• RU
  • icon На проверке: 13
Меню

Проектирование насосной станции

  • Добавлен: 24.01.2023
  • Размер: 73 KB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Проектирование насосной станции

Состав проекта

icon
icon _info.txt
icon
icon info.txt
icon ourse.doc
icon Mashzal.dwg
icon nasos.xls

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon ourse.doc

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ
Студент : Гиргидов А.А.
Преподаватель: Москальцов Ю.В.
Компановка и общие характеристики насосной станции .3
1Конструктивное решение насосной станции .. 3
2Оборудование насосной станции 3
3Машинный зал насосной станции . 3
4Сороудерживающие устройства . .4
Выбор основного оборудования насосной станции.. 5
1 Выбор насоса и построение характеристики системы . 5
2 Выбор электродвигателя . 8
3Подбор рабочей арматуры трубопроводов ..8
Гидравлический расчет основных элементов водозаборных сооружений
1Определение площади сороудерживающих решеток . .11
2Определение размеров сеток . . 11
Определение высотного положения и геометрических размеров насосной станции ..12
1Определение отметок оси насоса и пола насосной станции 12
2Определение величины заглубления окон .12
3Определение высоты здания насосной станции 13
Проверка устойчивости здания насосной станции на всплытие и сдвиг 14
Компановка и общие характеристики насосной станции
1Технологическая схема водозабора
Рассматриваемая в данном курсовом проекте насосная станция представляет собой станцию берегового типа с совмещенным водозабором. Водозабор осуществляется из открытого источника.
Для обеспечения необходимой высоты всасывания здание возводится на отметке 99.0 м подземная часть здания выполняется в виде прямоугольной тонкостенной полой конструкции – камеры с толщиной стен 1.0 м. Здание опирается на фундамент толщиной 1.5 м. Отметка дна котлована 93.5 м дна водозаборной камеры – 95.0 м пола насосной станции – 96.3 м. Здание оборудовано четырьмя насосами типа 12 НДс с горизонтальной осью отметка оси насоса – 96.9 м. Отметка оси насоса определяется в соответствии с допускаемой высотой всасывания и учетом возможных колебаний уровня воды в реке.
В состав станции входят:
водозаборные сооружения
здание насосной станции
напорные трубопроводы
2Оборудование насосной станции
Насосная станция оборудована четырьмя насосами типа 12 НДс с горизонтальной осью. Для привода насосов принимаем асинхронные электродвигатели типа ДАС . Трубы в пределах здания выполняются из стали отдельные звенья труб соединяются сваркой с применением фланцев. Диаметры труб в пределах здания станции подобраны по диаметром входного и выходного патрубков насоса; для перехода от одного диаметра к другому устройства поворотов трубопровода используются переходники и отводы соединяемые сваркой.
По длине трубопровода установлены задвижки с ручным приводом – на всасывающей линии и с электроприводом – на напорной линии. Они выполняют роль рабочих и аварийно-ремонтных затворов. Для предотвращения обратного тока воды через насосы на напорной линии устанавливаются обратные клапаны между напорным патрубком и задвижкой что позволяет отключать клапаны от напорного трубопровода для их осмотра и ремонта.
3Машинный зал насосной станции
Машинный зал насосной станции состоит из подземной части и верхнего строения. Подземная часть представляет собой железобетонную камеру с толщиной стен 1.0 м состоящую из трех отсеков:
