Регулирующая емкость резервуаров чистой воды может быть определена на основе анализа работы насосных станций 1 и 2 подъема.

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)»

РУТ(МИИТ)

Факультет: «Транспортные сооружения и здания.»

Кафедра: «Теплоэнергетика и водоснабжение на железнодорожном транспорте».

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Дисциплина: «Насосные и воздуходувные станции.» Тема: «Проектирование и расчет насосной станции».

Выполил:

студент 4 курса

группы ЗВВ-491

Токиев Е.А.

Шифр: 1510-цСТб-1456

Проверил:

Доц. Елсуков А.В.

 

Москва 2018г

Содержание

    Исходные данные……………………………………………………………..3

    1.Расчет режима работы насосных станций второго подъема……………..4

    2.Определение диаметров водоводов………………………………………10

    3.Расчёт требуемого расхода воды на пожаротушение…………………...13

    4.Определение типового проекта водонапорной башни………………….14

    5.Расчет резервуаров чистой воды………………………………………….15

    6.Расчет параметров основных хозяйственных насосов………………….17

    7.Подбор основных хозяйственных насосов………………………………22

    8.Расчет параметров основных пожарных насосов………………………..23

    9.Подбор основных пожарных насосов…………………………………….26

    10.Выбор числа устанавливаемых насосных агрегатов…………………...31

    11.Определение допустимой высоты всасывания насосного агрегата…..34

    12.Подъемно-траспортное оборудование………………………………….36

    13.Расположение насосных агрегатов и определение основных размеров здания насосной станции…………………………………………………………..39

    14.Подземная часть здания насосной станции. Фундаменты и опорные конструкции………………………………………………………………………...44

    15.Верхнее строение здания насосной станции…………………………...46

    Список литературы…………………………………………………………..48

Исходные данные

o  Назначение насосной станции – В-2 (водопроводная станция второго подъема).

o  Максимальная производительность станции –

o  Коэффициент часовой неравномерности водопотребления –

o  Длина всасывающей линии –

o  Длина напорной линии – .

o  Отметка места расположения НС –

 

1.Расчет режима работы насосных станций второго подъема

    Насосы второго подъема подают воду непосредственно в сеть потреби-теля, и поэтому подачу насосной станции второго подъема определяют в зави-симости от режима водопотребления населенного пункта.

    График режима работы насосной станции второго подъема принимают из условия максимального приближения его к графику водопотребления, но это не значит, что графики должны в точности совпадать. Водопотребление в систе-мах водоснабжения весьма неравномерно, поэтому, если примем режим подачи воды насосами, в точности соответствующим режиму водопотребления, потре-буется очень часто включать и выключать насосные агрегаты, что чрезвычайно усложнит эксплуатацию насосной станции.

    При подаче воды насосами второго подъема, большей водопотребления, избыток воды поступает в аккумулирующую емкость. В часы, когда водопо-требление превышает подачу, недостающее количество воды поступает в сеть из аккумулирующей емкости. Следовательно, чем больше разность между по-дачей и потреблением воды, тем больше должна быть аккумулирующая ем-кость.

    При определении подачи насосной станции второго подъема необходимо найти оптимальный вариант режима работы насосной станции – минимальная аккумулирующая емкость и наименьшая частота включения насосных агрега-тов. Работу насосной станции принимают двух- или трехступенчатой (ступен-чатой называется работа различного числа насосов разные часы суток).

Примем два варианта режима работы насосной станции второго подъема (НС-2):

o  двухступенчатый режим НС-2 с подачей каждым насосом 2, 5% в час от суточного водопотребления (один насос включается в период 00.00-07.00; 23.00-00.00) и (два насоса включаются в период 07.00-23.00);

o  двухступенчатый режим НС-2 с подачей каждым насосом 3% в час от су-точного водопотребления (один насос включается в период 00.00-08.00; 18.00-00.00) и (два насоса включаются в период 08.00-18.00).

Таблица 1.1 Водопотребление и режимы работы насосов

Время суток	Часовое водопотребление	Равномерная работа насосов, %
		Подача насосами	Поступление в бак	Расход из бака	Остаток в баке
0-1	3	4, 167	1, 167	-	1, 167
1-2	3, 2	4, 167	0, 967	-	2, 134
2-3	2, 5	4, 167	1, 667	-	3, 801
3-4	2, 6	4, 167	1, 567	-	5, 368
4-5	3, 5	4, 167	0, 667	-	6, 035
5-6	4, 1	4, 167	0, 067	-	6, 102
6-7	4, 5	4, 167	-	0, 333	5, 769
7-8	4, 9	4, 167	-	0, 733	5, 036
8-9	4, 9	4, 167	-	0, 733	4, 303
9-10	5, 6	4, 167	-	1, 433	2, 87
10-11	4, 9	4, 167	-	0, 733	2, 137
11-12	4, 7	4, 167	-	0, 533	1, 604
12-13	4, 4	4, 167	-	0, 233	1, 371
13-14	4, 1	4, 167	0, 067	-	1, 438
14-15	4, 1	4, 167	0, 067	-	1, 505
15-16	4, 4	4, 167	-	0, 233	1, 272
16-17	4, 3	4, 167	-	0, 133	1, 139
17-18	4, 1	4, 167	0, 067	-	1, 206
18-19	4, 5	4, 167	-	0, 333	0, 873
19-20	4, 5	4, 167	-	0, 333	0, 54
20-21	4, 5	4, 167	-	0, 333	0, 207
21-22	4, 8	4, 167	-	0, 633	-0, 426
22-23	4, 6	4, 167	-	0, 433	-0, 867
23-24	3, 3	4, 167	0, 867	-	0
ИТОГО	100	100	-	-	0, 867+6, 102= =6, 969

Продолжение Таблицы 1.1

Время суток	Часовое водопотребление	Ступенчатая работа насосов, %
		Подача насосами	Поступление в бак	Расход из бака	Остаток в баке
0-1	3	2, 5	-	0, 5	-0, 5
1-2	3, 2	2, 5	-	0, 7	-1, 2
2-3	2, 5	2, 5	-	-	-1, 2
3-4	2, 6	2, 5	-	0, 1	-1, 3
4-5	3, 5	2, 5	-	1	-2, 3
5-6	4, 1	2, 5	-	1, 6	-3, 9
6-7	4, 5	2, 5	-	2	-5, 9
7-8	4, 9	5	0, 1	-	-5, 8
8-9	4, 9	5	0, 1	-	-5, 7
9-10	5, 6	5	-	0, 6	-6, 3
10-11	4, 9	5	0, 1	-	-6, 2
11-12	4, 7	5	0, 3	-	-5, 9
12-13	4, 4	5	0, 6	-	-5, 3
13-14	4, 1	5	0, 9	-	-4, 4
14-15	4, 1	5	0, 9	-	-3, 5
15-16	4, 4	5	0, 6	-	-2, 9
16-17	4, 3	5	0, 7	-	-2, 2
17-18	4, 1	5	0, 9	-	-1, 3
18-19	4, 5	5	0, 5	-	-0, 8
19-20	4, 5	5	0, 5	-	-0, 3
20-21	4, 5	5	0, 5	-	0, 2
21-22	4, 8	5	0, 2	-	0, 4
22-23	4, 6	5	0, 4	-	0, 8
23-24	3, 3	2, 5	-	0, 8	0
ИТОГО	100	100	7, 3	7, 3	6, 3+0, 8=7, 1

 

Определение подачи и выбор режима работы насосной станции удобно производить по табл.1.1. В ней приведены примеры равномерной и ступенчатой работы насосов при наличии в системе водопровода водонапорной башни при заданном коэффициенте часовой неравномерности водопотребления.

