• RU
  • icon На проверке: 33
Меню

Водопроводная насосная станция второго подъема

  • Добавлен: 04.11.2022
  • Размер: 1 MB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Курсовой проект - Водопроводная насосная станция второго подъема

Состав проекта

icon
icon AJNUUUUUR VHS.dwg
icon VNS-2_Aynur.docx

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon AJNUUUUUR VHS.dwg

AJNUUUUUR VHS.dwg
РГР.19.14.013.104 НВ
Спецификация оборудования
Наименование и техническая характеристика
обозначение документа
Код завода иготовителя
Насос центробежный горизонтальный двустороннего
Задвижка электроприводная стальная с выдвижным шпинделем
Электродвигатель асинхронный
Клапан обратный однодисковый чугунный Ду=400
Дренажный насос Q = 25 м³ч
Задвижка электроприводная стальная с выдвижным шпинделем
Цена ед. обору- дования
Масса единицы обору- дования
Вакуум-насос Q=3 м³ч
Переход стальной эксцентрический Ру=4 МПа 400*12
Отвод стальной с углом 90° Ду=400
Труба стальная электросварная Ду=500
Продолжение приложения А
Переход стальной концентрический Ру=4 МПа 500*8
Труба стальная электросварная Ду=400
Отвод стальной с углом 90° Ду=500
Переход стальной эксцентрический Ру=4 МПа 500*8
Насос центробежный пожарный Q = 1600 м³ч
Кран подвесной однобалочный гп 5т
Переход стальной концентрический Ру=4 МПа 400*12
Тройник переходной стальной Ру=10 МПа
Объемно-планировочное решение ВНС-II
ВНС-II в сечение 1-1
ВНС-II в сечение 2-2
Экспликация помещений

icon VNS-2_Aynur.docx

Министерство науки и образования РФ
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра Водоснабжения
Расчетно-графическая работа
на тему: «Водопроводная насосная станция второго подъема»
РГР.19.14.013.104.НВ.
Принял: доцент к.т.н.
1 Определение режима работы и подачи насосов4
2 Определение емкости бака водонапорной башни8
3 Расчет всасывающих трубопроводов9
4 Расчет напорных водоводов9
5 Определение требуемого напора насосной станции10
7 Подбор электродвигателя12
Построение характеристик совместной работы насосов и водоводов13
Проверка насосов и водоводов на случай аварии15
Подбор пожарных насосов17
Разработка высотной схемы насосной станции19
1 Определение отметки оси насоса19
2 Определение высоты надземной части насосной станции20
3 Определение глубины заложения напорных водоводов20
Подбор оборудования насосной станции20
1 Подбор резервных насосных агрегатов21
2 Подбор дренажных насосов 21
3 Подбор вакуум-насосов21
4 Подбор силовых трансформаторов22
5 Подбор грузового оборудования .. . 22
Разработка объемно-планировочных решений насосной станции ..23
Целью данного курсового проекта является ознакомление и освоение методов расчета и проектирования насосной станции. В данном проекте запроектирована водонапорная насосная станция II подъема.
В данном проекте рассчитана и запроектирована водопроводная насосная станция второго подъема производительностью 27900 м3сут. Очищенная вода из резервуара чистой воды (РЧВ) насосами ВНС-II подается в водонапорную башню расположенную в начале распределительной сети населенного пункта. Из башни вода поступает потребителям.
1. Определение режима работы насосной станции
Число рабочих насосов установленных в насосной станции составляет [1]
где = 605 % - максимальное часовое водопотребление (см. таблица 1);
= 185 % - минимальное часовое водопотребление (см. таблица 1).
Принято 4 рабочих насоса.
Производительность насосной станции Qнс % определяется по формуле [1]
Подача одного насоса Q1н % составляет [1]
где К2=125 - коэффициент параллельности работы четырех насосов [1].
Подача двух насосов Q2н % определяется по формуле [1]
где К2=111 - коэффициент параллельности работы двух насосов [1].
Подача трех насосов Q3н % определяется по формуле [1]
Уточняем подачу насосов по уравнению [1]
где t1t2 t3 t4– время работы одного двух трех четырех насосов соответственно.