Верхнее строение представляет собой здание каркасного типа оборудованное мостовым краном грузоподъемностью 20 т. также состоящее из трех помещений:
электрощитовое помещение
4Сороудерживающие устройства
Забор воды осуществляется с помощью двух открытых окон оборудованных решеткой с вертикальными стержнями для создания равномерной эпюры скоростей. Для предотвращения обмерзания решеток используется электрический ток.
Для очистки воды от мусора плавающих предметов и наносов при переходе из камеры грязной воды в камеру чистой воды устанавливаются сороудерживающие вращающиеся бескаркасные сетки с боковым подводом воды. Одна сетка обслуживает два насоса.
Выбор основного оборудования насосной станции
1 Выбор насоса и построение характеристики системы
Принимаем двухниточный магистральный трубопровод тогда расход воды через один водовод равен:
где Qв= 1.0 м3с – расход забираемый из реки
п = 2 – число ниток трубопровода.
По рекомендациям [1 стр. 47] выбираем стальные трубы наивыгоднейшего диаметра D = 700 мм. Для выбранных труб потери напора по длине составят 2.74 мкм. Данная величина увеличивается на 10%.
Определим полный напор насоса:
где НГ – геометрический напор
НГ = Под – УВmin=150.0 – 100.0 = 50.0 м
где Под = 150.0 м – отметка подачи воды
SDhi – суммарные потери напора
SDhi = hп + hн.с.+ Dh1+01Dh1
где hп = 1.2 м – потери напора на подводящем участке
hн.с = 5.0 м – потери напора на насосной станции
Dh1= 2.98×1.5 = 4.11 м – потери напора по длине магистрального трубопровода.
SDhi = 1.2+5.0+4.11 = 10.31 м
НП = 50.0 + 10.31 = 60.31 м.
Примем число рабочих насосов на станции равное 4 и 2 насоса резервных.. Тогда расход воды приходящийся на один насос:
По величинам полного напора и расчетного расхода определяем тип насоса и его габаритные размеры. По рекомендациям приведенным в [2 стр.56] выбираем насос типа 12НДс имеющий следующие характеристики:
частота вращения п = 1450 обмин
диаметр рабочего колеса D = 415 мм
мощность электродвигателя N = 315 кВт
КПД h = 90 % вес 1180 кг.
Габаритные размеры насоса в мм (рис. 2)
Габаритные размеры патрубков:
входной патрубок выходной патрубок
D = 350 мм D1 = 300 мм
a = 520 мм а1 = 460 мм
d = 25 мм d1 = 25 мм
o = 470 мм о1 =410 мм
количество отверстий – 16 количество отверстий – 12
Для построения характеристики “насос – сеть” задаемся рядом значений расхода вычисляем полные напоры соответствующие этим расходам:
Потери по длине трубопровода на 1.5 км
Характеристика представлена на рис. 4
Характеристика наглядно показывает что для оптимальной работы насосной станции следует окончательно принять четыре рабочих насоса марки 12Дс и два насоса запасных при условии работы двух магистральных стальных трубопроводов диаметром 700 мм.
2Выбор электродвигателя
Электродвигатель выбирается таким образом чтобы обеспечивать бесперебойную работу насоса. Определяющими характеристиками в этом случае являются требуемая мощность электродвигателя (N = 315 кВт ) и число оборотов насоса ( п = обмин ). По рекомендациям приведенным в [5стр. 10] принимаем асинхронный двигатель ДАЗО4-450УК-8У1 весом 3200 кг мощностью 400 кВт и КПД двигателя равным .%
Габаритные размеры (в мм):
b11 = 1040 l11 =1290
b30 = 1420 l30 =1925
3Подбор рабочей арматуры трубопроводов
