Сооружения, подводящие воду к насосной станции

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. СООРУЖЕНИЯ, ПОДВОДЯЩИЕ ВОДУ К НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

насосная станция водоподача канал

1.1 Общие положения

При колебаниях уровня воды в водоисточнике не более 5,0 м, малом содержании твердого стока и в целях сокращения длины напорного трубопровода насосную станцию целесообразно располагать подальше от береговой линии водоисточника. Иногда ее удаляют за пределы переработки берегов водохранилища. В этом случае соединение водоисточника и насосной станции осуществляют открытым подводящим каналом или трубопроводами.

Преимущество закрытого подводящего сооружения перед открытым является возможность сельскохозяйственного использования отчуждаемой земли по трассе трубопровода, сохраняется возможность беспрепятственного переезда сельскохозяйственной и другой техники.

Сечение подводящих трубопроводов подбирается так же, как и диаметр напорных трубопроводов. Скорость в подводящих трубопроводах принимают в пределах 1,5-2,5 м/с.

Закрытые подводящие трубопроводы устраивают самотечными напорными или сифонными.

1.2 Гидравлический расчет подводящего канала

Гидравлический расчет подводящего канала производится согласно “Руководству по проектированию магистральных и межхозяйственных каналов оросительных систем” (1974 г.). Канал проектируется в земляном русле. Характеристики поперечного сечения и уклон дна канала определяются по нормальному расходу, который соответствует максимальной координате графика водопотребления. По форсированному расходу вычисляется превышение берм и дамб канала над соответствующим уровнем воды и проверяется канал на неразмываемость. По минимальному расходу проверяется канал на незаиляемость.

Определим основные соотношения размеров канала. Поперечное сечение принимается трапециидальное соотношение

где b - ширина канала по дну, м;

h - глубина воды в канале при расчетном расходе, м.

Глубина воды в канале:

, м

где Q - максимальный расход воды в канале, м3/с;

Vp - допускаемая неразмывающая скорость (табл.6.1), м/с.

Таблица 1

Допускаемые неразмывающие скорости Vp для связанных грунтов при гидравлическом радиусе R = 1…2 м

Грунт	Vp, м/с	n
Супесь уплотненная	1	0,0225
Суглинки легкие	0,7…0,8	0,0225
Суглинки средние	1	0,0225
Суглинки плотные	1,1…1,2	0,0225
Глины нормальные	1,2…1,4	0,0225

Площадь живого сечения канала:



Ширина канала по дну определяется из формулы

Коэффициент заложения откосов “m” принимается из табл.6.2 в зависимости от грунтов и глубины наполнения.

Таблица 2

Коэффициенты заложения откосов “m”

Грунт	Подводных откосов при глубине наполнения	Надводных откосов (выше бермы)
	1	1…2	2…3
Глина, суглинок тяжелый и средний	1	1,5	1,5	1
Суглинок легкий и супесь	1,5	1,5	2	1,5

Полученное значение “b” увязывается с рекомендованной шириной канала по дну

bcm= 0,4;0,8; 1,0; 1,5; 2;2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 6; 7; 8; 9; !0; м

Принимаем “b” равной ближайшему большему стандартному значению.

bcm= 0,4 м.

Уточняем при принятом стандартном значении “bcm” глубину воды в канале, испоьзуя формулу

;

; м

Проверяем ;

Если полученное значение “” меньше рекомендуемого = 2,2…5, то принимаем b= 2,2h,

следовательно

Определяем глубину воды в канале из формулы при b= 2,2h; вычисляем “b” и принимаем ближайшее рекомендуемое “bcm”. bcm=2,5м.

Уточняем глубину воды в канале при принятом значении “ bcm ”.

Вычисляем смоченный периметр сечения

, м

м

и гидравлический радиус , м

Уклон дна канала определяем из формулы Шези:

;

где ;

при R < 1 м;

при R > 1 м;

n - коэффициент шероховатости (см. табл. 1)

В результате выполненного расчета получаем характеристики поперечного сечения канала “b”, “h”, “m” и уклон дна канала.