Продолжение Таблицы 1.1

Время суток	Часовое водопотребление	Ступенчатая работа насосов, %
		Подача насосами	Поступление в бак	Расход из бака	Остаток в баке
0-1	3	2, 857	-	0, 143	-0, 143
1-2	3, 2	2, 857	-	0, 343	-0, 486
2-3	2, 5	2, 857	0, 357	-	-0, 129
3-4	2, 6	2, 857	0, 257	-	0, 128
4-5	3, 5	2, 857	-	0, 653	-0, 515
5-6	4, 1	2, 857	-	1, 243	-1, 758
6-7	4, 5	2, 857	-	1, 643	-3, 401
7-8	4, 9	2, 857	-	2, 043	-5, 444
8-9	4, 9	6	1, 1	-	-4, 344
9-10	5, 6	6	0, 4	-	-3, 944
10-11	4, 9	6	1, 1	-	-2, 844
11-12	4, 7	6	1, 3	-	-1, 544
12-13	4, 4	6	1, 6	-	0, 056
13-14	4, 1	6	1, 9	-	1, 956
14-15	4, 1	6	1, 9	-	3, 856
15-16	4, 4	6	1, 6	-	5, 456
16-17	4, 3	6	1, 7	-	7, 156
17-18	4, 1	6	1, 9	-	9, 056
18-19	4, 5	2, 857	-	1, 643	7, 413
19-20	4, 5	2, 857	-	1, 643	5, 77
20-21	4, 5	2, 857	-	1, 643	4, 127
21-22	4, 8	2, 857	-	1, 943	2, 184
22-23	4, 6	2, 857	-	1, 743	0, 441
23-24	3, 3	2, 857	-	0, 441	0
ИТОГО	100	100	15, 119	15, 119	5, 444+9, 056= =14, 5

 

Равномерный режим работы насосов рекомендуется для систем водоснаб-жения с подачей не более 15000 кубометров в сутки, так как при большой по-даче потребуются большие аккумулирующие емкости. При ступенчатой работе насосной станции объем аккумулирующей емкости принимают 2, 5-6%, при равномерной - 8-15% суточной подачи станции. При выборе объекта напорных аккумуляторов рекомендуются принимать типовые проекты водонапорных ба-шен.

Регулирующая вместимость равна максимальному остатку в баке. При получении отрицательных и положительных величин регулирующая вмести-мость равна сумме абсолютных величин максимальной отрицательной и мак-симальной положительной.

Анализ ступенчатых режимов работы насосной станции по второму и третьему вариантам показывает, что при втором варианте поступление воды в бак водонапорной башни происходит в основном в дневные часы, то есть когда в городе расходуется наибольшее количество воды и водопроводная сеть в на-пряженный момент работы должна пропускать транзитный расход воды в баш-ню. В третьем варианте ступенчатой работы насосной станции регулирующая вместимость уменьшается. Сокращается часовое поступление воды в бак и из бака, то есть соединительные водоводы «башня-сеть» будут рассчитываться на меньший расход и, следовательно, можно принять трубы меньшего диаметра.

Общее количество воды, поступающее в бак водонапорной башни за сутки при режиме работы насосной станции по второму варианту, равно 7, 3% максимального суточного; при режиме работы по третьему варианту поступле-ние воды в башню уменьшается до 15, 119%, что позволяет сократить эксплуа-тационные расходы, так как напоры при подаче воды в сеть меньше, чем при подаче воды в бак водонапорной башни.

Окончательный выбор режима работы насосной станции устанавливается на основании технико-экономического расчета конкурирующих вариантов с учетом местных условий. Например, на маленьких поселковых водопроводах бак водонапорной башни заполняется в дневную смену, а затем в вечерние и ночные часы расходуется созданный запас воды. Это приводит к увеличению вместимости бака, но позволяет сократить дежурный персонал и принять ра-боту насосной станции в одну смену. При применении автоматизированного управления при том же дежурном персонале можно перейти на круглосуточ-ную работу насосной станции и уменьшить вместимость бака башни, но увели-чатся капитальные затраты на автоматизированное управление насосными агре-гатами.

 Окончательно принимаем третий вариант режима работы НС-2 ввиду того, что персонал будет работать с 8 часов утра до 18 часов вечера и будет обеспечен вариант минимально возможного объема аккумулирующей емкости.  

 

2.Определение диаметров водоводов

    Расчетная производительность насосной станции второго подъема (в час максимального водопотребления) определим по формуле:

                                                           (2.1)

    Всасывающие трубопроводы, предназначенные для надежного, беспере-бойного подвода воды к насосам, являются одним из наиболее ответственных элементов насосной станции.

    Основным требованием, предъявляемым к всасывающим трубопроводам центробежных насосов с точки зрения обеспечения ими надежного и беспере-бойного подвода воды, является их воздухонепроницаемость, так как, по дан-ным многочисленных опытов и наблюдений, попадание воздуха в межлопаст-ные каналы рабочего колеса насоса весьма отрицательно сказывается на его ха-рактеристиках. Даже небольшое (до 1% в кубометре воды) наличие нераство-ренного воздуха может уменьшить подачу насоса на 5-10%, а при увеличении содержания воздуха до 10-15% насос теряет всасывающую способность и про-исходит срыв его работы.

    Диаметры всасывающих труб, фасонных частей и арматуры определяют расчетом. Для предварительного выбора можно руководствоваться значениями допустимых скоростей:

§    При диаметре до 250 мм - .

§    При диаметре 300-800 мм - .

§    При диаметре свыше 800 мм - .

Число всасывающих линий при этом на насосных станциях первого и вто-рого классов надежности действия независимо от числа групп насосов, включая пожарные, не должно быть меньше двух.

При выключении одной линии остальные должны быть рассчитаны на пропуск полного расхода для насосных станций первого и второго классов на-дежности действия и 70% расчетного расхода для станций третьего класса.

На основании вышеизложенного число всасывающих линий принимаем .

    Расчетная производительность одной нитки водовода определим по фор-муле:

                                                                                   (2.2)

    По [12] определим условный диаметр всасывающего трубопровода: . По [2] принимаем обозначение нитки - .

    Напорные трубопроводы представляют собой гидротехнические сооруже-ния, которые транспортируют воду, находящуюся под давлением, от насосов к очистным сооружениям, технологическим установкам или непосредственно к потребителям. Схема компоновки, конструктивное решение и материал напор-ных трубопроводов помимо их назначения, размеров и протяженности в значи-тельной степени зависят от расположения: внутри или вне здания насосной станции.

    Внутристанционные напорные трубопроводы, как правило, оборудован-ные обратным клапаном, задвижкой и расходомером, предназначены для по-дачи воды от насосов к внешним напорным трубопроводам.

    Обычно в системах водоснабжения устраивают два напорных трубопро-вода и только в редких случаях – три и более. Число устанавливаемых на стан-ции насосов, таким образом, превышает число ниток трубопроводов, и поэтому возникает необходимость в устройстве сборного коллектора. Размещение за-движек на коллекторе и напорных трубопроводах должно обеспечивать воз-можность смены или ремонта любого из насосов, внешнего напорного трубо-провода, обратных клапанов и основных задвижек при непрерывной подаче воды на хозяйственно-питьевые нужды в размере, предусмотренным классом надежности действия насосной станции.

    Скорость движения воды в напорных внутристанционных трубопроводах принимают:  для труб диаметром до 250 мм;  для труб диа-метром от 300 до 800 мм;  для труб диаметром более 800 мм.

На основании вышеизложенного число напорных линий принимаем .

По [12] определим условный диаметр напорного трубопровода: . По [2] принимаем обозначение нитки - .

Трубопроводы внутри здания насосной станции обычно прокладывают из стандартных стальных труб с наваренными фланцами для соединения с фасон-ными частями и арматурой. Наружную поверхность труб после соответству-ющей подготовки окрашивают. Цвет краски для напорных и всасывающих ли-ний должен быть различным.  

 

 

3. Расчёт требуемого расхода воды на пожаротушение

Расчетный (средний за год) суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте следует определять по формуле:

                                                                                  (3.1)

    Примерное количество жителей в населенном пункте:

                                                               (3.2),

где  - удельное водопотребление на одного жителя, прожи-вающего в здании, оборудованным внутренним водопроводом и канализацией с ваннами и местными водонагревателями, принимаемое по табл. 1 [7].

    По табл.1 [3] принимаем населенный пункт как крупный поселок с насе-лением свыше 10 тысяч людей.

Согласно табл. 5 [7] принимаются: расчетное количество одновременных пожаров – 2 (один на предприятии и один в поселке) и расход воды на наруж-ное пожаротушение в населенном пункте на один пожар - .

Согласно табл. 6 СНиПа [7] принимается: расход воды на наружное пожа-ротушение в населенном пункте общественного здания в за-висимости от объ-ема застройки и его этажности на один пожар - .

Согласно табл. 1* [6] принимается: расход воды на внутреннее пожароту-шение в населенном пункте общественного здания в за-висимости от объема за-стройки и его этажности на один пожар - .

Окончательно принимаем значения расходов воды на пожар в населенном пункте: .

4. Определение типового проекта водонапорной башни

Регулирующая емкость бака будет равна:

                                                                              (4.1)

Емкость бака водонапорной башни определяется по формуле:

                                                                      (4.2),

где  - объем неприкосновенного запаса воды, величина которого опреде-ляется из выражения:

                                                                    (4.3),

где  - запас воды, необходимый на 10-минутную продолжительность тушения одного наружного и одного внутреннего пожара:

                                                                  (4.4),

 - запас воды на 10 мин, определяемый по максимальному расходу воды на хозяйственно-питьевые нужды:

                                                                  (4.5)

Принимаем типовой проект водонапорной башни – ТП 901 – 5 – 48.90.

