Слишком сложно? Тогда запросите консультацию специалиста!
Наша компания занимается тем, что помогает студентам выполнять различные учебные работы на заказ. Вы можете ознакомиться с перечнем выполняемых работ, а так же с их стоимостью на странице с ценами.
Выбор насосных агрегатов осуществляется на основании требуемых подачи О и напора Н, устанавливаемых гидравлическим расчетом системы перекачиваемой жидкости, для которого требуется следующие исходные данные:
- расход воды (приток) в сутки максимального водопотребления (притока);
-расход (приток) воды в часы максимального, среднего и минимального водопотребления (притока) в сутки максимального водопотребления;
- расход воды на нужды пожаротушения;
- отметка расчетных уровней воды в источнике (река, резервуар и т.д.);
- отметки уровня воды в напорной емкости или у потребителя, в приемной камере или точке приема жидкости;
- гидравлическая характеристика Нтр.-Q
На основании графика водопотребления (притока) устанавливается режим работы и подача насосной станции. Насосная станция должна подавать (или откачивать) за сутки полный расчетный суточный расход при обеспечении требуемой высоты подъема жидкости. Расчетная подача насосной станции определяется по суткам максимального водопотребления (или притока), в час максимального водопотребления или притока, в час максимального водопотребления - на основании сводной ведомости расхода воды потребителями в системе водоснабжения или принятого коэффициента неравномерности. Подача канализационных насосных станций характеризуется максимальным расчетным секундным расходом в подводящем коллекторе на участке, примыкающем к насосной станции.
При выборе режима работы насосных станций следует учитывать их назначение, место расположения в общей схеме системы водоснабжения или водоотведения, наличие и объем регулирующих емкостей и развития насосных станций.
¸Расчет, особенности проектирования насосных станций
Насосные станции первого подъема, подающие воду на очистные сооружения,работаютравномерно в течении суток. При этом расчетную часовую подачу насосной станции в сутки наибольшего водопотребления определяют по формуле
Количество рабочих насосов определяют в зависимости от Q, при обеспечении требований по обеспечению минимума капитальных и эксплуатационных затрат. На насосной станции кроме рабочих насосных агрегатов предусматривают установку и резервных. Количество резервных насосных агрегатов принимается следующим
| Количество рабочих агрегатов одной группы | Количество резервных агрегатов в насосных станциях для категории | ||
| I | II | III | |
| До 6 | |||
| Св.6 до 9 | - | ||
| Св.9 | - |
Насосные станции второго подъема. Ввиду того, что насосная станция II подъема подает воду непосредственно в сеть потребителя, режим работы ее стараются максимально приблизить к режиму водопотребления.
При этом сочетают различные способы регулирования работы насосной станции - изменение числа работающих насосных агрегатов и регулирование работы одного или нескольких насосов. Выбранному режиму работы насосной станции должен соответствовать минимум затрат на строительство и эксплуатацию устройств, связанных с регулированием.
На практике указанным требованиям, как правило, отвечает двух-, реже трехступенчатый режим работы насосной станции с водонапорной башней в системе водоснабжения. В таком случае задача сводится к определению такого ступенчатого режима, при котором вместимость бака водонапорной башни минимальна, а значит, минимальны и затраты на ее строительство.
Обеспечение нужного режима работы можно путем установки в насосной станции различного количества одинаковых или разных рабочих насосов следующие:
- необходимо стремится к установке однотипных насосов. Это обеспечивает благоприятные условия эксплуатации, минимальную номенклатуру запасных частей и, что очень важно, возможность устройства скользящего резервирования насосов;
- стремиться к минимальному количеству рабочих и резервных агрегатов, обеспечивая при этом требуемые режимы работы;
- принятые к установке насосы должны обеспечивать максимальные подачи и привсехвозможных режимах работы должны работать в области максимальных КПД.
Канализационные насосные станции. Режим работы канализационной насосной станции назначают в зависимости от режима притока сточных вод в течение суток. Режим притока сточных вод характеризуется и определяется общим коэффициентом неравномерности водоотведения Кобщ. Для каждого значения Кобщ существуют типовые распределения притока сточных вод по часам суток.
Максимальную подачу насосной станции принимают равной наибольшему часовому притоку сточных вод или несколько превышающей его. В остальные часы суток, когда приток меньше максимального, расчетное значение откачки должно быть близким (равно или чуть больше) значению притока стоков в эти часы.
График режима откачки стремятся приблизить к графику притока сточных вод, с тем чтобы получить минимальную вместимость приемного резервуара и тем самым уменьшить стоимость насосной станции. Однако максимальное приближение режима откачки к режиму притока сточной жидкости может быть обеспеченно путем установки большего количества рабочих насосов, что в свою очередь, увеличивает стоимость насосной станции.