Время работы насосов ч составляет соответственно (см. таблица 1)
t1=5ч; t2=3 ч; t3=7 ч; t4=9 ч
Данное уравнение может быть представлено в виде [1]
Решая уравнение (5) получаем
Подставляя полученные даны в формулу (5) получим
55+323+4457+569=100%
На рисунке 1 представлен график водопотребления и подачи. На рисунке 2 представлен интегральный график водопотребления и подачи.
Подача одного насоса составляет
Q1н = 175% = 420 м3ч = 1166 лс = 012 м3с
Подача насосной станции составляет
Qнс =544% = 13056м3ч = 3626 лс = 036 м3с
Режим работы ВНС – II представлен в таблице 1.
На рисунке 1 представлены ступенчатые графики водопотребления и подачи насосами.
На рисунке 2 представлены суточные интегральные графики водопотребления и подачи насосами.
Таблица 1 – Режим работы насосной станции.
Кол-во рабо-чих на-сосов шт
Ординаты интегрального графика %
– водопотребление; 2 –подача насосами; 3 –зона забора
воды из ВНБ; 4 –зона подачи воды в ВНБ
Рисунок 1 – Ступенчатые графики водопотребления и подачи насосами
- водопотребление; 2 - подача насосами
Рисунок 2 - Суточные интегральные графики водопотребления и подачи
2. Определение емкости бака водонапорной башни
Емкость бака водонапорной башни W м3 определяется по формуле [1]:
где Wр – регулирующая емкость бака водонапорной башни м3;
Wп – запас воды на пожаротушение м3.
Величина Wn м3 составила [1]:
Wп = 06 Qп =0629=17 м3 (8)
где Qп = 29 лс - расход воды на пожаротушение согласно заданию.
Регулирующая емкость бака водонапорной башни Wp м3 составляет [1]
где = 27900 м3сут – производительность ВНС- II согласно заданию;
b = -195 максимальная отрицательная разность ординат интегральных графиков водопотребления и подачи воды насосами (см. таблица 1);
a = 025 -максимальная положительная разность ординат интегральных графиков водопотребления и подачи воды насосами (см. таблица 1).
W = 6138+ 17=6308 м3
3. Расчет всасывающих трубопроводов
Расход воды во всасывающем трубопроводе м3с составляет [1]
где nвс = 2 – количество всасывающих трубопроводов.
Диаметр всасывающего трубопровода dвс мм определяется по формуле :
где = 1 мc – скорость движущейся воды во всасывающем трубопроводе [1].
Приняты к установке трубы стальные электросварные по ГОСТ 10704-2001 диаметром dфвс = 500 мм.
Потери напора во всасывающих трубопроводах м составляют [1]
iвс = 195 - гидравлический уклон всасывающего трубопровода [2]
4. Расчет напорных трубопроводов
Расход воды в напорных трубопроводах Qн м3с определяем по формуле[1]
где nн = 2 – количество напорных водоводов согласно заданию.
Диаметр напорного водовода мм определяется по формуле [1]
где Vн= 2 мс – скорость движения в напорных трубопроводах [1].
Приняты трубы полиэтиленовые по ГОСТ 18599-2001 диаметром 400 мм [2].
Потери напора в напорных трубопроводах hН м определяем по формуле [1]
iн=708 - гидравлический уклон напорных водоводов по [2].
Внутри ВНС-II напорные трубопроводы изготавливаются из стальных труб по ГОСТ 10704-2001 диаметром 400 мм.
5. Определение требуемого напора
Требуемый напор насосной станции Hтр м составляет [1]
где Z2 = 329 м – отметка поверхности земли в точке водопотребления согласно заданию;
Z1 - отметка поверхности воды в резервуаре чистой воды м;
Hнс = 2 м – потери напора во внутренних коммуникациях насосной станции;
Hб = 12м –высота водонапорной башни согласно заданию;
hб = 3 м –высота бака водонапорной башни согласно заданию.
Величина Z1 м составляет [1]
где Z3 = 3185 м – отметка дна резервуара чистой воды согласно заданию;
Hтр= 329 – 319 +006+1222+12+3+2=3928 м
Насос подбирается по производительности одного насоса при отдельной работе и требуемому напору т.е. Q1н =420 м3ч =1166 лс и Hтр = 43928 м Данные для подбора насоса представлены в Таблице 2.
По сводному графику для данных параметров полей Q -Н подобран насос марки 1Д630-90. Рабочая точка (Q = 500 м3ч и H =38 м) лежит ниже линии характеристики Q-H выбранного насоса на 172 м. Обточка рабочего колеса насоса не требуется.