5. Расчет резервуаров чистой воды

Резервуары чистой воды предназначены для регулирования неравномер-ности работы насосных станций 1 и 2 подъема (НС-1 и НС-2) и хранения не-прикосновенного запаса воды на весь период пожаротушения:

                                                                 (5.1)

Насосы ЦНС применяют в системах водоснабжения и повышения давле-ния в контурах холодной воды, в системах холодного водоснабжения промыш-ленных, административных и жилых объектов, в системах водоотлива каменно-угольных шахт, в системы подачи воды в нефтеносные пласты.

К корпусу относятся крышки линий всасывания и нагнетания, направляющие аппараты, передний и задний кронштейны. Корпуса направляющих аппаратов, крышки всасывания и нагнетания стягиваются стяжными болтами.

Направляющий аппарат, кольцо (с уплотняющими кольцами) и рабочее колесо образуют секцию насоса. Стыки корпусов направляющих аппаратов уп-лотняются резиновыми кольцами, выполненными из маслобензостойкой ре-зины.

Благодаря тому, что корпус насоса состоит из отдельных секций, имеется возможность, не меняя подачи, менять напор путем установки нужного числа рабочих колес и направляющих аппаратов с корпусами. При этом меняется только длина вала и стяжных шпилек.

Вращаясь, рабочее колесо сообщает круговое движение жидкости, нахо-дящейся между лопатками. Вследствие возникающей центробежной силы жид-кость от центра колеса перемещается к внешнему выходу, а освободившееся пространство вновь заполняется жидкостью, поступающей из всасывающей трубы под действием создаваемого разрежения.

Выйдя из рабочего колеса первой секции, жидкость поступает в каналы направляющего аппарата и затем во второе рабочее колесо с давлением, создан-ным в первой секции, откуда - в третье рабочее колесо с увеличенным давлени-ем, созданным во второй секции и т.д.

Жидкость из последней ступени проходит через кольцевой зазор между втулкой разгрузки и дистанционной втулкой и давит на диск разгрузки с уси-лием, равным сумме усилий, действующих на рабочие колеса, но направлен-ным в сторону нагнетания. Ротор насоса оказывается уравновешенным, равен-ство усилий устанавливается автоматически.

Сальник со стороны всасывания омывается жидкостью, поступающей под давлением из всасывающего трубопровода. Жидкость, проходя по рубашке вала через сальниковую набивку, предупреждает засасывание воздуха в насос и одновременно охлаждает сальник. Большая часть жидкости проходит через зазор между рубашкой вала и втулкой гидрозатвора в полость всасывания, часть проходит между рубашкой вала и сальником со стороны всасывания, ох-лаждая его, остальная часть выходит наружу через штуцер.

Затяжка сальника должна обеспечивать возможность просачивания пере-качиваемой жидкости между валом и сальниковой набивкой наружу в количе-стве 5-15 л/ч. Меньшее количество свидетельствует об излишнем затягивании сальника, что увеличивает потери на трение и ускоряет износ рубашки вала и гайки ротора.

Ротор насоса приводится во вращение электродвигателем, присоединен-ным к насосу через упругую втулочно-пальцевую муфту, состоящую из двух полумуфт (насоса и электродвигателя) и пальцев с резиновыми втулками.

В составе насосного агрегата ЦНС, как правило, на насос устанавливают общепромышленные асинхронные электродвигатели. Чаще всего для этих целей применяется применяется трехфазный асинхронный двигатель с коротко замкнутым ротором.

Опорные кронштейны насоса выполнены из чугуна, материал проточной части насосов ЦНС СЧ-20, Сталь 35Л, вал сталь 40х, направляющий аппарат, кольцо и корпус направляющего аппарата, втулка сальника - из прессматериала АГ-4В. Уплотнение вала насоса осуществляется с помощью - сальниковой на-бивки сечением 10 мм.

Насосы ЦНС стабильно и долговечно работают с подпором 2-6 м. При от-сутствии подпора на входе, кавитация быстро разрушает эти быстроходные на-сосы. При установке их для перекачивания воды с температурой  необ-ходимо повышать подпор на входе в насос.

Условия эксплуатации:

§   электронасос должен эксплуатироваться в рабочем диапазоне подач на-сосных характеристик;

§   не допускается работа насоса при закрытой задвижке на линии нагнета-ния более 5 мин;

§   не допускается работа насоса " всухую". Перед запуском насос должен быть заполнен перекачиваемой жидкостью.

Для электронасосных агрегатов ЦНС(г) давление на входе должно быть  при температуре воды . Максимально допустимое давление на входе в насосы всех типов .

Во время работы насоса, вследствие давления жидкости на неравные по площади боковые поверхности рабочих колес, возникает осевое усилие, кото-рое стремится сместить ротор насоса в сторону всасывания. Для уравновешива-ния этого усилия в насосе применяется гидравлическая пята, состоящая из диска и кольца гидравлической пяты, втулки разгрузки и дистанционной втулки.

 

 

10.Выбор числа устанавливаемых насосных агрегатов

При определении числа рабочих агрегатов необходимо учитывать сов-местную работу насосов, водоводов и сети и руководствовать следующими со-ображениями:

    1.Необходимо устанавливать как можно меньше рабочих насосов. Парал-лельная работа нескольких насосов экономически невыгодна: выгоднее устано-вить крупные насосы, имеющие более высокие КПД, чем несколько средних и малых; кроме того, суммарная подача нескольких насосов при параллельной работе на общие водоводы всегда меньше, чем сумма их подач при раздельной работе на данную систему.

    2.Насосы должны работать в области наивысших КПД при длительной подаче. Кратковременные расходы могут подаваться с более низким КПД.

    3.Целесообразно на насосных станциях устанавливать насосы одного ти-поразмера, что обеспечивает взаимозаменяемость насосов, значительно упро-щает их эксплуатацию и создает удобства для обслуживания. Однако требова-ния экономичности во многих случаях заставляют отказаться от применения однотипных насосов. Низкие КПД насосов обуславливаются не только тем, что режимная точка насоса находится вне зоны оптимальных расходов, но также и несоответствием напоров требуемым напорам, так как при уменьшении расхода в сети потери напора на трение уменьшаются пропорционально квадрату рас-хода. Таким образом, для повышения КПД насосной станции насосы должны подбираться на разные расходы при максимальном КПД с учетом требуемых напоров, что приводит к необходимости установки разнотипных насосов.

    4.Подача рабочих насосов должна быть достаточной для обеспечения максимального расхода. Число резервных насосов принимается в соответствии с классом насосной станции. Однако в любом случае целесообразно принимать не менее двух резервных агрегатов, так как при наличии одного резервного аг-регата во время работы одного из рабочих насосов станция остается без резерва и при аварии рабочего насоса его нечем будет заменить.

    Требования к надежности работы насосной станции устанавливают в за-висимости от назначения водопровода. В соответствии с требуемой степенью надежности бесперебойного водоснабжения водопроводные насосные станции подразделяют на три класса:

o  1 класс – не допускается перерыва в работе насосов, так как это может привести к значительному ущербу народного хозяйства, повреждению техно-логического оборудования и нарушения сложного технологического процесса;

o  2 класс – допускается кратковременный перерыв в работе насосов на время, необходимое для включения резервных агрегатов, что вызывает умень-шение выпуска продукции и простой технологического оборудования;

o  3 класс – допускается перерыв в подаче воды потребителям на время ликвидации аварии, но не более одних суток; например, в населенных пунктах с числом жителей до 5000 жителей.

Число резервных агрегатов принимают в зависимости от класса надеж-ности станции и числа рабочих агрегатов (см. табл. 10.1).

Таблица 10.1 Число резервных агрегатов

Число рабочих агрегатов	Число резервных агрегатов на станциях класса
	1	2	3
1	2	1	1
2-3	2	1	1
4-6	2	2	1
7-9	3	3	2
10 и более	4	4	3

 

    Насосные станции второго подъема работают по ступенчатому графику, и выбор однотипных насосов значительно осложняется, так как при изменении расхода воды потребителем необходимо изменять подачи воды выключением из работы части насосов. Но выключение насоса ведет к скачкообразному из-менению подачи, а в сети наблюдается относительно плавное изменение рас-хода.

    Несоответствие подачи воды насосами расходу ее в системе приводит к потере энергии и в конечном результате к снижению КПД. Если водопотребле-ние в сети больше, чем подают насосы, то режимная точка смещается в ниж-нюю часть рабочей части характеристики и насосы работают с низким КПД. Если же расход в сети меньше, чем подают насосы, то за счет саморегулирова-ния они будут развивать напор больше, чем требуется в сети, и следовательно, общий КПД насосной станции будет понижаться.

Согласно технического задания на курсовой проект и вышеизложенным расчетам принимаем второй класс степени надежности бесперебойного водо-снабжения насосные станции.

По табл.10.1 принимаем один резервный насос для хозяйственных нужд и один резервный насос для пожарных нужд.

 

 

11.Определение допустимой высоты всасывания насосного агрегата

    Геометрической высотой всасывания лопастных насосов называется раз-ность отметок оси колеса и свободного уровня поверхности воды в резервуаре, из которого вода поступает в насос. Геометрическая высота всасывания насоса определяется по формуле:

                                                                            (11.1),

где  - допустимая вакуумметрическая высота всасывания с учетом поправ-ки на изменение атмосферного давления и температуры перекачиваемой воды.

    Рассмотрим два случая:

    1.Геометрическая высота всасывания хозяйственного насоса, работаю-щего при всей нагрузке НС-2 в час максимального водопотребления:

                                                         (11.1),

где  - потери напора в одном всасывающем водоводе, которые определим по формуле:

                                   (11.2),

где  - удельное сопротивление участка трубопровода [12] для типоразмера 175 мм;

 - поправочный коэффициент на скорость:

                                                        (11.3),

где  - средняя скорость движения воды в одном водоводе:

                                                              (11.4)

2.Геометрическая высота всасывания пожарного насоса, работающего при всей нагрузке НС-2 в час максимального водопотребления:

                                                                       (11.5),

где  - потери напора в одном всасывающем водоводе, которые определим по формуле:

                    (11.6),

где  - удельное сопротивление участка трубопровода [12] для типоразмера 175 мм;

 - поправочный коэффициент на скорость:

                                                         (11.7),

где  - средняя скорость движения воды в одном водоводе:

                                                   (11.8)

 

12.Подъемно-траспортное оборудование

Подъемно-траспортное оборудование на водопроводных насосных стан-циях служит в основном для монтажа и демонтажа насосов, электродвигателей, задвижек, трубопроводов и фасонных частей, а также для производства ре-монтных работ.

Тип подъемно-траспортного оборудования выбирается с учетом размеров сооружения, компоновки технологического оборудования, его размеров и мак-симальной массы поднимаемого элемента. Необходимо также учитывать сте-пень загрузки оборудования, периодичность его использования, а также безо-пасность подъемно-траспортных операций. Грузоподъемность того или иного механизма должна быть равна или больше массы наиболее тяжелой детали монтируемых насосных агрегатов: ротора и статора двигателя, рабочего колеса и корпуса насоса. При предварительных расчетах максимальную массу детали можно принимать в пределах 50-60% общей массы машины. Перегрузка прини-маемого подъемно-траспортного оборудования сверх номинальной грузоподъ-емности не допускается.

Для монтажа, ремонта и демонтажа оборудования, арматуры и трубопро-водов предусматривают подъемно-траспортное оборудование с ручным приво-дом:

·  при массе узлов до 1000 кг (включительно) – кошку и таль по моно-рельсу;

·  при массе узлов от 1000 до 5000 кг – подвесную кран-балку;

·  при массе узлов более 5000 кг – мостовой кран.

При подъеме оборудования на высоту 6 метров и более или при длине ма-шинного зала 18 метров и более, или при массе оборудования более 5000 кг ре-комендуется применять электрические кран-балки или мостовые электрические краны.

Кошки и тали широко распространены и являются одним из самых прос-тых видов грузоподъемных механизмов. Их используют как самостоятельное оборудование или вводят в комплект подвесной кран-балки либо мостового од-нобалочного крана. Кошки предназначены для подвешивания тали и перемеще-ния груза по подвесного пути, рельсами которого служит двутавровая балка.

Подвесные кран-балки применяют при обслуживании прямоугольных в плане сооружений для подъема, спуска и перемещения грузов в продольном и поперечном направлении. Для кран – балок не требуется устройства подкрано-вых путей, что упрощает строительную часть сооружения.

Кран-балка с ручным или электрическим управлением (рис.12.1) пред-ставляет собой отрезок двутавра, подвешенный к двум кареткам, каждая из ко-торых передвигается по подвесному монорельсу из двутавровой балки. Моно-рельсы крепятся к балкам перекрытия.

Для перехода тали с грузом на монорельсы, расположенные в соседних пролетах, кран-балки оборудуют замками и стыкующими устройствами, что по-зволяет передавать грузы из пролета в пролет.

Мостовые краны передвигаются вдоль машинного зала по подкрановым балкам, которые обычно опираются на консоли несущих колонн или выступы (пилястры) стен.

В зависимости от грузоподъемности и размеров пролетов сооружений ручные мостовые краны изготавливают однобалочными и двухбалочными.

Помимо стационарных кранов машинного зала в здании насосной стан-ции необходимо предусматривать местные грузоподъемные средства и таке-лажные приспособления, обеспечивающие механизацию монтажа, а также ре-монта насосных агрегатов и вспомогательного гидромеханического оборудова-ния. На станциях должны быть отведены места для хранения этих приспособле-ний.

 

Рис.12.1 Подвесная электрическая кран-балка

    Рассмотрев значения элементов насосных агрегатов, принимаем решение, что в качестве основного ПТО принимаем подвесную кран-балку.

13.Расположение насосных агрегатов и определение основных размеров здания насосной станции

    Расположение насосных агрегатов и трубопроводов в здании насосной станции должно обеспечить надежность действия основного и вспомогатель-ного оборудования, а также удобство, простоту и безопасность его обслужива-ния. Оборудование обычно компонуют исходя из минимальной протяженности внутристанционных коммуникаций и с учетом возможности расширения стан-ции в будущем.

    Схема расположения агрегатов в здании насосной станции целиком и полностью определяется типом, размерами и числом основных насосов, а также формой машинного здания в плане.

    Применительно к центробежным насосам с горизонтальным валом, уста-навливаемым в машинном здании прямоугольной формы, наибольшее расп-ространение получили следующие основные схемы расположения агрегатов:

o  однорядное расположение агрегатов параллельно продольной оси стан-ции;

o  однорядное расположение агрегатов перепендикулярно продольной оси станции;

o  однорядное расположение агрегатов под углом к продольной оси стан-ции;

o  двухрядное расположение агрегатов;

o  двухрядное расположение агрегатов в шахматном порядке.

Достоинствами однорядного расположения агрегатов параллельно про-дольной оси станции (см. рис.13.1, а) являются компактность размещения обо-рудования и небольшая ширина машинного здания. Особенно выгодна эта схема при применении двухсторонних насосов, у которого всасывающая и на-порная линии располагаются в плоскости, перпендикулярной оси насоса. Не-достатком является большая длина здания насосной станции, поэтому приме-нение этой схемы целесообразно при небольшом числе агрегатов.

Рис.13.1 Схемы расположения насосных агрегатов с горизонтальными центробежными насосами

К достоинствам второй схемы однорядного расположения агрегатов (см. рис.13.1, б) следует отнести: компактность размещения оборудования, как и в первой схеме, и значительно меньшую длину машинного здания. Особые пре-имущества имеет эта схема при применении насосов консольного типа, у кото-рых всасывающая линия подходит к торцу насоса. Однако ширина машинного здания насосной станции при такой схеме расположения несколько увеличива-ется.

При однорядном расположении насосных агрегатов под углом к про-дольной оси здания станции (см. рис.13.1, в) объединяются достоинства первых двух схем. За счет небольшого, по сравнению со второй схемой, увеличения длины здания можно существенно уменьшить его ширину.

Схема двухрядного расположения агрегатов (см. рис.13.1, г) находит при-менение при большом числе агрегатов различного назначения и разных разме-ров. При таком расположении агрегатов значительно увеличивается пролет зда-ния и усложняется коммуникация трубопроводов.

Шахматное двухрядное расположение агрегатов (см. рис.13.1, д) приме-няется при большом числе крупных агрегатов. Размещение внутристанционных трубопроводов по этой схеме более компактно, чем по предыдущей. Кроме того, значительно площадь машинного зала, если электродвигатели в одном ряду установить с одной стороны от насосов, а в другом – с другой стороны, что возможно лишь при разном направлении вращения насосов.

При любой схеме расположение насосных агрегатов в здании насосной станции должно обеспечивать полную их безопасность и удобство расположе-ния, а также возможность монтажа и разборки насосов и электродвигателей.

Проход между агрегатами принимается не менее одного метра при уста-новке электродвигателей напряжением до 1000 В и не менее 1, 2 м при уста-новке электродвигателей более высокого напряжения. Во всех случая рассто-яние между неподвижными выступающими частями оборудования должно быть не менее 0, 7 м. Расстояние от длинных сторон фундаментных плит насос-ных агрегатов до стен должно быть не менее одного метра. Насосы с неразъем-ным корпусом по горизонтальной плоскости, у которых вал с рабочим колесом при демонтаже выдвигается наружу по направлению оси насоса, следует уста-навливать на расстоянии от стен или других агрегатов не менее чем длина вала насоса плюс 0, 25 м (но не менее 0, 8м). Такое же расстояние должно быть ос-тавлено и для удобства демонтажа электродвигателей с горизонтальным валом. Проход между агрегатами и электрораспределительным щитом должен быть не менее двух метров.

