Проект осушительной насосной станции

мои насосы ХохоL.docx

Обоснование схемы гидротехнического узла машинного водоподъема
1 Выбор места расположения насосной станции
2 Расчет подводящего канала
Подбор основного гидромеханического и энергетического оборудования ..
1 Определение расчетного напора
2 Определение расчетного расхода и числа агрегатов
3 Выбор основного насоса .
4Подбор электродвигателя
5Определение допустимой геометрической высоты всасывания .
Проектирование здания насосной станции .
1 Выбор типа здания .
2 Расчет всасывающих труб .
3 Расчет внутристанционных напорных трубопроводов .
4 Компоновка здания насосной станции
Проектирование водозаборного сооружения
1 Расчет водозаборного сооружения открытого типа ..
2 Компоновка здания насосной станции и водозаборного сооружения
Подбор вспомогательного оборудования
1 Грузоподъёмное оборудование насосных станций .
2 Осушительные насосные установки ..
Проектирование напорного трубопровода .
1 Определение числа ниток трубопроводов
2 Определение расчетного расхода напорного трубопровода
3 Выбор материала стенок
4 Определение экономического диаметра напорного трубопровода
Проектирование водовыпускного сооружения
1 Выбор типа водовыпуска
2 Расчет водовыпуска прямоточного типа
Насосные станции – это комплексы гидротехнических сооружений и оборудования обеспечивающие забор воды из источника транспортировку и подъем ее к месту потребления
В состав насосных станций могут входить:
– водозаборные сооружения;
– водоподводящие каналы трубопроводы в том числе сифонные транспортирующие воду от водозаборных сооружений до аванкамер отстойники (при специальном обосновании);
– аванкамеры сопрягающие водоподводящие сооружения с водоприемниками сороудерживающие сооружения;
– водоприемники забирающие воду из аванкамер и подающие ее во всасывающие трубы насосов;
– всасывающие или самотечные трубопроводы подающие воду к насосам;
– здание насосных станций в которых устанавливают основные агрегаты и вспомогательное гидромеханическое электротехническое и механическое оборудование;
– напорные трубопроводы подающие воду от основных насосов к выпускным сооружениям;
– водовыпускные сооружения обеспечивающие плавный выпуск воды из напорных трубопроводов в отводящий канал или водоприемник;
Состав сооружений насосных станций их взаимное расположение и конструктивное исполнение зависят от множества факторов: назначение подачи и напоров природных условий наличие местных строительных материалов технического оснащения и другое.
В данном курсовом проекте разработана насосная станция для целей осушения работающая круглый год по 18 часа в сутки.
Обоснование схемы гидротехнического узла машинного водоподъема.
1 Выбор места расположения насосной станции.
Осушительные насосные станции могут располагаться перед дамбой или в ее теле. Вопрос о месте строительства насосной станции может быть решен только в результате компоновки здания после подбора основного гидромеханического оборудования и выбора типа здания насосной станции. Поэтому строим продольный разрез подводящего канала с изображением расположения оси насосной станции. Так же изображаем дамбу размеры которой принимаем исходя из следующих рекомендаций ширина по гребню – 6 м; превышение гребля над максимальным уровнем воды – 05м; коэффициент заложения откосов принимаем равным 2 (рис 1.)
2. Расчет подводящего канала.
Устанавливаем исходные данные.
В качестве расчетного расхода (Qн.ст.) по графику работы насосной станции принимается максимальный расход из условия:
Qн.ст.= Qmax = 3Q = 3×1=3 м3с
Коэффициент заложения откосов m=20. Коэффициент шероховатости принимаем n = 002.
Принимаем стандартным ширину канала по дну в зависимости от расхода в нем используя рекомендации:
при Qн.ст 5 м3с принимаем ширину канала по дну b = 15 м.
Определяем площадь живого сечения канала:
-допустимая скорость на размыв принимаемая для глины равной 08 мс.