По длине трубопровода устанавливаются задвижки выполняющие роль рабочих и аварийно-ремонтных затворов. На напорной линии устанавливаются задвижки оборудованные электроприводом что позволяет управлять ими дистанционно с ПУ насосной станции. На всасывающей линии устанавливаются задвижки с ручным приводом т.к. они почти постоянно открыты – необходимость перекрыть доступ воды к насосу возникает редко. Но в случае когда диаметр входного патрубка превышает 1000 мм манипулировать задвижкой вручную становится тяжело и тогда устанавливается задвижка с электроприводом.
Выбор задвижек осуществляется по диаметру входного и напорного патрубков взятых с 20% увеличением.
На всасывающей линии устанавливаем задвижку 30ч25бр клиновую стальную с невыдвижным шпинделем рассчитанную на давление 25 кгсм
Схема задвижки 30ч25бр показана на рис.5
На напорной линии устанавливаем задвижку 30ч906бр с электроприводом параллельную чугунную с невыдвижным шпинделем рассчитанную на давление 10 кгсм. Тип электропривода 87В-045-D1 весом 117 кг. Электродвигатель АОС41-402.
L =600 H =1670 D =320
L1=603 d0=200 P=730кг
A =620 Н1=1681 L2=382
Схема задвижки 30ч906бр показана на рис.6
Напорный трубопровод необходимо оборудовать обратным клапаном который препятствует обратному току через насос воды находящейся в трубопроводе. Если этого не предусмотреть трубопровод будет опорожняться через насос обратный
ток воды заставит насос работать как водяную турбину а электромотор – как генератор работающий без нагрузки что опасно для целостности насоса и мотора.
Обратный клапан устанавливается между напорным патрубком насоса и задвижкой. Это позволяет отключать его от водовода во время ремонта.
Следуя рекомендациям [4стр. 179] подбираем обратный клапан по диаметру условного прохода D0 = 400 мм:
выбираем чугунный поворотный клапан 19ч16р массой 480 кг рассчитанный на давление 10 кгсм с
Гидравлический расчет основных элементов водозаборных сооружений
1 Определение площади решеток
Требуемая площадь водоприемных отверстий
где Qв =0.25 м3с – забираемый расход через одно отверстие
Vв =0.15 мс – рекомендуемая скорость воды на решетке
к1 =1.25 – коэффициент сжатия потока стержнями решетки
- коэффициент зависящий от расстояния между стержнями решеток и толщины стержней.
Принимаем Fобщ =2.7×4»11 м2 ; т.к. в нашем случае принято два водоприемных окна размеры решеток : F0 = 4.05 м2 h =2.7 м b =1.5 м.
2Определение размеров сеток
Выбираем сетку вращающуюся каркасного типа с фронтальным подводом воды. Принятый тип сетки имеет следующие технические характеристики:
расчетный расход 1.0 м3
ширина полотна сетки 1.5 м
скорость движения полотна 382 ммин
размер ячеек в свету 11 мм
Требуемая площадь сетки:
где Qв =0.5 м3с – расход на одну сетку
Vв =0.25 мс – рекомендуемая скорость воды на сетке
где a – размер ячейки сетки в свету
d – диаметр проволоки сетки;
к3 =1.1 – коэффициент стеснения каркасом
Определение высотного положения и геометрических размеров насосной станции
1 Определение отметок оси насоса и пола насосной станции
Отметку оси насоса определим по формуле:
где УВmin= 995 м – минимальный уровень воды в реке
Dhвс = 15 м – общие потери напора на всасывающей линии включая потери на сороудерживающем оборудовании.
Определим отметку верха фундамента насоса:
где А1= 950 мм – расстояние от оси насоса до фундамента (габаритный размер насоса Е)
Фн.= 98 – 095 = 9705 м » 970 м.
Тогда отметка пола насосной станции
П =Фн.- 07 = 97 – 07 = 963 м
отметка верха фундамента станции
Фн.с.= П – 03 = 960 м
отметка дна котлована под насосную станцию
=Фн.с.- 15 = 96 – 15 = 945 м
где 15 м – толщина фундаментной плиты.
2 Определение величины заглубления окон