Для того, чтобы иметь возможность определять глубины воды в канале при разных расходах, производим с использованием формулы Шези соответствующие гидравлические расчеты и строим график наполнения канала

Расчеты проводим в табличной форме (табл. 3)

Таблица 3

Таблица расчета

h			R	C
0,3	0,885	3,58	0,25	32,53	0,5	0,44
0,6	2,04	4,66	0,44	36,91	0,75	1,53
0,9	3,465	5,74	0,6	39,58	0,94	3,19
1,2	5,16	6,82	0,76	41,74	1,15	5,93
1,5	7,125	7,9	0,9	43,36	1,26	8,98

По данным таблицы строим на миллиметровке график зависимости , на который наносим расходы, взятые с графика водопотребления, и соответствующие им глубины воды в канале (рис. 1)

Для обеспечения забора необходимого количества воды из водосточника устанавливают отметку дна канала в его голове. Превышение уровня воды в источнике над уровнем воды в подводящем канале принимается 0,07 м как для оконного подтопленного водослива с широким порогом. Принимаем равномерное течение воды в канале, а отметку его дна определяем по отметкам уровня воды в источнике

Расчет сводим в таблицу 4

Таблица 4

Определение отметки дна канала

№ п/п	Периоды с одинаковыми отметками уровней воды в источнике	Расход канала Q. М3/с	Глубина наполнения h
	0,4	0,45	0,3	96,5	96,13
	0,5	0,9	0,42	97,9	97,41
	0,6	1,35	0,56	98,5	97,87
	0,7	1,9	0,66	99	98,27
	0,8	1,35	0,56	98,5	97,87
	0,9	0,9	0,42	97,9	97,41
	1,0	0,45	0,3	96,5	96,13

Из таблицы 6.4 видно, что необходимо принимать наименьшую отметку дна =96,13, при которой обеспечивается забор воды необходимого расхода в любой период времени. Однако в период с большими расходами глубины наполнения будут больше, чем расчетные, а скорости заиляющими, поэтому саморегулирующие каналы со значительным количеством насосов необходимо проверять на условия незаиляемости.

1.3 Расчет отводящего канала

Обычно отводящим каналом является магистральный канал оросительной системы, конструкция которого и отметка его дна в голове бывают заданы, если нет, то расчет отводящего канала производится по тем же формулам, что и подводящий

Колебание уровня воды и его отметки в отводящем канале определяются по режиму работы канала в его голове.

В нашем примере параметры отводящего канала принимаются такими же, как и параметры подводящего.

2. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ И ГРАФИКА КОЛЕБАНИЙ УРОВНЕЙ ВОДЫ В ВОДОИСТОЧНИКЕ И ВОДОПРИЕМНИКЕ

По данным задания строятся на миллиметровке график водопотребления и график колебаний уровней воды в водоисточнике.

Уровни воды в водоприемнике колеблются в соответствии с подачей насосной станции. При большей отдаче насосной станции глубина воды в канале больше. Зная отметку дна отводящего канала и глубину воды в нем при соответствующем расходе, взятой с кривой h=f(Q), определим отметку уровня воды в канале в данный период водоподачи насосной станции. Построим график колебаний уровней воды в водоприемнике.

Графики разбиваются на периоды, в которых подача, уровни воды в верхнем и нижнем бьефах или нижнего бьефа имеют постоянные значения.

Пользуясь топографическим планом, строим продольный профиль по трассе водоподачи. Масштабы: вертикальный 1:100; 1:200; горизонтальный 1:500; 1:1000; 1:2000; в зависимости от высоты подъема и длины трассы. На рисунок наносим данные задания: геологическое строение местности, исходные отметки уровней воды.

2.1 Построение продольного профиля по трассе водоподачи

Пользуясь топографическим планом, строим продольный профиль по трассе водоподачи. Масштабы: вертикальный 1:100; 1:200; горизонтальный 1:500; 1:1000; 1:2000; в зависимости от высоты подъема и длины трассы (рис. 5.1). На рисунок наносим данные задания: геологическое строение местности, исходные отметки уровней воды.

3. ПОДБОР ОСНОВНОГО ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

3.1 Определение расчетного напора

Определение расчетного напора производим по формуле:

где :

HГ.СР - средневзвешенный геометрический напор, М.

?h - суммарные гидравлические потери во всасывательной и нагнетательной трубе.

Hсв - свободный напор, (м), учитывается в том случае если водоприемником служит гидрант.

Для определения Нг.ср пользуемся совмещенный график колебаний уровней верхнего и нижнего бьефа (Рис. 7.1), по которому устанавливаются геометрические напоры Нri и их продолжительность ti .

Тогда: (8.2)

=16527,04/214=77,23 м

Таблица 3.1

№	Число дней периодов	Отметка УВ в отв. канала	Отметка УВ в источнике	Нpi геодез сост. В данный период	Произведение Нpi*ti
1	30	174,9	96,5257	78,460.8	2352
2	31	175,02	97,9	77,1258.9	2390,72
3	30	175,16	98,5	76,66	2299,8
4	31	175,26	99	76,26	2364,06
5	31	175,16	98,5	76,66	2376,46
6	30	175,02	97,9	77,12	2313,6
7	31	174,9	96,5	78,4	2430,4
	214				16527,04

Суммарные гидровлические потери напора состаят из гидравлических потерь на трение по всасывающего и трубопроводов и гидравлических потерь на местные сопротивления ,т.е.