Глубина воды в канале:
h= =-15+152+42375 22=104 м
Далее определяем смоченный периметр:
Затем определяем гидравлический радиус:
По формуле Шези находим гидравлический уклон канала при заданной
С==100204616=368 м05с где
n- коэффициент шероховатости n=002.
Уклон канала равен:
iр= = 0642064010 =046
При найденных параметрах b m i n расчет повторим еще по нескольким расходам постепенно уменьшая до заданного минимального в результате чего определяется глубина и скорость воды в канале. Результаты сведем в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 Гидравлический расчет канала.
По данным таблицы 1.1строим графики h=f(Q) и V=f(Q) (рис. 1.2) по которым определим отметки уровни воды Vmax и Vmin в подводящем канале. Сверяем расчетные данные и данные по графику. Должно выполняться условие VmaxVр и Vmin>Vн.з. где Vн.з – допустимая скорость на заиление которая определяется по формуле:
Vн.з== 0535+024=166 мс где
hmin – минимальная глубина воды в канале при заданном Qmin.
Vmin = 125 >Vн.з =059 – условие соблюдено.
Подбор основного гидромеханического и энергетического оборудования.
1 Определение расчетного напора.
В общем случае расчетный напор насоса определяется по формуле:
Нг ср-средневзвешенный геодезический напор определяемый по формуле:
h Т – потери на трение:
Так как трубопровод еще не заплонирован поэтому величина потерь напора принимается по рекомендациям ГОСТа hM =05..075
Потери по длине трубопровода:
Lтр. – длина напорного трубопровода при осушении принимается при осушении принимается равным ширине подошвы дамбы.
Принимаем его равным 20 м.
Нсв –свободный напор на конце трубопровода. При отсутствии Нсв = 0.
Рассчитаем расчетный напор насоса:
hдл =i×Lтр.= 25201000 = 005 м.
hT = hM +hДЛ.=05+005=055 м;
Нр = Нг ср.+ hТ =32 + 055 =375 м.
2 Определение расчетного расхода и числа агрегатов.
Расчетный расход одного агрегата и общее число насосов определяется путем анализа таблицы колебания расходов представленной в задании.
В качестве расчетного расхода Qр принимаем минимальную подачу то есть Qр= Qmin = 09 м3с.
Число рабочих агрегатов определяется по формуле:
К числу рабочих агрегатов добавим резервный насос так как насосная станция предназначена для целей осушения и должна работать бесперебойно в течении рабочего периода.
Общее число насосов:
nоб = nр+1=3+1=4 шт.
3 Выбор основного насоса.
Для подбора насоса который бы давал Qр = 10 м3ч воспользуемся свободным графиком расчетных полей насосов.
По расчетному напору Hр и расчетному расходу Qр насоса с помощью графика свободных полей выбираем насос мирки Ов -55. Имея марку насоса и частоту вращения n=730 обмин = 12обс определяем безразмерные коэффициенты по формулам:
Kq=1201=04975; Kн=3754472=008.
По значениям Kq и Kн на безразмерной характеристике насоса наносим расчетную точку Ар. Точка Ар находится в зоне максимальных к.п.д. что свидетельствует о правильности подобранного насоса. По безразмерной характеристике насоса снимаем безразмерные характерные величины:
Кh=0123; =82%; φ= 00.
Число оборотов принимаем n=730 обмин.
Зная марку насоса выписываем основные параметры нашего осевого насоса из приложения 12 и записываем в табличной форме.
Таблица 2.1 Основные габаритные параметры насоса мм
4 Подбор электродвигателя.
Электродвигатели подбираются по максимальной потребной мощности на валу насоса частоте вращения и форме исполнения (горизонтальное или вертикальное).
Мощность двигателя определим по формуле:
где Qр и Нр – расчетный расход и напор насоса;
н – КПД насоса в долях;
Nдв = 98110375082=5232 кВт.
