Канализационная насосная станция

Записка.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра водоснабжения и водоотведения
Пояснительная записка к курсовому проекту:
«Канализационная насосная станция»
Определение напоров насосной станции4
Выбор насосного оборудования6
Построение графика совместной работы насосов и трубопроводов9
Выбор электродвигателя и определение размеров фундамента насосного агрегата10
Электрическая часть насосных станций14
Размещение оборудования в машинном зале15
Приёмный резервуар и его оборудование21
Выбор подъемно – транспортного оборудования и определение высоты верхнего строения здания насосной станции23
Выбор вспомогательного насосного оборудования25
1.Система технического водопровода26
2.Система откачки дренажных вод27
Технико-экономические показатели28
В данном курсовом проекте запроектирована насосная станция системы водоотведения расположенная в Челябинской области. Число жителей в населенном пункте – 51 тыс.чел населённый пункт I категории. Подача станции равна 15000 м3сут. На насосной станции работает 1 рабочих насоса марки СМ 250-200-4004а. Имеются также 2 резервных насоса. Насосная станция имеет диаметр в плане 12 м. Здание каркасное оборудовано ручной кран-балкой и талью электрической. Сметная стоимость насосной станции составляет 664651079 рублей. Коэффициент насосной станции равен 068 %.
Определение напоров насосной станции
Определяем подачу насосной станции :
Qнс = Qmax.ч*= (5.65%*15000)100= 8475 м3ч = 23542 лс
Определяем работу одного рабочего насоса:
n – число водоводов. Согласно СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» количество всасывающих линий к насосной станции и напорных линий от насосных станций I и II категорий должно быть не менее двух.
По расчетному расходу определяем диаметры всасывающих и напорных трубопроводов скорость движения в них и гидравлический уклон.
Расход одного водовода Q1тр лс
Гидравлический уклон i
Определяем потери в трубопроводах:
Потери напора в напорном трубопроводе:
hн = 11*i*L = 11*00061*2500 = 16.775 м
Напор канализационной насосной станции равен
Н = (z – zрез)+ hн +hнс+ hз. = (94 м –(811-1)м) + 16775м+3м+1м= 34675м
z – отметка максимального уровня воды в приёмной камере очистных сооружений
zрез – отметка среднего уровня сточных вод в приёмном резервуаре принимаемая на 1м ниже лотка подводящего коллектора:
hнс- потери в коммуникациях НС принимаемое равным 1.5-3.5м
hз- запас на излив жидкости из трубопровода принимаемое равным 1м
Выбор насосного оборудования
Qнс =8475 м3ч = 23542 лс; H= 35 м;
Таблица 2.1 – результаты выбора марки насосов
Кол. рабочих насосных агрегатов
Подача одного насоса Qн
Рисунок 3.1 - Определение марки насоса по сводному графику полей насосов
Рисунок 2.1 – Основные эплуатационные размеры насосного агрегата тип СМ
Таблица 2.2 – Основные технические характеристики насосного агрегата тип СМ
Типоразмер насосного агрегата
параметры электродвигателя
частота вращения обмин
мощность двигателя кВт
Температура рабочей среды (С°): до 80
N Мощность (кВт): 160
n Частота вращения (обм): 1450
Габаритные размеры мм L B H: 2090х720х1150
Кавитационный запас м не более: 7
Диаметр напорного патрубка мм: 200
Диаметр всасываемого патрубка мм: 250
Таблица 3.1 –Количество резервных агрегатов в канализационных насосных станциях различных категорий
Количество рабочих агрегатов одной группы
Количество резервных агрегатов в насосной станции для категории
Принимаем насос со средней величиной обточки рабочего колеса (характеристика а). Напор насоса при заданной подаче составляет 37 м что меньше 10% следовательно обточка рабочего колеса не требуется.