Принципы выбора числа рабочих насосов в канализационных насосных станциях такие же, как и для водопроводных насосных станций.
¸ Напор насосной станции. Выбор энергетического оборудования
Насосные станции I подъема. Напор, который должны развивать насосы I подъема, рассчитывают для конкретной схемы размещения станции в системе водоснабжения. При подаче воды на очистные сооружения (рис. 5.27) требуемый напор определяется по формуле:
Насосные станции II подъема. Полный напор, который должны развивать насосы второго подъема, зависит от принятой схемы водоснабжения.
На рис. 5.28 показана расчетная схема для определения напора насосной станции Ц подъема при расположении водонапорной башни в начале сети.
Требуемый напор насосов второго подъема в определяется по формуле:
Канализационные насосные станции. Напор, м, насосов (рис. 5.30) определяют по формуле:
Выбор типоразмеров насосов. По вычисленным значениям Q и Н насосов с помощью сводных полей Н-Q для соответствующих типов насосов подбирают их типоразмер.
На водопроводных насосных станциях применяют центробежные насосы (типы К, КМ, Д, В, ЦНС) диагональные и осевые.,
На насосных станциях I подъема, как правило, заглубленных, рекомендуется применять вертикальные центробежные или осевые, для которых требуется меньшая площадь здания. Однако эти насосы имеют весьма большую подачу, используют их только на крупных насосных станциях. На насосных станциях малой и средней производительности в основном используют горизонтальные центробежные насосы и иногда скважинные насосы с трансмиссионным валом, что позволяет значительно уменьшить строительные объемы зданий.
На насосных станциях II подъема в основном применяют центробежные горизонтальные насосы.
На канализационных насосных станциях устанавливают насосы типов СД и СДВ. В последнее время на канализационных насосных станциях используют погружные насосы, что позволяет уменьшить строительные объемы станций и улучшить условия эксплуатации.
¸ Всасывающие и напорные трубопроводы
Количество всасывающих трубопроводов зависит от типа и принципиальной схемы насосной станции, ее категории надежности, количества рабочих и резервных насосов. Выполняют их, как правило, из стальных труб.
В насосных станциях I подъема, совмещенных с водозаборными сооружениями, и в канализационных насосных станциях (совмещенных и разделенных) всасывающие линии устраивают для каждого насоса.
Обособленные всасывающие водоводы устраивают в насосных станциях I подъема раздельного типа и в насосных станциях II подъема при малых их длинах (до 50 м). В противном случае устраивают общие всасывающие водоводы: для насосных станций I и II категорий (не зависимо от числа и групп установленных насосов) - не менее двух линий.
Диаметр труб всасывающих линий, арматуры и фасонных частей, устанавливаемых на них, определяют из скорости движения воды в них, м/с: при диаметре до 250 мм - 0,8-1,0; от 300 до 800 мм - 1,0-1,5; свыше 800 мм-1,2-2,0. Диаметр труб напорных трубопроводов, фасонных частей и арматуры, устанавливаемой на них, принимают с учетом значений экономического фактора в следующих пределах, м/с: при диаметре до 250 мм - 0,8-2,0; от 250 до 800 мм - 1,0-3,0; свыше 800 мм - 1,5-4,0. Потери напора во всасывающих и напорных коммуникациях и водоводах определяют как сумму потерь по длине Sh и местных сопротивлений hм.
Потери напора по длине могут быть определены по таблицfv для гидравлического расчета водоприводных труб Ф. А. Шевелева. По ним можно определить диаметры всасывающих и напорных трубопроводов, соблюдая рекомендуемые скорости движения воды.
Расчет потерь напора на всасывающих и напорных сторонах насосной станции до подбора конкретных насосов, определения схемы обвязки их трубопроводами и расстановки запорно-регулирующей арматуры всегда ориентировочный. Поэтому предварительно величину потерь на местные сопротивления в наружных всасывающихи напорных водоводах можно принять в размере 10% от потерь напора по длине. Потери напора в коммуникациях внутри насосной станции ориентировочно могут быть приняты: на всасывающей стороне 0,5-1,5 м; на напорной 1,5-5,0 м. Эти значения уточняют в ходе проектирования.
После подбора типоразмеров насосов и определения технологической части насосной станции уточняют расчет всасывающих и напорных коммуникаций. Еще одно уточнение (при необходимости) может быть сделано после определения действительных подач насосов, то есть после построения графиков совместной работы насосов и водоводов.
Местные сопротивления при назначении фасонных частей и запорно -регулирующей арматуры определяют по формуле:
¸ Определение мощности двигателя
Исходными данными для определения требуемой мощности электродвигателя является подача Q, м3/с, и напор Н, м. Подачу и напор принимают по режимной точке рабочей системы «насосы - водоводы -сеть» или «насосы-водоводы». По этой режимной точке определяется КПД насоса (hнас).
Мощность насоса, кВт, определяется по формуле:
Мощность приводного двигателя принимают больше мощности, потребляемой насосом, на случай перегрузок:
где k - коэффициент запаса, зависящий от мощности насоса.
По расчетной мощности подбирается серийный электродвигатель, отвечающий полученным параметрам.
¸Компоновка насосной станции
Расположение насосных агрегатов и трубопроводов в здании насосной станции должно обеспечивать надежность действия основного и вспомогательного оборудования, а также удобство, простоту и безопасность его обслуживания, минимальные площадь и глубину машинного зала, максимальную простоту всасывающих коммуникаций с целью уменьшения потерь напора в них, возможность расширения насосной станции в перспективе.
Схема расположения насосных агрегатов в плане определяется спецификой конструкций выбранных насосов, в частности взаимным расположением всасывающего и напорного патрубков относительно друг друга и относительно оси вращения вала. На компоновку насосных агрегатов оказывает влияние также форма насосной станции в плане и расположение пола машинного зала относительно поверхности земли (заглубленная или незаглубленная насосная станция).
В насосных станциях прямоугольных в плане и незаглубленных и полузаглубленных (насосные станции I подъема раздельного типа и насосные станции II подъема) применяют (рис. 5.31) однорядную (а—е) и двухрядную (ж, з) схемы компоновки насосных агрегатов.
Схемы а, б, в, ж, з применяют для насосов типа Д, причем в схемах ж и з с целью уменьшения площади машинного зала используется такая конструктивная особенность насосов типа Д, как возможность присоединения электродвигателя как с одной, так и с другой стороны.
Схемы гид характерны при использовании горизонтальных насосов с осевым подводом воды (насосы типов К, КМ, СД). По схеме д улитка насоса установлена таким образом, что напорный патрубок направлен вертикально вверх, а по схеме г - горизонтально.
Схему е применяют при установке в насосной станции вертикальных (типа В) или осевых насосов.
На рис. 5.32 представлены схемы компоновок насосов в насосных станциях круглых в плане и, как правило, заглубленных (насосные станции I подъема совмещенного типа (а—г) и канализационные - схема д, е).
По схемам а, в, г, д, е в насосных станциях устанавливают горизонтальные насосы типа Д, по схеме б - вертикальные типа В.
На канализационных насосных станциях с горизонтальными (рис.5.31д), так и с вертикальными (рис.5.32е) насосами преимущественное распространение получила однорядная схема. При использовании горизонтальных насосов их располагают таким образом, чтобы ось вращения вала была расположена перпендикулярно стенке, отделяющий приемный резервуар от машинного зала. Такая схема расположения насосов позволяет прокладывать прямолинейно всасывающие трубопроводы, что уменьшает число фасонных частей, а следовательно уменьшает гидравлическое сопротивление всасывающих водоводов. Кроме того, однорядное расположение насосных агрегатов обеспечивает более равномерные гидравлические условия работы насосов, а также упрощает применение подъемно - транспортного оборудования.
Всасывающие и напорные коллекторы - перемычки с запорной арматурой следует располагать в здании насосной станции, если это не вызывает увеличения пролета машинного зала. В противном случае коллекторы и
задвижки на всасывающих и напорных водоводах устанавливают в камерах переключений, расположенных рядом с насосными станциями.
В машинных залах предусматривают монтажную площадку для насосных агрегатов. Она должна быть расположена таким образом, чтобы с помощью подъемно - транспортных механизмов любой насосный агрегат мог быть демонтирован и перемещен на данную площадку. Монтажную площадку обычно устраивают в торце здания на уровне поверхности земли. Размеры площадки в плане определяются габаритами насосов, электродвигателей и транспортных средств, а также расстоянием максимального приближения крюка грузоподъемного механизма к боковым и торцовой стенам здания.
¸Всасывающие трубопроводы
Всасывающие трубопроводы являются одним из наиболее ответственных элементов насосной станции. Предназначены для надежного, бесперебойного и с наименьшими потерями энергии подвода воды к насосам.
Основным требованием, предъявляемым к всасывающим трубопроводам центробежных насосов, является их воздухонепроницаемость, так как, по данным многочисленных опытов и наблюдений, попадание воздуха в межлопастные каналы рабочего колеса весьма отрицательно сказывается на его характеристиках. Даже небольшое (до 1% по объему) наличие нерастворимого воздуха уменьшает подачу насоса на 5-10%, а при увеличении содержания воздуха до 10-15% насос теряет всасывающую способность и происходит срыв его работы.
В связи с этим все стыки деталей трубопроводов выполняют герметичными. Наиболее предпочтительными являются сварные соединения, В случае примененияболтовых соединений ко всем фланцам всасывающего трубопровода должен быть обеспечен доступ,с тем, чтобыможно было контролировать их состояние и систематически подтягивать болты.
Во избежание попадания воздуха во всасывающий трубопровод через свободную поверхность воды в водоприемном сооружении входные отверстия трубопровода заглубляют на 0,5-1,5 м ниже самого низкого уровня. Если нельзя обеспечить необходимое заглубление, следует установить на концах всасывающих труб экраны, предотвращающие образование воронок вокруг труб и попадание в них воздуха.
Для предотвращения образования во всасывающем трубопроводе воздушных мешков трубопровод прокладывают с подъемом в сторону насоса (уклон не менее 0,005), чтобы воздух, выделившейся из воды в зонах с пониженным давлением, мог свободно двигаться вместе с водой к насосу. По этой же причине при переходе с одного диаметра на другой на горизонтальных участках трубопровода применяют только «косые» переходы с горизонтальной верхней образующей. На рис. 5.33 показаны примеры неправильного и правильного расположения всасывающего трубопровода и присоединения его к насосу.
¸ Определение отметки расположения оси насосов
В водопроводных насосных станциях I категории надежности и во всех канализационных насосных станциях, как правило, устанавливают «под залив» то есть ниже уровня воды в нижнем бассейне. В водопроводных насосных станциях II и III категории допускается установка насосов выше максимального уровня воды в нижнем бассейне. При этом должна быть предусмотрена система для заливки насосов перед их пуском.
В насосных станциях I подъема (рис. 5.34) отметку оси насоса 2о„ определяют из условия установки корпуса насоса под минимальным уровнем воды в береговом колодце после сеток:
В совмещенных насосных станциях I подъема часто пол машинного зала и дна их сеточного отделения насосной станции по конструктивным соображениям располагают на одном уровне (рис.5.34в), в таком случае отметка оси насоса определяется отметкой пола машинного зала Ñ Zдн, высотой фундамента а) и расстоянием от низа лап насоса до его оси Zо.нас:
В канализационных насосных станциях отметку оси насоса определяют из условия размещения корпуса насоса под средним уровнем воды в приемном резервуаре (рис. 5.34е):
вычисленные отметки оси насосов должны быть проверены на обеспечение допустимой вакуумметрической высоты всасывания Нвак или допустимого кавитационного запаса D h доп, приведенных в каталогах или паспортах насосов.
Для этого сравнивают максимальную геометрическую высоту всасывания насоса при максимальном расчетном уровне воды в нижнем бассейне (береговом колодце, резервуарах чистой воды, приемном резервуаре КНС) с максимально допустимой высотой всасывания.
Отметка фундаментной плиты (пол нижнего строения) располагается ниже отметки фундамента насосов на 20-50 см.
Высота верхнего строения (наземной части насосной станции) в зданиях, оборудованных стандартными грузоподъемными механизмами, определяется (рис. 5.35) по формуле:
Если при транспортировании груза на монтажную площадку его необходимо проносить над установленным оборудованием (рис. 5.35 б), то в формулу вводится дополнительно высота этого оборудования hcб,.
Если груз (насос, электродвигатель и т.д.) доставляется непосредственно на монтажную площадку насосной станции, то для возможности его погрузки и выгрузки высота верхнего строения должна быть увеличена на высоту от пола до грузовой платформы.
2.11. Определение размеров машинного зала
Машинный зал насосной станции служит для размещения основного и вспомогательного оборудования, коммуникаций трубопроводов и создания нормальных условий для их эксплуатации.
Размеры машинного зала зависят в основном от типа и количества основного насосного оборудования.
Определение размеров машинного зала сводится к установлению ширины (пролета), высоты и длины машинного зала.
При этом следует учитывать следующие рекомендации.
1. В машинном зале применять однорядную компоновку основных агрегатов.
2. Пролеты зданий назначают равными 6, 9, 12, 18....м при шаге колонн 3, 6, 12 м.
3. При компоновке вертикальных агрегатов электродвигатели устанавливать на незатопляемых отметках.
4. Подземную часть здания проектируют из монолитного железобетона; толщину стен и днища принимают равной 0,1Нст, где Ндт- максимально возможный напор воды на конструкцию.
5. В здании должны быть обеспечены следующие минимально допустимые проходы:
- между горизонтальными насосными агрегатами или их фундаментами с электродвигателями напряжением: до 1000 В - 1,0 м, свыше 1000 В -1,2м;
- между стеной и горизонтальным насосным агрегатом в зависимости от напряжения электродвигателя соответственно - 1 -1,2 м;
- между вертикальными агрегатами в зависимости от подачи насоса (2-10 м^с) соответственно - 1,5-2,5 м;
- от стены до фланцевого соединения 0,3-0,4 м;
- высота между проносимыми с помощью гибких строп грузов и оборудования - 0,5-0,7 м;
- между проносимым оборудованием и выступающими частями здания - 0,3-0,5 м;
- ширина служебных мостков - 0,8 м.
6. Верх фундамента под оборудование должен возвышаться над уровнем чистого пола не менее, чем на 0,1 м.
7. Превышение уровня чистого пола над уровнем пристанционной площадки равно 0,15-0,2 м.
С учетом вышесказанных рекомендаций расчетный пролет здания определяется по следующей формуле:
В=b + l+ lобр.кл+ lз + lмин
где lмин - минимально допустимое расстояние между стеной и насосным агрегатом,
lмин = (1000-1200)мм;
Определив расчетный пролет «В», получаем минимально допустимую ширину машинного зала. Искомый пролет здания «В» принимаем по ближайшему большему размеру унифицированных пролетов. Расчетный пролет здания редко совпадает со стандартным. Поэтому проводят его корректировку, обычно варьируя размером «б)».
Длина машинного зала определяется по уравнению:
¸Приемные резервуары канализационных насосных станций
В помещении приемного резервуара насосной станции сточная жидкость освобождается от части загрязнений с помощью решеток, устанавливаемых в подводящем канале. Вместимость приемного резервуара выбирается по требованиям СНиП (минимальная вместимость приемного резервуара должна быть не менее 5 мин подачи самого крупного из установленных насосов) по графику притока и откачки сточной жидкости и по конструктивным соображениям размещения насосного оборудования, безопасности и удобства его обслуживания. Малая вместимость приемного резервуара уменьшает строительные объемы насосной станции, предотвращает выпадение осадка и его загнивания. Большая вместимость резервуара неприемлема вследствие того, что поступающие сточные воды содержат значительное количество загрязнений, которые, осаждаясь в резервуарах, будут загнивать. Оптимальную вместимость приемного резервуара определяют на основании технико-экономических расчетов для каждого конкретного случая, где могут быть самые разнообразные сочетания технических и экономических факторов и условий. Приемные резервуары насосных станций конструируют исходя из вычисленной и принятой их вместимости. Рабочая вместимость резервуаров отсчитывается от лоткаподводящего коллектора. Размеры рабочей части приемного резервуара должны обеспечивать требуемую регулирующую вместимость с учетом стеснения ее конструкции резервуаров, всасывающим линиям и другим оборудованием, расположенным в резервуаре (рис. 5.35).Глубину рабочей части приемного резервуара следует принимать не менее 1,5-2,0 м для малых и средних станций и 2,5 м в более крупных. В приемных резервуарах насосных станций с подачей более 100 тыс. м3 /сут необходимо предусматривать два отделения без увеличения общего объема. Это обеспечивает возможность выполнять осмотр, очистку и ремонт приемного резервуара на ходу, то есть без полного отключения насосной станции. Дно приемных резервуаров выполняют с уклоном не менее 0,01 в сторону приямка. Перекрытие резервуаров устраивают на 0,5 м выше максимально допустимого уровня воды в канале. Максимальный уровень воды в резервуаре принимается равным отметке лотка подводящего коллектора.В перекрытии устраивают два смотровых люка для спуска в резервуар. Располагают их у стен резервуара в местах крепления ходовых скоб (лестниц).Приемные резервуары оборудуют решетками, устройствами для взмучивания и смыва осадков, шиберными затворами, аварийными выпусками.Ориентировочно размер (диаметр) насосной станции и вместимость типового приемного резервуара приведены в нижеследующей таблице.
| Подача насосной станции Q, м3 /ч | Размер (диаметр) станции, м | Емкость резервуара W, м3 |
| 380-2200 | ||
| 1800-3800 | ||
| 5400-10800 |
При установке на станции погружных насосов для перекачки сточных вод размеры насосной станции могут быть значительно уменьшены.
Толщина стен насосной станции принимается по расчету на опускание, всплытие и прочность может быть принята в зависимости от ее высоты.
| Нст, м | До 4 м | 4-6 м | 6-10 м |
| Д, см |