По полученной расчетной мощности определим коэффициент запаса К по таблице 3.2 и уточним значение мощности:
где К – коэффициент запаса мощности принимаем равным 123.
Nдвmax = 98110375082=4486 кВт.
По расчетной мощности Nдвmax двигателя и соответствующему каталогу подбираем марку электродвигателя.
А101-8. Основные параметры электродвигателя: N = 75 кВт n = 740 обмин.; = 902% m = 09 т Lдв = 1180 м Ддв = 082 м.
5 Определение допустимой геометрической высоты всасывания.
Отметка оси насоса определяется по формуле:
Vосн = Vн.б.±hв = 4954 – 1 = 4854 м.
hв – геометрическая высота всасывания;
Величина подпора требуемая заводом-изготовителем hв = 1м.
Для определения высотной насадки насоса при которой не возникают кавитационные явления определяем допустимую высоту всасывания:
hвдоп = Нвакдоп – hт.в.=382м.
hт.в – гидравлические потери по длине;
Нвакдоп – допустимая вакууметрическая высота всасывания.
Допустимая вакууметрическая высота всасывания определяется по формуле:
Нв.пдоп=10-h = 10- 568 = 432 м
h – кавитационный запас снимаемый с характеристики насоса.
Кавитационный запас определяется по формуле:
Отметка оси насоса устанавливается на высоте осн =4854м.
Проектирование здания насосной станции.
1 Выбор типа здания.
Выбираем здание насосной станции камерного типа с сухой камерой с установкой насоса типа ОB с отрицательной высотой всасывания. Камерный тип с ухой камерой принимаем при производительности насоса Qp 2 мс.
2 Расчет всасывающих труб.
Применяем металлические трубы круглой формы с односто20034254698900ронним конусом с горизонтальной верхней образующей для насоса типа О что предупреждает скопление воздуха.
Рис. . Всасывающая труба с отрицательной высотой всасывания.
Диаметр входа определяется по формуле исходя из Qp b vдоп:
Д в х = 113=113108=1263 м где
Qp - производительность насоса м3с
Определяем длину конуса по известным Д в х и d:
L к = ( 6 7 ) ( Д в х - d) = 6(1265-055) = 4278 м.
Д в х - диаметр входа м
d - диаметр всасывающего патрубка насоса м.
Длина диффузора для случая с раздельной компоновкой здания насосной станции с водозаборным сооружением и отрицательной высотой всасывания определяется по формуле:
lД=Двх-Двт2tg 2= 1263-090157=23м
Д в т – диметр всасывающей трубы м
= 5 10 0 - угол конусности
3 Расчет внутристанционных напорных трубопроводов.
Внутристанционные напорные трубопроводы служат для транспортировки воды от напорного патрубка насоса к внешним напорным трубопроводам и для размещения на них запорной измерительной и другой арматуры.
Диаметр их определяется по формуле:
Qp - производительность насоса м3с Qp = 1 м3с
Vдоп – допустимая скорость Vдоп = 16 мс.
Двт = 113116 =0895 900 мм.
Принимаем стандартный Д =09 м по приложению 11 методических указаний.
В качестве запорной арматуры применяются чугунную задвижку длина который для предварительных расчетов определяется по формуле:
l 3 = Д н + 02 м = 07 +02 = 09 м
где Д н - диаметр напорного ( или всасывающего если задвижка устанавливается на всасывающей линии ) патрубка мм.
Рис. . Внутристанционный напорный трубопровод.
4 Компоновка здания насосной станции.
Для проведения компоновки имеем следующие исходные данные:
высота всасывания насоса hв = -1 м;
стандартные всасывающего размеры и внутристанционного напорного трубопроводов c с арматурой установленной на них: Двх=1263 м
тип здания: камерный тип с сухой камерой;
габариты насоса и электродвигателя. Габариты насоса приведены в таблице 2.1. Габариты электродвигателя: Lдв= 118 м Ддв= 082 м;
тип и размеры гп оборудования ;
отметки воды в нижнем и верхнем бьефах: hв.б.=50 м и hн.б.=4954 м.