?hт = hтв+ hтн + Hm ,м

?hт = 0,5 + 1 + 8= 9,5 м

Так как насосная станция и трубопровод ещё не запроэктированы, то потерями напора можно задаться на основе существующего опыта проэктирования. Местные потери напора можно принять равным hm=0,7…1,2 и при использовании осевых насосов Q > 1 м3/c, hm=1.0…1,5 - для центробежных насосов. Потери насоса на трение по длине во всасывающем трубопроводе принимают предварительно равным =0,5…0,75 м, а в напорном трубопроводе их рекомендуют вычислять следующим образом:

hт.н = i · Lт.н ,м

hт.н=4·2=8м

где: i - удельное сопротивление по длине трубопровода, м

Lт.н - длина напорного трубопровода, определяемая предварительно по продольному профилю;км.

Удельное сопротивление трубопроводов.

Таблица 3.2

Максимальная подача насосной станции, м3/c. Q	Сопротивление i на 1 км напорного трубопровода, м.
До 3	4,0
3…10	3…3,5
Больше 10	2,5…3.0

3.2 Определение расчетного расхода насоса и числа агрегатов

Расчетный расход насоса определяется из условия лучшего обеспечения графика водопотребления и максимальной экономической эффективности работы насосной станции.

В качестве расчетной подачи основного насоса QP принимается минимальная подача насосной станции Qmin , которая соответствует минимальной ординате графика потребления (рис. 7.1). Тогда число рабочих агрегатов определяется по формуле:

nP = Qmax / Qmin

nP = 1,9 / 0,45 ? 5

где : Qmin , Qmax - минимальная и максимальная ордината графика водопотребления, мз/c.

На насосных станциях (НС) должны устанавливаться резервные агрегаты:

На НС первой категории надежность подачи (с. 5-6 [2]) при числе основных агрегатов 1-4 = 1, при небольшом числе = 2.

На НС второго категории надежность подачи при числе основных агрегатов 1-8 =1, при большем = 2.

На НС третьей категории надежность подачи, резервные агрегаты как правило не предусматриваются.

Таким образом, число установленных агрегатов с учетом резервного агрегата:

ny = np + 1

ny = 5 + 1=6

При выборе числа агрегатов следует учитывать, что на мелиоративных насосных станциях оптимальное число агрегатов 4…5, минимальное 2…3, максимальное 8.

3.3 Выбор марки основного насоса

Насос выбирают в приделах устойчивой зоны характеристики с максимальной КПД и хорошими кавитационными показателями при гарантированной заводом производителем допустимой высоты всасывания;

а) он должен обеспечивать наиболее точно Нр и Qр;

б) в условиях переменного режима напоров наиболее целесообразно

применять осевые насосы;

в) насос должен иметь большее число оборотов, что уменьшает его вес, а также вес двигателя, снижая стоимость агрегата;

г) насос должен обладать лучшими эксплуатационными (удобство монтажа и демонтажа, более совершенные подшипники и сальники);

д) насосы должны быть серийного изготовления. Марку насоса подбирают согласно Qp и Нр по каталогам насосного оборудования.

Рис. 3.1 Характеристика насоса Д 2000-100

3.4 Подбор электродвигателя

Электродвигатели выбираются, по максимальной потребной мощности на валу насоси, частоте вращения и форме исполнения (горизонтальные и вертикальные).

Максимальная мощность двигателя определяется по формуле :

Nдв = (9,81 · Qн / Юн · Юпер)·К = (9,81·87·0,45/0,7·1)·1,05=576,1 кВт

где: Qн, Hн - расход и напор насоса, дающие наибольшую мощность по режиму работы;

К-коэффициент запаса;

Ю - коэффициент полезного действия насоса в долях от единицы,

Юпср - КПД передачи при прямом соединении двигателя и насоса, Юнер =1,0.

Значения Qn, Нц, Лн рассчитываются по рабочей характеристике (у центробежных насосов при минимальном напоре рабочей области, а у осевых при минимальном расходе и КПД при угле разворота лопастей, определенному по положению расчетной точки А).

Первоначальную расчетную мощность по указанной формуле определяют без учета коэффициента запаса К, после чего находят коэффициент запаса по таблице 8.5 и уточняют значение мощности.

Таблица 3.5

Коэффициент запаса мощности электродвигателя.