Таким образом на КНС установлено 1 рабочий насос марки СМ250-200-4004а и 2 резервных насоса марки СМ250-200-4004а
Построение графика совместной работы насосов и трубопроводов
рабочий насоса марки СМ250-200-4004а и 2 резервных имеют характеристику:
Таблица 3.1 – Расчеты для построения характеристик трубопроводов
Значения напоров и потерь
Два водовода одна перемычка
Два водовода две перемычки
Два водовода три перемычки
Выбор электродвигателя и определение размеров фундамента насосного агрегата
По режимной точке I на рис. 3.1 определяем подачу Q=847м3ч =23527лс =0235 м3с напор Н = 35 м и КПД = 68 % =068
Мощность насоса равна
g =981 мс2 –ускорение свободного падения;
Q – подача насоса м3с;
– коэффициент полезного действия в долях единицы.
Расчетная мощность электродвигателя к насосу определяется по формуле
Рр = k* = 115* = 14328 кВт
где пер - КПД передачи при присоединении насоса с двигателем через упругую муфту = 1
k –коэффициент запаса учитывающий возможные перегрузки электродвигателя при эксплуатации определяется по таблице 4.1
Таблица 4.1 – Коэффициенты запаса
Мощность на валу насоса кВт
Коэффициент запаса k
Выбираем электродвигатель марки АИР315М4
Рисунок 4.2 –ЭлектродвигательАИР315М4
Таблица 4.2 – Технические характеристики электродвигателя
Частота вращения об.мин.
КПД при нагрузке 100%
Коэф. мощности при нагрузке 100%
Электрическая часть насосных станций
Необходимая для насосной станции мощность трансформаторов :
где kc – коэффициент спроса по мощности (одновременной загрузки по мощности) зависит от числа работающих ЭД: при 2 двигателях – 1 при 3 – 0.9 при 4 – 0.8 при 5 и более – 0.7;
Рнi – номинальная мощность каждого ЭД рабочих насосов (без учета резервных)
дв н - коэффициент полезного действия электродвигателя 09 093;
cosн - коэффициент мощности электродвигателя принимается равным 08 092;
(10-50) – мощность электродвигателей вспомогательного оборудования (задвижки дренажные насосы подъемно-транспортное оборудование).
На станции 1рабочих насос значит мощность трансформатора равна:
S = 1 * + 50 = 32777 кВт
Количество трансформаторов принимается не менее двух. При выходе из строя одного их установленных трансформаторов допускается временная перегрузка оставшихся в работе которая не должна превышать 20-40 % номинальной мощности трансформатора.
На один трансформатор : 331:2 =165 кВт.
По таблице 5.1 принимаем ближайшую большую мощность 400 и определяем размеры камеры трансформатора.
Таблица 5.1 – Размер камер трансформаторов
Рис 6.1- Габариты трансформаторных камер
а - с катанием узкой стороной; б- то же широкой
Размещение оборудования в машинном зале
Опр. заглубление НС которое определяется отметкой оси насосов и условиями размещения всасывающих трубопроводов.
Определяем отметку пола в наземной части станции
Zпола = Zземли +(015-02)
Zпола = 872+02 = 874 м
Отметка максимального уровня воды в приёмном резервуаре
Zл – отметка лотка подводящего коллектора
Определяем минимальный уровень воды в приёмном резервуаре (отметка включения насоса)
Zвкл=811-02(1-1)=811м
n- кол. рабочих насосов.
Обеспечиваем установку насоса под заливом
Пользуясь габаритным чертежом насоса определяем
1.Отметку оси насоса
Zон = 80.7-(1050-0515) = 80.065м
2. Отметку верха фундамента
3. Отметка пола в машинном зале
Zмзпола = Zвф-(015-02)
Zвф=80065-1050=79015м
Zмзпола = 79015-02 = 78815м
Делаем проверку на возникновение кавитации:
Zmin = Zmax – (15-25)
Zmin = 811 – 2 = 791м
65≤(100000)(1050*98)-075-78-05
Чтобы избежать кавитации заглубим насос до приемлемой глубины
Глубину оси насоса принимаем конструктивно
Zвн=79504+(1150-0515)= 80139м
Zвф=80139-1150=78989м
Zмзпола = 78989-02 =78789м
Составим схему размещения насосных агрегатов трубопроводов арматуры и фасонных частей. В канализационных НС применяется однорядная схема с параллельным расположение агрегатов в ряду оси НА перпендикулярны стене отделяющей приемный резервуар от МЗ.