При проектировании зданий камерного типа компоновка начинается с подземной части и выполняется в такой последовательности:
) выбирается масштаб чертежа (рекомендуется 1:100 или 1:50) в котором будет вычерчиваться разрез здания на миллиметровой бумаге;
) наносятся линии максимального и минимального уровней воды в нижнем бьефе;
) ниже минимального уровня проводится горизонтальная ось насоса на расстоянии принятой геометрической высоты всасывания;
) наносится вертикальная ось насоса которая является и осью здания насосной станции;
) вычерчиваются контуры насоса с учетом его габаритов;
) от всасывающего патрубка насоса вычерчивается всасывающая труба а от напорного – внутристанционный напорный трубопровод;
) с помощью назначения длин монтажных вставок которые располагают между патрубками насоса и примыкающей к нему арматурой намечаются вертикальные оси стен с учетом стандартных размеров здания будущего размещении в нем грузоподъемного оборудования монтажных запасов и эксплуатационных проходов (приложение 7);
) принимается толщина фундаментной плиты и боковых стен а также определяется высота фундамента под оборудование (прилож. 7) после чего вычерчивается контур подземной части;
) если подземная часть имеет перекрытие так как применяются вертикальные насосы то расстояние от пола до потолка должно быть не менее 3 м в то же время боковые стенки должны превышать максимальную отметку воды не менее чем на 05 м;
) вычерчивается план подземной части с соблюдением требуемых эксплуатационных проходов и стандартной длины здания (приложение 7).
Далее проводится компоновка верхнего строения в такой последовательности:
) намечаются оси стен верхнего строения которое опирается на стены подземной части;
) принимается тип конструкции верхнего строения:
которой применяется оборудование с грузоподъемностью 32 т а стены выполняются из кирпича в надземной части здания бескаркасного типа;
) рассчитывается высота стен по формуле:
где - размер оборудования с учетом фундамента на котором оно установлено (или высоты платформы автомобиля который подан на монтажную площадку для разгрузки);
- запас высоты над установленным в верхнем строении оборудованием;
-высота этого оборудования;
- длина строп (05. . .07м);
- высота грузоподъемного оборудования;
- запас который назначается конструктивно для выхода на стандартную высоту здания;
) далее проектируется односкатная кровля так как здание шириной менее 6 м которая делается утепленной для отапливаемых зданий работающих зимой;
) вычерчивается план здания с учетом монтажной площадки длина которой назначается такой чтобы на ней можно было разместить самое габаритное оборудование (насос или двигатель) и обеспечить эксплуатационные проходы вокруг него.
В верхнем строении предусматриваются ворота размером 3х3м и окна суммарная площадь которых должна быть не менее 125% от площади пола. Кроме этого в зависимости от конструкции здания насосной станции в нем предусматривают лестницы люки служебные мостики трапы стремянки и т.д.
Проектирование водозаборного сооружения.
1 Расчет водозаборного сооружения открытого типа.
Водозаборное сооружение открытого типа представляет собой открытые сверху камеры разделенные бычками между которыми устанавливаются затворы шандоры и сороудерживающие решетки.
Длина камеры определяется по формуле:
где Вк – расстояние между бычками в свету:
Вк = 11Двх = 111263 = 143 м.
где Двх- диаметр входа равный 1263 м.
Lк = KQHBK (hx+Двх)= 151143(1263+1263) 42 м.
Окончательно длину камеры принимаем равной 42 м.
Сороудерживающую решетку проектируем под углом 70-800. Служебный мостик устанавливаем выше максимального уровня воды на 05 1 м.
Аванкамера представляет собой расширяющуюся в виде воронки заглубляющуюся часть канала и служит для сопряжения подводящего канала со всей шириной водозаборного фронта и глубиной водозаборного сооружения. Дно аванкамеры в плане представляет собой трапецию. Центральный угол конусности принимаем равным 30 450.
2 Компоновка здания насосной станции и водозаборного сооружения.
Водозаборное сооружение удаляют от насосной станции на такое расстояние чтобы всасывающие трубы можно было изогнуть на угол не более 450
ПОДБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.
1 Грузоподъёмное оборудование насосных станций.
Тип грузоподъемного оборудования подбирается по массе наиболее тяжелой монтажной единицы и по длине крана которая должна быть меньше пролета верхнего строения насосной станции. За наиболее тяжелую монтажную единицу (с учётом 10%-ной надбавки) принимаем насос в сборе массой 2 69 тонны. Т.к. в данном курсовом проекте масса наиболее тяжелой монтажной единицы не превышает более 32 тонн то устанавливаем кран подвесной ручной с грузоподъемностью 32 т длиной крана 36 м пролётом крана 3 м двутавр №30.
2 Осушительные насосные установки.
Предназначены для удаления воды из всасывающих труб и приёмных камер основных насосов установленных в насосных станциях заглубленного типа. Расчётный расход одного осушительного насоса определяется по формуле :
где – суммарный объём воды подлежащий откачке при максимальном уровне воды в камере водозаборного сооружения м3 = 50 м3;
– принятое число насосов (не менее 2);
– приток фильтрационной воды через уплотн ения затворов принимается 05 1 лс на 1 м уплотнения = 0011;
– время откачки (принимается 5 8ч) с.
QH=50418000+00114= 000344 мс
Проектирование напорного трубопровода.
Напорные трубопроводы служат для транспортирования воды от внутристанционных трубопроводов до водоприемника. Их стоимость может превышать стоимость всей насосной станции с оборудованием.
1 Определение ниток напорных трубопроводов.
При длине трассы до 100 м число ниток принимаем равным числу установленных насосов.
Число ниток составляет 4
2 Определение расчетного расхода напорного трубопровода.
Расчетный расход одной нитки напорного трубопровода проложенного от каждого насоса равен расчетному расходу этого насоса:
qр.т..= Qр = 10 м3с.
3 Выбор материала стенок.
Т.к. трубопроводы короткие и имеют несколько поворотов поэтому в качестве материала стенок принимаем стальные трубопроводы.
Диаметр определим по формуле:
где Vдоп принимаем равной 20 мс.
Принимаем стандартный Д=08 м.
Расчётное давление определяется по формуле:
Нтр=Нст +ΣhTH=446+0104=4564 м
где Hст – статический напор м (разность отметок воды в ВБ и оси насоса).
hтн = hдл+hм= 0095+00095=0104 м;
hдл=00017V2BтрДтр13= 000172042007913=0095 м
hм=01hдл=010095=00095 м
4 Определение экономического диаметра напорного трубопровода.
Выбор экономически наивыгоднейшего диаметра осуществляется путем сопоставления нескольких вариантов по минимуму приведенных затрат которые включают в себя капитальные вложения и эксплутационные издержки то есть
где Ен – нормативный коэффициент принимаем 01;
К – стоимость укладки 1 м напорного трубопровода;
С – суммарные эксплутационные издержки которые находятся по формуле:
где а – стоимость 1 кВтч электроэнергии;
b – процент отчислений на капитальный ремонт и восстановление для стальных труб 475%;
Э – количество электроэнергии на преодоление потерь напора в трубопроводе:
Э=981qрт hРт T t ну= 98110013365807=51757
где hт – потери напора в метрах на 1 м трубопровода определяемые по формуле:
hт=000107V2Дтр13Lтр ;
– длина напорного трубопровода =1 м;
T – количество суток работы данного трубопровода в году;
t – число часов работы в сутки;
н.у. – КПД насосной установки:
н.у.=н.×дв×с=085×084×098 = 07
дв – КПД двигателя по паспорту;
Расчет экономического диаметра сводим в таблицу 6.4.1.
Таблица 6.4.1 Расчет экономического диаметра.
Диаметр трубопровода Дтрм
Стоимость 1м. Трубопровода (К) руб.
Потери напора в трубопроводе hм.
Потери электроэнергии Э кВт
Стоимость потерянной энергии а'Э руб.
Отчисления на ремонт и восстановление bk руб.
Суммарные эксплуатационные издержки С=а'Э+bk руб
Приведенные затраты ПЗ=ЕК+С
Принимаем наиболее экономический диаметр равный 10 м при наименьших приведённых затратах.
Проектирование водовыпускного сооружения.
Водовыпускные сооружения мелиоративных насосных станций предназначены для соединения напорных трубопроводов с водоприемником.
1 Выбор типа водовыпуска.
В осушительных насосных станциях выбор типа водовыпуска зависит от места расположения насосной станции. В нашем случае насосная станция располагается в теле дамбы и водовыпускное сооружение совмещается с ней и представляет собой одно целое с подземной частью здания . В этом случае обычно применяют водовыпуск прямоточного типа.
2 Расчет водовыпуска прямоточного типа .
Исходные данные для его расчета следующие:
- экономически наивыгоднейший диаметр напорного трубопровода Д эк ;
- минимальный расход одной нитки напорного трубопровода Q m
- максимальный расход одной нитки берется с учетом всех насосов в том числе и резервного а в случае наличия форсированного расхода–Q ma
- отметки max и min уровней воды в отводящем канале и соответствующая им глубина h k max и h kmin .
Определяется диаметр напорного трубопровода на выходе:
Д вых = (11 12) Д эк = 1208 = 096м .
Скорость воды на выходе:
Vвых=0785 QminДвых2= 0785 1 0962= 0851 мс.
Минимальное заглубление верха трубы под минимальный уровень воды в отводящем канале:
hзаглmin=(1 3) Vвых22q=3 03222981=011 м
Принимается запас превышения стенок над наивысшим уровнем 04 м.
Высота порога Р =03 м.
Максимальное заглубление верха трубы под максимальный уровень воды в канале
hзаглmax=hзаглmin+h=011+3=311 м.
где h – разность между max и min уровнями воды в створе.
Длина водобойного колодца L кол определяется в зависимости от типа порога (наклонный или вертикальный) и максимального заглубления трубы:
Lкол=Кhзаглmax=31126=81 м
где К определяется из табл. 8.2.
В табл. 8.2 h р определяется по формуле:
hp=Hminкол-hkmin=137-061=076 м.
Нminкол=Р+Двых+hзаглmin=03+096+011=137
– минимальная глубина воды в канале.
Длина переходной части и крепления
l кр + l пер = (4 5) (4 5) hkmax=4104=416
где – максимальная глубина воды в канале.
b к = Д вых + 2b = 096+ 2025=146 м
где b – запас равен 025 03 м.
Дополнительные рекомендации: толщина бычка b б принимается равной 06 м ; длина его – (07 08) L кол = 0881=557м; толщина подпорных стенок : торцевой b ст = 06 м боковых 04 м ; толщина днища колодца 08 10 м ; ширина служебного мостика – 12 м.
Так как ширина бассейна больше ширины то длину переходного участка найдём по формуле:
=Вбас-bk2tg2 = 107-1462tg502=9240932=991 м.
Насосы и насосные станции В.Ф. Чебаевский К.П. Вишневский Н.Н. Накладов В.В. Кондратьев; Под ред. В.Ф. Чебаевского. – М.: Агропромиздат 1989. – 416с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений);
Горбачев В.В. Насосные станции: Учеб. пособие. Горки 2012.
Насосы и насосные станции Под ред. В.Ф. Чебаевского. М.: Агропромиздат.1989.
Рычагов В.В. Чебаевский В.Ф. Проектирование насосных станций и испытание насосных установок М.: Колос 1982.
Каталоги насосов. Горки 1989.

Насосная станция Хохол (1).cdw

-74 05 01 03.03.12 - КП