Проектирование водозаборного сооружения 2 страница

4.1 Определение полного напора насоса и его подбор

Для снижения экономической стоимости насосной станции, а так же согласно рекомендациям СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» [2] примем следующую схему обвязки насосов (смотри рисунок 5).

Рисунок 5. Технологическая схема обвязки насосов.

Расчетный расход агрегата , м³/с определен по формуле:

, (4.1.1)

где _. - расчётный расход водозабора, м³/с;

- число рабочих агрегатов, n=2 шт.

м³/с = 245 л/с

Расчетный напор насоса определен по формуле:

, (4.1.2)

где - максимальная геометрическая высота подъема, м;

- общие потери напора во всасывающем трубопроводе, м;

- общие потери напора в напорном трубопроводе, м;

- запас на излив, = 1.5…2.0 м;

Максимальная геометрическая высота подъема , м определена по формуле:

, (4.1.3)

где - отметка кармана смесителя, м;

- минимальный уровень воды во всасывающем отделении берегового колодца, м;

Отметка , м определена по формуле:

, (4.1.4)

где - отметка станции улучшения качества воды, м.

м.

м.

Всасывающий трубопровод:

Диаметр всасывающего трубопровода , м определен по формуле:

, (4.1.5)

где - производительность одного насоса, м³/с;

- скорость движения воды во всасывающем трубопроводе, м/с.

м м.

Скорость движения воды во всасывающем трубопроводе , м/с пересчитана по формуле:

, (4.1.6)

м/с.

Общие потери напора во всасывающем трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.7)

где - путевые потери во всасывающем трубопроводе, м;

- местные потери во всасывающем трубопроводе, м;

Путевые потери во всасывающем трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.8)

где - удельное гидравлическое сопротивление A= 0,2262;

- длина всасывающего трубопровода, м;

- поправочный коэффициент на скорость, ;

- расход одного насоса, м³/с.

м.

Местные потери во всасывающем трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.9)

где - сумма коэффициентов сопротивлений;

- скорость движения воды во всасывающем трубопроводе, м²/с;

- ускорение свободного падения, м²/с.

м.

м.

Участок 1 напорного трубопровода:

Диаметр напорного трубопровода , м определен по формуле:

, (4.1.10)

где - производительность одного насоса, м³/с;

- скорость движения воды в напорном трубопроводе, м/с.

м м.

Скорость движения воды в напорном трубопроводе , м/с пересчитана по формуле:

, (4.1.11)

м/с.

Общие потери напора в напорном трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.12)

где - путевые потери в напорном трубопроводе, м;

- местные потери в напорном трубопроводе, м;

Путевые потери в напорном трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.13)

где - удельное гидравлическое сопротивление А= 0,02262;

- длина напорного трубопровода, м;

- поправочный коэффициент на скорость, ;

- расход одного насоса, м³/с.

м.

Местные потери в напорном трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.14)

где - сумма коэффициентов сопротивлений;

- скорость движения воды в напорном трубопроводе, м²/с;

- ускорение свободного падения, м²/с.

м.

м.

Участок 2 напорного трубопровода:

Путевые потери в напорном трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.15)

где - удельное гидравлическое сопротивление А= 0,02262;

- длина напорного трубопровода, м;

- поправочный коэффициент на скорость, ;

- расход одного насоса, м³/с.

м.

м.

м.

Общие потери напора в напорном трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.16)

м.

м

Расчётный расход насоса равен Q_р = 1098 м³/ч = 305 л/с.

Подобран насос 1Д1250-63 с числом оборотов колеса 1450 об/мин, D=455 мм. Характеристика насоса представлена на рисунке 6.

4.2 Совместная характеристика насосов и трубопроводов

В соответствии с расчётной схемой определены потери во всасывающем и нагнетательном трубопроводе по участкам при работе насосов на одну и две нитки трубопроводов. Расчёт сведён в таблицу 3. В соответствии с результатами расчётов построены кривые совместной работы насосов и трубопроводов в зависимости от максимальной и ми­нимальной геометрической высоты – рисунок 7.

Максимальная геометрическая высота всасывания определена по формуле:

(4.2.1)

Минимальная геометрическая высота всасывания определена по формуле:

(4.2.2)

где - отметка воды при уровне верхних вод, м;

- потери в самотечном трубопроводе при УВВ, м.

м

Таблица 1 - Ведомость определения путевых и местных потерь напора в трубопроводах

Потери напора	Расходы насосной станции, м^3/с
при работе в одну нитку	при работе в две нитки
Qр	2Qр	Qр	2Qр	3Qр
Всасывающий трубопровод
hтв^пут	0,063	0,063	0,063	0,063	0,063
hтв^мест	0,056	0,056	0,056	0,056	0,056
hтв^общ	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12
Первый участок напорного трубопровода
hтн^пут	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03
hтн^мест	0,11	0,11	0,11	0,11	0,11
hтн^общ	0,14	0,14	0,14	0,14	0,14
Второй участок напорного трубопровода
hтн^пут	0,021	0,084	0,0053	0,021	0,047
hтн^мест	0,18	0,71	0,00445	0,18	1,62
hтн^общ	0,20	0,794	0,0498	0,20	1,667
Третий участок напорного трубопровода
hтн^общ	12,84	51,34	3,46	12,84	28,89
Общие потери напора
∑ h^общ	13,30	52,39	3,77	13,30	30,81

Условия: и (при ) выполняются, т.к 1640 м³/ч > 1537,2 м³/ч и 2680 м³/ч > 2196 м³/ч, следовательно насос подобран верно.

4.3 Подбор двигателя

По графику совместной характеристики насосов и трубопроводов определены параметры насоса, учитывая, что работает два насоса. Параметры определены для самого невыгодного случая, т.е при минимальной геометрической высоте подъёма воды. Результаты сведены в таблицу 2.

Таблица 2 - Ведомость эксплуатационных режимов насоса.

Параметры насоса	При работе в одну нитку	При работе в две нитки
Один насос	Два насоса	Один насос	Два насоса
Q, м^3/ч
H, м
N, кВт
h, %
Dhдоп, м	7,8	4,5	9,4	8,2

Для расчёта мощности двигателя принят наихудший вариант работы одного насоса на две нитки трубопровода, когда потребляемая мощность составляет N = 290 кВт.

Мощность двигателя , кВт определена по формуле:

, (4.4.1)

где - удельный вес жидкости, т/м³;

- расход и напор насоса, дающие наибольшую мощность по режиму работы;

- коэффициент запаса в зависимости от мощности - 1,05;

- КПД передачи, =1 при непосредственном соединении двигателя и муфты;

- КПД насоса, соответствующий в долях от единицы.

Мощность двигателя , кВт определена по формуле:

, (4.4.2)

где - наибольшая потребляемая мощность насоса, кВт.

кВт

кВт

По справочным материалам для насоса 1Д1250-63 с числом оборотов 1450 об/мин подбираем электродвигатель А4-355Х-4 У3, Т3 с мощностью 315 кВт, напряжение 6000 В.

5 Проектирование здания насосной станции и определение его основных размеров

5.1 Определение отметки оси насоса и проверка ее с учетом явления кавитации

Отметка оси насоса , м (исходя из наихудших условий эксплуатации, недопускающей работы в кавитационном режиме) определена по формуле:

(5.1.1)

где - отметка уровня нижних вод во всасывающее отделении берегового колодца, м;

– геометрическая высота всасывания, м.

Геометрическая высота всасывания , м определена по формуле:

м, (5.1.2)

где - атмосферное давление, соответствующее данной высоте местности, = 10 м;

h_t - давление насыщенных паров жидкости при наибольшей температуре перекачиваемой жидкости, h_t =0,3 м;

h_тв – общие потери напора во всасывающем трубопроводе,

h_тв = 0,12 м;

∆h_доп - допустимый кавитационный запас, снятый с характеристики насоса для невыгодных условий эксплуатации, ∆h_доп=9,4 м;

0,18 м.

м

5.2 Выбор типа насосной станции

Отметка пола машинного отделения определена по формуле:

(5.2.1)

где А - конструктивный размер от оси до подошвы станины насоса, м;

м

- >3,2, следовательно, заглубленный тип насосной станции.

≤ , здания насосной станции и берегового колодца совмещены.

5.3 Определение основных размеров насосной станции

Подбираем арматуру для насосной станции:

1) Переход Ду=600 мм, dу=350 мм, L=614 мм, масса 62 кг.

2) Переход Ду=300 мм, dу=250 мм, L=180 мм, масса 14,6 кг.

3) Переход Ду=600 мм, dу=300 мм, L=733 мм, масса 70,2 кг.

4)Обратный клапан с эксцентрической подвеской дисков Ду=600 мм, L=240 мм, масса 237 кг.

5)Задвижка с невыдвижным шпинделем с ручной концентрической передачей Ду=600 мм, L= 240 мм, масса 237 кг.

6) Отвод (колено) на 90⁰ Ду=600 мм, L= 600 мм, масса 163,51 кг.

7) Тройник Ду=600 мм, L=555 мм, масса 213 кг

Ширина здания насосной станции определяется по формуле:

(5.3.1)

длина трубопровода для безударного подвода воды к насосу, , не менее 300-400 мм, 1,8 м;

длина конфузора 0,614 м;

длина насоса между фланцами 1,04 м;

длина диффузора 1= 0,18 м, длина диффузора 2= 0,733 м;

монтажной вставки 0,5 м;

длина обратного клапана 0,24 м;

длина монтажной вставки 0,5 м;

длина задвижки 0,8 м;

длина колена 0,6 м;

длина тройника 0,555 м;

длина задвижки 0,8 м;

расстояние от фланцевого соединения до стены 0,4 м.

С учетом стен, 2 стены по 0,38 м, ширина здания 9,522 м.

Принимаем стандартную ширину здания 8,80 м.

Длина здания насосной станции определяется по формуле:

,м (5.3.2)

- длина монтажной площадки 3,44 м;

- длина агрегата 2,755 м;

- расстояние между двигателем и насосом, для двигателей с высоким напряжением 1,2 м;

- расстояние от двигателя до стены, для двигателей с высоким напряжением 1,2 м.

Принята стандартная длина здания насосной станции 15,0 м, засчёт уменьшения расстояния между насосами.

Высота здания насосной станции определяется по формулам:

Высота подземной части:

(5.3.3)

- выступ фундамента над полом 0,5 м;

- высота агрегата 1,28 м;

- запас на пронос деталей над оборудованием 0,5 м;

- высота проносимой детали 1,28 м;

- размер строп для захвата проносимого оборудования 1,2 м;

- высота подвесного крана при стянутой монорельсе 0,95 м;

- высота монорельса 0,28 м;

- расстояние от монорельса до низа балки 0,2 м.

Высота наземной части:

(5.3.4)

- высота транспортной плиты 1,5 м;

- запас на пронос деталей над оборудованием 0,5 м;

- высота проносимой детали 1,28 м;

- размер строп для захвата проносимого оборудования 1,2 м;

- высота подвесного крана при стянутой монорельсе 0,95 м;

- высота монорельса 0,28 м;

- расстояние от монорельса до низа балки 0,2 м.

Принимаем стандартную высоту наземной части 6.0 м.

5.4 Подбор подъемно-транспортного оборудования

Тип подъёмно-транспортного оборудования (кошки, подвесные кран-балки, краны мостовые) должен выбираться с учётом максимальной массы поднимаемого оборудования и габаритов сооружения. Кроме того, необходимо учитывать степень нагрузки оборудования и периодичность его использования, а так же безопасность подъёмно-транспортных операций.

Масса агрегата составляет 2558 т. Подобран подвесной ручной кран, с грузоподъемностью 3,2 т, массой 469 кг [4

Дата добавления: 2015-07-02