Проектирование осушительной насосной станции

НАСОСЫ поясялка (моя).docx

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
----------*----------
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ НАУКИ И КАДРОВ
БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра гидротехнических сооружений и водоснабжения
на тему: «Проектирование осушительной насосной станции»
Руководитель: Горбачев В.В.
Исполнитель: Козел А.В.
студент 3 группы 3 курса МСФ
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 .
4 Подбор электродвигателя
5 Определение допустимой геометрической высоты всасывания .
Проектирование здания насосной станции
1 Выбор типа здания
2 Расчет всасывающих труб
3 Расчет внутристанционных напорных трубопроводов .
4 Компоновка здания насосной станции
Проектирование водозаборного сооружения ..
1 Расчет водозаборного сооружения открытого типа .
2 Компоновка здания насосной станции и водозаборного сооружения
Подбор вспомогательного оборудования ..
1 Грузоподъёмное оборудование насосных станций
2 Осушительные насосные установки .
Проектирование напорного трубопровода ..
1 Определение числа ниток трубопроводов ..
2 Определение расчетного расхода напорного трубопровода
3 Выбор материала стенок
4 Определение экономического диаметра напорного трубопровода
Проектирование водовыпускного сооружения
1 Выбор типа водовыпуска
2 Расчет водовыпуска сифонного типа
Технико-экономические расчеты .
1 Смета на капитальные вложения при строительстве гидроузла насосной станции .
2 Смета на эксплуатационные расходы
3 Основные технико-экономические показатели
Насосные станции – это комплексы гидротехнических сооружений и оборудования обеспечивающие забор воды из источника транспортировку и подъем ее к месту потребления
В состав насосных станций могут входить:
– водозаборные сооружения;
– водоподводящие каналы трубопроводы в том числе сифонные транспортирующие воду от водозаборных сооружений до аванкамер отстойники (при специальном обосновании);
– аванкамеры сопрягающие водоподводящие сооружения с водоприемниками сороудерживающие сооружения;
– водоприемники забирающие воду из аванкамер и подающие ее во всасывающие трубы насосов;
– всасывающие или самотечные трубопроводы подающие воду к насосам;
– здание насосных станций в которых устанавливают основные агрегаты и вспомогательное гидромеханическое электротехническое и механическое оборудование;
– напорные трубопроводы подающие воду от основных насосов к выпускным сооружениям;
– водовыпускные сооружения обеспечивающие плавный выпуск воды из напорных трубопроводов в отводящий канал или водоприемник;
Состав сооружений насосных станций их взаимное расположение и конструктивное исполнение зависят от множества факторов: назначение подачи и напоров природных условий наличие местных строительных материалов технического оснащения и другое.
В данном курсовом проекте разработана насосная станция для целей осушения работающая круглый год по 18 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 1:1(рис 1.)
Устанавливаем исходные данные.
В качестве расчетного расхода (Qн.ст.) по графику работы насосной станции принимается максимальный расход из условия:
Qн.ст.= Qmax = 3Q = 3×09=27 м3с
Коэффициент заложения откосов m=10. 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 = 13 м.
Определяем площадь живого сечения канала:
-допустимая скорость на размыв принимаемая для глины равной 175 мс.
Глубина воды в канале:
Далее определяем смоченный периметр:
Затем определяем гидравлический радиус:
По формуле Шези находим гидравлический уклон канала при заданной
n- коэффициент шероховатости n=002.
Уклон канала равен:
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:
hmin – минимальная глубина воды в канале при заданном Qmin.
Vmin = 125 >Vн.з =036 – 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 11 м.
Нсв –свободный напор на конце трубопровода. При отсутствии Нсв = 0.
Рассчитаем расчетный напор насоса:
hдл =i×Lтр.= 4 ×00111000 = 0044 м.
hT = hM +hДЛ.=05+0044=0544 м.
Нр = Нг ср.+ hТ =20 + 0544 =2544 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 = 09 м3ч воспользуемся свободным графиком расчетных полей осевых насосов.