Мощность двигателя. кВт	1…2	2…10	10…50	50…100	100…200	> 200
Коэффициент К	2	2…1,3	1,3…1,2	1,2…1,1	1,1…1,05	1,05

Марку двигателя подбирают по справочникам или приложению

При этом мощность подобранного электродвигателя может отличаться от расчетной только в сторону увеличения до 30%, частота вращения его должна быть немного больше частоты вращения насоса. Схему марки электродвигателя снимают на кальку и выписывают габаритные размеры и параметры. В рассматриваемом примере принимаем двигатель асинхронный ФАМСО 1512-6, высота 1415мм .ширина 1575мм,длина 2293мм, Ю = 985 об/мин, Юдв = 93,5 ; Nдв=780кВт; U=6000В, масса 5150кг.

Насосы типа К, Д, В, О и ОП, применяемые на мелиоративных насосных станциях, поставляют насосостроительные заводы комплектно с электродвигателями. Если комплектуемые с насосами электродвигатели не отвечают требованиям установки или проектируется новый тип насоса, то необходимо учитывать следующие рекомендации ВСН-П-18--76:

для насосов мощностью до 200 кВт следует применять низковольтные асинхронные электродвигатели, при большей мощности и необходимости частых пусков -- высоковольтные асинхронные двигатели;

для насосов мощностью 250 кВт и более следует применять высоковольтные синхронные электродвигатели желательно с тиристорным возбуждением; напряжение и мощность электродвигателя необходимо согласовывать со схемой внешнего электроснабжения; при подборе электродвигателя необходимо обеспечивать заданную для вала насоса частоту вращения и мощность, которая рассчитывается по формуле (8.14).

Номинальная мощность электродвигателя в каталогах дается при температуре окружающей среды 35 °С. В тех случаях, когда эта температура выше, номинальная мощность электродвигателя снижается согласно формуле

Nдв = К2·N ном

где К2--температурный коэффициент.

Для асинхронных электродвигателей: К2= 0,95 при t = 40 °С; К2=0,9 пpи t = 450C; К2 = 0,85 пpи t =50 0C.

Для синхронных электродвигателей: К2 = 0,95 при t = 40°С; К2=0,875 пpи t = 450C и К2 = 0,75 пpи t = 500C.

С учетом этих данных электродвигатель следует выбирать с большей номинальной мощностью.

Форма исполнения электродвигателя должна соответствовать условиям окружающей среды, учитывая указания ГОСТ 15150--69 и технические характеристики оборудования. Как правило, для мелиоративных насосных станций выбирают обдуваемые электродвигатели с влагоустойчивой изоляцией.

Электродвигатели мощностью более 630 кВт желательно применять закрытые, чтобы исключить чрезмерный нагрев воздуха в машинном зале здания насосной станции.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ВЫСОТЫ ВСАСЫВАНИЯ И ОТМЕТКИ ОСИ НАСОСА

Отметка оси насоса устанавливается исходя из условий бескавитационной работы насоса.

Кавитаций - опасное явление, приводящее к разрушению pa6очих органов насоса, поэтому ее необходимо предупреждать. Для нормальной работы насосов необходимо, чтобы минимальное абсолютное давление в области входных кромок лопаток рабочего колеса “Pmin” превышало упругость паров жидкости при данной температуре “Рнж”, то есть “ Pmin > Рнж” Для соблюдения этог( условия прежде всего требуются правильные расчеты геометричес кой высоты всасывания и размеров всасывающей линии.

Практически отметка оси установки насоса определяется по кавитационным характеристикам "?hдоп - Q " или " Hдоп - Q ", которые используются для получения допустимой геометрической высоты всасывания “ hвдоп ”

(9.1)

hвдоп = 6 - 0.5 - 1 / 2 · 9.81 = 5,45 м

где: - допустимая вакуумметрическая высота всасывания насоса (снимается с характеристики “- Q” минимальное значение "" в рабочей зоне насоса);

hВТ - потери напора на всасывающем тракте насоса, обычно задаются в пределах hВТ = (0,5 - 0,6) м;

VВ - скорость течения жидкости во-всасывающем патрубке насоса при расходе, соответствующем принятому значению " " VВ = (1-1,5) м/с.

HA - атмосферное давление, выраженное в м водяного столба жидкости, НА= 10 м;

hпж - давление насыщенных паров жидкости при температуре t = 20°, принимать hпж = 0,2 м;

?hдоп -допустимый кавитационный запас ( снимается с характеристики “?hдоп” в рабочей зоне насоса).

