Насосная станция второго подъема

 

 

 

Графические характеристики:

Вариант I

 Характеристики насосов и водопроводной сети и анализ их совместной работы:

А – диапазон работы насоса К 90/85 с ПТЧ; Б – 2 насоса К 90/85; В – 3 насоса К 90/85; 
Г – 4 насоса К 90/85.

Вариант II

 

Характеристики насосов и водопроводной сети и анализ их совместной работы:

А – диапазон работы насоса К 45/55 с ПТЧ; Б – насос К 90/85; В – 2 насоса К 90/85; 
Г – 3 насоса К 90/85; Д – 4 насоса К90/85.

На основании анализа совмещенных графических характеристик насосов водопроводной сети были установлены рабочие диапазоны насосных агрегатов. Рабочий диапазон каждого насоса должен находиться в пределах рабочей области его характеристик:

К45/55 – (31-62 м3/ч),

  К90/85 – (65-115 м3/ч).

                                   Рабочие диапазоны:

       Вариант I   Вариант II

А) 19,3 – 115 м3/ч                                       А) 19,3 – 62 м3/ч

Б) 115 – 230 м3/ч                                       Б) 62 – 115 м3/ч

В) 230 – 345 м3/ч                                      В) 115 – 230 м3/ч

Г) 345 – 408 м3/ч                                       Г) 230 – 345 м3/ч

                                                                   Д) 345 – 408 м3/ч 

Избыточные напоры во всем диапазоне от Qн.с.min до Qн.с.max не должны превышать 60 м. Это условие выполняется. При несоответствии одного из параметров рассматривалась бы возможность применения насосов другого типоразмера.

Поскольку начало диапазонов А) первого и второго вариантов  меньше рабочих диапазонов соответствующих насосов, то мы производим комплектацию насосов в этих диапазонах с преобразователем частоты тока (ПЧТ).

          При пересчете характеристики регулируемого насоса допускается использовать приблизительные соотношения

 

 

 

 

 

 

где Q1, H1, N1 и η1 – параметры, характеризующие работу насоса при частоте вращения n1; Q2, H2, N2 и η2 – параметры, характеризующие работу насоса при частоте вращения n2.

          Для расчёта мощность N удобнее использовать следующие преобразования этих формул:

 

 

 

где Н1 и Н2 – соответственно напоры развиваемый насосом и требуемый при определенном расходе Q.

          Для других диапазонов мы используем  дроссельное регулирование. При  этом  методе регулирования характеристики насосов не изменяются,  в том числе и их мощность N, определяются по сводным характеристикам.

          С учётом выше сказанного определяем мощность N насосных агрегатов во всём диапазоне от Qн.с.min = 19,3 м3/ч до Qн.с.max = 408 м3/ч, не забыв о предусмотренных методах регулирования:

 

Вариант	Марка насоса	Кол-во насосов	Рабочий диапазон	Способ регулирования	Qн.с., м3/ч	Н1, м	Н2, м	n1, мин-1	n2, мин-1	N1, кВт	N2 (N), кВт
I	К90/85	1	А	Частотное	19,3	99,7	39,2	2900	1818	16	3,9
					40	100	39,5	2900	1823	21	5,2
					60	98	39,8	2900	1848	25	6,5
					80	92	40	2900	1912	29	8,3
					100	82	40,1	2900	2028	36	12,3
					115	73	40,2	2900	2152	38	15,5
	К90/85	2	Б	Дроссельное	115	-	-	-	-	-	50
					140	-	-	-	-	-	55
					160	-	-	-	-	-	59
					180	-	-	-	-	-	64
					200	-	-	-	-	-	69
					230	-	-	-	-	-	76
	К90/85	3	В	Дроссельное	230	-	-	-	-	-	86
					250	-	-	-	-	-	92
					270	-	-	-	-	-	96
					290	-	-	-	-	-	101
					320	-	-	-	-	-	109
					345	-	-	-	-	-	114
	К90/85	4	Г	Дроссельное	345	-	-	-	-	-	124
					360	-	-	-	-	-	128
					370	-	-	-	-	-	130
					380	-	-	-	-	-	133
					390	-	-	-	-	-	136
					408	-	-	-	-	-	140,5
II	К45/55	1	А	Частотное	19,3	62	39,2	2900	2306	7	3,5
					30	57	39,3	2900	2408	9	5,2
					35	56,5	39,3	2900	2419	10	5,8
					40	55	39,3	2900	2451	10,5	6,3
					50	52	39,6	2900	2531	12	8
					62	40	39,9	2900	2896	13	12,9
	К90/85	1	Б	Дроссельное	62	-	-	-	-	-	26
					70	-	-	-	-	-	27
					80	-	-	-	-	-	29
					90	-	-	-	-	-	32
					100	-	-	-	-	-	34
					115	-	-	-	-	-	38
	К90/85	2	В	Дроссельное	115	-	-	-	-	-	50
					140	-	-	-	-	-	55
					160	-	-	-	-	-	59
					180	-	-	-	-	-	64
					200	-	-	-	-	-	69
					230	-	-	-	-	-	76
	К90/85	3	Г	Дроссельное	230	-	-	-	-	-	86
					250	-	-	-	-	-	92
					270	-	-	-	-	-	96
					290	-	-	-	-	-	101
					320	-	-	-	-	-	109
					345	-	-	-	-	-	114
	К90/85	4	Д	Дроссельное	345	-	-	-	-	-	124
					360	-	-	-	-	-	128
					370	-	-	-	-	-	130
					380	-	-	-	-	-	133
					390	-	-	-	-	-	136
					408	-	-	-	-	-	140,5

