Проектирование водозаборного сооружения 1 страница

Водозаборное сооружение служит для забора воды из водоисточника в соответствии с графиком водопотребления и представляет собой наиболее ответственную часть гидроузла машинного водоподъема. От нормальной работы водозаборного сооружения зависит в первую очередь долговечность работы насосно-силового оборудования, трубопроводной арматуры и станции улучшения качества воды. Речные водозаборы в зависимости от характера русла реки могут быть русловые, ковшовые и береговые. В данной работе принимается затопляемый русловой водозабор, так как берега неустойчивы, а пойма затапливаемая. Водозаборные сооружения могут быть постоянными или временными в зависимости от срока службы. В данной работе принято сооружение постоянного типа.

2.1 Выбор типа и расчет водозаборного оголовка.

Существует несколько типов оголовков:

1. оголовок со скоростной рыбозащитой, применяется если река не судоходная;

2. оголовок с рыбозащитой типа зонтик с водновоздушной пузырьковой завесой;

3. оголовок с фильтрующей загрузкой (ряжевый).

Т.к. река судоходная с небольшим расходом принимаем второй тип оголовка – оголовок с рыбозащитой типа зонтик с водновоздушной пузырьковой завесой. Согласно СниП 2.04.02-84 оголовок должен быть расположен на 0,2 метра ниже кромки льда, при уровне низких вод - УНВ^зим, а водоприемное отверстие должен быть выше диаметра водотока не менее, чем 0,5 метра.

Для надежности работы предусмотрены две самотечные линии и два оголовка. Водозаборное сооружение рассчитывают на пропуск расчетного расхода в соответствии с режимом работы насосной станции первого подъема. При этом учитывается расход воды требующийся на собственные нужды водозабора.

Определение максимально возможной высоты водозаборного оголовка (по высоте)

Дна реки=УНВ–h_min; (2.1.1)

Дна реки=197,8-3,2=194,6 м;

(2.1.2)

м

(2.1.3)

Количество секций обеспечения беспечной работы сооружения должно быть не менее 2

Расчетный расход водозабора , м³/с определен по формуле:

, (2.1.4)

где - коэффициент, учитывающий собственные нужды водопровода, = 1.09…1.1, или при повторном использовании воды = 1.1;

- максимальное суточное водопотребление, сут;

Т₁ - время работы насосной станции первого подъёма, Т₁ = 24 часа.

, м³/с

Рассчитан оголовок типа зонтик с водно-воздушной пузырьковой завесой.

Площадь водоприёмных отверстий одной секции , м²определена по формуле:

,м² (2.1.5)

где 1,25 - коэффициент, учитывающий засорение отверстий;

_. - расчётный расход водозабора, м³/с.

- количество секций или оголовков, n = 2;

– скорость входа воды в водоприёмные отверстия, м/с;

- коэффициент, учитывающий стеснение входа стержнями решётки.

, (2.1.6)

где - расстояние между стержнями в свету, мм;

- диаметр стержней, мм.

м².

Площадь самотечных труб , м² определена по формуле:

,м², (2.1.7)

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

- количество линий водовода, ;

- скорость воды в самотечных трубах, м/с.

,м².

Диаметр самотечных труб , м определен по формуле:

,м, (2.1.8)

где - площадь самотечных труб, м².

, м. Þ ,мм.

Внутренний диаметр оголовка:

(2.1.9)

где - внешний диаметр оголовка, м;

Определили расстояние от раструба до внутренней части стенки:

,м. (2.1.10)

Схема водоприемного оголовка типа зонтик с водно-воздушной пузырьковой завесой приведена на рисунке 3.

2.2 Расчет самотечных или сифонных линий

Гидравлический расчёт сифонных труб ведётся для трёх основных случаев:

1. При уровне низких вод, когда работают две линии одновременно.

2. При уровне высоких вод, когда работает одна линия.

3. Работа самотечных труб при аварии.

1. Скорость в самотечных трубопроводах при уровне нижних вод , м²/с определена по формуле:

, (2.2.1)

где – количество линий, шт;

- стандартный диаметр самотечных труб, м;

_. - расчётный расход водозабора, м³/с.

м²/с.

условие выполняется.

2.Скорость в самотечных трубопроводах при уровне верхних вод , м²/с определена по формуле:

, (2.2.2)

где - стандартный диаметр самотечных труб, м;

_. - расчётный расход водозабора, м³/с.

м²/с.

условие выполняется.

Условия соблюдены, следовательно, трубопроводы работают в нормальном режиме.

3.Скорость в самотечных трубопроводах при аварии , м²/с определена по формуле:

, (2.2.3)

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

- стандартный диаметр самотечных труб, м.

м²/с.

Путевые потери

1. При уровне нижних вод , м определены по формуле:

, (2.2.4)

где – удельное сопротивление для d = 600 мм, трубы стальные неновые А = 0,02262;

– поправочный коэффициент, ;

– длина самотечной линии, м;

_. - расчётный расход водозабора, м³/с;

– количество линий, шт.

,м.

2. При уровне верхних вод , м определены по формуле:

, (2.2.5)

где – удельное сопротивление для d = 600 мм, трубы стальные неновые А = 0,02262;

– поправочный коэффициент, ;

– длина самотечной линии, м;

_. - расчётный расход водозабора, м³/с.

м.

3. При аварии , м определены по формуле:

, (2.2.6)

где: – удельное сопротивление для d = 600 мм, трубы стальные неновые А = 0,02262;

– длина сифонной линии, м;

– поправочный коэффициент, ;

_. - расчётный расход водозабора, м³/с.

м.

Местные потери , м определены по формуле:

, (2.2.7)

где - сумма коэффициентов сопротивлений;

- скорость в самотечных трубопроводах, м²/с;

- ускорение свободного падения, м²/с.

, (2.2.8)

где - коэффициент сопротивления в колене;

- коэффициент сопротивления на входе;

- коэффициент сопротивления на выходе.

- коэффициент сопротивления решетки;

, (2.2.9)

где - коэффициент, зависящий от формы решётки, для прямоугольной b = 2.42;

S - диаметр стержней, S = 6…12 мм;

В - расстояние между стержнями, В = 30 … 50 мм;

- при a = 90˚, Sin a = 1.

1. м.

2. м.

3. м.

Находим общие потери , м по формуле:

, (2.2.10)

где - путевые потери в трубопроводе, м;

- местные потери в трубопроводе, м.

1. м.

2. м.

3. м.

2.3 Определение размеров берегового колодца

Тип сетки: квадратная плоская в плане сетка между приемным и всасывающим отделением.

Расчетная площадь сетки , м² определена по формуле:

, (2.3.1)

где – коэффициент, зависящий от типа и конструкции стержней сетки, = 1,15;

– коэффициент стеснения;

, (2.3.2)

где – размер ячейки на свету, = 2…5 мм;

– диаметр проволоки, = 1…1.5 мм;

– часть площади сетки, занятая опорной рамой, = 0.1…0.15;

– коэффициент загрязнения, для плоских сеток = 1,15;

_. - расчётный расход водозабора, м³/с;

- скорость прохождения воды через сетку, для плоских сеток = 0,2¸0,4 м/с;

– число секций, = 2 шт.

м²

Высота сетки, , м определена по формуле (т.к принята квадратная сетка):

, (2.3.3)

где - расчетная площадь сетки, м².

м.

Ширина сетки равна высоте сетки = 1,56 м.

Отметки воды в береговом колодце определены в зависимости от отметок уровня воды в реке, а также потерь напора при разных режимах работы самотечных труб.

Отметка при УНВ в приемном отделении берегового колодца , м определена по формуле:

, (2.3.4)

м

Отметка при УНВ во всасывающем отделении берегового колодца , м определена по формуле:

, (2.3.5)

где - потери напора в сетке, = 0.1…0.15 м.

м

Отметка при аварии в приемном отделении берегового колодца , м определена по формуле:

, (2.3.6)

м.

Отметка при аварии во всасывающем отделении берегового колодца , м определена по формуле:

, (2.3.7)

где - потери напора в сетке, = 0.1…0.15 м.

м

Отметка при УВВ в приемном отделении берегового колодца , м определена по формуле:

, (2.3.8)

м

Отметка при УВВ во всасывающем отделении берегового колодца , м определена по формуле:

, (2.3.9)

где - потери напора в сетке, = 0.1…0.15 м.

м

Отметка пола наземной части берегового колодца , м определена по формуле:

, (2.3.10)

м

Отметка выхода самотечных труб в приемное отделение , м определена по формуле:

, (2.3.11)

м

Отметка верха сетки между приемным и всасывающим отделением , м определена по формуле:

, (2.3.12)

м

Отметка низа сетки , м определена по формуле:

, (2.3.13)

где - высота сетки, м

м

Отметка дна колодца определена из условия насаждения наносов в приемном отделении:

, (2.3.14)

м

Условие выполняется: , .

2.4 Промывка самотечных или сифонных линий

При эксплуатации насосной станции не исключено засорение входных решёток берегового колодца и труб. Для удаления сора и наносов их промывают.

В данном курсовом проекте принят способ сочетания импульсной промывки с обратным током воды от напорного трубопровода или от берегового колодца. который предварительно заполняют водой из напорного трубопровода. В этом случае за счет импульса насосы в самотечной или сифонной линии взрыхляются, а обратным током воды от насосной станции выносятся [1].

Принят диаметр вакуум колонны на два сортамента выше чем стандартный диаметр самотечного трубопровода

Скорость промывного трубопровода , м²/с определена по формуле:

, (2.4.1)

где - скорость в самотечных трубопроводах при уровне верхних вод, м²/с.

м²/с.

Диаметр промывного трубопровода , м определен по формуле:

, (2.4.2)

где - расход основного насоса, м³/с.

м

Схема берегового колодца представлена на рисунке 4

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАПОРНОГО ТРУБОПРОВОДА

В качестве материала напорных трубопроводов принята сталь. Стальные трубопроводы применяются при давлении свыше 120-150 м, при меньших давлениях их применение возможно только при соответствующим обосновании. В последнее время в практике строительства стали использоваться стальные трубы с внутренним цементно-песчаным покрытием.

Число ниток напорного водовода устанавливается различно, главным образом исходя из технико-экономических соображений и обеспечения бесперебойности подачи воды, а также с учетом очередности строительства. СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» [2] предусматривает для насосных станций I и II категорий количество напорных линий не менее двух. Для насосных станций III категории допускается устройство одной напорной линии, при этом в случае аварии на водоводе в резервуарах чистой воды на насосной станции второго подъема должен предусматриваться аварийный запас, необходимый для обеспечения потребителя водой на время ликвидации аварии. На напорных водоводах в две и более линии должна быть предусмотрена система переключений и ремонтных участков, длина которых при двух и более нитках не должна превышать 5 км, при одной нитке - не более 3 км.

Расчетный расход в напорном трубопроводе , м³/с определен по формуле:

, (3.1)

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

– количество линий, шт.

м³/с = 245 л/с.

Из таблиц для гидравлического расчета Шевелева [3]: ; ; .

Общие потери напора в трубопроводе , м определены по формуле:

, (3.1)

где l – длина напорного трубопровода, м.

м.

4. Расчет и подбор основного оборудования насосных станций

Дата добавления: 2015-07-02