Учитывая возможности колебаний уровней воды в водоисточнике и недопустимости кавитации в насосе при всех возможных его работы, отметки установки оси насоса предварительно принимаем равной (с учётом знака у “hвдоп”):

? оси.нас=?min ГВНБ + hвдоп

? оси.нас = 99 + 5,45 = 104,45 м

5. ВЫБОР ТИПА ЗДАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

Конструкция здания мелиоративной насосной станции зависит от типа и производительности насосов, режима водоисточника и других условий.

Насосные станции подразделяются на заглубленные (блочные, шахтно-блочные, камерные, шахтно-камерные) и незаглубленные.

Местоположение сооружений на трассе водоподачи, протяженность каналов и особенно напорных трубопроводов определяются технико-экономическими расчетами.

При выборе типа здания станции можно руководствоваться следующими указаниями:

а) "Блочный" тип здания станции применяется при установке насосов с вертикальным валом типа В, О или ОП и подаче одного насоса более 2 м3/с. Рабочее колесо насоса должно быть расположен ниже минимального уровня воды в водоисточнике.

б) Здание насосной станции камерного типа с сухой камерой применяется при подаче одного насоса менее 2м /с. Насосы для этого типа здания устанавливаются любой конструкции. Насосы могут устанавливаться с любой высотой всасывания: положительной или отрицательной. Колебания уровней воды в водоисточнике могут быть любыми.

в) Здание насосной станции "камерного" типа "с мокрой камерой" и затоплением насоса оборудуется осевыми вертикальными насосами с подачей одного насоса менее 2 м3/с, насосы устанавливаются только с отрицательной высотой всасывания (подпор не менее 1.0 м). Колебания уровней воды в водоисточнике должны быть такими, чтобы не затапливался сальник насоса, т.е. величина колебаний уровней воды имитируется габаритами насоса. Это устаревший, редко применяемый в настоящее время, тип здания. В случае, если колебания уровней воды будут больше, чем указано, и происходит затопление сальника насоса, то применятся здание насосной станции с мокрой камерой и сухим помещением для насоса, либо здание блочного типа.

г) Незаглубленный тип здания станции применяется при подаче одного насоса менее 1.5 м3/с, оборудуется насосами с горизонтальным валом, имеющими положительную высоту всасывания. Колебания уровней воды в водоисточнике должны быть в пределах допустимой геометрической высоты всасывания насоса.

д) Плавучие насосные станции применяются для забора воды из рек и водохранилищ при колебаниях уровней воды более 5 м, размываемых руслах и наличии глубин не менее 1 м. Подача насосных станций, как правило, не превышает 10-18 м3/с. В табл. 10.1 даются основные факторы, определяющие тип здания стационарной насосной станции.

Таблица 5.1

Тип здания насосной станции

Наименование факторов	Тип здания насосной станции
	Блочный	Камерный	Незаглубленный
		С сухой камерой	С мокрой камерой и затопленным насосом	С мокрой камерой и сухим насосным помещением
1. Подача одного насоса Q, м3/с	>2,0	<2,0	<2,0	<2,0	<1,5
2. Тип насоса	В, О, Оп	Любой	0	Любой	Центробежный с горизонтальным валом
3. Геометрическая высота всасывания	Отрица-тельная	Любой	Отрицательная	Отрицательная	Положительная
4. Колебания УВ в водоисточнике	Любые	Любые	Малые в пределах габаритов насосов	Средние до 8.0 м	В пределах допустимой высоты всасывания насоса

Определение размеров здания насосной станции сводится установлению ширины, высоты и длины надземной и подземной частей здания» При этом следует учитывать следующие рекомендации

1. В здании применять однорядную компоновку основных агрегатов.

2. Верхнее строение проектируют из облегченных или сборных железобетонных конструкций заводского изготовления; пролеты зданий назначают равными (6, 9, 12, 15) м при шаге колонн 6 и 12 м.

3. Высоту помещений Нн.ч. (от отметки чистого пола низа несущих конструкций на опоре) назначают равной 3; 3,6; 4,2;4,8; 5,4; 6,0; 8,4; 9,6; 10,8; 12,6 м (рис. 10.1).

4. При компоновке вертикальных агрегатов электродвигатели устанавливать на незатопляемых отметках.

5. Подземную часть здания проектируют из монолитного железобетона; толщину стен и днища подземной части здания принимать равной 0,1 Нст , где Нст - максимально возможный напор на конструкцию в рассматриваемом сечении ( м ).