На рисунке 4 представлены габаритные размеры насоса 1Д630-90 а на рисунке 3 его рабочая характеристика [4]
Принят насос марки 1Д630-90. Его номинальная подача 500 м3ч номинальный напор - 38 м диаметр рабочего колеса - 510 мм диаметр всасывающего патрубка – 250 мм диаметр напорного патрубка - 200мм оптимальный КПД - 77% допустимый кавитационный запас –7 м частота вращения - 980 обмин мощность насоса – 78 кВт.
Производительность ВНС-II
Производительность одного насоса м3ч
Рисунок 3 - Характеристика насоса марки 1Д630-90
Рисунок 4 –Насосный агрегат 1Д630-90
7. Подбор электродвигателя
Мощность электродвигателя кВт насоса составляет [1]
где - мощность насоса;
К – коэффициент запаса мощности [1]
Мощность насоса кВт составляет [1]
где = 1000 кг м3 - плотность воды;
Так как требуемая мощность насоса на валу =6006 кВт то =1.15[1]
Насос марки 1Д630-90 комплектуется электродвигателем типа 4АМН280S6 У3 мощностью 90 кВт.
Масса насосного агрегата составляет 1480 кг [1].
Построение характеристик совместной работы насосов и водоводов
В координатах Q-H строится характеристика одного насоса. Для построения Q-H характеристики двух параллельно работающих насосов при нескольких значениях напоров проводятся линии параллельные оси абсцисс. Затем на этих линиях откладывается расстояние в два раза большее чем расстояние от оси ординат до точки пересечения линий с Q-H характеристикой насоса 1Д630-90. Полученные таким образом точки соединяются плавной кривой которая представляет собой Q-H характеристику второго параллельно работающего насоса 1Д630-90 (рис. 6) [2]. Q-H характеристика трех параллельно работающих насосов строится аналогично Q-H характеристике двух таких насосов.
Строим Q-H характеристику параллельно работающих насосов.
Строится Q-H характеристика напорного водовода строится по формуле [1]
где - геометрическая высота подъема воды м
S – приведенное сопротивление водовода м×с2л2
Величина м составляет [1]
= =329-319+12+3=25 м
Величина S составляет [1]
Результаты расчета представлены в таблице 6.
По данным таблицы 2 строится Q-H характеристика одного водовода представленная на рисунке 6.
Режимная точка А при пересечении характеристик двух водоводов с 4-мя рабочими насосами имеет характеристики НА = 395 м и QА = 365 лс
Рисунок 6- График совместной работы насосов и водоводов ВНС-II
Проверка насосов и водоводов на случай аварии
При аварии на одном из напорных водоводов аварийный расход подаваемый насосной станцией лс определяется по формуле [1]
Требуемый напор при аварии м составляет [1]
где - потеря напора во всасывающих трубопроводах при аварии м;
- потеря напора в напорных трубопроводах при аварии м.
Величина лс определяется по формуле [1]
Потеря напора во всасывающих трубопроводах при аварии м определяется по формуле [1]
где = - гидравлический уклон всасывающего водовода при аварии принятый при [2].
Величина лс определяется по формуле [1]
Потеря напора в напорных водоводах при аварии составляет [1]
где = - гидравлический уклон напорного водовода при аварии принятый при [2].
= 329-3185+006+219+3+12+2=4946 м
Для снижения потерь напора в напорных водоводах при аварии а также для отключения из работы аварийного участка на котором осуществляется ремонт устраиваются переключения (блокировки).
Число переключений устанавливаемых на напорных водоводах определяются по формуле [1]
где lав_- расстояние между переключениями м.
Величина lав м определена по формуле [1]
где - потери напора при аварии при наличии блокировок м;
=708 - гидравлический уклон напорных водоводов при пропуске по всем напорным водоводам [2].
Величина м определяется по формуле [1]
где - разница между требуемым напором при аварии и располагаемым напором при аварии.
Величина составляет [1]
где = 441м – располагаемый напор при аварии.
Расстояние между двумя переключениями lав м опред. по формуле [1]
Количество переключенийопределяется по формуле [1]
Принимаем два переключения.
Подбор пожарных насосов
При пожаре подача ВНС-II должна обеспечивать расход на хозяйственно-питьевые нужды и тушение пожара.
