Насосная станция первого подъема

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ  ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра строительных конструкций

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине 'Насосные и воздуходувные станции"

Выполнил: ст.гр. ВВ-101

Брылева М.А.

Проверил: преподаватель

Зайцева И.С.

Кемерово 2011 

 

Содержание

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………......3

1. ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ……..4

1.1 Определение часовой подачи насосной станции…………………………….5

1.2Определение подачи насосной станции в период восстановления противопожарного запаса воды…………………...........………………………..5

1.3Определение количества напорных водоводов и их диаметров……………6

1.4Определение потерь напора в напорном водоводе…………………...……..7

1.5Определение предварительного значения потребляемого напора насоса...8

1.6Определение количества и типа рабочих насосов…………………………..9

1.7Определение расчетной подачи одного насоса……………………………...9

3. Подбор типоразмера насоса…………………………………………………..9
4. Определение количества резервных насосов………………………………..10
10. Определение мощности насоса……………………………………………..10
11. Определение потребляемой мощности электродвигателя………...………10
12. Определение геометрической высоты всасывания насоса………………..12

3.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ   ОСНОВНЫХ   РАЗМЕРОВ   И   РАЗРАБОТКА   КОНСТРУКЦИИ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ……………………………………13

1. Определение отметок оси насоса и пола машинного зала…………………13
2. Составление схемы расположения лотков, трубопроводов и арматуры….14
3. Подбор диаметра труб, фасонных частей и арматуры……………………...15
1. Подбор диаметров трубопроводов………………………………………....15
2. Подбор фасонных частей и арматуры………………………….…………..18
4. Компоновка технологического оборудования, трубопроводов и арматуры20
5. Подбор грузоподъемных устройств………………………………………….21
6. Определение отметки верхнего строения насосной станции………………22
7. Подбор дренажных насосов…………………………………………………..22

4. УТОЧНЕНИЕ РЕЖИМА РАБАОТЫ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ……………23

4.1 Расчет потерь напора во внутристанционных коммуникациях и уточнение потерь напор………………………………………………………………………23

4.2 Анализ совместной работы насоса и системы напорных водоводов……...27

5. АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ……………………………….30

Приложение 1: Характеристика насосов и напорных водоводов……………...31

Приложение 2: Параллельная работа двух рабочих насосов на два  водовода…...32

Приложение 3: Вертикальная схема насосной станции………………………..33

Приложение 4: Аксонометрическая схема………………….…………………..34

6.. Спецификация …………………………………………………………………35

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………36 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Насосные станции являются важным элементом систем водоснабжения  и водоотведения. Они представляют собой сложный комплекс сооружений и оборудования. Правильный выбор  технико-экономических параметров этого комплекса во многом определяет надежность и экономическую эффективность  подачи или отведения воды. На насосной станции размещается главный насосный агрегат, для обеспечения нормальной работы которых имеется целый ряд вспомогательных устройств: система всасывающих и напорных трубопроводов с необходимой арматурой, системы запуска насосов, смазки, электроснабжения, автоматики управления и контроля.

По назначению системы водоснабжения  делятся на станции первого и  второго подъема, циркуляционные и  повысительные.

Станции первого подъема подают воду из источника на очистные сооружения, а если очистки не требуется - в  регулирующие емкости или непосредственно  в сеть потребителю.

По типу здания насосные станции  подразделяются на наземные, заглубленные и глубокие. По характеру управления станцией:  с ручным, полуавтоматическим и автоматическим управлением.

В курсовом проекте запроектирована  насосная станция первого подъема  с подачей Q = 641,6 м³/ч, двумя рабочими и двумя резервными насосами типа 1Д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

1.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВОЙ ПОДАЧИ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

 

По данным задания определяется часовая подача насосной станции Q, в м /ч как подача среднего часового расхода в дни максимального водопотребления по формуле:

 

                                  (1.1.1)

 

где Q_{макс.сут}- максимальный суточный расход, м ;

Т - продолжительность работы насосной станции в часах, обычно принимают равной 24 часам;

α  - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды насосной станции и очистных сооружений; в курсовом проекте предварительно можно принять равным 1,11 при производительности очистных сооружений более 14 000 м /сут.

 

 

 

2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОДАЧИ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ В ПЕРИОД ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОТИВОПОЖАРНОГО ЗАПАСА ВОДЫ

 

Устанавливается величина подачи насосной станции первого подъёма в  период восстановления противопожарного запаса воды, хранящегося на насосной станции второго подъёма, и окончательно уточняется расчётная подача насосной станции первого подъёма. Пополнение противопожарного запаса воды часто  осуществляется рабочими насосами насосной станции первого подъёма, т.к. в  соответствии с [1] на период пополнения противопожарного запаса допускается  снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды на 30%, а подача воды на производительные нужды - по аварийному графику. В курсовом проекте разрешается принять  условно допустимое снижение всего  среднего часового расхода воды на период восстановления противопожарного запаса в размере 30% и определять величину подачи насосной станции первого подъёма в период восстановления противопожарного запаса воды Q_{4 В0С}ст. по формуле:

 

       (12.1)

 

где Q_n ·3- полный пожарный расход за 3 часа, т.е. за расчётную продолжительность тушения пожара в населённом пункте или на предприятии,

м³; Q_n складывается из расхода воды на тушение n_нар наружных пожаров и расхода на тушение одного внутреннего пожара q_внутр . Расход воды на тушение одного наружного пожара q_нap и число наружных пожаров n_нар приводятся в задании; на тушение одного внутреннего пожара предусмотрим две струи по 2,5 л/с.

Тогда Q_n=q_нар·n_нар+q_внутр·1= q_нар·n_нар+q_внутр  

      

∑Q_макс.i   - суммарный   расход   в   течение   3   часов   наибольшего   водопотребления,   m³

(приблизительно равен 15,4% Q_{макс.сут}),

 

Q_ч·3 – подача нормально работающих насосов насосной станции первого подъема расчётную продолжительность тушения пожара, т.е. за 3 часа, м ;

Т_восст - продолжительность восстановления противопожарного запаса, устанавливается по пожарным нормам в пределах от 24 до 36 часов; в курсовом проекте можно принять, что Т_восст. равно 24 часа.

 

 

 

 

 

 

Полученное по формуле (2.2.1) значение Q_{ч.восст} сравниваем с подачей Q_ч нормально работающих насосов станции первого подъёма. Если Q_{ч.восст} меньше Q_ч, то восстановление противопожарного запаса будет обеспечено рабочими насосами первого подъёма. И тогда за расчётную подачу можно окончательно принять величину Q_ч, Q_ч.расч = Q_ч . В противном случае Q_ч.расч = Q_{ч.восст} . О_{ч.восст} < Q_ч; окончательно принимаем Q_ч.расч = Q_ч = 641,6 м³/ч

 

 

 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВО НАПОРНЫХ ВОДОВОДОВ И ИХ ДИАМЕТРОВ

 

 

Затем предварительно назначается  количество напорных водоводов и  определяется их диаметр с учётом экономического фактора. По [1] на насосных станциях первой и второй категорий надёжности действия число напорных водоводов n_вод должно быть не менее двух, обычно n_вод равно двум. Тогда расход по одному водоводу будет равен:

 

 

                       (2.3.1)

 

Из-за отсутствия необходимых подробных  данных о трассе и исходя из требования надёжности работы водоводов, в качестве напорных водоводов целесообразно выбрать стальные или железобетонные трубы.

Согласно [2] экономический фактор - Э можно предварительно принять  равным для районов Урала, Сибири и Дальнего Востока - 0,5; для центральных  и западных районов Европейской  части России - 0,75; для остальных  районов 1.

Для найденного расхода Q_вод , выбранного материала труб и значения Э по таблице предельных экономических расходов определяется экономически выгодный диаметр напорного стального водовода (приложение 1): d _вод. = 300 мм.

 

 

 

2.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА В НАПОРНОМ ВОДОВОДЕ

 

 

Вычисляются потери напора n_вод   в напорных водоводах для нормальных условий их работы:

 

 (2.4.1)

 

где 1,1 - поправочный коэффициент  на местные сопротивления, имеющиеся  на водоводах;

i - гидравлический уклон, определяемый по [2 или 11];

l_вод - длина водопровода, м. Для   подсчёта  потерь  напора  можно   воспользоваться и другими   водопроводными формулами, например:

 

          (2.4.2)

 

где А - удельное сопротивление трубопровода, определяемое по [2, табл. 2];

       K₁ - поправочный коэффициент на неквадратичную зависимость потерь напора от средней скорости движения воды; вводится при скорости меньшей 1,2 м/с и определяется по [2, табл. 3] при V_вод больше 1,2 м/с K₁=l;

Q_вод - расход по одному водоводу, м² /ч. Определяем живое сечение ω _вод, м² , по формуле:

 

        (2.4.3)

 

 

Насосная станция расположена в Московской области: Э=0,75. по приложению (1) для       Q_{в      о     д} =89,1 л/с определяем экономически выгодный диаметр стального водовода: d_вод = 300мм.

    где d²_вод. - диаметр напорного водовода, м.

 

 

 

Определяем скорость движения воды в напорном водоводе V_вод, м/с, по формуле:

 

        (2.4.2)

 

 

 

 

 

 

 

2.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ ПОТРЕБЛЯЕМОГО НАПОРА

НАСОСА

 

 

Предварительно устанавливается  значение потребного напора насосов  по формуле:

 

     (2.4.5)

 

    где Z_смес - отметка уровня воды в смесителе очистных сооружений, м;

Z_вс.отд - отметка наинизшего уровня воды во всасывающем отделении водоприёмного колодца, м ;

        h_н.с - потери напора во внутренних коммуникациях насосной станции, предварительно принимаемые равными 2…2,5 м ; в [3] рекомендуется к этим потерям добавлять ещё запас на

взаимное влияние местных сопротивлений  в размере 1,5 м во всасывающей трубе и 3 м на нагнетательном трубопроводе;

 Н_зап - запас напора на излив воды из трубопровода в смеситель; принимается равным 1 м.

 

 

 

 

2.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА И ТИПА РАБОЧИХ НАСОСОВ

 

 

Количество рабочих  насосов n_раб на насосной станции первого подъёма предварительно можно назначать в зависимости от величины суточной подачи станции равным: при Q_{макс.сут} до 20 000 м³/сут - 1 насос; от 20 000 до 40 000 м³/сут - 2; при более 40 000 м³/сут - 3-4 насоса. Т.к. Q_{макс.сут} =14 000 м³; то принимаем число рабочих насосов n_раб = 1.

 

 

2.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ ПОДАЧИ ОДНОГО НАСОСА

 

 

Расчётная подача одного насоса Q₁ определяется по формуле:

 

(2.7.1)

 

 

 

 

 

2.8 ПОДБОР ТИПОРАЗМЕРА НАСОСА

 

По Q₁ и Н_потр производится выбор типоразмера насоса по полю Q-H в приложении 2; из [4, табл. 1] или из 

[10, приложение 3] выписывают основные  параметры; затем снимают на  кальку его рабочие характеристики Q-H, Q-n и

Q-∆h_доп, приведённые в [5], или в [10], а также эскиз насоса с габаритными и присоединительными размерами из [5], [6] или [10]. По приложению 2 при Q₁= 641,6м³/ч и Н_потр=47,55м выбираем насос марки Д 800-57б, n=1450 об/мин.

Из  [10, прил.З] выписываем основные параметры и размеры: подача Q=400 м³/ч, напор Н=44 м, масса - 450 кг, диаметр рабочего колеса D₂=375 мм.

    Рис.1 Характеристика насоса Д800-57б

2.9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА РЕЗЕРВНЫХ НАСОСОВ

 

 

По [1, табл. 52] или по [3, табл. 9.2] устанавливается  количество необходимых резервных  насосов. Так как насосная станция  первого подъёма непосредственно  не подаёт воду на тушение пожара, её следует относить ко второй категории  надёжности действия, следовательно, при числе рабочих агрегатов от одного до трёх на насосной станции первого подъёма необходимо устанавливать один резервный агрегат. Однако, учитывая малую стоимость одного насосного агрегата по сравнению со стоимостью всего водопровода, рекомендуется принимать на насосных станциях первого подъёма не менее двух резервных насосов (на случай, если один рабочий насос будет находиться в плановом капитальном ремонте и произойдёт авария со вторым насосом).