В зданиях насосных станций, оборудованных небольшими насосами с электродвигателями напряжением до 1000 В и диаметром напорного патрубка до 100 мм включительно, допускается установка агрегатов непосредственно у стен, а также установка двух агрегатов на одном фундаменте без прохода между ними, но с проходом вокруг них шириной не менее 0, 7 м.

Вспомогательные насосы (дренажные, осушительные, вакуум-насосы) обычно располагают в свободных местах машинного зала таким образом, чтобы это не вызывало увеличения размеров здания. Для таких насосов проход может быть оставлен только с одной стороны. Вакуум-насосы ввиду их малых разме-ров и периодичности работы могут быть установлены даже на конштейнах на стенах машинного зала.

Щиты и пульты управления насосными агрегатами и задвижками распо-лагают, как правило, на балконах или на площадках вдоль стен.

Размеры машинного здания станции в плане определяются после выбора схемы расположения насосных агрегатов и компоновки внутристанционных трубопроводов с учетом рекомендуемых расстояний между стенами зданий и элементами оборудования.

Так, ширина машинного здания представляет собой сумму длин участков трубопроводов, фасонных частей и арматуры на всасывающей и напорной ли-ниях насоса, а также поперечного размера самого насоса.

Длина прямоугольного машинного здания определяется проходами между торцовыми стенами и агрегатами, продольным размером самих агрега-тов и расстояниями между ними.

Высота верхнего строения, не оборудованного подъемными механиз-мами, в зданиях насосных станций незаглубленного типа должна быть не менее трех метров. В зданиях станций, оборудованных стационарными грузоподъем-ными механизмами, высоту верхнего строения определяют расчетом.

Рис.13.2 Расчетная схема к определению высоты верхнего строения зданий насосных станций

    Помещение, оборудованное подвесной кран-балкой (см. рис.13.2), должно иметь высоту:

                             (13.1),

где  - высота монорельса кран-балки с учетом конструкции крепления его к перекрытию;

- минимальная высота от крюка до низа монорельса;

 - высота строповки груза;

 - высота груза;

 - высота установленного оборудования;

 - минимальная высота от груза до установленного оборудования.

 

14.Подземная часть здания насосной станции. Фундаменты и опорные конструкции

    Подземная часть здания насосной станции может иметь различную кон-струкцию в зависимости от типа станции, компоновки оборудования и вели-чины заглубления. В подавляющем большинстве случаев подземная часть зда-ния выполняется из монолитного бетона и железобетона, реже из сборных эле-ментов, поскольку помимо трудности унификации отдельных элементов под-земной части станции довольно сложно обеспечить водонепроницаемость сбор-ной конструкции, имеющей большое число стыков.

    Фундаменты. Горизонтальные центробежные насосы типов Д и много-ступенчатые – на рамах, изготавливаемых из прокатной стали непосредственно на месте.

    В наземных и частично заглубленных насосных станциях агрегаты уста-навливают на специальных фундаментах (см. рис.14.1). Ширину и длину фун-дамента принимают на 10-15 см больше ширины и длины плиты или рамы, на которой смонтированы насос и приводной электродвигатель.

    Глубина заложения фундамента зависит от расположения всасывающих и напорных трубопроводов и определяется расчетом с учетом структуры грунта в основании насосной станции. В любом случае она должна быть не менее 50-70 см, а также не менее глубины заложения фундаментов соседних агрегатов. Вы-соту фундамента над уровнем чистого пола машинного зала принимают не ме-нее 10 см.

    Между фундаментами отдельных агрегатов, стен и колонн внутри здания станции следует предусматривать разрывы; в местах сопряжения фундаментов с полом необходимо устраивать осадочные швы.

    Опорные плиты или рамы скрепляют с фундаментами анкерными бол-тами, гнезда которых заделывают бетоном после тщательной проверки пра-вильности установки агрегата. На верхней поверхности фундаментов преду-сматривают бортики, желобки и трубки для сбора и отвода воды, просочив-шейся через сальники насосов.

    При установке агрегата на плите особое внимание должно быть обращено на точность совпадение осей валов насоса и электродвигателя, так как непра-вильная установка влечет за собой перегрузку двигателя и быстрый износ под-шипников. Лапы корпусов насоса и электродвигателя крепят к плите или к раме короткими болтами, которые остаются незалитыми, что дает возможность легко демонтировать агрегат.

Рис.14.1 Установка насоса с двухсторонних входом

 

 

15.Верхнее строение здания насосной станции

    Схема компоновки сооружений насосной станции, тип основного обору-дования, его размещение в машинном здании, размеры и конструкция верхнего строения тесно связаны между собой. В современной практике строительства водоприемных насосных станций применяют следующие конструкции верхнего строения машинного здания:

¾    закрытые с размещением внутри машинного здания подъемно-транс-портных средств, обеспечивающих все монтажные операции;

¾    полуоткрытые с пониженным машинным залом, обслуживаемым козло-вым краном необходимой грузоподъемности. В перекрытии пониженного верх-него строения над агрегатами предусматриваются монтажные люки со съем-ными или раздвижными крышками.

Верхнее строение водопроводной насосной станции представляет собой, как правило, обычное промышленное здание, которое в зависимости от разме-ров и грузоподъемности подъемно-транспортных средств может быть бескар-касной или каркасной конструкции.

Бескаркасную конструкцию чаще всего выполняют из кирпичной кладки, а иногда из сборных бетонных или кирпичных монолитных блоков. При высоте стен до 6 м и массе самой тяжелой детали до 3000 кг толщина стен принимается в два кирпича. Монорельсы тельферов и продольные пути кран-балок подвешивают к балкам перекрытия.

Если в здании насосной станции устанавливается более тяжелое оборудо-вание (масса монтажной единицы до 5000 кг), стены выполняют в два кирпича с выступающими внутрь здания на полтора кирпича пилястрами, которые слу-жат опорами для подкрановых балок. На уровне основания подкрановых балок и выше стены выкладывают в полтора кирпича, с тем чтобы можно было раз-местить подкрановые балки.

Каркасную конструкцию верхнего строения применяют в зданиях крупных насосных станций, когда масса самой тяжелой детали превышает 5000 кг.  

 

 

Список литературы

 

    1.ГОСТ 7890-93. Краны мостовые однобалочные подвесные.

2.ГОСТ 10704-91. Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент.

СНиП 2-60-75. Планировка и застройка городов, поселков и сельских населенных пунктов.

4.СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий.

    5.СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение наружной сети и сооружения.

6.СП 8.13330.2012. Внутренний водопровод и канализация зданий. Актуалированная редакция. Москва. 2012 год.

7.СП 31.133330.2012. Водоснабжение наружной сети и сооружения. Актуалированная редакция. Москва. 2012 год.

8.Дикаревский В.С., Иванов В.Г. Водоснабжение и водоотведениена железнодорожном транспорте. – М.: Учебно-методический центр по образованию на ж.д. транспорте, 2009.

9.Карелин В.Я. Насосы и насосные станции. Учебник. 2010.

10.Комков В.А. Насосные и воздуходувные станции. Учебник. 2009.

11.Турк В.И., Минаев А.В., Карелин В.Я. Насосы и насосные станции. – Изд. 4-е. М.: Стройиздат, 1986.

12. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб. Издание 5-е, дополненное. Стройиздат, 1973.

13.ТП 901 – 5 – 48.90. Водонапорные башни со стальными баками и стволами из сборных железобетонных элементов. Башня высотой 42 м с баком вместимостью 500 кубометров.

14.ТП 901 – 4 – 59.83. Резервуары для воды прямоугольные железобетон-ные сборные емкостью от 500 до 1200 кубометров.

 

 

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)»

РУТ(МИИТ)

Факультет: «Транспортные сооружения и здания.»

Кафедра: «Теплоэнергетика и водоснабжение на железнодорожном транспорте».

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Дисциплина: «Насосные и воздуходувные станции.» Тема: «Проектирование и расчет насосной станции».

Выполил:

студент 4 курса

группы ЗВВ-491

Токиев Е.А.

Шифр: 1510-цСТб-1456

Проверил:

Доц. Елсуков А.В.