Определяем диаметры внутристанционных трубопроводов исходя из скоростей движения воды в пределах указанных в таблице 6.1
Таблица 6.1 – Рекомендуемые скорости движения воды во всасывающих и напорных линиях
Таблица 6.2 – Определение диаметров внутристанционных трубопроводов
Наименование трубопровода
Всасывающий трубопровод насоса
Напорный трубопровод насоса
Наружные Напорные трубопроводы
Выбор арматуры и фасонных частей
Клапан обратный поворотный тип 1-Б-400-10 ТУ У 29.1-03326877-001-2001
Схема 6.1: обратный клапан
Переходник из углеродистой стали эксцентрические ОСТ34-10.753-97 Pу=25 МПА; m = 62.7 кг
Схема 6.2.: переходник эксцентрический
Переходник чугунный концентрический ГОСТ 5525-88 m=944 кг
Схема 6.3.: Переходник концентрический
Крест чугунный фланцевый переходной ГОСТ 5525-88 m =226 кг
Схема 6.4.: Крест переходной
Задвижка параллельная чугунная фланцевая с электроприводом 30ч906бр Pу=1МПа ТУ 26-07-139986
Схема 6.5.: задвижка
Таблица 6.2 – размеры задвижек
Принимаем подземную часть круглой диаметром 12 м и стоим опускным способом.
Приемные воронки стальные сварные из перехода сварного концентрического ОСТ 34 10.753-97 Pу=1МПА m=81кг.
Приемный резервуар и его оборудование
Для защиты насосов от засорения в приемный резервуар НС устанавливают решетки с механическими граблями или решетки-дробилки. При количестве отбросов менее 0.1 м3сут принимают решетку с ручной очисткой.
При выборе решёток – дробилок типа РД удобно воспользоваться таблицей 8.2[11].
Выбранные решётки –дробилки вычерчиваются на плане и в разрезе приёмного резервуара с учётом расстояний указанных в [3 п. 5.16.]: вокруг решёток-дробилок устанавливаемых в каналах должен быть обеспечен проход шириной не менее 1м.
В подводящем канале перед решётками устанавливаются шиберные затворы позволяюшие перекрыть поток и выключить решётку-дробилку из работы.
Таблица 7.1. – Технические характеристики решёток-дробилок
Наименование показателей
Обозначение типоразмера решетки-дробилки
Расчетная максимальная пропускная способность по воде м3ч
Ширина щелевых отверстий барабана мм
Частота вращения барабана обмин
Мощность электродвигателя кВт
Скорость вращения электродвигателя обмин
Габаритные размеры мм не более:
Принимает решетки – дробилки типа РД-600. Приняли 1 рабочую и 1 резервную решетку- дробилку.
Выбор подъемно – транспортного оборудования и определение высоты верхнего строения здания насосной станции
Определяем необходимую грузоподъёмность подъемно –транспортного оборудования и его тип.
РД-600 – 1665 кг высота – 2130 мм
Насосный агрегат 2540 кг Н=1150 мм;
С учетом 10% надбавки
Кран –балка ручная Q=2 т
L=36м Н=890мм № двутавра 24
Таль электрическая Q=32 т
Н=1200мм № двутавра 24
Расчетная высота верхнего строения
4 + 089 + 05 + 213 + 05 = 426 м
4 + 12 + 05 + +115 + 03 + 135 = 474м
Принятая стандартная высота верхнего строения
Кран –балка ручная Q=32т
L=36 м Н=400мм № двутавра 24
Заглубление требуемое для работы ПТО
6 + 0.24 + 0.89 + 0.5 + 2.13 + 0.5 + +0.97 = 5.9м
+ 024 + 04 + 05 + 115+ 05 +115 + 02 = 474м
Заглубление определенное конструктивно
Так как 59=59 м то ПТО в подземной части установить нежелательно. Принимаем полузаглубленный тип помещения.
Так как 861м >474 м то ПТО в подземной части установить можно. Принимаем заглубленный тип помещения.
Таблица 8.2 – «Автомобили тракторы прицепы»
Выбран автомобиль марки ГАЗ – 53А грузоподъёмностью 4 т погрузочной высотой 1210 мм с размерами L = 6995 и В = 2380.