 

 

 

 

На отдельном графике построим характеристики N = f(Q) всех рассматриваемых вариантов насосов с учетом их рабочих диапазонов и методов регулирования:

На основании сопоставления характеристик N = f(Q) рассматриваемых вариантов насосов, очевидно, что первый вариант наиболее выгодный с точки зрения потребления электроэнергии (оно меньше). Следовательно выбираем I Вариант, т.е. 4 насоса К90/85.

 

Раздел 2. Проектирование машинного зала здания насосной станции

 

1. Разработка конструктивной схемы и компоновка оборудования

 

Габариты машинного зала насосной станции в основном зависят от числа насосных агрегатов и их расположения. В прямоугольных зданиях агрегаты располагают в 1 или 2 ряда параллельно

 

 

или в 2 ряда в шахматном порядке.

 

 

Для выбранного числа насосных агрегатов (основных и резервных) с учетом схемы их расположения подбирают трубопроводы, запорно-регулирующие и защитно-гидроарматурные соединения и другую арматуру.

Схема размещения запорно-регулирующей арматуры должна обеспечивать возможность переключения основных и резервных насосов, а также отключение всасывающего и нагнетательного трубопроводов каждого насоса, с целью проведения ремонтных и профилактических работ.

Выбор типа насосов и количество рабочих агрегатов подлежит производить на основе расчетов совместной работы насосов, водоводов, сетей, регулирующих емкостей, суточного и часового графика водопотребления, условий пожаротушения и т.д. В машинном зале допускается устанавливать группы насосов различного назначения. Количество рабочих агрегатов 1 группы должно быть не менее 2-х. При установлении группы насосов с разными характеристиками количество резервных агрегатов следует принимать: для насосов большой производительности – таблица ниже; а резервные насосы меньшей производительности хранить на складе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          В разделе 1 определили количество рабочих агрегатов: 4 насоса типа К90/85. Проектируемая насосная станция относится к 1 категории надежности, тогда количество резервных насосов принимаем – 2 насоса типа К90/85. Следовательно, общее количество насосов составит 6 насосов К90/85. Выбираем расположение насосов в 1 ряд параллельно.

 Конструктивная схема машинного зала насосной станции:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет коммуникаций и подбор гидравлической арматуры

 

Выбор соединительно арматуры зависит от диаметров всасывающих и нагнетательный патрубков насосов и диаметра выбранных трубопроводов. Диаметр трубопровода определяется в зависимости от нормальной скорости движения воды и количества труб. Диаметры всасывающих и нагнетательных труб отдельных насосов рассчитываются на пропуск максимального расхода, приходящего на данный насос.

Диаметр труб с учетом соответственного расхода определяется по формуле:

,

где vэк – экономически наивыгодная скорость движения воды в трубопроводах.

Диаметр труб, мм	Скорости движения воды в трубопроводах насосных станций, м/с
	всасывающие	напорные
До 250	0,6 ¾ 1	0,8 ¾ 2
Св. 250 до 800	0,8 ¾ 1,5	1 ¾ 3
Св. 800	1,2 ¾ 2	1,5 ¾ 4

 

Трубы внутри насосной станции принимают стальные с соединением на сварке. Для конкретных участков трубопровода подбирают необходимую запорно-регулирующую, защитную и соединительную арматуру.