Уровень верха водоприемных окон зависит от двух уровней воды –от минимального расчетного уровня воды УВmin =995 м и минимального уровня воды при ледоставе УВлед =1008 м. Уровень верха водоприемного окна равен минимальному из следующих значений:
О1=УВm О1= УВлед- dл
где dл =10 м - толщина льда;
О2 =1008 – 10 = 998 м
Следовательно принимаем отметку верха водоприемного окна О1 = 995 м.
3 Определение высоты здания насосной станции
Высота здания машинного зала насосной станции представляет собой сумму высот подземной части и верхнего строения.
Высота подземной части определяется по формуле:
Нп.ч. > hф + hнас + Hsдоп+ DНБ + hзап
где hф= 15 м - толщина фундаментной плиты
hнас = 2 м – высота насоса от верха фундаментной плиты до оси рабочего колеса
Hsдоп= 15 м – высота всасывания
DНБ = 105 м амплитуда колебаний воды в источнике
hзап = 2 м – необходимое превышение отметки пола верхнего строения над максимальным уровнем воды в источнике;
Нп.ч. > 15 + 20 + 15 + 105 + 20 = 175 м
Высоту верхнего строения определим следующим образом:
Нв.стр. > hат + hгр.+ hкр.+ hстр.+ hкрана+ hзап
где hат=15 м – высота от пола до дна кузова автомобиля
hгр=Е + D = 950 + 646 = 1596 » 1600 мм – высота груза (насоса)
hкр= hстр= 12 м – высоты крюковой обоймы и строповки
hкрана = 30 м – высота крана вместе с тележкой
hзап= 02 м – запас между крановой тележкой и фермой.
Нв.стр. > 15 + 16 + 12 + 12 + 30 + 02 = 87 м.
Проверка здания насосной станции на всплытие и сдвиг
а) Проверка на всплытие
Расчет проводим по первому предельному состоянию.
Критерием устойчивости является выполнение неравенства:
где 12 – коэффициент надежности
– коэффициент сочетания нагрузок
F = Н × S × gв – сила противодавления
S = L×B –площадь основания станции
gв = 1 тм3 – удельный вес воды
R = Gст +Gф +Gв.с +Gо – расчетная несущая способность равная весу станции с оборудованием
где Gст –вес стен подземной части
Gф – вес фундаментной плиты
Gвс – вес верхнего строения
Gо – вес оборудования насосной станции.
F =21×22×10×1= 4620 (т)
R = 5443.2 +1663.2 +200 = 7276.4 (т)
× 4620 = 5544 8004.04 = 7276.4 × 11
Неравенство выполняется здание всплывать не будет.
б) Проверка на сдвиг
Т.к. в нашем случае подвод воды осуществляется с помощью открытого канала и с лицевой стороны здание лишь частично присыпано грунтом необходимо провести проверку на сдвиг.
Расчет выполняется по первому предельному состоянию.
Критерием устойчивости здания является выполнение того же условия что и в предыдущем случае:
где R = (G-U+Е) × tgj
G – вес станции со всем оборудованием
U – сила противодавления
tgj - угол внутреннего трения грунта засыпки равный 35
Ебс – сила бокового сжатия
Ебс = 05 × h2 × L × gгр × tg2(45 - j2)
где gгр = 17 тм – удельный вес грунта обратной засыпки
h = 105 м –высота участка подвергающегося давлению грунта.
Е = 05 × 1052 × 22 × 17 × tg2 (45 - 352) = 559 (тс)
R = (72764 – 5544 + 559) × tg 35 = 1604.5 (тс).
× 559 = 670.8 1764.95 = 16045 × 11
Проверка выполняется следовательно мер для предотвращения сдвига здания принимать не надо.
Проектируемая насосная станция представлена на чертеже 1.
Шевелёв Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных чугунных пластмассовых стеклянных водопроводных труб - М.: Стройиздат 1973 г.
Каталог-справочник. Насосы - М.: Машиздат1959 г.
Москвитин А.С. Мосягин Н.Ф. Справочник по трубам арматуре и оборудованию водопроводно-канализационных сооружений - Москва 1958 г
Справочник по электрическим машинам том 1 под редакцией Крылова И.П. и Клюева: Энергоиздат 1988

icon Mashzal.dwg

Mashzal.dwg
up Наверх