По расчетному напору Hр и расчетному расходу Qр насоса с помощью графика свободных полей выбираем насос мирки Оп 7-70. Имея марку насоса и частоту вращения n=485 (обмин.) определяем безразмерные коэффициенты по формулам:
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; =825%; φ= -50.
Число оборотов принимаем n=485 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;
По полученной расчетной мощности определим коэффициент запаса К по таблице 3.2 и уточним значение мощности:
где К – коэффициент запаса мощности принимаем равным 123.
По расчетной мощности Nдвmax двигателя и соответствующему каталогу подбираем марку электродвигателя.
А101-10. Основные параметры электродвигателя: N = 55 кВт n = 575 обмин.; = 902% m = 09 т Lдв = 118 м Ддв = 082 м.
5 Определение допустимой геометрической высоты всасывания
Отметка оси насоса определяется по формуле:
осн = н.б.±hв = 31963 – 1 = 31962 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.= 614-05=564м.
hт.в – гидравлические потери по длине;
Нвакдоп – допустимая вакууметрическая высота всасывания.
Допустимая вакууметрическая высота всасывания определяется по формуле:
Нв.пдоп=10-h = 10- 386 = 614 м
h – кавитационный запас снимаемый с характеристики насоса.
Кавитационный запас определяется по формуле:
hдоп=Кhn2D2 = 0123 × 82×072 =386 м
Отметка оси насоса устанавливается на высоте осн =31962м.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ
Выбираем здание насосной станции камерного типа с сухой камерой с установкой насоса типа О 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 односто20034254699000ронним 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=113=113 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*(113-07) = 258 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:
Д в т – диметр всасывающей трубы м
= 30 40 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 = 09 м3с
Vдоп – допустимая скорость Vдоп = 15 мс.
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.
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: Д в х=113 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 не имеет перекрытия (например камерный тип с горизонтальными насосами) то высота ее боковых стенок устанавливается так чтобы был запас над максимальным уровнем воды в водозаборном сооружении (если оно совмещено со зданием) не менее 05 м;
) 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 ленточный фундамент заглубленный ниже глубины промерзания грунта (у заглубленных зданий верхнее строение опирается на стены подземной части);
) принимается тип конструкции верхнего строения:
которой применяется оборудование с грузоподъемностью 32 т и стены представляющие собой каркас из колонн с шагом 45 м связанных ригелями в виде двухскатных балок и плитами перекрытия а проемы между колоннами заполняются сборными железобетонными плитами (или кирпичом) или бескаркасное т.е. стены выполняются из кирпича:
) 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;
Предусматриваем ворота размером 3x3м и окна 15х18м общая площадь которых должна быть не менее 125% от площади пола. Кроме этого в нем предусматривают служебные мостики трапы.
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 = 1113 = 124 м.
Конструктивно примем Вк = 124 м.
Окончательно длину камеры принимаем равной 72 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
Насосная станция камерного типа не совмещена с водозабором. В связи с этим водозаборное сооружение удаляется на такое расстояние чтобы линия откоса его котлована не пересекала траншею под фундамент стен здания насосной станции т.е. чтобы траншея выполнялась в грунте ненарушенной структуры и не было опасности оползания фундамента в котлован.
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) можно принять горизонтальный насос в сборе электродвигатель задвижку и т.д.
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.
Рис. Схема подвесного крана.
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 = 142 м3;
– принятое число насосов (не менее 2);
– приток фильтрационной воды через уплотнения затворов принимается 05 1 лс на 1 м уплотнения = 0011;
– время откачки (принимается 5 8ч) с.
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 числа ниток напорных трубопроводов
При длине трассы до 100 м число ниток принимаем равным числу установленных насосов.
Число ниток составляет 4 шт.
2 Определение расчетного расхода напорного трубопровода
Расчетный расход одной нитки напорного трубопровода проложенного от каждого насоса равен расчетному расходу этого насоса:
3 Выбор материала стенок
Т.к. 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=09 м.
4 Определение экономического диаметра напорного трубопровода
Выбор экономически наивыгоднейшего диаметра осуществляется путем сопоставления нескольких вариантов по минимуму приведенных затрат которые включают в себя капитальные вложения и эксплутационные издержки то есть ПЗ=ЕнК+С
где Ен – нормативный коэффициент принимаем 012;
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:
где hт – потери напора в метрах на 1 м трубопровода определяемые по формуле:
– 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=0845×0935×098 = 077
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 12 м при наименьших приведённых затратах.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОВЫПУСКНОГО СООРУЖЕНИЯ
Водовыпускные сооружения мелиоративных насосных станций предназначены для соединения напорных трубопроводов с водоприемником.
1 Выбор типа водовыпуска
Наиболее часто применяют два типа водовыпускного сооружения: прямоточные с механическими запорными устройствами и сифонные.
В осушительных насосных станциях выбор типа водовыпуска зависит от места расположения насосной станции. Так как насосная станция располагается в теле дамбы то водовыпускное сооружение совмещается с ней и представляет собой одно целое с подземной частью здания. По результатам компоновки подземной части насосной станции оказалось что низ напорного трубопровода выше максимального уровня воды в водоприемнике тогда принимаем сифонный тип водовыпуска.
2 Расчёт водовыпуска сифонного типа.
При расчёте сифонного водовыпуска будем пользоваться следующими рекомендациями:
) диаметр трубы D и выходного сечения Dвых принимаем равным Dэк=12 м с учётом того что скорость на выходе не превышает 2 мс;
) угол наклона восходящей ветви принимаем 30 45° а нисходящий – 30 40°;
) превышение внутреннего низа трубы сифона на его гребне должно быть не менее 02 м;
) минимальное заглубление верха выходного сечения рассчитывается так:
hзаглmin = 4 = 4 = 082 м.
До дна труба не должна доходить на величину:
t = 12Dвых = 1212 = 144 м.
) длину колодца примем:
Lк = 15Dвых = 1512 = 18 м;
hр = 222-088 = 134 м.
длина переходной части и крепления:
lкр+lпер = 4hкmax = 4144 = 576 м.
) ширину по дну бассейна с откосными стенками определяем по формуле:
Вбас = nDвых+a1(n-1) = 412+07(4-1) = 69 м.
Рис. 7.1. Сифонный водовыпуск
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
1 Смета на капитальные вложения при строительстве гидроузла насосной станции
Смета составляется по укрупненным показателям которыми являются 1 кВт установленной мощности и 1м3с поднятой воды.
Количество установленной мощности определим по формуле:
где Nдв – номинальная мощность электродвигателя по паспорту;
nдв – количество электродвигателей.
Nуст = 1204 = 480 кВт
Общая стоимость здания гидромеханического и силового оборудования определяется как СiNуст. Стоимость напорного трубопровода определяется в зависимости от суммарной длины всех ниток напорного трубопровода Lнт и С5 – стоимость 1 м трубы. Расчеты сводим в таблицу 8.1.
Таблица 8.1 Смета капитальных вложений
Наименование сооружений и оборудования
Здания насосной станции с водозабором
Гидромеханическое оборудование
Силовое электротехническое оборудование
Водовыпускное сооружение
Напорный трубопровод
Накладные расходы и плановое накопление 25% от итого
2 Смета на эксплуатационные расходы
Эксплуатационные издержки включают в себя содержание штата затраты на электроэнергию амортизационные отчисления на ремонт и восстановление сооружений и оборудования и прочие мелкие затраты. Затраты на содержание штата приведены в таблице 8.2.
Таблица 8.2 Затраты на содержание штата
Наименование должности
Зарплата в месяц руб.
Количество оплачиваемых месяцев
Дежурный гидротехник
Начисления на зарплату 4% от итого
Для определения стоимости затраченной электроэнергии необходимо выполнить водоэнергетический расчет по насосной станции и определить количество потребляемой электроэнергии. При этом объединяются в один период те месяцы и декады где насосная станция подает один и тот же расход при одинаковом геометрическом напоре.