 

Москва 2018г

Содержание

    Исходные данные……………………………………………………………..3

    1.Расчет режима работы насосных станций второго подъема……………..4

    2.Определение диаметров водоводов………………………………………10

    3.Расчёт требуемого расхода воды на пожаротушение…………………...13

    4.Определение типового проекта водонапорной башни………………….14

    5.Расчет резервуаров чистой воды………………………………………….15

    6.Расчет параметров основных хозяйственных насосов………………….17

    7.Подбор основных хозяйственных насосов………………………………22

    8.Расчет параметров основных пожарных насосов………………………..23

    9.Подбор основных пожарных насосов…………………………………….26

    10.Выбор числа устанавливаемых насосных агрегатов…………………...31

    11.Определение допустимой высоты всасывания насосного агрегата…..34

    12.Подъемно-траспортное оборудование………………………………….36

    13.Расположение насосных агрегатов и определение основных размеров здания насосной станции…………………………………………………………..39

    14.Подземная часть здания насосной станции. Фундаменты и опорные конструкции………………………………………………………………………...44

    15.Верхнее строение здания насосной станции…………………………...46

    Список литературы…………………………………………………………..48

Исходные данные

o  Назначение насосной станции – В-2 (водопроводная станция второго подъема).

o  Максимальная производительность станции –

o  Коэффициент часовой неравномерности водопотребления –

o  Длина всасывающей линии –

o  Длина напорной линии – .

o  Отметка места расположения НС –

 

1.Расчет режима работы насосных станций второго подъема

    Насосы второго подъема подают воду непосредственно в сеть потреби-теля, и поэтому подачу насосной станции второго подъема определяют в зави-симости от режима водопотребления населенного пункта.

    График режима работы насосной станции второго подъема принимают из условия максимального приближения его к графику водопотребления, но это не значит, что графики должны в точности совпадать. Водопотребление в систе-мах водоснабжения весьма неравномерно, поэтому, если примем режим подачи воды насосами, в точности соответствующим режиму водопотребления, потре-буется очень часто включать и выключать насосные агрегаты, что чрезвычайно усложнит эксплуатацию насосной станции.

    При подаче воды насосами второго подъема, большей водопотребления, избыток воды поступает в аккумулирующую емкость. В часы, когда водопо-требление превышает подачу, недостающее количество воды поступает в сеть из аккумулирующей емкости. Следовательно, чем больше разность между по-дачей и потреблением воды, тем больше должна быть аккумулирующая ем-кость.

    При определении подачи насосной станции второго подъема необходимо найти оптимальный вариант режима работы насосной станции – минимальная аккумулирующая емкость и наименьшая частота включения насосных агрега-тов. Работу насосной станции принимают двух- или трехступенчатой (ступен-чатой называется работа различного числа насосов разные часы суток).

Примем два варианта режима работы насосной станции второго подъема (НС-2):

o  двухступенчатый режим НС-2 с подачей каждым насосом 2, 5% в час от суточного водопотребления (один насос включается в период 00.00-07.00; 23.00-00.00) и (два насоса включаются в период 07.00-23.00);

o  двухступенчатый режим НС-2 с подачей каждым насосом 3% в час от су-точного водопотребления (один насос включается в период 00.00-08.00; 18.00-00.00) и (два насоса включаются в период 08.00-18.00).

Таблица 1.1 Водопотребление и режимы работы насосов

Время суток	Часовое водопотребление	Равномерная работа насосов, %
		Подача насосами	Поступление в бак	Расход из бака	Остаток в баке
0-1	3	4, 167	1, 167	-	1, 167
1-2	3, 2	4, 167	0, 967	-	2, 134
2-3	2, 5	4, 167	1, 667	-	3, 801
3-4	2, 6	4, 167	1, 567	-	5, 368
4-5	3, 5	4, 167	0, 667	-	6, 035
5-6	4, 1	4, 167	0, 067	-	6, 102
6-7	4, 5	4, 167	-	0, 333	5, 769
7-8	4, 9	4, 167	-	0, 733	5, 036
8-9	4, 9	4, 167	-	0, 733	4, 303
9-10	5, 6	4, 167	-	1, 433	2, 87
10-11	4, 9	4, 167	-	0, 733	2, 137
11-12	4, 7	4, 167	-	0, 533	1, 604
12-13	4, 4	4, 167	-	0, 233	1, 371
13-14	4, 1	4, 167	0, 067	-	1, 438
14-15	4, 1	4, 167	0, 067	-	1, 505
15-16	4, 4	4, 167	-	0, 233	1, 272
16-17	4, 3	4, 167	-	0, 133	1, 139
17-18	4, 1	4, 167	0, 067	-	1, 206
18-19	4, 5	4, 167	-	0, 333	0, 873
19-20	4, 5	4, 167	-	0, 333	0, 54
20-21	4, 5	4, 167	-	0, 333	0, 207
21-22	4, 8	4, 167	-	0, 633	-0, 426
22-23	4, 6	4, 167	-	0, 433	-0, 867
23-24	3, 3	4, 167	0, 867	-	0
ИТОГО	100	100	-	-	0, 867+6, 102= =6, 969

Продолжение Таблицы 1.1

Время суток	Часовое водопотребление	Ступенчатая работа насосов, %
		Подача насосами	Поступление в бак	Расход из бака	Остаток в баке
0-1	3	2, 5	-	0, 5	-0, 5
1-2	3, 2	2, 5	-	0, 7	-1, 2
2-3	2, 5	2, 5	-	-	-1, 2
3-4	2, 6	2, 5	-	0, 1	-1, 3
4-5	3, 5	2, 5	-	1	-2, 3
5-6	4, 1	2, 5	-	1, 6	-3, 9
6-7	4, 5	2, 5	-	2	-5, 9
7-8	4, 9	5	0, 1	-	-5, 8
8-9	4, 9	5	0, 1	-	-5, 7
9-10	5, 6	5	-	0, 6	-6, 3
10-11	4, 9	5	0, 1	-	-6, 2
11-12	4, 7	5	0, 3	-	-5, 9
12-13	4, 4	5	0, 6	-	-5, 3
13-14	4, 1	5	0, 9	-	-4, 4
14-15	4, 1	5	0, 9	-	-3, 5
15-16	4, 4	5	0, 6	-	-2, 9
16-17	4, 3	5	0, 7	-	-2, 2
17-18	4, 1	5	0, 9	-	-1, 3
18-19	4, 5	5	0, 5	-	-0, 8
19-20	4, 5	5	0, 5	-	-0, 3
20-21	4, 5	5	0, 5	-	0, 2
21-22	4, 8	5	0, 2	-	0, 4
22-23	4, 6	5	0, 4	-	0, 8
23-24	3, 3	2, 5	-	0, 8	0
ИТОГО	100	100	7, 3	7, 3	6, 3+0, 8=7, 1

 

Определение подачи и выбор режима работы насосной станции удобно производить по табл.1.1. В ней приведены примеры равномерной и ступенчатой работы насосов при наличии в системе водопровода водонапорной башни при заданном коэффициенте часовой неравномерности водопотребления.

Продолжение Таблицы 1.1

Время суток	Часовое водопотребление	Ступенчатая работа насосов, %
		Подача насосами	Поступление в бак	Расход из бака	Остаток в баке
0-1	3	2, 857	-	0, 143	-0, 143
1-2	3, 2	2, 857	-	0, 343	-0, 486
2-3	2, 5	2, 857	0, 357	-	-0, 129
3-4	2, 6	2, 857	0, 257	-	0, 128
4-5	3, 5	2, 857	-	0, 653	-0, 515
5-6	4, 1	2, 857	-	1, 243	-1, 758
6-7	4, 5	2, 857	-	1, 643	-3, 401
7-8	4, 9	2, 857	-	2, 043	-5, 444
8-9	4, 9	6	1, 1	-	-4, 344
9-10	5, 6	6	0, 4	-	-3, 944
10-11	4, 9	6	1, 1	-	-2, 844
11-12	4, 7	6	1, 3	-	-1, 544
12-13	4, 4	6	1, 6	-	0, 056
13-14	4, 1	6	1, 9	-	1, 956
14-15	4, 1	6	1, 9	-	3, 856
15-16	4, 4	6	1, 6	-	5, 456
16-17	4, 3	6	1, 7	-	7, 156
17-18	4, 1	6	1, 9	-	9, 056
18-19	4, 5	2, 857	-	1, 643	7, 413
19-20	4, 5	2, 857	-	1, 643	5, 77
20-21	4, 5	2, 857	-	1, 643	4, 127
21-22	4, 8	2, 857	-	1, 943	2, 184
22-23	4, 6	2, 857	-	1, 743	0, 441
23-24	3, 3	2, 857	-	0, 441	0
ИТОГО	100	100	15, 119	15, 119	5, 444+9, 056= =14, 5

 

Равномерный режим работы насосов рекомендуется для систем водоснаб-жения с подачей не более 15000 кубометров в сутки, так как при большой по-даче потребуются большие аккумулирующие емкости. При ступенчатой работе насосной станции объем аккумулирующей емкости принимают 2, 5-6%, при равномерной - 8-15% суточной подачи станции. При выборе объекта напорных аккумуляторов рекомендуются принимать типовые проекты водонапорных ба-шен.