6. В здании должны быть обеспечены следующие минимально допустимые проходы:

- между горизонтальными насосными агрегатами или их фундаментами с электродвигателями напряжением: до 1000 В - I м более 1000 В - 1,2 м

- между стеной у. горизонтальными насосным агрегатом в зависимости от напряжения электродвигателя соответственно -1...1,2 м;

- между вертикальными агрегатами в зависимости от подачи насоса (2 - 10) мз/c соответственно - 1,5 ... 2,5 м;

- от стены до фланцевого соединения - 0,3…0,4 м;

- высота между проносимым с помощью гибких строп грузом и оборудованием - 0,5...0,7 м;

- между проносимым оборудованием и выступающими частями - 0,3....0,5 м;

-ширина служебных мостиков - 0,8 м.

7. Всасывающие и напорные трубопроводы укладываются чтобы низ трубы возвышался над чистым полом не менее, чем 0,15....0,25 м.

Верх фундаментов .под оборудование должен возвышаться над уровнем чистого пола не менее, чем на 0,1 м.

9. Превышение уровня пристанционной площадки над максимальным уровнем воды в источнике принимать равным 0,35 м при водозаборе из магистрального канала и 0,8....1,0 м при водозаборе ив рек и водохранилищ.

10. Превышение уровня чистого пола над уровнем пристанционной площадки равно 0,15...0,2 м.

11. Размеры окон принимать в соответствии со следующим модулем - ширина окна кратна 50 см, высота окна кратна 60 см. (например (150х240) см).

Рассмотрим отдельно для насосов различных типов принципы конструирования зданий насосных станций.

Принимаем незаглубленный тип здания

Рис. 5.1 Поперечный разрез и план здания насосной станции наземного типа



Рис. 5.2. Продольный разрез здания насосной станции наземного типа.

5.1 Расчет подводных, всасывающих и напорных внутристанционных трубопроводов

Внутри здания насосной станции располагаются трубопроводы основных насосов с переключающими их соединениями у а также арматура, устанавливаемая на них: задвижка, обратные клапана, монтажные вставки, компенсаторы и др.

Трубопроводы внутри здания станции можно разделить на две группы (кроме трубопроводов вспомогательных систем); всасывающие и напорные.

По всасывающему трубопроводу вода из источника забирается насосом, а по напорным линиям подается насосами к внешним напорным водоводам.

В мелиоративных насосных станциях всасывающие трубы обычно имеют большой диаметр и малую длину. С целью уменьшения размеров здания станции для упрощения эксплуатации насосов в таких станциях, как правило, на каждый насос проектируют свою всасывающую линию.

Диаметры всасывающих трубопроводов назначают в соответствии с действующими сортаментами и в зависимости от допустимой скорости воды в трубах - (I - 1,5) м/с. Задвижки на всасывающих линиях ставят только тогда, когда насос работает под заливом. Монтажные вставки (длиной (50-60) см) устанавливаются для удобства монтажа и демонтажа насоса во всех случаях. Схема коммуникаций напорных трубопроводов зависит от назначения и условий работы насосной станции» числа установленных на ней насосов и количества ниток внешних напорных водоводов.

При длине напорного трубопровода до 200 и (для насосов марки "О" и "ОП" до 300 м) на мелиоративных насосных станциях принимают свой трубопровод на каждый установленный на станции насос. Параллельная работа насосов в этом случае исключается.

Рис. 5.3 Схемы соединений коммуникаций напорных трубопроводов: I - насос; 2 - обратный клапан; 3 - задвижка

При длине трубопровода более 200 м (для осевых насосов “O” и "ОП" более 300 м) обычно устраивают две нитки напорного трубопровода, К одному напорному трубопроводу рекомендуется подсоединять не более трех насосов (рис. 5.3 г).

Диаметры внутристанционных напорных коммуникаций назначь в зависимости от допустимой скорости воды - (2,5 -3) м/с»

В схему внутристанционных напорных коммуникаций входят следующие фасонные части и арматура (рис. 5.4):

Рис. 5.4 Внутристанционные коммуникации насосных станций: 1 - косой переход, 2 - монтажная вставка, 3 - насос, 4 - монтажная вставка, 5 - обратный клапан, 6 - задвижка, 7 - диффузор, 8 - напорная труба.

- монтажная вставка (подбирается по диаметру напорного патрубка насоса);

- обратный клапан (отсутствует на станциях с насосами тин "В", ОП", "О", а также на станциях с насосами типа "Д", имеющих длину напорного трубопровода до 200 м и геодезическую высоту подъема до 20 м);

- регулирующая задвижка (отсутствует на станциях с осевыми насосами, работающими на самостоятельные трубопроводы);

- переход от диаметра задвижки к диаметру внутристанционного напорного трубопровода.