Высота верхнего строения машинного зала оборудованная подвесным краном при въезде транспортного средства на монтажную площадку определяется по формуле :
Нверх ≥ Н№ + Н + hc + hг + 03 + h тр
Н№ - высота подкранового пути м;
Н – размер крана при максимальном поднятии крюка м (с.409 Оборудование водопроводно - канализационных сооружений) ;
hc – высота строповки груза принимается равной 05 – 1 м;
hг – высота груза м ;
h тр – погрузочная высота платформы автомобиля м ( таблица 8.2).
Выбор вспомогательного насосного оборудования.
1. Система технического водопровода
Опр. местоположение бака разрыва струи. Принимаем объем бака: для небольших КНС оборудованных основными насосами с подачей до 150м3ч-05м3; для средних-1-15м3; для крупных оборудованных насосами с подачей более 1000м3ч-4-6м3. Принял бак обьемом 4м3 на кронштейнах на стене наземной части НС на 1м над полом.
Напор насосов техн. Водопровода опр. по формуле м:
Нтв = Н-(Zд.б.-Zон)+Н
Нтв=35-(1-(7896))+78=49696м
Zд.б - отметка дна бака разрыва струи м;
Zон - отметка оси основного насоса м;
Н - рекомендуемое превышение напора в сети техн. Водопровода над напором основных насосов опр. по техн. Паспорту насоса обычно 2-3 м.
Подача насоса технического водоснабжения:
Qтв=05*1=05 лс=18 м3ч
Принимаем насос марки ВКС 116(1 рабочий и 1 резервный насос)
Таблица 9.1.: Технические характеристики насоса
Мощность потребляемая насосом (макс.) кВт
Частота вращения обмин
Давление на входе в насос кгссм² не более
Допускаемый кавитационный запас м не более
Высота самовсасывания (макс.) м
Рисунок 9.1. Рабочая характеристика насоса
2. Система откачки дренажных вод
Система предназначена для откачивания из подземной части насосной станции фильтрационных вод которые просачиваются через стены и днище утечек через сальниковые устройства насосов и воды изливающиеся при ремонте оборудования. Для сбора дренажных вод в машинном зале устраивается дренажный колодец. Объём колодца принимают равным 10-15-минутной подаче дренажного насоса. Вода к колодцу подводится дренажными лотками. Пол машинного зала делается с уклоном в сторону лотков (0002-0005). Дренажные насосы включаются и отключаются автоматически в зависимости от уровней воды в колодце. Дренажная вода откачивается в общий напорный трубопровод КНС.
Напор дренажного насоса определяется по формуле:
Hд = Нст + h = 861+4 =1261м
Нст – статический напор определяемый глубиной насосной станции;
h – потери напора принимаются равными 2-4м;
Подача дренажного насоса:
Qд = (15-2)*(q1+q2) = 15*(01+148) = 237 лс = 8532 м3ч
q1 – утечки через сальники насосов по 005-01лс на каждый рабочий насос;
q2 – фильтрационный расход через стены и днище здания лс определяется по формуле:
q2 = 15-00002*W = 15-00002*(5087*(802-78789)) = 1486 лс
Где W – объём части здания расположенный ниже уровня грунтовых вод м3.