Регулирующая вместимость равна максимальному остатку в баке. При получении отрицательных и положительных величин регулирующая вмести-мость равна сумме абсолютных величин максимальной отрицательной и мак-симальной положительной.

Анализ ступенчатых режимов работы насосной станции по второму и третьему вариантам показывает, что при втором варианте поступление воды в бак водонапорной башни происходит в основном в дневные часы, то есть когда в городе расходуется наибольшее количество воды и водопроводная сеть в на-пряженный момент работы должна пропускать транзитный расход воды в баш-ню. В третьем варианте ступенчатой работы насосной станции регулирующая вместимость уменьшается. Сокращается часовое поступление воды в бак и из бака, то есть соединительные водоводы «башня-сеть» будут рассчитываться на меньший расход и, следовательно, можно принять трубы меньшего диаметра.

Общее количество воды, поступающее в бак водонапорной башни за сутки при режиме работы насосной станции по второму варианту, равно 7, 3% максимального суточного; при режиме работы по третьему варианту поступле-ние воды в башню уменьшается до 15, 119%, что позволяет сократить эксплуа-тационные расходы, так как напоры при подаче воды в сеть меньше, чем при подаче воды в бак водонапорной башни.

Окончательный выбор режима работы насосной станции устанавливается на основании технико-экономического расчета конкурирующих вариантов с учетом местных условий. Например, на маленьких поселковых водопроводах бак водонапорной башни заполняется в дневную смену, а затем в вечерние и ночные часы расходуется созданный запас воды. Это приводит к увеличению вместимости бака, но позволяет сократить дежурный персонал и принять ра-боту насосной станции в одну смену. При применении автоматизированного управления при том же дежурном персонале можно перейти на круглосуточ-ную работу насосной станции и уменьшить вместимость бака башни, но увели-чатся капитальные затраты на автоматизированное управление насосными агре-гатами.

 Окончательно принимаем третий вариант режима работы НС-2 ввиду того, что персонал будет работать с 8 часов утра до 18 часов вечера и будет обеспечен вариант минимально возможного объема аккумулирующей емкости.  

 

2.Определение диаметров водоводов

    Расчетная производительность насосной станции второго подъема (в час максимального водопотребления) определим по формуле:

                                                           (2.1)

    Всасывающие трубопроводы, предназначенные для надежного, беспере-бойного подвода воды к насосам, являются одним из наиболее ответственных элементов насосной станции.

    Основным требованием, предъявляемым к всасывающим трубопроводам центробежных насосов с точки зрения обеспечения ими надежного и беспере-бойного подвода воды, является их воздухонепроницаемость, так как, по дан-ным многочисленных опытов и наблюдений, попадание воздуха в межлопаст-ные каналы рабочего колеса насоса весьма отрицательно сказывается на его ха-рактеристиках. Даже небольшое (до 1% в кубометре воды) наличие нераство-ренного воздуха может уменьшить подачу насоса на 5-10%, а при увеличении содержания воздуха до 10-15% насос теряет всасывающую способность и про-исходит срыв его работы.

    Диаметры всасывающих труб, фасонных частей и арматуры определяют расчетом. Для предварительного выбора можно руководствоваться значениями допустимых скоростей:

§    При диаметре до 250 мм - .

§    При диаметре 300-800 мм - .

§    При диаметре свыше 800 мм - .

Число всасывающих линий при этом на насосных станциях первого и вто-рого классов надежности действия независимо от числа групп насосов, включая пожарные, не должно быть меньше двух.

При выключении одной линии остальные должны быть рассчитаны на пропуск полного расхода для насосных станций первого и второго классов на-дежности действия и 70% расчетного расхода для станций третьего класса.

На основании вышеизложенного число всасывающих линий принимаем .

    Расчетная производительность одной нитки водовода определим по фор-муле:

                                                                                   (2.2)

    По [12] определим условный диаметр всасывающего трубопровода: . По [2] принимаем обозначение нитки - .

    Напорные трубопроводы представляют собой гидротехнические сооруже-ния, которые транспортируют воду, находящуюся под давлением, от насосов к очистным сооружениям, технологическим установкам или непосредственно к потребителям. Схема компоновки, конструктивное решение и материал напор-ных трубопроводов помимо их назначения, размеров и протяженности в значи-тельной степени зависят от расположения: внутри или вне здания насосной станции.

    Внутристанционные напорные трубопроводы, как правило, оборудован-ные обратным клапаном, задвижкой и расходомером, предназначены для по-дачи воды от насосов к внешним напорным трубопроводам.

    Обычно в системах водоснабжения устраивают два напорных трубопро-вода и только в редких случаях – три и более. Число устанавливаемых на стан-ции насосов, таким образом, превышает число ниток трубопроводов, и поэтому возникает необходимость в устройстве сборного коллектора. Размещение за-движек на коллекторе и напорных трубопроводах должно обеспечивать воз-можность смены или ремонта любого из насосов, внешнего напорного трубо-провода, обратных клапанов и основных задвижек при непрерывной подаче воды на хозяйственно-питьевые нужды в размере, предусмотренным классом надежности действия насосной станции.

    Скорость движения воды в напорных внутристанционных трубопроводах принимают:  для труб диаметром до 250 мм;  для труб диа-метром от 300 до 800 мм;  для труб диаметром более 800 мм.

На основании вышеизложенного число напорных линий принимаем .

По [12] определим условный диаметр напорного трубопровода: . По [2] принимаем обозначение нитки - .

Трубопроводы внутри здания насосной станции обычно прокладывают из стандартных стальных труб с наваренными фланцами для соединения с фасон-ными частями и арматурой. Наружную поверхность труб после соответству-ющей подготовки окрашивают. Цвет краски для напорных и всасывающих ли-ний должен быть различным.  

 

 

3. Расчёт требуемого расхода воды на пожаротушение

Расчетный (средний за год) суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте следует определять по формуле:

                                                                                  (3.1)

    Примерное количество жителей в населенном пункте:

                                                               (3.2),

где  - удельное водопотребление на одного жителя, прожи-вающего в здании, оборудованным внутренним водопроводом и канализацией с ваннами и местными водонагревателями, принимаемое по табл. 1 [7].

    По табл.1 [3] принимаем населенный пункт как крупный поселок с насе-лением свыше 10 тысяч людей.

Согласно табл. 5 [7] принимаются: расчетное количество одновременных пожаров – 2 (один на предприятии и один в поселке) и расход воды на наруж-ное пожаротушение в населенном пункте на один пожар - .

Согласно табл. 6 СНиПа [7] принимается: расход воды на наружное пожа-ротушение в населенном пункте общественного здания в за-висимости от объ-ема застройки и его этажности на один пожар - .

Согласно табл. 1* [6] принимается: расход воды на внутреннее пожароту-шение в населенном пункте общественного здания в за-висимости от объема за-стройки и его этажности на один пожар - .

Окончательно принимаем значения расходов воды на пожар в населенном пункте: .

4. Определение типового проекта водонапорной башни

Регулирующая емкость бака будет равна:

                                                                              (4.1)

Емкость бака водонапорной башни определяется по формуле:

                                                                      (4.2),

где  - объем неприкосновенного запаса воды, величина которого опреде-ляется из выражения:

                                                                    (4.3),

где  - запас воды, необходимый на 10-минутную продолжительность тушения одного наружного и одного внутреннего пожара:

                                                                  (4.4),

 - запас воды на 10 мин, определяемый по максимальному расходу воды на хозяйственно-питьевые нужды:

                                                                  (4.5)

Принимаем типовой проект водонапорной башни – ТП 901 – 5 – 48.90.

5. Расчет резервуаров чистой воды

Резервуары чистой воды предназначены для регулирования неравномер-ности работы насосных станций 1 и 2 подъема (НС-1 и НС-2) и хранения не-прикосновенного запаса воды на весь период пожаротушения:

                                                                 (5.1)

Регулирующая емкость резервуаров чистой воды может быть определена на основе анализа работы насосных станций 1 и 2 подъема.

Режим работы HC-1 обычно принимается равномерным, так как такой ре-жим наиболее благоприятен для оборудования HC-1 и сооружений для обра-ботки воды. При этом HC-1, так же как и НС-2, должна подать все 100% сточ-ного расхода воды в поселке. Следовательно, часовая подача воды HC-1 соста-вит 100/24 = 4, 167 % от суточного расхода воды в поселке.