Арматуру трубопроводов (задвижки и обратные клапана) подбирают по требуемым размерам (диаметру присоединительного фланцы) и давлению, которое определяется по формуле:

атм. (5.1)

Таблица 5.2

Основные размеры и масса параллельных задвижек с ручным приводом
Условный проход ДУ в мм	Тип задвижки	Размеры мм	Масса кг
		L	Н	d
250	30ч6бр	450	1084	320	179
300	"	500	1265	360	253
350	"	550	1490	400	444
400	к	600	1660	500	360
500	30ч15бр	700	1205	640	821
600	"	800	1695	640	1255
800	К	1000	2250	800	2560
1000	30с514нж1	550	3980	640	1252
1200	30с514нж1	630	4670	1000	1800

Таблица 5.3

Габаритные размеры и масса обратных клапановритные размеры и масса обратных клапанов
Диаметр условного прохода ду мм	Тип обратного клапана	Длина 1 мм	Масса М кг
250	Обратный поворотный клапан фланцевый	12	52,5
300		130	45,5
400		170	128
500		200	183
600		240	237
800	Обратный клапан с эксцентричной поездкой	350	808
1000		400	1176
1200		650	1620
1400		800	2500

Скорость течения жидкости в задвижке и обратном клапане при расчетном расходе не должна превышать 4 м/c. Если скорость будет превышать 4 м/с, рекомендуется вставку конусного типа и увеличить диаметр задвижки и обратного клапана.

Рис. 5.5. Схема задвижки параллельной с электроприводом на давление до 64 кгс/с

Рис. 5.6 Схема задвижки параллельной с ручным приводом на давление до 10 кгс/см2

Рис. 5.7 Схема однодискового обратного клапана фланцевого на давление до 16 кгс/см3: 1 - корпус, 2 - рычаг, 3 -диск, 4 -уплотнение диска, 5 - уплотнение корпуса, 6 - ось, 7 - крышка

Длину переходов от одного диаметра к другому принимают равной - (6…7) (D2-D1). На всасывающей линии обычно устраивают косой переход, имеющий верхнюю горизонтальную образующую. Угол схождения нижней образующей конуса не должен превышать 14°.

Lкон = (3…4) (D2 - D1) (10.2)

5.2 Здание насосной станции наземного типа.

Горизонтальные насосы типа Д, К, ЦНС обычно устанавливаются в зданиях наземного или камерного типа. Тип здания проектируемой станции определяется в процессе конструирования в следующей последовательности:

- на чертеж наносят вертикальную и горизонтальную оси агрегатов и на полученных осях по рабочим чертежам вычерчивается эскиз насоса с всасывающими и напорными коммуникациями;

- обозначается отметка оси насосного агрегата (см. 9 главу) и уровни воды в водоисточнике (максимальный и минимальный);

- определяем отметку пола машинного помещения, принимая ее на (15-25) см ниже внутристанционных труб (или на 10 см ниже верха фундамента под агрегаты);

- определяем тип здания станции: если отметка пола машинного помещения выше максимальной отметки уровня воды в водоисточнике более, чем на 50 см, то принимается наземный тип, если менее 50 см. - камерный тип; действительная отметка оси установки насоса на станции наземного типа уточняется из формулы:

? оси.нас=?mах ГВНБ + 0,5 + h

? оси.нас= 99 + 0,5 +1,045=100,545 м

где h - расстояние от оси насоса до отметки чистого пола, м. Разберем в отдельности последовательность компоновки зданяя станции наземного и камерного типа.

Насосные станции наземного типа проектируются как обычные промышленные здания. Если они оборудована подвесными кранами грузоподъемностью 5 т, их выполняют как каркасными, так и бескаркасными, а при установке мостовых кранов - только каркасными.

В последние годы большинство зданий насосных станций строя

каркасного типа из сборных железобетонных элементов промышленного изготовления (см. приложение I). Каркас здания выполняют в виде рам, колонны (стойки) которого защемлены в отдельно стоящих фундаментах, а балки (ригели) шарнирно опираются на верх колонн. Стены здания обычно выполняют из сборных панелей (см. рис. 10.1;10.2).

Дальнейшее конструирование здания станции производится в

следующем порядке:

- с учетом вышеуказанных рекомендаций определяется расчетный

пролет здания:

B = 2b1 + bнас + Lм.в + Lоб.кл + L3

В=2*1+1,550+0,5+0,17+0,6=4,82 м (принимаем ближе к стандартному 6(м)

где b1 - минимально допустимое расстояние между стеной здания и насосным агрегатом; b1 = (100-I20) см (см. стр. 28 настоящего пособия);

bнас - (ширина насоса, определенная по заводскому чертежу)=1,550(м)

Lм.в - (длина монтажной вставки) (Мв = (50-60) см)

Lоб.кл - (длина обратного клапана, определяемая по чертежу)=0,17(м)

L3 - (длина задвижки, определяемая по чертежу)=0,6(м)

Определив расчетный пролет "В", получаем минимально допустимую ширину машинного зала. Искомый пролет здания "В" принимаем по ближайшему большему размеру унифицированных пролетов промышленных зданий.