Напорные и всасывающие трубопроводы в пределах машинного зала насосной станции размещают в углубленных каналах с водосборными приямками или укладывают на полу машинного зала, обеспечивая уклон пола к приямку. Над трубами устраивают переходы.

Подборка диаметра трубопроводов:

          Позиция 1: Qн.с.max = 408 м3/ч = 0,113 м3/с,   vэк= 1,1 м/с

          Позиция 2: Qн.с.max = 408 м3/ч = 0,113 м3/с,   vэк= 1,1 м/с

          Позиция 3: Qн.max = 115 м3/ч = 0,032 м3/с,   vэк= 0,7 м/с

          Позиция 4: Qн.max = 115 м3/ч = 0,032 м3/с,   vэк= 0,9 м/с

          Позиция 5: Qн.с.max = 408 м3/ч = 0,113 м3/с,   vэк= 1,4 м/с

          Позиция 6: Qн.с.max = 408 м3/ч = 0,113 м3/с,   vэк= 1,4 м/с

Проверка:

,   

          Полученные  скорости должны попасть в выбранные интервалы.

          Позиция 1: Qн.с.max = 408 м3/ч = 0,113 м3/с,  d = 363мм

          Позиция 2: Qн.с.max = 408 м3/ч = 0,113 м3/с,   d = 363мм

          Позиция 3: Qн.max = 115 м3/ч = 0,032 м3/с,   d = 261мм

          Позиция 4: Qн.max = 115 м3/ч = 0,032 м3/с,   d =210мм

          Позиция 5: Qн.с.max = 408 м3/ч = 0,113 м3/с,   d =311мм

          Позиция 6: Qн.с.max = 408 м3/ч = 0,113 м3/с,  d =311мм

          Скорости  попадают  в выбранные  интервалы.

          Подберём гидравлическую арматуру, которая зависит от найденных диаметров Dу. Размеры и позиции арматуры указаны на схеме машинного зала здания насосной станции (формат А1, масштаб 1:25).

 

3. Определение габаритных размеров машинного зала

 

          Размер машинного зала определяется количеством и габаритами насосных агрегатов, а также размещением трубопроводов, запорно-регулирующей и предохранительной арматурой. Определение основных размеров машинного зала в плане сводим к установлению ширины и длины помещения. При проектировании машинного зала в плане соблюдаются необходимые размеры: между насосными агрегатами – 250 мм, между агрегатом и стеной 1000мм.

          Ширина здания (расчётный пролёт) определяется, исходя из габарита насосного агрегата (К90/85), строительной длины арматуры и фасонных частей.

          Стандартный пролёт здания равен 6, 9, 12 и 15 м.

          Определим ширину здания:

В=250м+L1+250мм+dк.вс+250мм+L2+L3+L4+L5+L6+L7+250мм+dк.н+250+L8+250мм,

где Ln – длины(L) и позиции(n) арматуры на схеме машинного зала здания насосной станции (формат А1), dк.вс  и dк.н  – диаметры коллектора.

В=250м+550мм+250мм+363мм+250мм+450мм+200мм+1600мм+250мм+

+500мм +330мм+250мм+311мм+250+500мм+250мм=6554мм(принимаем 6м)

          Длина здания определяется, исходя из количества основных и вспомогательных насосов, их габаритов, а также размеров монтажной площадки. Проход между насосными агрегатами, а также между агрегатами и строительными конструкциями должен быть не менее 1м. Размер монтажной площадки в плане равен монтажному пятну наибольшего насосного агрегата (К90/85).  Длина машинного здания принимается кратной 6 м при каркасном здании и кратной 1,5 м для бескаркасных зданий. В нашем случае здание аркасное, поэтому длину здания принимаем кратной 6 м.

          Определим длину здания:

L=8(проёмы)*1000мм+6(насосы)*663мм(ширина насоса)+(500мм+663мм+ +500мм (монтажная площадка))=9663мм(принимаем 12м)

          Высотное положение ремонтно-машинной площадки должно обеспечивать возможность погрузки-разгрузки оборудования на транспортные средства. Высота машинного зала насосной станции от чистого пола до нижней плоскости конструкции покрытия должна составить: