Проект насосної станції другого підйому на основі вихідних даних

Зміст

Вступ Розділ 1. Проектування технологічної частини НС

1.1 Визначення розрахункової подачі насосів

1.2 Розрахунок трубопроводів

1.3 Визначення необхідного напору насосів

1.4 Вибір насосів Розділ 2. Проектування окремих елементів електричної частини НС

2.1 Обладнання насосів електродвигунами

2.2 Вибір трансформаторів Розділ 3. Короткий опис компонувальних рішень і архітектурно-будівельної частини будівлі НС

3.1 Розрахунок машинної зали

3.2 Висотна компоновка машинного залу

3.3 Підбір дренажних насосів Література

Вступ

Насосна станція — станція обладнана системою насосів і допоміжним устаткуванням для перекачування води чи пульпи. Насосна станція — це єдиний комплекс, що включає насосне і допоміжне обладнання.

До складу Н.С. входять основні і допоміжні (підпірні, резервні) насоси, мережа технологічних трубопроводів, запірна арматура і вузли перемикання.

Номенклатура та характеристики обладнання Н.С. залежать від виду продукту, який переміщується, та функціонального призначення.

Залежно від місця розташування в загальній схемі розрізняють водопровідні насосні станції першого і другого підйому.

Завданням насосної станції другого підйому є подача води з резервуарів чистої води до споживачів і в бак водонапірної башти. Напір насосної станції повинен бути достатній для подолання всіх гідравлічних опорів водоводів та розподільчої мережі, а також для створення деяких необхідних напорів у споживачів.

Метою даного курсового проекту є проектування насосної станції другого підйому на основі вихідних даних.

Завданнями курсового проекту є:

1. Вибір режиму роботи насосів і числа насосних агрегатів.

2. Визначення розрахункової подачі насосів.

3. Розрахунок трубопроводів.

4. Визначення необхідного напору насосів.

5. Вибір насосів.

6. Аналіз спільної роботи насосів і трубопроводів.

7. Визначення допустимої позначки осі насосів.

8. Вибір допоміжного обладнання.

9. Проектування будівлі насосної станції.

Розділ 1. Проектування технологічної частини НС

1.1 Визначення розрахункової подачі насосів

Відповідно до завдання до курсового проекту приймаємо схему компоновки майданчика НС з системою водопостачання з баштою на початку мережі.

Для визначення необхідного напору насосів складемо схему НС другого підйому у системі водопостачання з баштою на початку мережі та проставимо на ній відмітки мінімального рівня в резервуарах чистої води (РЧВ) (91,85 м), рівня пожежного запасу (91 м), рівня землі у НС (95 м), довжину всмоктувальної лінії (65 м), довжину напірної лінії (1500 м) (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 Схема для визначення розрахункового напору насосів II подйому в системі з баштою на початку мережі

1 — резервуар чистої води,

2 — насосна станція II подйому,

3 — водонапірна башта.

Рисунок 1.2 Режим господарсько-питного водоспоживання населення Визначаємо розрахунки для наступних характерних режимів подачі води у добу максимального водоспоживання.

Для цього визначимо Qмакс.доб.з урахуванням коефіцієнту нерівномірності водоспоживання:

Qмакс.доб.* k = 30 000*1,3 = 39 000 м3/доб, де k — коефіцієнт нерівномірності водоспоживання (1,3).

Розрахункові для характерних режимів подачі води у добу максимального водоспоживання занесемо у таблицю 1.1.

Таблиця 1.1 Розрахункові випадки роботи НС ІІ підйому

Режим роботи НС приймаємо двоступінчастим для середніх систем водопостачання, оскільки Qмакс. доб = 30 000 м3/доб.

1.2 Розрахунок трубопроводів

Підбираються трубопроводи для всмоктувальної і напірної лінії. Кількість всмоктувальних ліній і напірних ліній згідно 2, п. 7.5, 7.6 повинно бути не менше двох. Виконується гідравлічний розрахунок трубопроводів (таблиця 2.1), з урахуванням того, що всмоктувальні труби визначаються на витрату 650 л/с, а напірні на подачу Qн = 650/2 = 325 л / с. Підбираються труби відповідно до [2], матеріал — сталь, діаметри визначаються по.

Розрахунок напірних і всмоктувальних трубопроводів виконується з визначення їх діаметрів і втрат напору в них.

Розрахунок витрати води по трубопроводу визначається за формулою:

qв = Q/n (1)

де n — кількість паралельно працюючих трубопроводів;

qнс — розрахункова подача насосної станції.

qвс = 218л / с, qн = 325л /с;

Всмоктувальні водоводи:

Втрати у всмоктувальних водоводах, hвс, м, обчислюємо за формулою:

(2)

де К — коефіцієнт, що враховує втрати напору в місцевих опорах, прийнятий за 1,05,

Lнв — довжина всмоктувального водовода = 0,65 км,

і - гідравлічний ухил, знаходимо по = 0,05

Приймаються оптимальну швидкість = 1,36 м / с, Орієнтовно значення діаметру:

Діаметр труби: d = 0,450 м.

Lвв — довжина всмоктувального водоводу, Lвв = 0,065 км.

hвс = 1,05 * 0,05* 0,065 = 0,004 м.

Напірний водовід:

Втрати напірного водоводу складають:

К = 1,05

і = 0,02

Приймаються оптимальну швидкість = 1,1 м / с.

Орієнтовно значення діаметра:

діаметр труби: d = 0,600 м.

Lнв — довжина напірного водоводу, Lнв = 1,5 км.

hн = 1,05*0,02*1,5 = 0,016 м Зведемо розрахунки втрати напору у всмоктувальному та напірному водоводах до таблиці 1.2.

Таблиця 1.2 — Розрахунок всмоктувальних та напірних водоводів

1.3 Визначення необхідного напору насосів

Необхідний напір НС в період максимальної годинної витрати води в системі визначають по формулі:

Нтр=Нг+hн с+hвод, (3)

де Нг — геометрична висота підйому води, що складається з геометричної висоти всмоктування і геометричної висоти нагнітання насосів;

hн с — втрати напору у всмоктувальних і напірних комунікаціях НС;

hвод — втрати напору у водоводах.

НС ІІ підйому подає воду, як правило, безпосередньо в кільцеву водопровідну мережу. Оскільки побудова характеристики мережі пов’язана з труднощами через необхідність багатократного її перерахунку, зазвичай режим роботи мережі враховують зміною геометричної висоти підйому води в точці примикання водоводів до мережі.

Таким чином, геометрична висота підйому води насосами:

Нг = (Z2 — Zрасч) +Нсв, (4)

де Z2 — відмітка ґрунту в точці примикання водоводів до мережі (99 м)

Zрасч — розрахункова відмітка води в РЧВ (для періоду максимального часового водозбору і максимального транзиту води в башту — це відмітка рівня пожежного запасу (91 м), для періоду максимального годинного водозбору і пожежі - це мінімальний рівень води в РЧВ (91,85 м));

Нсв — необхідний вільний напір в точці примикання напірних водоводів до мережі (у період максимального годинного водозбору — 45 м, у період максимального транзиту води в башту — 60 м, у період максимального годинного водо розбору та пожежі - 45 м).

Розрахуємо Нг для різних режимів роботи НС ІІ підйому.

Розрахунки зведемо в таблицю 1.3.

насос електричний станція компонувальний Таблиця 1.3 Розрахунок геометричної висоти

Сума втрат визначається за формулою:

(5)

де hмз — втрати напору в машинного залу, hмз=3 м;

hс — втрати в мережі міста, hс=15,1 м;

hвдм — втрати в діафрагмі, визначається за формулою:

(6)

де m — відносне звуження потоку діафрагмою, m=0,2.

Розрахуємо необхідний напір в характерні режими роботи НС, зведемо розрахунки до таблиці 1.4

Таблиця 1.4 Розрахунок необхідного напору НС

Побудуємо характеристику системи трубопроводів, яка визначається за формулою:

Н = Нг+s*Q2, (7)

де Q — подача НС, м3/доб

s — сумарний опір всмоктувальних трубопроводів, трубопроводів в НС і водоводів, який визначається по формулі:

s = (8)

s = 1,02 мс2/л2

Складемо рівняння характеристики водопровідної мережі та внесемо його у таблицю 1.5.

Таблица 1.5 Рівняння характеристик водопровідної мережі

1.4 Вибір насосів

Вибір типу насоса проводиться за зведеними графіками полів характеристик. Основою для вибору служать знайдені значення розрахункової подачі і необхідного напору. При виборі необхідно враховувати наступні рекомендації.

Бажано приймати до установки однотипні насоси. Застосування різнотипних насосів допускається лише у виняткових випадках, коли не можна підібрати однотипні насоси.

Перевагу слід віддавати насосах, що має більш високі ККД і найбільшу допустиму висоту всмоктування.

Бажана установка малого числа насосів більшої потужності. Але слід враховувати, що зменшення числа насосів веде до збільшення регулюючого обсягу бака водонапірної вежі.

На водопровідних насосних станціях найбільш широке застосування знайшли насоси типу Д.

Число рабочих насосів підібрано, виходячи з відношення:

n=Qмакс/Qмин ,

n=650/271=2,32 насоси По розрахунковій подачі Qдоб. макс = 650 л/с и напору Нн= 60 м приймаються насосні агрегати Д 800−57, n = 960 об/мін, D=855 мм, два робочих з подачею Qн=650/2=325 л/с і один резервний згідно 2, п. 7.3,

Оскільки у підібраних насосів наявні значні надлишки напорів (більше 10), то передбачається зрізання робочих коліс насосів.

Діаметр зрізаного колеса Дзр, мм, визначається за формулою:

Дзр =, (9)

де Qзр — подача насоса із зрізаним робочим колесом;

Q — подача насоса з початковим колесом;

Дзр — діаметр зрізаного робочого колеса.

Дзр = 795 мм.

В характеристиці насосу Дзр початкову ординату азрт визначаємо із відношення: Нзр = Нс, звідки

ao -75 Q2/3 = 52,15+1,02 Q2 ao = 100 м.

Отримаємо Н=100 — 75.

Рисунок 1.2 Початкова характеристика роботи насосу Відобразимо на рисунку 1.3 характеристику роботи насосу після зрізання робочого колеса.

Рисунок 1.3 Характеристика роботи насосу після зрізання колеса

Розділ 2. Проектування окремих елементів електричної частини НС

2.1 Обладнання насосів електродвигунами

Підберемо електродвигуни для приводу насосів [1; 3].

Потужність на валу насосу знаходиться за формулою:

N = сgQН/1000зн, (10)

де Q, Н — подача та напір одного насосу;

зн — КПД насоса при подачі Q= 325л/с, зн = 68%;

N = 1000*9,8*325*74,11/1000*0,68=347 кВт.

Обчислимо необхідну потужність електродвигуна:

Nел.дв.= К*N, (11)

де К — коефіцієнт запасу потужності, оскільки N > 300, то К приймаємо рівним 1,1. Отримуємо:

Nел.дв = 1,1*347 = 381 кВт.

Визначимо допустимі геометричні висоти всмоктування насосів Ндопг по формулі:

Ндопг = са/с*g — сн/сg — ?hдоп — hв.вс., (12)

де са/с*g — висота стовпа води, що відповідає барометричному тиску, м;

сн/сg — висота стовпа води, що відповідає тиску насичених парів перекачуваної рідини, м;

?hдоп — допустимий кавітаційний запас, м;

hв.вс — втрати напору у всмоктувальних трубопроводах насосу, м.

Ндопг -= 0,045 м.

Підберемо насосні агрегати та визначимо їх параметри (таблиця 2.1)

Таблиця 2.1 Насосні агрегати

Рисунок 2.1 Габарити агрегату

До розмірів рами додано по 100 мм на кожну сторону — це монтажна пляма 3272 Ч1600 мм (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 Розміри монтажної плями

2.2 Вибір трансформаторів

Потужність силових трансформаторів S, кВ А, визначається за формулою:

(13)

де Ккоефіцієнт попиту, = 1,1 (при потужності понад 300кВт);

— потужність двигунів основних насосів (без резервних), кВт;

— коефіцієнт корисної дії (ККД) двигуна, = 0,9−0,95, = 0,95;

cos ц — коефіцієнт потужності електродвигуна, cos ц = 0,85−0,9; cos ц = 0,9;

10 … 50 — навантаження від допоміжного обладнання та освітлення

кВ А.

Приймається два силових маслонаповнених трансформаторів ПВМ 1000/6−10 з масою кожного 3300 кг, довжиною 1660 мм, шириною 2570 мм і висотою 2570 мм.

Розділ 3. Короткий опис компонувальних рішень і архітектурно-будівельної частини будівлі НС

3.1 Розрахунок машинної зали

Арматура машинного залу дозволяє ремонтувати будь-яку ділянку трубопроводу, клапан або засувку при роботі насосів Специфікація труб наведена в таблиці 3.1, арматура і фасонні частини — в таблиці 3.2.

3.1 Специфікація труб

Для полегшення ремонтних робіт приймаються сальникові компенсатори.