Число часов в период определяется по формуле:
где t – заданное число часов работы в сутки.
Напор насоса в данный период определяется по зависимости:
Потребляемая мощность определяется по формуле:
Количество потребляемой электроэнергии определяется по зависимости:
а количество поднятой воды:
W = 00036QТраб млн. м3.
Расчеты приводим в таблице 8.3
Таблица 8.3 Водоэнергетический расчет
Расходы на период Q м3с
Геаметрический напор в периоде Нгм.
Число суток в периоде Тсут
Число часов работы в периоде Траб
Потребляемая мощность N кВт
Количество потребляемой электроэнергии Э кВт
Количество поднятой воды W млн м3
Количество тонно-метров поднятой воды WH млн. м3
По значениям результатов таблицы 8.3 составим смету на эксплуатационные расходы. Результаты расчетов сведем в таблицу 8.4.
Таблица 8.4 Смета ежегодных эксплуатационных расходов
Отчисления производят от суммы
Сумма ежегодных затрат
Стоимость электроэнергии
Амартизационные отчисления на:
напорный трубопровод
гидромеханическое оборудование
силовое оборудование
Стоимость смазочных и обтирочных материалов
Общецеховые расходы 15 % от итого
3 Основные технико-экономические показатели
После определения капитальных вложений в строительство гидроузла и ежегодных затрат на его эксплуатацию определяются следующие технико-экономические показатели при помощи которых устанавливаются экономическая эффективность запроектированных мероприятий:
Капитальные вложения на 1 кВт установленной мощности
где К – капиталовложения на строительство гидроузла руб.;
Nуст – сумма номинальных мощностей всех двигателей насосов кВт;
Стоимость 1 м3 поднятой воды:
где С – сумма ежегодных эксплутационных расходов руб;
W – объем воды поднятой насосной станцией за год м3.
Стоимость одного тонно-метра поднятой воды
где WH – берется из таблицы 8.3
Коэффициент использования установленного оборудования
где Nср – средняя мощность станции за рабочий период определяется по формуле:
где Э – количество электроэнергии потребляемой насосной станцией за год;
Траб – фактическая длительность работы насосной станции в год ч.;
Затраты электроэнергии на 100 тм поднятой воды
Э===00035 кВтч1000тм.
Запроектированные мероприятия по машинному водоподъему будут экономически целесообразны если выдерживаются следующие условия:
С = 000072>00002 рубтм;
Вывод: Так как насосная станция по всем показателям выдерживает все условия то её строительство будет целесообразным.
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);
Проектирование насосных станций и испытание насосных установок В.В. Рычагов В.Ф. Чебаевский К.П. Вишневский А.А. Третьяков и др.; Под ред. В.Ф. Чебаевского. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Колос 1982. – 320с. ил. – (Учебники и учеб. пособия для высш. с.-х. учеб. заведений);
Насосные станции: Методические указания Белорусская государственная сельскохозяйственная академия; Сост. В.В. Горбачёв В.П. Круковский Горки 2000 56с.

Титульник.docx

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
----------*----------
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ НАУКИ И КАДРОВ
БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра гидротехнических сооружений и водоснабжения
на тему: «Проектирование осушительной насосной станции .»
Руководитель: Горбачев В.В.
Исполнитель: Козел А.В.
студент 3 группы 3 курс МСФ

Насосы пояснялка в рамке.doc

Обоснование схемы гидротехнического узла машинного
1 Выбор места расположения насосной станции
2 Расчет подводящего канала
Подбор основного гидромеханического и энергетического
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
– всасывающие или самотечные трубопроводы подающие воду к насосам;
– здание насосных станций в которых устанавливают основные агрегаты и
вспомогательное гидромеханическое электротехническое и механическое
– напорные трубопроводы подающие воду от основных насосов к выпускным
– 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
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 = 3×09=27 м3с
Коэффициент заложения откосов m=10. Коэффициент шероховатости принимаем n
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 = 13 м.
Определяем площадь живого сечения канала:
[pic]-допустимая скорость на размыв принимаемая для глины равной 175 мс.