Расход воды при пожаре Qпож лс определяется по формуле [1]
Qпож= Qmax + qпож (35)
где qпож - расход воды для пожаротушения согласно заданию;
Qmax - максимально-часовое водопотребление лс (см. таблица 1)
Qпож = 46887+ 29 =4979 лс
Требуемый напор при пожаре м определяется по формуле [1]
где - потери напора во всасывающем трубопроводе при пожаре м;
- потери напора в напорных водоводах при пожаре м;
- требуемый свободный напор при пожаротушении м.
Расход воды во всасывающем трубопроводе лс при пожаре определяется по формуле [1]
где nвс – число всасывающих водоводов.
Потери напора во всасывающем трубопроводе при пожаре м составляет [1]
где = 27 - гидравлический уклон во всасывающем трубопроводе при пожаре [2].
Расход воды в напорных водоводах при пожаре лс составляет
Потери напора в напорном водоводе при пожаре м составляет [1]
где = 101 - гидравлический уклон в напорном водоводе при пожаре [2].
Строится Q-H характеристика напорных водоводов при пожаре по формуле [1]
где - геометрическая высота подъема воды при пожаре м;
Sпож – приведенное сопротивление водоводов при пожаре.
Задаваясь произвольными значениями Q по формуле (28) вычисляем H. Результаты расчета представлены в таблице 7.
По данным таблицы 7 строится Q-H характеристика водовода при пожаре представленная на рисунке 6.
Точка пересечения Q-H характеристик водоводов при пожаре и параллельно работающих насосов (точка С) имеет характеристики:
Qфпож =2305 лс и Hфпож= 45 м. Так как Qпож > Qфпож и > Hфпож требуется установить пожарный насос с характеристиками Qпож и (4979лс; 5989м).
Принят пожарный насос марки 1Д1600-90 n=1450 обмин. Его номинальная подача 1600 м3ч номинальный напор 90 м d рабочего колеса 540 мм оптимальный КПД 81% допустимый кавитационный запас 5 м частота вращения 1450 обмин. Для пожарного насоса принимается электродвигатель марки ДА3О4-450Х-4М У1 мощностью 630кВт массой агрегата 4830 кг.
Разработка высотной схемы насосной станции
1. Определение отметки оси насоса
Отметка оси насоса м определяется по формуле [1]
где - допустимая геометрическая высота всасывания м.
где = 7 м - допустимый кавитационный запас (см. таблица 2)
= 1 м - запас на возможное снижение допустимой высоты всасывания;
- скорость движения воды во всасывающем патрубке насоса мс определяется по формуле [1]
где = 250 мм - диаметр всасывающего патрубка [3]
2. Определение высоты надземной части насосной станции
Высота надземной части насосной станции H м опред.по формуле [1]
где =03- высота рельса грузоподъемного механизма с учетом подвески его к перекрытию [4];
= 18 - расстояние от низа монорельса до зева крюка [4];
м - высота строповки груза [1];
=195 м – высота трансформатора ТМН 56010 [4];
м - запас высоты от пола до оборудования [1].
Принимаем высоту надземной части 6 м.
3. Определение глубины заполнения напорных водоводов
Глубина заложения м опред.по формуле [1]
где = 14 м – глубина промерзания грунта согласно заданию;
Отметка низа напорных водоводов м опред.по формуле [1]
где Zнс = 3227 м – абсолютная отметка поверхности земли у насосной станции согласно заданию.
Подбор оборудования насосной станции
1. Подбор резервных насосных агрегатов
Поскольку на насосной станции установлено четыре рабочих насоса а данная насосная станция относится к I категории надежности принимается два резервных насоса [1].
2. Подбор дренажных насосов
В процессе работы ВНС-II в её машинном зале скапливаются дренажные сточные воды. По трапам они собираются в дренажный приямок с размерами в плане 11 м. В приямке устанавливается дренажный насос который подает дренажные стоки в систему водоотведения населенного пункта расположенного возле ВНС-II. Принимается дренажный насос марки ГНОМ 16-25 с подачей 16 м³ч и напором 15 м.
Данный насос работает при 2900 обмин имеет КПД 32% мощностью
кВт и весом 32 кг. Его размеры составляют 400280570 мм [1].
