Насосная станция первого подъема

 

 

2.10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ НАСОСА

 

 

Определяется мощность насоса N в кВт, по формуле:

 

        (2.10.1)

 

где р - плотность воды, кг/м ;

ƞ - коэффициент полезного действия насоса, определяемый по рабочей характеристике насоса в режимной точке (при Q₁ );

        g- 9,81 м/с²

       Q₁ - расчетная подача одного насоса, м³/с

     H_потр - предварительное значение потребляемого напора насоса, м

 

 

 

 

2.11 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

 

 

 Потребная мощность электродвигателя N_дв. определяется по формуле:

 

         (2.11.1)

 

 

 

Где k – коэффициент запаса для учета возможных перегрузок электродвигателя в процессе                     эксплуатации насоса; по [3, 166] при мощности насоса N до 20 кВт k=1,25; при N от 20 до 50 кВт k=1,2; при N от 50 до 300 кВт k=1,15 и при N более 300 кВт k=1,1.

 

По мощности N_дв и синхронной частоте вращения n_с ближайшей к частоте вращения n рабочего колеса насоса, приняв напряжение 380 В, по [6] устанавливаем типоразмер электродвигателя 4А28S4У3 и выписываем его основные размеры электронасосного агрегата Д (рис.2):

Мощность электродвигателя - 110 кВт; Частота вращения рабочего колеса - 1450 об/мин.;

Масса агрегата - 2180 кг;

L-2518 мм; L₁-1160 мм; 1-521 мм; l₁-325 мм; I₂-755 мм; А-540 мм; А₁-560 мм; А₂-630 мм; А₃-530 мм; В-1155мм; В₁-840 мм; В₂-605 мм; В₃-1210 мм; Н-1050 мм; h-700мм; h₁-378 мм; h₂-280 мм; С-1050 мм; D-21500 мм; Патрубок всасывающий-D_y-300; Р_у-0,6(6); Патрубок напорный-D_y200;P_y-1,0(10)

 

Рис.2 Агрегаты электронасосные типа Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.12 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ВЫСОТЫ ВСАСЫВАНИЯ НАСОСА

 

 

Допустимая геометрическая высота всасывания насоса , м, определяется по формуле:

 

        (2.12)

 

 

 

 

 

где p_атм - атмосферное давление; величина в курсовом проекте может быть принята равной 10м;

p_пар - давление насыщенного пара при температуре перекачиваемой воды, в курсовом проекте рекомендуется условно принять температуру воды равной 20 °С, тогда величина будет равной 0,24 м водяного столба;

∆h_доп - допустимый кавитационный запас, определяемый по [10, приложение 4];

Н_вс.тр - потери напора во всасывающем трубопроводе насоса, предварительно принимаемые

учетом местных сопротивлений  равными 2 м.

 

 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

 

3.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТМЕТОК ОСИ НАСОСА И ПОЛА МАШИННОГО ЗАЛА

 

 

Отметка оси насоса Z_O.H., м, определяется по формуле:

 

(3.1.1)

 

где Z_вс.отд - минимальная отметка всасывающего отделения;

       - допустимая геометрическая высота всасывания насоса.

 

Так как мы принимаем  работу насосов насосной станции  под заливом, то отметку оси насоса мы определяем:

(3.1.2)

 

где ∆h_нас - высота насоса от оси до лап, принимается по размерам, указанным на эскизе выбранного насоса; ∆h_нас = Н – h=0.7м.

 

 

 

Принимаем наименьшую отметку оси  насоса, т.е.    

На схеме указываются  отметки уровней воды Z_смес и Z_bc.отд , поверхности земли Z_пов, уровня грунтовых вод, отметки ввода всасывающих вывода напорных трубопроводов, считая до низа, отметки оси насоса и пола машинного зала Z_пола.

 

 

 

где h_нас - высота насоса от оси до лап; принимается по размерам, указанным на эскизе выбранного насоса, м;

h_рамы - высота рамы под насос, предварительно может быть принята равной 0,2 м;

∆h_фунд - высота фундамента над уровнем чистого пола; назначается в зависимости от удобства монтажа всасывающих и напорных трубопроводов, но не менее 0,2 м.

 

 

 

По разности отметок Z_пов и Z_пола вычисляется заглубление h_загл пола машинного зала и устанавливается тип водопроводной насосной станции: при h_загл до 0,5 м имеем незаглубленную (наземную) станцию; при h_загл = 0,5... 4 м - полу заглубленную; при h_эагл больше 4 м будем иметь заглубленную насосную ст.

 

 

 

 

 

 

По величине заглубления  насосная станция относится к полузаглубленной.

 

 

3.2 СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ ЛОТКОВ, ТРУБОПРОВОДОВ И АРМАТУРЫ

 

С учётом рекомендаций [1,3], без масштаба, составляется схема расположения в  плане насосных агрегатов, трубопроводов  и арматуры: задвижек и обратных клапанов. Число общих всасывающих  линий на водопроводных насосных станциях первой и второй категорий  надёжности действия должно быть не менее  двух. Для обеспечения забора воды любым насосом всасывающие трубы  объединяют коллектором с переключающими задвижками (при малом расстоянии от водозаборного колодца до насосной станции и числе насосов до четырёх - всасывающего коллектора можно  и не предусматривать). На напорной стороне также предусматривается коллектор с задвижками, если это не вызывает увеличения ширины машинного зала. В противном случае напорный коллектор выносится в подземную галерею или (при малом числе насосов) предусматривается переключение насосных агрегатов на тот или иной напорный водовод в камере переключений.

Трубопроводы в насосных станциях, а также всасывающие линии  за пределами насосных станций следует выполнять из стальных труб на сварке с применением фланцевых соединений для присоединения к арматуре и насосам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3 Схема расположения лотков, трубопроводов и арматуры

 

 

3.3 ПОДБОР ДИАМЕТРА ТРУБ, ФАСОННЫХ ЧАСТЕЙ И АРМАТУРЫ

3.3.1 ПОДБОР ДИАМЕТРОВ  ТРУБОПРОВОДОВ

 

 

С учётом рекомендаций [1, табл.53] и [3, с.169, 174]о скоростях движения воды во внутристанционных всасывающей и напорной трубах V_в и V_н , определяются сечением труб, фасонных частей и арматуры внутри насосной станции:

 

        (3.3.1)

 

 

       (3.3.2)

 

где Q₁ - расчётная подача насоса, м /с;

= 1 м/с;

  = 1,5 м/с.

Уточнив расходы воды в коллекторах Q_вк и Q_нк, аналогично вычисляют площади поперечного сечения всасывающего и напорного коллекторов ω_вк и ω_нк , а затем определяют соответствующие диаметры , , , , округляют их до стандартных диаметров d_в , d_вк , d_н и d_нк и проверяют величину получившихся скоростей в них:

 

 

      (3.3.3)

 

 

      (3.3.4)

 

 

 

При этом диаметры труб 350, 450, 700 и 900 мм принимать не рекомендуется Следует делать переходы на диаметры 400, 500, 600 и 800 мм.

 

1)Определим диаметр всасывающего коллектора. Зададимся средней скоростью во всасывающей трубе V _в - 1 м/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем d_B = 500 мм.

 

Фактическая скорость во всасывающем коллекторе равна:

 

Что приемлимо для d_в = 250 – 800, V_в = 0.8 – 1.5

2)Определим диаметр напорного коллектора. Средняя скорость в напорной трубе

=1,5m/c.

 

 

 

м

 

Принимаем d_н=300 мм 

 

Фактическая скорость в напорном коллекторе равна:

 

 

 

Что приемлимо для d_в = 250 – 800, V_в = 1.0 – 3.0

 

 

 

3)Определим диаметр всасывающего трубопровода.

 

 

 

                                 

  Принимаем d_вк=500 мм.

                      

                                     

 

   

 Фактическая скорость во всасывающем трубопроводе равна:

 

 

 

Что приемлимо для d_в = 250 – 800, V_в = 0.8 – 1.5

 

4)Определим диаметр напорного трубопровода.

 

                                             

 

м

Принимаем d_нк=300 мм.

 

 

 

 

Фактическая скорость в напорном трубопроводе:

 

 

 

 

Что приемлимо для d_в = 250 – 800, V_в = 1.0 – 3.0

 

 

 

3.3.2 ПОДБОР ФАСОННЫХ ЧАСТЕЙ И АРМАТУРЫ

Уточняем величину рабочего давления насоса р_раб в Па, по формуле:

 

     (3.3.2.1)

 

 

По вычисленным значениям  диаметров труб, коллекторов и  условному давлению р_усл. равному (или большему) рабочему давлению р_раб, подбираются по справочникам [8.9] необходимые фасонные части и арматура. При этом качество обратных клапанов целесообразно выбрать более компактные и совершенные безударные клапаны.

 

Концентрический и эксцентрический  переходы бесшовные приварные из углеродистой стали

 

Эксцентрический

           250x300

           D_н=326 мм

           d_н=273 мм             

           L=180 мм

           m = 29.5 кг

Концентрический

           300x400

          D_н=426 мм

          d_н=325 мм

           L=220 мм

          m = 31.9 кг

 

Тройник неравнопроходный бесшовный приварной из углеродистой стали                                                       

                 

            500x400

             D_н=530 мм

             d_н =426 мм

              L=300 мм

              m =210 кг

           

 

 

 

 

 

 

 

Тройник равнопроходный бесшовный приварной из углеродистой стали

                

                   300x300

                  D_y=300 мм

                 D_н=325 мм

                L=220 мм

                H=200 мм

                 m=75.5 кг

 

Отвод крутоизогнутый, приварной из углеродистой стали с углом 90⁰

                D_у =500 мм    L₁=500 мм

                D_н=530 мм      L₂ =289 мм

                S=10 мм        L₃ =207 мм

                M=163.50 кг

 

                D_у =300 мм    L₁=450 мм

                D_н=325 мм      L₂ =260 мм

                S=10 мм           L₃ =185 мм

                M=121 кг

 

 

 

Задвижка параллельная с электроприводом и выдвижным шпинделем

           D_y=500 мм                 

           L=350 мм                   

         H=2650 мм                

 

          D_y=400 мм

         L=310 мм

         H=2170 мм

 

 

 

Клапан обратный поворотный дисковый 

     

       D_y=400 мм

       L=232 мм

       P_y=1,0 МПа

       m=128 кг

 

 

 

3.4 КОМПОНОВКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ТРУБОПРОВОДОВ И АРМАТУРЫ

 

С учётом принятой схемы расположения оборудования, трубопроводов и коллекторов  в плане и вертикальной схеме  насосной станции уточняется компоновка оборудования, трубопроводов и арматуры, ширина машинного зала в осях и  вычерчивается на миллиметровке  в М 1:50 план насосной станции (машинного  зала, вспомогательных помещений  и помещений для электрооборудования). На этом плане наносятся в масштабе насосы и электродвигатели (условно - прямоугольниками), трубы и коллекторы, арматура, а также монтажная площадка, балконы вдоль здания (для полузаглубленных и заглубленных насосных станций), лестницы, переходные мостики, площадки для обслуживания задвижек, каналы для размещения коллекторов и труб - в наземных насосных станциях [ 1, п. 7.10, п. 8.50].

Монтажная площадка предусматривается  на отметке подземных путей. Размеры  монтажной площадки в плане определяются габаритами оборудования или транспорта и максимальным приближением грузоподъёмного  механизма к разгрузочному оборудованию. Вокруг оборудования или транспорта, находящихся на монтажной площадке, должен быть обеспечен проход шириной  не менее 0,7 м. Размеры ворот или  дверей следует принимать исходя из габаритных размеров оборудования или транспорта (в последнем случае ширина ворот должна составлять 3 м).

Для предотвращения образования во всасывающем трубопроводе воздушных  мешков трубопровод прокладывают с  подъёмом в сторону насоса (уклон  не менее 0,005), а переходы с большего диаметра на меньший выполняют эксцентрическими, с горизонтальной верхней кромкой. Тогда воздух, выделяющийся из воды в зонах с пониженным давлением, будет свободно двигаться вместе с водой к насосу.

Из удобства монтажа и обслуживания просвет между низом трубы  и полом машинного зала должен составлять 300 мм для труб диаметром  до 450 мм и 500 мм - при большем диаметре.

Унифицированные размеры пролётов для зданий станций установлены 6 м и 12 м, следовательно, ширина машинного  зала в свету (между внутренними  поверхностями продольных стен) составит соответственно 5,6 и 11,5 м.

Если максимальный уровень грунтовых  вод расположен ниже пола или если грунтовые воды вообще отсутствуют, то подземная часть здания выполняется  в виде ленточного фундамента из сборных  бетонных блоков под стены верхнего строения. При этом глубина заложения подошвы фундамента насосного агрегата принимается не менее 0,5...0,7 м, а для глинистых грунтов не менее 1,25 м. Ориентировочно масса фундамента насосного агрегата должна превышать суммарную массу насоса и двигателя не менее чем в 5 раз. Если максимальный уровень грунтовых вод расположен выше пола машинного зала, а также если заглубление пола машинного зала п_тагл превышает 3,0 м, то подземная заглубленная часть машинного зала обычно выполняется из монолитного железобетона.