Определение расчетных параметров рабочей группы насосов для обеспечения необходимых режимов работы. Определение необходимых напоров. Построение характеристик трубопровода. Подбор насосного агрегата. Резервные насосы. Расчет напорной и всасывающей линии.
Расчетный (средний за год) суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте определяют по формуле: Qcym m , м3/сут; Коэффициент суточной неравномерности водопотребления Ксут учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменения водопотребления по сезонам года и дням недели, следует принимать по СНИП 2.04.02-84* равным: Ксут max=1,1 - 1,3 Расчетные часовые расходы воды, м3/ч, qч max = , qч min = , Коэффициент часовой неравномерности водопотребления определяют из выражений: кч max = amax?bmax кч min = amin?bmin где a - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий: amax = 1,2-1,4; amin = 0,4-0,6 (меньшие значения для amax и большие для amin принимают для более высокой степени благоустройства зданий); Напор насоса определяется как сумма геометрического напора (данный напор совпадает с геометрической высотой и определяется исходя из отметок земли в диктующей точке и резервуаре чистой воды)., потерь напора внутри станции , потерь напора по длине водоводов и свободного напора. Построим совместный график характеристик насоса и трубопровода для нахождения рабочей точки насоса.
Введение
Водоснабжение объектов надлежит проектировать на основе утвержденных схем развития, размещения производительных сил, а также генеральных, бассейновых и территориальных схем комплексного использования и охраны вод, генеральных планов городов и сельских населенных пунктов, генеральных планов промышленных узлов.
При проектировании необходимо рассматривать целесообразность кооперирования систем водоснабжения объекта независимо от их ведомственной принадлежности.
В проектах хозяйственно-питьевых и объединенных производственно-бытовых водопроводов необходимо предусматривать зоны санитарной охраны источника водоснабжения, водопроводных сооружений и водоводов.
Основные технические решения, принимаемые в проектах и очередность их осуществления должен обосновываться сравнением показателей возможных вариантов. Технико-экономические расчеты следует выполнять по тем вариантам достоинства и недостатки, которых нельзя установить без расчетов.
Оптимальный вариант определяется наименьшей величиной приведенных затрат с учетом сокращения расходов, материальных ресурсов, трудозатрат, электроэнергии и топлива.
При проектировании насосных станций водоснабжения должна предусматриваться прогрессивные технические решения, механизация трудоемких работ, автоматизация технологических процессов и максимальная индустриализация строительно-монтажных работ за счет применения сборных конструкций, стандартных и типовых изделий и деталей и заготовительных мастерских.
Расчетные данные
Таблица 1
Наименование Обозначение Ед. измерения Количество
Численность населения N чел. 10500
Норма водопотребления q0 л/чел. сутки 300
Отметка земли в месте резервуара чистой воды ZРЧВ м 58
Отметка диктующей точки ZДИК м 128
Длина водовода (нагнетательного) l км 2,5
Категория насосной станции - - 1
Назначение насосной станции Хозяйственно-питьевое и пожарное водоснабжение
Этажность застройки - - 9
План населенного пункта М 1:20000
1. Определение расчетных параметров рабочей группы наосов для обеспечения необходимых режимов их работы
1.1 Определение расчетных расходов
Расчетные расходы воды определяют с учетом числа жителей населенного места и норм водопотребления.
Нормой хозяйственно-питьевого водопотребления в населенных местах называют количество воды в литрах, потребляемой в сутки одним жителем на хозяйственно-питьевые нужды. Норма водопотребления зависит от степени благоустройства зданий и климатических условий.
Таблица 2. Нормы водопотребления
Степень благоустройства зданий Нормы на одного жителя среднесуточная (за год), л/сут
Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией: - без ванн; - с ваннами и местными водонагревателями; - с централизованным горячим водоснабжением. 125-160 160-230 230-350
Расчетный (средний за год) суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте определяют по формуле: Qcym m , м3/сут;
где qж - удельное водопотребление на одного жителя, принимаем qж=300 л/с;
Nж - расчетное число жителей.
Qcym m=300*10500/1000=3150 м3/сут;
Полученный среднесуточный расход воды объектом может служить только в качестве общего показателя, его потребителей в воде. В действительности суточный расход воды в городских водопроводах существенно изменяется в отдельные сутки в зависимости от периода года, дней недели, погоды и т.д. Система городского водоснабжения должна удовлетворять потребности населения в воде в любые сутки, включая сутки наибольшего вероятного водопотребления.
Расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления, м3/сут.
Qcyt max= Kcyt max?Qcyt m;
Qcyt min= Kcyt min?Qcyt m.
Коэффициент суточной неравномерности водопотребления Ксут учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменения водопотребления по сезонам года и дням недели, следует принимать по СНИП 2.04.02-84* равным: Ксут max=1,1 - 1,3
Kcyt min=0,7 - 0,9
Большие значения Ксут max принимают для городов с большим населением, меньшие - для городов с малым населением. Для Ксут min - наоборот.
Qcyt max=1,2?3150=3780 м3/сут;
Qcyt min=0,8?3150=2520м3/сут.
Расчетные часовые расходы воды, м3/ч, qч max = , qч min = ,
Коэффициент часовой неравномерности водопотребления определяют из выражений: кч max = amax?bmax кч min = amin?bmin где a - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий: amax = 1,2-1,4; amin = 0,4-0,6 (меньшие значения для amax и большие для amin принимают для более высокой степени благоустройства зданий);
b - коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте. кч max I район =1,3?1,3=1,69 кч min I район =0,4?1,4=0,70 qч max=1,69*3780/24=266,18 м3/час qmax=266,18/3,6=73,94 л/с qч min =0,7*2520/24=73,5 м3/сут qmin=73,5/3,6=20,42 л/с
По СНИПУ 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» таб.5 расчетное количество пожаров для города с численностью населения 10500 человек и этажностью застройки 9 этажей, принимаем 2 пожара по 35 л/с. л/с.
Общий расход воды идущий от насосной станции второго подъема в населенный пункт, принимаем равным: л/с. л/с.
Расчет ведем далее по общему расходу . Так как напорный водовод состоит из двух одинаковых ветвей, то расход в каждой из ветвей будет: л/с.
1.2 Определение необходимых напоров
Для построения напорной характеристики трубопровода необходимо знать требуемый напор насоса (насосной станции). Напор насоса определяется как сумма геометрического напора (данный напор совпадает с геометрической высотой и определяется исходя из отметок земли в диктующей точке и резервуаре чистой воды)., потерь напора внутри станции , потерь напора по длине водоводов и свободного напора. Свободный напор принимаем равным - 38 м.
Исходя из секундного расхода, на первом этапе необходимо выбрать диаметр водоводов.
По таблице Шевелева подбираем диаметр: d=200 мм.
V=1,31 м/с. i=0,0141.
Геометрический напор: м.
Потери напора по длине вычисляют на основе подобранного диаметра водовода.
м.
Требуемый напор равен: , м. где - геометрический напор, =46 м.
- потери напора по длине, =21 м.
- потери внутри насосной станции, =2,5 м.
- свободный напор, =38 м. м.
1.3 Построение характеристик трубопровода
Построим характеристику трубопровода, которая показывает изменение потерь напора в водоводах с учетом геометрического напора. Для этого воспользуемся таблицами Шевелева. При построении характеристики будем менять расход трубопровода на 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% и 100%.
По каталогам, зная необходимый напор и расход, мы подбираем насос марки 4НДВ с подачей 42 л/с. и напором 145,8 м. Построим совместный график характеристик насоса и трубопровода для нахождения рабочей точки насоса.
1.5 Резервные насосы
Кроме рабочих насосов, на насосной станции устанавливаются резервные насосы. Исходя из категории насосной станции - I и числа рабочих агрегатов - 2 в соответствии с СНИП 2.04.02-84*, число резервных насосов принимаем равным - 2.
К первой категории относятся насосные станции хозяйственно-пожарных или производственно-противопожарных водопроводов.
