный вакуум 08
мощность электродвигателя N=75 кВт
длина = 1085 ширина = 510 высота = 1102
диаметр патрубка d=65 мм
Вакуум-насосы устанавливают в свободном углу отделения насосной
станции причем резервный расположен зеркально относительно основного.
Между насосами расположен циркуляционный бак принят объем бака V=100л. От
вакуумных насосов в гребенку идут всасывающие трубопроводы диаметр
трубопровода вычислен по формуле:
q=50лc=005 м3с подача вакуум-насоса
V=10 мс скорость движения воздуха в циркуляционной трубе.
Подбор электродвигателей для насосных агрегатов станции
Мощность электродвигателя определяется по формуле:
Для выбора наибольшей мощности рассчитана мощность при работе на
каждой ступени. Величину расхода и высоту снимаем с рис.3 расход воды на
Принята максимальная мощность N=698 кВт.
Коэффициент запаса зависит от мощности двигателя и принят согласно
табл.5 методического указания [3] К=115.
N эл.дв= Кзап*Nнас=115*677=7785 кВт.
По справочному пособию [2] принимаем электродвигатель 5АМН 280-S6 УЗ
поставляемый в комплекте с насосом 1Д630-90.
двигатель асинхронный напряжение 380220 В
При аварийной ситуации расход должен уменьшится не менее чем на 30 %
от расчетного согласно пункта 7.5. СНиП [1]. Расчетный расход – расход в
максимальный час водопотребления согласно табл. 1 [pic].
Аварийный расход при работе одного водовода снят с рис.3 График
параллельной работы насосов и водоводов. Из точки пересечения графика 1d с
индивидуальной характеристикой работы на IV ступени опущен перпендикуляр
максимальный аварийный расход который может обеспечить станция [pic].
При заданном режиме работы насосной станции [pic] следовательно нет
необходимости принимать дополнительные меры по устранению аварийной
Технико-экономический расчет
Определение технико-экономических параметров станции сводится к тому
чтобы найти стоимость подачи 1м3 воды подаваемого городу этой станцией.
Qcт лсQст Нстм t мин t час КПД
Расчет Коэффициента Полезного Действия станции
При ступенчатой работе станции КПД станции определяется по формуле:
= Qст * Н ст * t (Qст * Н ст * t ст * дв)
Qст - производительность станции на отдельных ступенях м ³ч
Н ст - напор насосов на соответствующих ступенях м
t - время работы насосов по ступеням час в сутки
ст и дв - к.п.д. электродвигателей при мощности 90 кВт дв = 078.
Стоимость электрической энергии
Годовая стоимость израсходованной электрической энергии составит:
С изр эл = 365* а * (Qст * Н ст * t ст ) где
а - стоимость кВч электроэнергии в расчетах принимается 2 руб.
Сизр.эл = 365* 2* *[pic]=
Установочная стоимость трансформаторов:
С присоед = М ( N раб дв + Nтр)
где М =14000- годовой тариф за установленную мощность.
С присоед = 14000 * (3*90 + 2*4 + 2*31) =4760 тыс. руб.
Годовые выплаты за электроэнергию составят:
С эл = С изр эл + С присоед = 76890+4760 = 81650 тыс. руб.
Стоимость заработной платы
Для насосной станции производительностью от 16-50 тыс. кубических м в
сутки предусмотрено по штатному расписанию 55 челсмены рабочих и 1 ИТР в
сутки при месячном окладе 5 и 7 тыс. руб. за год затраты составят:
С зар пл = 12*5*55 + 12*1*7=414 тыс. руб.
Амортизационные отчисления
Амортизационные отчисления идут на возмещение затрат связанных с
износом сооружений и оборудования. При объеме здания 1056 куб м стоимость
единицы объема составит 40 тыс. руб. отчисления составят 5 % от стоимости
капиталовложений или
С зд = 1056*40*005 = 2112 тыс. руб.
Амортизационные отчисления для оборудования составят (10% отчислений)
при стоимости 14000 руб за установленную мощность электрооборудования:
С обор = ( N раб дв + Nтр )*010 = 340*010 =34 тыс. руб.
Общие затраты на амортизацию равняются:
С аморт = С зд + С обор = 2112+34 = 2146 тыс. руб.
Стоимость ремонта составляет 3 % от стоимости капитальных затрат
С рем = 003*2146=644 тыс. руб.
Суммарные годовые эксплуатационные затраты
С общ = С эл + С зар пл + С рем + С аморт =
650+414+2146+644=842744тыс. руб.
Стоимость одного кубического метра перекачиваемой воды
С куб м = С общ Qгод = 842744*1000 365 * 23400 =987руб.
Собщ - сумма затрат в год идущая на насосную станцию
Qгод- кол-во воды в год поданной городу (м3).
Увеличение потребления воды на 20 %
Согласно пункта 5.91 СНиПа [1] водозаборные сооружения следует
проектировать с учетом перспективного развития водопотребления. Насосная
станция проектируется с учетом увеличения водопотребления на 20%.
Таблица 9. Водопотребление города при [pic]
промежутк м³час м³с лс
Σ 100 28080 7800 7800
По табл. 9 установлен час максимального потребления и [pic]. В соответствии
с установленным максимальным водопотреблением определен диаметр напорных
где [pic]- расход на один водовод.
Максимальный расход перенесен на график параллельной работы 2х водоводов и
расхода воды на каждой ступени. Данную точку насос 1Д630-90 перекрывает с
обеспечением напора на 02 м ниже требуемого. Проверим отметку оси насоса.
Таблица 10. Определение местных потерь и потерь по длине при Q=0620 м³с
d1=800 мм 00178 вх= 01
Z=10-5-0036-054= 442 м сравниваем со старой отметкой оси насоса
Z=47 м разница менее 05 м. Делаем вывод что нет необходимости
принимать меры по обеспечению подачи воды.
СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение Наружные сети и сооружения
Шатилин В.Д. Справочное пособие «Насосы для систем водоснабжения и
канализации» Пермь 2005г
Методические указания по выполнению курсового проекта «Расчет
водопроводной насосной станции»
Карасев Б.В. «Насосы и насосные станции» Высшая школа 1979
Залуцкий Э.В. «Курс проектирования насосных станций». Киев: головное
издательство. Вищая школа 1987г.

Вика.dwg

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

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