3. Подбор вакуум-насосов
Производительность вакуум-насоса м³мин составляет [1]
где - объем воздуха во всасывающем трубопроводе м³;
= 03 м³ - объем воздуха в корпусе насоса;
tз = 2 мин – время заливки [1];
- геометрическая высота всасывания насоса м;
= 10 м - высота столба воды соответствующая барометрическому давлению;
к = 11 – коэффициент запаса [1].
Величина м³ составляет [1]
где = 217 м - длина всасывающего трубопровода внутри ВНС
lвс = 32 м – длина всасывающего трубопровода
Принимается ВВН-12 с подачей 12 м³мин. Габаритные размеры насоса с электродвигателем 4А200М6 составляют 1800×780×1750 мм а масса с водосборником – 1116 кг [1].
4. Подбор силовых трансформаторов
Для насосной станции применяются понижающие трансформаторы которые устанавливаются в специальных помещениях. Мощность трансфор-маторов установленных в насосной станции кВ·А составляет [1]
где = 09 – коэффициент спроса [1];
– номинальная мощность двигателя насоса или вспомогательного механизма присоединенного к трансформатору; [1]
= 085 - КПД электродвигателя; [1]
cosφ = 085 –коэффициент мощности электродвигателя [1]
Принимается трансформатор марки ТМ 250010. Длина трансформатора равна 2960 мм ширина1740 мм высота 3430 мм масса 2720 кг. К установке принимаем 1 рабочий и 1 резервный трансформаторы.
5 Подбор грузового оборудования
Для монтажа демонтажа и ремонта насосных агрегатов а также другого оборудования в насосных станциях устанавливается грузоподъемное оборудование. Грузоподъемность данного оборудования определяется исходя из веса наиболее тяжелого оборудования.
Пролет грузоподъемного оборудования соответствует ширине насосной станции принимаем равным 12 м.
В качестве грузоподъемного оборудования принимается кран подвесной однобалочный электрический грузоподъемностью 5 т.
Разработка объемно-планировочных решений насосной станции
Для разработки объемно-планировочных решений насосной станции кроме ее высотной схемы необходима схема обвязки насосных агрегатов т.е. план машинного зала. Расположение насосных агрегатов и трубопроводов должно обеспечивать надежность действия основного и вспомогательного оборудования а также удобство простоту и безопасность его обслуживания. Целесообразно применять однорядную схему расположения насосных агрегатов в машинном зале [2]. На этой схеме указываются диаметры всасывающих и напорных трубопроводов а также размеры устанавливаемой арматуры и фасонных частей. Длины и ширина насосной станции и ее машинного зала должны быть кратны трем и соответствовать унифицированным размерам (6 9 12 15 18 24 м и .т.д.) [2]. В машинном зале должны быть проходы шириной не менее [2]: а) между насосами и электродвигателями – 1 м; б) между насосами или электродвигателями и стеной в заглубленных помещениях – 07 м; в) между насосами или электродвигателями и стеной в прочих помещениях – 1 м; г) между неподвижными выступающими частями оборудования – 07 м; д) перед распределительным электрическим щитом – 2 м. Для каждого насоса предусматриваются отдельный всасывающий и отдельный напорный трубопроводы соединяющиеся внутри ВНС-II с соответствующими коллекторами. Всасывающие трубопроводы вне и внутри ВНС-II присоединяются к соответствующему коллектору. Напорные трубопроводы внутри ВНС-II и напорные водоводы также присоединяются к соответствующему коллектору. На всасывающих трубопроводах ВНС-II устанавливаются эксцентрические переходы а на напорных – концентрические. Всасывающие и напорные трубопроводы внутри ВНС-II прокладываются открыто по полу и стенам машинного зала. Под арматуру и трубопроводы предусматривают бетонные опоры высотой 100-200 мм. Количество запорно-регулирующей арматуры должно обеспечивать надежность работы насосной станции а также возможность производить ремонт и замену насосных агрегатов без остановки ВНС-II.
Расчеты проектирования ВНС - II подъема: учебное методическое пособие А. В. Бусарев А. С. Селюгин Р. Н. Абитов. – Казань: КГАСУ 2014. – 81 с.
Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справочное пособие.-М. БАСТЕТ2008.-352 с.
Центробежные насосы двухстороннего входа: каталог- М.: Центихимнефтемаш 1982- 24с.
Оборудование водопроводно-канализационных сооружений: справочник монтажника. Под ред. Москвитина А. С. - М.: Cтройиздат 1979. – 430с.
up Наверх