Центробежные насосы комплектуются с электродвигателями в электронасосные агрегаты, в каталогах насосов приведены основные размеры фундаментного блока и агрегата.
Схема расположения электронасосных агрегатов в машинном зале должна быть обоснована, обычно при небольшом числе насосов типа Д принимается размещение в ряд по одной оси, при числе четыре или более в шахматном порядке. Для насосов марок К и КМ рекомендуется однорядное расположение агрегатов параллельно продольной оси станции. Расстояние между фундаментом от стен, колонн и т.п. следует принимать в соответствии с п.12.2 СНИП 2.04.02-84*.
1.6 Расчет напорной и всасывающей линии
В машинном зале обвязка выполняется стальными трубами по ГОСТ 10704-2001. Всасывающие линии предпочтительно монтировать на сварке. В заглубленных НС трубы прокладываются на опорах по полу. Трубопроводы с задвижками переключения допускается выносить за пределы машинного зала.
Число всасывающих линий вне насосной станции должно быть не менее двух. Каждая рассчитывается на пропуск полного расхода на хозяйственно-питьевые нужды и проверяется на пропуск воды при пожаре.
Диаметры подводок принимаются в зависимости от максимальной производительности насоса. Скорости движения воды во всасывающих трубопроводах следует принимать по таб.33 СНИП 2.04.02-84*. Зная расчетный расход и допустимую скорость движения жидкости, по таблицам Шевелева подбирают диаметр трубопровода и гидравлический уклон.
Число внешних напорных трубопроводов должно быть не менее двух, а также напорный коллектор рассчитывается на пропуск не менее 70% расчетного расхода станции в соответствии с п.8.2 СНИП 2.04.02-84*.
На напорных патрубках каждого насоса устанавливают концентрические переходы, обратные клапаны и задвижки; на всасывающих трубах -эксцентрические (косые) переходы. Схема установки задвижек должна обеспечивать переключение насосов, клапанов и задвижек на ремонт с обеспечением потребителей 70% расхода. Длины фасонных частей, задвижек и обратных клапанов, используемых при обвязке насосов, показаны на чертеже.
2. Строительные решения насосной станции
2.1 Расчет фундаментов под насосный агрегат
Насосный агрегат состоит из насоса и двигателя, установленных на общей раме. Рама монтируется на фундаменте. На раме есть специальные отверстия под крепежные болты. Экономичнее и выгоднее использовать фундамент в плане в виде прямоугольника. Фундамент устанавливается на пол машинного зала.
Размеры фундамента определяется его шириной, высотой и длиной. Высота фундамента определяется в зависимости от диаметра трубопровода. Всасывающие и напорные трубопроводы должны быть уложены таким образом, чтобы низ трубы возвышался над чистым полом не менее чем на 0,15 м при диаметре трубы до 400 мм.
Мною были приняты следующие фундаменты удовлетворяющие нормам и позволяющие разместить насос и электродвигатель с шириной 650 мм. и длиной 1200 мм.
2.2 Определение высоты наземной части машинного зала
Высота верхнего строения машинного зала определяется типом грузоподъемного оборудования (таль ручная, кран-балка подвесная, краг мостовой или электрическое крановое оборудование), который определяется весом и размерами перемещаемого оборудования.
Помещение, оборудованное кран-балкой должно иметь высоту: м.
где - высота монорельса кран балки с учетом конструкции крепления его к перекрытию, =0,2 м.;
- минимальная высота от крюка до низа монорельса (при максимально допустимом подъеме) =1,545 м.;
- высота груза, =0,75 м.
0,5 - минимальная высота от груза до пола или установленного оборудования. м.
2.3 Определение основных размеров здания НС
Здание насосной станции в плане имеет вид прямоугольника. Размеры здания определяются в зависимости от типа электронасосного агрегата и размещения насосов. Глубину заложения фундаментов агрегатов принимают в зависимости от физико-механических свойств грунтов, для пучинистых грунтов не менее 1250 мм., в песчаных грунтах значительно меньше, но не менее 500-700 мм. Для определения площади производственных помещений руководствуемся СНИПОМ 2.04.02-84*.