Глубина воды в канале:
Далее определяем смоченный периметр:
Затем определяем гидравлический радиус:
По формуле Шези находим гидравлический уклон канала при заданной
С=[pic]=[pic]х[pic]=44 м05с где
n- коэффициент шероховатости n=002.
iр=[pic]= [pic] =000035
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
Таблица 1.1 Гидравлический расчет канала.
h м [pic] м [pic] R м С мс05V мс Q м3с
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=[pic]= [pic]мс где
hmin – минимальная глубина воды в канале при заданном Qmin.
Vmin = 125 >Vн.з =036 – 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:
i- удельное сопротивление по длине трубопровода и принимается равным 40
Lтр. – длина напорного трубопровода при осушении принимается при осушении
принимается равным ширине подошвы дамбы.
Принимаем его равным 11 м.
Нсв –свободный напор на конце трубопровода. При отсутствии Нсв = 0.
Рассчитаем расчетный напор насоса:
hдл =i×Lтр.= 4 ×00111000 = 0044 м.
hT = hM +hДЛ.=05+0044=0544 м;
Нр = Нг ср.+ hТ =20 + 0544
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
Число рабочих агрегатов определяется по формуле:
n р=[pic]=[pic]=[pic]=3 шт.
К числу рабочих агрегатов добавим резервный насос так как насосная станция
предназначена для целей осушения и должна работать бесперебойно в течении
Общее число насосов:
nоб = nр+1=3+1=4 шт.
3 Выбор основного насоса.
Для подбора насоса который бы давал Qр = 09 м3ч воспользуемся свободным
графиком расчетных полей насосов.
По расчетному напору Hр и расчетному расходу Qр насоса с помощью графика
свободных полей выбираем насос мирки Оп 7-70. Имея марку насоса и частоту
вращения n=485 обмин = 8обс определяем безразмерные коэффициенты по
Kq=[pic] и Kн=[pic].
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; =825%; φ= -50.
Число оборотов принимаем n=485 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
Марка насоса А Б Г Д Е К Н Р С Дннасоса кг 07-70
4 Подбор электродвигателя.
Электродвигатели подбираются по максимальной потребной мощности на валу
насоса частоте вращения и форме исполнения (горизонтальное или
Мощность двигателя определим по формуле:
где Qр и Нр – расчетный расход и напор насоса;
н – КПД насоса в долях;
Nдв = [pic]=214 кВт.
По полученной расчетной мощности определим коэффициент запаса К по таблице
2 и уточним значение мощности:
где К – коэффициент запаса мощности принимаем равным 123.
Nдвmax = [pic]=2633 кВт.
По расчетной мощности Nдвmax двигателя и соответствующему каталогу
подбираем марку электродвигателя.
А101-10. Основные параметры электродвигателя: N = 55 кВт n = 575 обмин.;
= 902% m = 09 т Lдв = 118 м Ддв = 082 м.
5 Определение допустимой геометрической высоты всасывания.
Отметка оси насоса определяется по формуле:
осн = н.б.[pic]hв = 31963 – 1 = 31863 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.= 614-05=564м.
hт.в – гидравлические потери по длине;
Нвакдоп – допустимая вакууметрическая высота всасывания.
Допустимая вакууметрическая высота всасывания определяется по формуле:
Нв.пдоп=10-h = 10- 386 = 614 м
h – кавитационный запас снимаемый с характеристики насоса.
Кавитационный запас определяется по формуле:
hдоп=Кhn2D2 = 0123 × 82×072 =386 м
Отметка оси насоса устанавливается на высоте осн =31863м.
Проектирование здания насосной станции.
1 Выбор типа здания.
Выбираем здание насосной станции камерного типа с сухой камерой с
установкой насоса типа О 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 односторонним конусом с
горизонтальной верхней образующей для насоса типа О что предупреждает
Рис. . Всасывающая труба с отрицательной высотой всасывания.
Диаметр входа определяется по формуле исходя из Qp b vдоп:
Д в х = 113[pic]=113[pic]=113 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*(113-07) = 258 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
Д в т – диметр всасывающей трубы м
( = 30 40 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 = 09 м3с
Vдоп – допустимая скорость Vдоп = 15 мс.
Двт = 113×[pic]= 088 м.
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=113 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.=3200 м и hн.б.=31963
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
) ниже минимального уровня проводится горизонтальная ось насоса на
расстоянии принятой геометрической высоты всасывания;
) наносится вертикальная ось насоса которая является и осью здания
) 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
) 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
) 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 [pic]- размер оборудования с учетом фундамента на котором оно
установлено (или высоты платформы автомобиля который подан на монтажную
площадку для разгрузки);
[pic]- запас который назначается конструктивно для выхода на стандартную
) далее проектируется односкатная кровля так как здание шириной
менее 6 м которая делается утепленной для отапливаемых зданий работающих
) 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 = 1113 = 124 м.
где Двх- диаметр входа равный 113 м.
Окончательно длину камеры принимаем равной 72 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
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
Рис. . Схема подвесного крана.
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 [pic]– суммарный объём воды подлежащий откачке при максимальном
уровне воды в камере водозаборного сооружения м3 [p
[pic] – приток фильтрационной воды через уплотн ения затворов
принимается 05 1 лс на 1 м уплотнения [p
[pic] – время откачки (принимается 5 8ч) с.
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
Число ниток составляет 4 шт.
2 Определение расчетного расхода напорного трубопровода.
Расчетный расход одной нитки напорного трубопровода проложенного от
каждого насоса равен расчетному расходу этого насоса:
qр.т..= Qр = 09 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=09 м.
Расчётное давление определяется по формуле:
где Hст – статический напор м (разность отметок воды в ВБ и оси насоса).
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
Э – количество электроэнергии на преодоление потерь напора в
где hт – потери напора в метрах на 1 м трубопровода определяемые по
T – количество суток работы данного трубопровода в году;
t – число часов работы в сутки;
н.у. – КПД насосной установки:
н.у.=н.×дв×с=0902×0825×098 = 073
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. Скорость
V мс 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 07 48 225 00068 60037 1801
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 = 11*10 = 11м .
Скорость воды на выходе:
Рис. . Водовыпускное сооружение прямоточного типа
Минимальное заглубление верха трубы под минимальный уровень воды в
Принимается запас превышения стенок над наивысшим уровнем 05 м.
Высота порога Р = 02 03 м.
Максимальное заглубление верха трубы под максимальный уровень воды в
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:
где К определяется из табл. 8.2.
В табл. 8.2 h р определяется по формуле:
[pic] – минимальная глубина воды в канале.
Длина переходной части и крепления
l кр + l пер = (4 5)[pic] (4 5)[pic]
где [pic] – максимальная глубина воды в канале.
b к = Д вых + 2b = 11+ 2*03=17 м
где b – запас равен 025 03 м.
Дополнительные рекомендации: толщина бычка b б принимается равной 06 м
; длина его – (07 08) L кол ; толщина подпорных стенок : торцевой b ст
= 06 08 м боковых 04 06 м ; толщина днища колодца 08 10 м ;
ширина служебного мостика – 12 м.
Насосы и насосные станции В.Ф. Чебаевский К.П. Вишневский Н.Н.
Накладов В.В. Кондратьев; Под ред. В.Ф. Чебаевского. – М.: Агропромиздат
89. – 416с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб.
Горбачев В.В. Насосные станции: Учеб. пособие. Горки 2012.
Насосы и насосные станции Под ред. В.Ф. Чебаевского. М.:
Рычагов В.В. Чебаевский В.Ф. Проектирование насосных станций и
испытание насосных установок М.: Колос 1982.
Каталоги насосов. Горки 1989.

Давыд1.cdw

nasosi Andrio1.cdw

Мелиоративно-осушительная
цементная стяжка 2 см
Два слоя рубероида на битумной стяжке
утеплитель(керамзит)
цементный раствор f=2см