При проектуванні машинного залу в плані дотримуються необхідні розміри: між насосними агрегатами — 1200 мм, між агрегатом і стіною 1000 мм. Для виконання всіх розрахункових розмірів приймаються трубні вставки. Уздовж всмоктувального і напірного колектора сума довжин всіх елементів складає 12 000 мм, уздовж осей агрегатів сума елементів складає 30 000 мм. Враховуючи уніфіковані будівельні конструкції (кратність 6м), монтажний майданчик 6×4 для в'їзду автомобіля типу КРАЗ, а також заміну насосних агрегатів більш потужними, приймається будівля машинного залу 12×30м. Колони розташовують через 6 м. Допоміжна частина розташовується в прибудові до будівлі машинного залу довжиною 12 м.

Таблиця 3.2 Елементи схеми машинної зали

3.2 Висотна компоновка машинного залу

Відмітка в підземній частині машинного залу:

верх корпусу насоса = - 0,05 м;

верх фундаменту = - 0,15 м;

ось насосу = - 1,05 м;

чистий пол = - 2,65 м;

заглиблення = - 3,5 м.

Стандартна висота заглибленої частини (кратна 1,5м) приймається рівною 12 м.

Для забезпечення вільного доступу до засувок та іншої арматури застосовуються площадки обслуговування. Їх розташовують уздовж колекторів, на 0,6 м нижче від найнижчої засувки: 1,7−0,6 = 1,1 м.

Приймаються сходи:

для доступу до заглибленої частини — ширина сходів 0,9 м, кут нахилу 45градусів;

для доступу до майданчика обслуговування — ширина 0,7 м, кут нахилу 60 градусів.

для доступу до окремих засувках і переходів через труби — ширина 0,6 м, кут нахилу 60 градусів.

Приймаються стандартні ворота 4,8 м 5,4 м.

Як вантажопідйомний механізм приймається мостовий кран, вантажопідйомністю 10 тонн.

Приймається висотна схема насосної станції - напівзаглиблений машинний зал. Висота надземної частини будови визначається за формулою:

Нстр = hп + hгр + hс + hз + hгм + hкр + hзаз; (14)

де hп — висота вантажної платформи транспорту, 1,5 м;

hгр — висота вантажу, що транспортується, максимальна висота — висота задвижки 4,3 м;

hс — висота строп, hс=0,5 м;

hгм — висота механізму мостового крану в стягнутому стані, hгм=h= 0,5 м;

hкр — висота кранового обладнання, hкр = H= 1,9 м;

hзаз — величина зазору, hзаз = 0,2 м;

Нстр = 1,5+4,3+0,5+0,5+0,5+1,9 + 0,2 = 9,95 м.

Приймається стандартна висота верхньої будівлі 10,8 м Для того, щоб машинний зал гарне природне освітлення, загальна площа віконних пройомів Q приймається не меншою за 12,5% площі полу q,

Q=0,125q=0,125*(30*18)=45м2.

На підставі цього приймається 8 вікон для заглибленої частини машинного залу і 4 вікна у допоміжному приміщенні шириною кожного вікна 3 м і висотою 1,8 м. У машинному залі також приймаються двері висотою 2,4 м при їх ширині 1 м. Підлога машинного залу виконується з ухилом у бік колодязя для збору дренажних вод.

3.3 Підбір дренажних насосів

Подача дренажних насосів визначається за формулою:

(15)

де — сумарні втрати через сальники, q1=0,1 на один сальник, сальників 12;

=0,1*12=1,2л/с;

q2 — фільтрація через стіни і підлогу, визначаються:

q2= 1,5+0,001W, (16)

де W — об'єм заглибленої частини МЗ = 18*20*12=4320м3;

q2= 1,5+0,001*4320=5,82л/с,

л/с.

Приймаються дренажний насос, марки ВКС 10/45, характеристики насосу наведені в таблиці 3.4.

Таблиця 3.4 Дренажний насос

Література

1. Любовский З. Е. Гидравлика и насосы. Новокузнецк, 2005. — 210 с.

2. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования: СНиП 2.04.02−84*. М.: Стройиздат, 1985.

3. Насосные станции: курсовое проектирование. Є.В. Залуцький, А. И. Петрухно. — К.: Віща шк., 1987. — 167 с.

4. Шевелёв Ф. А., Шевелёв А. Ф. Таблицы для гидравлического расчёта водопроводных труб. М.: Стройиздат, 1984. — 116 с.

5. Карасёв Б. В. Насосные и воздуходувные станции. — Минск. «Высшая школа», 1990. — 214 с.

6. Абрамов Н. Н. Водоснабжение. — М.: Стройиздат, 1982. — 440 с.

7. Проектирование насосных станций. Компоновка оборудования: Методические указания для курсового и дипломного проектирования. — Иваново, 1989.