Ширину проходов принимаем не менее: - между насосами или электродвигателями - 1м, - между насосами или электродвигателями и стеной в заглубленных помещениях - 0,7 м, в прочих - 1м, при этом ширина прохода со стороны электродвигателя должна быть достаточной для демонтажа ротора, - между неподвижными и выступающими частями оборудования-0,7 м, - перед распределительным электрическим щитом - 2 м.
Необходимо учитывать размеры монтажной площадки и площадок обслуживания. Монтажная площадка служит для размещения на ней оборудования при разгрузке и погрузке в транспорт. Монтажная площадка располагается на одной отметке с порогом в здание. Размеры монтажной площадки принимаем по п.12.4 СНИП 2.04.02-84*. Она должна быть такой, чтобы на ней разместился наибольший агрегат, при этом около него должен быть проход шириной не менее 0,7 м. Размеры ворот определяются из габаритов транспортного средства с оборудованием и возможностей транспортного оборудования.
Трубопроводы в зданиях и сооружениях, как правило, укладываются над поверхностью пола.
Исходя из полученных габаритных размеров насосов, электродвигателей, транспортного средства и др. оборудования мною была принята насосная станция 12х12.
3. Оборудование насосной станции
3.1 Подбор электродвигателей
К насосам, принятым к установке, подбирают электродвигатели по необходимой мощности и частоте вращения ротора, которая соответствует частоте вращения рабочего колеса.
Для обеспечения электроэнергией приводных электродвигателей насосов, электрифицированных задвижек и другого вспомогательного оборудования на насосных станциях устанавливают трансформаторы, масляные выключатели, разъединители, изоляторы, токоведущие части, силовые кабели, измерительные трансформаторы и предохранители.
3.2 Расчет фундаментов под насосный агрегат
Фасонные части на трубах внутри насосных станций, как правило, стальные сварные. Стандартные размеры и вес фасонных частей для спецификации следует подбирать по справочникам, ГОСТАМ и т.д.
Фланцевые соединения применяются при соединении трубопроводов с насосами и в местах установки арматуры.
Задвижки применяются для полного или частичного перекрытия трубопроводов. В зависимости от конструкции запирающего устройства задвижки бывают двух типов: клиновые и параллельные. Задвижки могут быть с выдвижным и невыдвижным шпинделями.
На насосных станциях применяются задвижки с ручным или электрическим приводом. Для облегчения управления в насосных станциях все задвижки диаметром 400 мм. и более следует проектировать с электроприводом.
Обратные клапаны применяются на насосных станциях, для того чтобы при аварийной остановке наоса воспрепятствовать обратному току воды через насос из напорного трубопровода.
Размещение за каждым из насосов обратного клапана существенно упрощает автоматизацию включения и выключения насосов. Обратные клапана могут устанавливаться и на напорных водоводах в камерах около насосных станций для предохранения от затопления машинного зала при разрушении внутристанционных трубопроводов.
Вывод
В данном курсовом проекте были решены следующие задачи: - определение расчетных параметров рабочей группы наосов и необходимых режимов их работы;
- определение числа и марки насосных агрегатов рабочей и резервной группы;
- определение размеров фундаментов для электронасосных агрегатов;
- была решена схема, и были определены диаметры обвязки насосов трубопроводами;
- подбор компоновки помещений станции, определение ее высотной схемы и вспомогательного оборудования.
Все было выполнено в соответствии с требованиями СНИП 2.04.02-84* и дополнительной литературы.
Список литературы
1. СНИП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», Москва: Стройиздат, 1985г.
2. Рычагов В.В., Чабаевский В.Ф. «Проектирование насосных станций и испытание насосных установок», Москва: Колос, 1982г.
3. Турк В.И., Минаев А.В. «Насосы и насосные станции», Москва: Стройиздат, 1977г.
4. Шевелев Ф.А. «Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных и пластмассовых водопроводных труб», Москва: Госстройиздат, 1973г.