Подбираем дренажный насос марки ГНОМ 10-10
Таблица 9.2.: Технические характеристики дренажного насоса
Параметры энергопитания
Потребляемая мощность кВт
Класс нагревостойкости
кг не более без шнура питания
Технико-экономические показатели
Определение стоимости насосной станции (капитальных вложений)
Стоимость оборудования насосной станции определяется по формуле :
Коб = k * Коб * Pн = 142 *58*(250*3) = 6177000руб
Где k – коэффициент удорожания принят 142;
Коб - удельная стоимость монтажных работ включающая стоимость монтажных работ основного и вспомогательного насосного оборудования и т.д. Принимается по таблице 12.1 рубкВт;
Pн – суммарная мощность приводных двигателей основных насосов включая резервные кВт
Таблица10.1 – Удельные стоимости оборудования насосных станций
Мощность одного основного насоса кВт
Коб при горизонтальных
Коб при вертикальных насосах
Стоимость здания насосной станции приближенно можно определить по формуле :
Кнс = k * Кнз * Wнз + k * Кпз * Wпз = 142*(12*18*48+5403) + 142*2*314*6*6*98 = 46951079 руб
Где Wнз Wпз – объемы надземной и поземной частей здания м3;
Кнз Кпз - удельные стоимости надземной и поземной частей здания рубм3
Полные капитальные затраты определяются как сумма стоимости оборудования и здания насосной станции
К = Коб+ Кнс = 6177000 + 46951079 = 664651079 руб
Определение эксплуатационных затрат
Объём приёмного резервуара принимаем конструктивно
Wmax(вкл) = 7502= 375 м3 = 25% рег. объём включения
Wmin(откл) = 492= 245 м3 = 016% рег. объём выключения
Wподачи наосом = 8475 м3ч = 565 %ч
Стоимость электроэнергии:
А = ti = =240215 2402 кВт*ч
дв – КПД электродвигателя 09÷093;
Q – суммарная подача м3с;
ti – время работы насосной станции в течении суток в режиме на I той ступени
Годовой расход определяется по формуле:
Агод = 085 *365 *А = 085 *365 * 2402 = 7452205 кВт *ч
Стоимость электроэнергии потребляемой насосной станцией :
Сэ= М*S +α*Aгод = 12*200 + 013* 7452205 = 99278665 руб
Где М – стоимость 1 кВА установленной мощности тарифу рубкВА*год;
S – суммарная установленная мощность трансформаторов или высоковольтных двигателей и трансформаторов кВА;
α – стоимость электроэнергии по двухставочному тарифу 013 рубкВт*ч
Заработная плата обслуживающего персонала
Включается основная и дополнительная заработная плата рабочих непосредственно участвующих в обслуживании насосной станции. Определяется по формуле :
Сз.пл = 365*Nч-см*З = 365*35*750 = 958125 руб
где З – средняя суточная заработная плата принимаем 750 рубчел*см;
Nч-см – количество человеко-смен в 1 сутки для обслуживания насосных станций определяется в зависимости от подачи насосной станции по таблице 10.2
Таблица 10.2 – Количество человеко-смен для обслуживания насосных
Подача насосной станции м3сут
Количество человеко-смен в 1 сутки для обслуживания насосных станций
Стоимость текущего ремонта определяется в виде отчислений от стоимости капитальных вложений и принимается для зданий насосных станций 22% для оборудования -38% :
Ст.р. = 0022Кнс +0038Коб = 0022*46951079 + 0038*6177000 =
Амортизационные отчисления идут на полное или частичное возмещение затрат связанных с износом оборудования:
Са = 0035Кнс + 012Коб = 0035*46951079+ 012*6177000=
Мелкие и неучтенные расходы целесообразно или затруднительно подсчитывать из-за малого размера :
Смн = 003 ( Сэ + Сз.пл. + Ст.р +Са) = 003* (9927867+ 958125+24505524+75767288) = 6180395 руб
Суммарные годовые эксплуатационные затраты :
С = Сэ + Сз.пл + С т.р + Са + Смн = 9927867+ 958125+350679824+75767288 +6180395 = 5383 67874 руб
Себестоимость 1 м3 перекачиваемой воды
Себестоимость 1 м3 перекачиваемой воды определяется по формуле:
W – объем воды перекачиваемой насосной станцией за год определяемый по формуле:
W = 365 = 365 = 45 886 36364м3
где Qсут.мах – подача насосной станции в сутки наибольшего водопотребления м3сут;
Ксут.мах – коэффициент суточной неравномерности принимается равным
Коэффициент полезного действия насосной станции
А – потребление электроэнергии двигателями насосов;
Аплз – полезная энергия передаваемая жидкости определяется по формуле
Аплз = QiHiti =(1050*98)(1000*09)*(0235*35*1737) =
СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение Наружные сети и сооружения Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП 2001. - 128 с.
Шевелев Ф. А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: справочное пособие Ф. А. Шевелев А. Ф. Шевелев. – 6-изд. доп. и перераб. – Тверь 2005. – 116 с.