Регулирующая емкость РЧВ будет равна:

                                                                          (5.2),

где  - коэффициент работы насосов НС-1 и НС-2:

                                                                        (5.3)

                                                          (5.4)

При определении объема неприкосновенного запаса воды в резервуарах допускается учитывать пополнение их водой во время тушения пожара, если подача воды в резервуары осуществляется системами водоснабжения 1 и 2 ка-тегории по степени обеспеченности подачи воды:

                                                                      (5.5),

где  - запас воды, необходимый на 3-часовую продолжительность туше-ния пожара:

                                                                      (5.6),

 - запас воды на 3 часа, определяемый по максимальному расходу воды на хозяйственно-питьевые нужды:

                           (5.7),

 - во время тушения пожара насосы насосной станции 1 подъема работают и подают в час 4, 167% суточного расхода воды и за 3 часа дадут расход (прини-маем производительность НС-1 такую же, как и у НС-2):

                                                                   (5.8)

       Выбираем в качестве проекта – проект 901-4-59.83. Значение объема РЧВ: .

 

6. Расчет параметров основных хозяйственных насосов

Из вышеизложенного расчета (см. раздел 1) следует, что НС-2 работает в неравномерном режиме с установкой в ней двух основных хозяйственных насо-сов, подача которых будет равна:

                                        (6.1)

    Напор насосов станции второго подъема определяют после полного рас-чета сети и вычисления высоты водонапорной башни. Напор на станции дол-жен быть достаточным для обеспечения требуемого свободного напора в сети населенного пункта (с учетом потерь напора в сети и рельефа местности).

    На практике существуют два наиболее часто встречающихся случая: 1) вода подается насосной станцией в водонапорную башню, находящуюся в на-чале сети; 2) вода подается в водопроводную сеть с водонапорной башней, на-ходящейся в конце сети.

    Принимаем первый расчетный случай из-за малого количества исходных данных и особенностей проектирования насосной станции.

Рис.6.1 Схема подачи воды из резервуара в систему с башней в начале сети

1 – резервуар, 2 – насос, 3 – башня

    На рис.6.1 нанесены пьезометрические линии для первого (нашего) слу-чая. Полная высота подъема насосов при работе НС-2 на первой ступени опре-деляется по формуле:

                                                     (6.2),

где  - разность поверхности земли у водонапорной башни и расчет-ного уровня воды в резервуаре;

 - высота башни от поверхности земли до дна резервуара;

 - высота резервуара;

 - потери напора в одном всасывающем водоводе, которые определим по формуле:

                                        (6.3),

где 1, 1 – коэффициент учета местных коэффициентов сопротивлений (поворо-тов, кранов, вентилей и т.д.);

 - удельное сопротивление участка трубопровода [12] для типо-размера 175 мм;

 - поправочный коэффициент на скорость:

                                                      (6.4),

где  - средняя скорость движения воды в одном водоводе:

                                                               (6.5),

где  - расчетный внутренний диаметр нитки всасывающего водовода  [2].

 - потери напора в одном напорном водоводе, которые определим по фор-муле:

                                        (6.6),

где  - удельное сопротивление участка трубопровода [12] для типоразмера 125 мм;

 - поправочный коэффициент на скорость:

                                                            (6.7),

где  - средняя скорость движения воды в одном водоводе:

                                                                (6.8),

где  - расчетный внутренний диаметр нитки напорного водовода [2].

Полная высота подъема насосов при работе НС-2 в час максимального во-допотребления определяется по формуле:

                                               (6.9),

где  - потери напора в одном всасывающем водоводе, которые определим по формуле:

                                 (6.10),

где  - удельное сопротивление участка трубопровода [12] для типоразмера 175 мм;

 - поправочный коэффициент на скорость:

                                                      (6.11),

где  - средняя скорость движения воды в одном водоводе:

                                                     (6.12)

 - потери напора в одном напорном водоводе, которые определим по фор-муле:

                                (6.13),

где  - удельное сопротивление участка трубопровода [12] для типоразмера 125 мм;

 - поправочный коэффициент на скорость:

                                                       (6.14),

где  - средняя скорость движения воды в одном водоводе:

                                                          (6.15)

 

 

7. Подбор основных хозяйственных насосов

В качестве хозяйственных насосов выбираем насос типа Д (двухсто-роннего всасывания) – Д600-112 с техническими характеристиками в табл.7.1.

Таблица 7.1. Технические характеристики насоса Д600-112

№	Наименование	Обозначение	Размерность	Значение
1	Номинальная подача			160
2	Номинальный напор			112
3	Частота вращения			2900
4	Потребляемая мощность			90
5	Кавитационный запас			4, 8

 

    Насос двухстороннего входа типа Д обладают высоким КПД и хорошей всасывающей способностью. Насос типа Д – центробежный, горизонтальный, одноступенчатый с двухсторонним полуспиральным подводом жидкости к ра-бочему колесу и спиральным отводом. Корпус насоса имеет разъем в горизон-тальной плоскости. Всасывающий и напорный патрубки выполнены в нижней части корпуса, что позволяет проводить разборку насоса для замены деталей ротора без отсоединения трубопровода и демонтажа двигателя. Ротор насоса приводится во вращение электродвигателем через упругую втулочно-пальце-вую муфту МУВП. Опорами ротора служат радиальный и радиально-упорный подшипники. Рабочее колесо двухстороннего входа, что позволяет уравнове-сить осевые силы. Для предотвращения протечек по валу применяются двой-ные сальниковые уплотнения.    

    Перекачиваемые жидкости: вода и жидкости, аналогичные по химической активности, температурой до , вязкостью до 36сСт. Допускается содер-жание твердых включений не более 0, 05% по массе, размером до 0, 2мм и мик-ротвердостью не более 6, 5 ГПа. Давление на входе в насос - . 

8. Расчет параметров основных пожарных насосов

По существующим правилам проектирования водопровода подача пол-ного расчетного расхода воды на тушение пожара должна быть обеспечена в час максимального водозабора.

Следовательно, в момент возникновения пожара насосы второго подъема должны подать в город расход воды, равный сумме полного расчетного расхода воды на тушение пожара и расхода воды в час максимального водозабора, то есть подача НС-2 должна быть равна:

                                                                   (8.1)

Полная высота подъема пожарных насосов при работе НС-2 в час макси-мального водопотребления определяется по формуле:

                                                (8.2),

где  - потери напора в одном всасывающем водоводе, которые определим по формуле:

                                      (8.3),

где  - удельное сопротивление участка трубопровода по [12] для типоразмера 175 мм;

 - поправочный коэффициент на скорость:

                                                       (8.4),

где  - средняя скорость движения воды в одном водоводе:

                                                                (8.5)

 - потери напора в одном напорном водоводе, которые определим по фор-муле:

                                 (8.6),

где  - удельное сопротивление участка трубопровода [12] для типоразмера 125 мм;

 - поправочный коэффициент на скорость:

                                                          (8.7),

где  - средняя скорость движения воды в одном водоводе:

                                                                 (8.8)

    Если , то насосную станцию стоят по принципу высокого давления, то есть устанавливают пожарные насосы, обеспе-чивающие напор воды , и более высоконапорные, чем хозяйственные. При включении пожарных насосов в общий напорный коллектор обратные клапаны у хозяйственных насосов перекроются, подача воды хозяйственными насосами прекратится и их надо отключить. Поэтому в насосной станции второго подъ-ема высокого давления пожарный насос должен обеспечить подачу не только расход воды на пожаротушение, а подачу полного расчетного расхода воды в условиях пожаротушения, то есть суммарный хозяйственно-питьевой и пожар-ный расход воды.

Рис.8.1 План камеры переключения РЧВ для НС-2 высокого давления

9. Подбор основных пожарных насосов

В качестве хозяйственных насосов выбираем насос типа ЦНСГ – ЦНС(г) 300-360 с техническими характеристиками в табл.9.1.

Таблица 9.1. Технические характеристики насоса ЦНС(г) 300-360

№	Наименование	Обозначение	Размерность	Значение
1	Номинальная подача			300
2	Номинальный напор			360
3	Частота вращения			1500
4	Потребляемая мощность			500
5	Кавитационный запас			4, 5

 

Насосы ЦНС предназначены для перекачивания холодной воды темпера-турой от , с содержанием механических примесей не более 0, 2% по массе, при размере твердых частиц не более 0, 2 мм, микротвердостью не более 1, 46 ГПа.

Насосы ЦНС применяют в системах водоснабжения и повышения давле-ния в контурах холодной воды, в системах холодного водоснабжения промыш-ленных, административных и жилых объектов, в системах водоотлива каменно-угольных шахт, в системы подачи воды в нефтеносные пласты.

123Следующая ⇒

Поделиться: