Проектирование насосной станции

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Институт _____ИСИ________

 Кафедра _____ВИГС_______

 

А.Ю. Голомидов

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ  НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

Пояснительная записка

курсовой работы

 

Направление подготовки бакалавров________    Строительство___________

Профиль ООП ___27080.62.07___Промышленное и гражданское______ строительство в сложных гидрогеологических условиях__________________

 

Группа 3014/1

Руководитель проекта:                 Допущен к защите : ______________________________

Павлов  С.Я. __ ______________                          Заведующий кафедрой __________Арефьев Н.В.________ ________________________________

 

 

 

Санкт-Петербург

2013

Оглавление:

 

1.            Исходные данные. Требуется.                                                                                3                             

2.	Введение.	4
3.	Гидравлический расчет подводящего  канала.	5
4.	Определение средневзвешенного  геометрического напора.	7
5.	Определение местоположения насосной станции.	8
5.1.	Построение продольного  профиля.	8
5.2.	Определение числа ниток  трубопровода.	8
5.3.	Определение местоположения насосной станции.	9
6.	Расчет трубопровода.	10
7.	Выбор основного насосного  оборудования.	11
8.	Проектирование здания насосной станции.	12
8.1.	Определение высоты всасывания.	12
8.2	Определение высоты подземной  части здания насосной станции.	12
8.3.	Определение ширины подземной  части здания насосной станции.	12
8.4.	Определение высоты надземной  части здания насосной станции.	13
8.5.	Определение длины диффузора.	13
9.	Водоприемное сооружение.	14
9.1.	Водоприемник.	14
9.2.	Аванкамера.	15
10.	Водовыпуски.	15
10.1.	Определение основных параметров водовыпуска с механическим быстросбрасывающим затвором.	15
11.	Паспорт насосной станции.	17

Список литературы                                                                                                                18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные

 

Имеется:

- график колебания уровня воды в водоисточнике

- график потребления

- план местности – трасса

+ грунт – супесь

+ дана подача 1 насоса – Q = 8 м³/c

 

Требуется:

1. Подобрать основные насосы, электродвигатели и прочее технологическое оборудование для насосной станции.
2. Выполнить гидравлический расчет подводящего канала.
3. Установить местоположениение насосной станции (построить продольный профиль сооружений насосной станции).
4. Запроектировать здание насосной станции.
5. Подобрать диаметры напорных трубопроводов.
6. Запроектировать водовыпускное сооружение с механическим быстросбрасывающим затвором.
7. Составить пояснительную записку к проекту.
8. Выполнить план и разрез насосной станции в М:100.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Введение

 

В соответствии с назначением насосные станции подразделяются на станции  водоснабжения, орошения, осушения  и дренажные насосные станции. По производительности насосные станции  делятся на 5 групп: малые (Q<1 м3/с), средние (1<Q<5 м3/с), большие (5<Q<30 м3/с), крупные (Q>30 м3/с), уникальные (Q>100 м3/с), в зависимости  от расхода, который они должны подавать.

 

Для подачи воды от водоисточника до орошаемой территории  используются следующие сооружения:

 

1. Водозаборные сооружения, предназначенные для забора воды из водоисточника.

 

2. Подводящий канал – используется для подведения воды от водозаборных сооружений  к аванкамере и водоприемнику.

 

3. Аванкамера предназначена для равномерного перехода от подводящего канала к водоприемнику.

 

4. Водоприемник – коробчатое сооружение, разделенное быками на секции, число которых равно числу насосных агрегатов. Предназначен для подвода воды из аванкамеры к всасывающим трубам насосов.

 

5. Здание насосной станции, включающее в себя все насосы, электродвигатели, задвижки и внутристанционные трубопроводы.

 

6. Напорные трубопроводы. Предназначены для перекачки воды из насосной станции (от насосных агрегатов) к водовыпуску.

 

7. Водовыпускрасположен на отметке земли, на которую надо подавать воду для орошения. Предназначен для сопряжения трубопроводов с магистральным каналом, для предотвращения обратного тока воды.

 

8. Магистральный канал – предназначен для доставки воды до орошаемой территории.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Гидравлический расчет подводящего  канала

Расчетный расход определим  исходя из количества работающих насосов. Минимальный расход будет равен подаче одного насоса Q_min = 8м³/с,

а максимальный – расходу трех насосов Q_max = 3*Q_min = 3*8= 24 м³/с.

Супесь  m=2

Находим площадь гидравлически  наивыгоднейшего сечения канала:

 м²

где  V_о = 1,49 м/с для супеси.

Рассчитаем относительную ширину канала по дну b:

Рассчитаем размеры канала:

 м

 м

Определим величину гидравлически  наивыгоднейшей скорости:

V_тр = V_о*A_в = 1,49 *0,97 = 1,45 м/с

где А_в - коэффициент изменения скорости  А_в = 0,97.

Найдем высоту сечения канала:

h = A_h*h_гн

где A_h – коэффициент изменения глубины канала:

где

Таким образом:

h = 0,718*2,55=1,83 м

 м²

 м

 м

Х=

=10,62

R=

= =1,56

C=

=

V=

= =1,45

i=

= =0.00057

Таблица 1

h, м	b, м	ω, м^2	χ, м	R, м	C	R^1/2	i	V, м/с	Q, м^3/с
1,62	7,0	16,6	10,6	1,562	48,5	1,2	0,00057	1,44676	24,0
1,46	7,0	14,5	10,3	1,409	47,5	1,2	0,00057	1,34699	19,5
1,30	7,0	12,4	9,9	1,256	46,5	1,1	0,00057	1,24347	15,5
1,13	7,0	10,5	9,5	1,102	45,3	1,0	0,00057	1,13556	11,9
0,97	7,0	8,7	9,2	0,948	44,0	1,0	0,00057	1,02243	8,9
0,81	7,0	7,0	8,8	0,792	42,5	0,9	0,00057	0,90287	6,3
0,65	7,0	5,4	8,4	0,636	40,7	0,8	0,00057	0,77514	4,2
0,49	7,0	3,9	8,1	0,479	38,5	0,7	0,00057	0,63643	2,5
0,32	7,0	2,5	7,7	0,321	35,6	0,6	0,00057	0,48159	1,2
0,16	7,0	1,2	7,4	0,161	31,1	0,4	0,00057	0,29846	0,4
0,00	7,0	0,0	7,0	0,000	0,0	0,0	0,00057	0,00000	0,0

По данным таблицы 1 строим график зависимости h от Q. (Рис 1) Строим поперечное сечение нашего канала.

По графику найдем значения глубин магистрального канала при заданном расходе      (24, 16, 8 м3/с ) И по этим данным построим профиль магистрального канала с отметками уровня воды при разных расходах.

 

График представлен на рис. 1.

 

 

4. Определение средневзвешенного  геометрического напора.

 

Средневзвешенный геометрический напор выбирается из условий равенства  работы, производимой насосной станцией при работе по графику водоподачи при постоянном средневзвешенном геометрическом напоре, работе, совершаемой насосной станцией при работе по графику водоподачи, но при переменном геометрическом напоре:

 

 

Таким образом средневзвешенный геометрический напор равен:

                                                       (2.1)

 

Заполняем таблицу:

Таблица 2

 

 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Определение местоположения насосной  станции.

 

5.1. Построение продольного  профиля.

 

Продольный профиль изображен  на рис. 2.

 

5.2. Определение числа  ниток трубопровода.

Число трубопроводов выбираем по следующим условиям:

• при длине трубопровода более 300 м. число ниток трубопровода должно быть меньше числа насосов;
• на 3 работающих насоса должен приходиться один трубопровод;
• при максимальных расходах более 10 м³/с трубопроводов должно быть не менее двух.

 

Исходя из этих условий, была выбрана следующая схема:

 

Материал трубопровода –  сталь.

 

Определим экономически выгодный диаметр  трубопроводов.

Расчётный расход трубопровода определим по формуле:

 м³/с                             (4.1)

где

- подача 1 насоса, м³/с;

- количество насосов  в каждый период водоподачи;

- время работы насосов  в каждый период водоподачи;

- число трубопроводов,  .

            

Принимаем трубопровод диаметром  d_тр = 3000 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3. Определение местоположения насосной станции.

 

Оптимальным местоположением  насосной станции считается такое  ее положение, при котором затраты  на строительство минимальны.

Экономически наивыгоднейшим местом расположения насосной станции является то место, где стоимость 1 погонного метра выемки подводящего канала = стоимости одного погонного метра необходимого числа ниток трубопровода.

По значению определяем экономически наивыгоднейший диаметр трубопровода:

Определив экономически наивыгоднейший d(3000 мм), далее по таблице, дающей соотношение между d_тр  и стоимостью 1 погонного метра 1 нитки трубопровода находим стоимость 1 погонного метра 1 нитки трубопровода:

Стоимость одного погонного  метра трубопровода:

Умножая эту стоимость  на число ниток трубопровода (330*3), получаем стоимость 1 погонного метра  всех ниток трубопровода = 1220 руб / м.

 

В том месте, где стоимость 1 погонного  метра выемки = стоимости 1 погонного  метра всех ниток трубопровода размещаем  здание насосной станции.

 

Длина подводящего канала = 240 м

Длина напорного трубопровода = 630 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Расчет трубопровода.

 

Необходимо определить потери напора в трубопроводе.

Местные потери напора принимаем  равными 15% от геометрического напора.

 

Потери напора в трубопроводе вычисляют  по формуле:

 

где - коэффициент гидравлического трения, вычисляется по формуле:

 

 

L_тр = 630 м – длина трубопровода,

 d_тр = 3000мм,

v_тр – скорость течения воды по трубопроводу, вычисляется по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Выбор основного насосного оборудования.

 

Определим рабочие характеристики выбранного насоса ОПВ10-145

подача = 8 м³/с

напор = 15,58 м

n = 365 об/мин

КПД = 84,5%

N = 2000кВт

допустимый кавитационный запас h_доп = 10,5 м

угол установки лопастей = -7°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Проектирование здания насосной станции.

 

8.1. Определение высоты всасывания.

 

Высоту всасывания определяем по формуле:

где

H_атм – атмосферное давление, H_атм = 10 м;