СНиП 2.04.03-85* Канализация. Наружные сети и сооружения Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП 2001. - 72 с.
Лукиных А.А. Лукиных Н. А. Таблиы для гидравлического расчёта канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н. Павловского. – М.: Стройиздат 1087. – 151с
Канализация населенных мест и промышленных предприятий Н. И. Лихачев И. И. Ларин С. А. Хаскин и др.; под общ. Ред. В. Н. Самохина. – М.: Стройиздат1981. – 639с. – ( Справочник проектировщика).
Карасев Б. В. Насосы и насосные станции. – Мн.: Высш. Школа 1979. – 288 с.
Конструкции водопроводно-канализационных сооружений: справочное пособие Б. Ф. Белецкий Н. И. Зотов Л.В Ярославский; под общ. Ред. Б. Ф. Белецкого. – М.: Стройиздат 1989. – 448 с.
Оборудование водопроводно-канализационных сооружений А.С. Москвитин Б. А. Москвитин Г. М. Мирончик Р. Г. Шапиро; под ред. А.С. Москвитина. – М.: Стройиздат 1979. – 430 с. ( Справочник монтажника)

Схема.dwg

Рис. 4.2 - Определение размеров фундамента насосного агрегата.
Выбор электродвигателя и определение размеров фундамента насосного агрегата
рис.7.2. Схема расположения насосных агрегатов
арматуры и фасонных частей в насосной станции системы водоотведения.
Размещение оборудования в машинном зале
Ось насосного агрегата СМ 250-200-4004а
Рис. 6.1 Схема высотного расположения насоса в насосной станции водоотведения.
Трубы стальная электросварная
Мойка стальная эмалированная
Умывальник керамический
Внутренние водостоки
Вентили фланцевые стальной 15нж58бк
Унитаз тарельчатый с косым выпуском
Ванна чугунная эмалирован. 1500
Трубы стальные водогазопроводные оцинкованные
Вертикальная воронка
Zпол.пр.рез.=22.3 -4.7
Плита покрытия ПГ-3Т
Вентиляционная камера
План на отметке 0.000
помещение обслуживающего персонала
План на отметке -3.800
Рис.8.1. Схема к определению высоты верхнего строения (подвесной кран и таль) и возможности размещения подъемно-транспортного оборудования в подземной части насосной станции.
Выбор подъемно-транспортного оборудования и определение высоты верхнего строения
Комната обслуживающего персонала
Построение интегрального графика и графика работы насосов
рис.10.1. Построение интегрального графика и графика работы насосов
Показатели работы насосной станции
Суточная подача насосной станции
Сметная стоимость насосной станции
КПД насосной станции
Себестоимость 1м3 перекачиваемой воды
Технико-экономические показатели
Крест чугунный переходной
Дренажный насос ГНОМ 10-10
ТУ У 29.1-03326877-001-2001
Индивидуальный проект
Насосный агрегат СМ 250-200-4004а
Электродвигатель АИР355S4
Задвижка чугунная 30ч906бр
с электроприводом на Ру=1МПа ø300
Клапан обратный поворотный
Переход концентрический чугунный
Кран-балка подвесная ручная
Решетка-дробилка РД-600А
Насосный агрегат ВКС116
электродвигатель АИР80В4
Труба стальная электросварная
Переход эксцентрический
из углеродитсой стали Ру=2
Воронка стальная сварная
Тройник равнопроходной бесшовный
ч16р чугунный Ру=1МПа
Насосный агрегат 2СМ300-250-500а6
Электродвигатель 5АМ315М6
Задвижка чугунная 30ч915бр
с электроприводом на Ру=1МПа ø530
приварной из углеродистой стали
Ру=1.6МПа 530 5 273 3.8
Переход концентрический сварной
сварной из листовой стали
Насосный агрегат ВКС226
электродвигатель 5АМ112М4
Переход эксцентрический сварной
из листовой стали Ру=1.6МПа
Отвод стальной сварной с углом 90
Система водоотведения населенного пункта
Насосная станция систем водоотведения с подачей Q=15 000 куб.мсут
69355-270800-КП-2014
Кран-балка подвесная электрическая
План на отметке -4.700