Расчетные пролеты зданий редко совпадают со стандартными, поэтому проводят их корректировку: обычно варьируют размеров " b1 " увеличивая его с той стороны здания, где предполагается устанавливать вспомогательное оборудование.

по грузоподъемности и габаритной ширине здания выбирается подъемно-транспортное оборудование машинного зала. При массе монтируемых агрегатов до 5 т устанавливаются ручные подвесные краны (рис. 10.8), более 5т - краны мостовые ручные (рис. 10.9). Пролет ручного подвесного крана принимается на 1,5...1, а ручного мостового крана на 1,5 м меньше пролета здания. Лишняя длина крана отрезается.

Грузоподъемность крана принимается по массе наиболее тяжелой монтажной единицы с учетом 10% надбавки на массу траверс и строп. За монтажную единицу можно принимать: ротор вертикального электродвигателя, если электродвигатель поставляется в разобранном виде (в каталоге указан вес ротора); горизонтальный агрегат в сборе при наличии заводской фундаментной плиты;

в остальных случаях в отдельности насос, электродвигатель, задвижку.

- определяется высота здания станции по формуле:

Нн.ч.з = h1 + hзап+ hгаб.дет + hстр + hкр + hм +0,2

Нн.ч.з = 1,42 + 0,5 + 1,66 + 1 + 1,9 + 0,5 +0,2 = 7,18 м

где h1 - (расстояние от чистого пола до верха корпуса насоса (или двигателя), размер снимается по чертежу)=1,420(м)

hзап - запас на пронос детали над установленным оборудованием; hЗАП = (50- 70) см,

hгаб.дет - (размер самой габаритной монтажной единицы)=1,660(м)

hстр - размер строп для захвата поднимаемой детали, hСТР= (70 - 100) см;

hкр - (высота крана при стянутой тали, принимают по данным каталога на краны)=1,900(м)

hм - (высота монорельса, принимают по каталогам на краны)=0,5(м)



Рис. 5.9 Кран грузоподъемностью (5…50) т мостовой электрический

Полученную высоту здания округляют до ближайшей большей стандартной высоты в соответствии с вышеизложенными рекомендациями.

- определяется длина машинного зала по уравнению:

Lзд = L1 + m·Lагр + L2 ·(m-1) + Lм.п;(м)

Lзд =1,2+6*4,343+1,2(6-1)+4,793=38 м

где L1 - расстояние между торцом оборудования и стеной (см. стр. 30 настоящего пособия)=1,2(м)

т - (количество установленных на станции агрегатов)=6

Lагр - (габаритные размеры насосного агрегата в сборе)=4,343(м)

L2- (расстояние между торцами оборудования; может быть различным в случае, если внутристанционные трубопроводы совпадут с местами установки колонн каркаса) (см. стр. 30)=1,2(м) Lм.п - длина монтажной площадки, определяется из условия расположения ремонтируемого оборудования,

Lм.п = Lгат.дет + 2,5 ; м

Lм.п = 2,293 + 2,5 = 4,793

где Lгат.дет - длина самой габаритной ремонтируемой детали, м.

Примечание: Lм.п ? 1,5 ( Lагр + L2) = 1,5·(4,343 + 1) = 8,0145 (м)

Окончательную длину здания принимают с учетом стандартного шага колонн (6 и 12 м).

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАПОРНОГО ТРУБОПРОВОДА

Напорные трубопроводы служат для транспортировки воды от внутристанционных трубопроводов до водоприемника и являются одной из ответственных частей, входящих в комплекс сооружений машинного водоподъема. Их стоимость иногда превышает стоимость всей насосной станции с оборудованием, поэтому выбор

материала стенок, количества ниток и диметра напорного трубопровода должен быть тщательно обоснован.

6.1 Определение числа ниток напорного трубопровода

В рассматриваемом примере для технико-экономического обоснования числа ниток напорных трубопроводов приняты 2 варианта (а и б) соединения напорных трубопроводов с насосами (рис. 6.1).

Рис 6.1. Варианты соединения трубопроводов с насосами

6.2 Определение расчетного расхода напорного трубопровода

Для определения числа напорных трубопроводов и их экономического диаметра по минимуму приведенных затрат необходимо определить расчетный расход трубопровода qрт , представляющий собой некоторый средне кубический приведенный расход.

Величина qрт зависит от графика водопотребления, числа ниток напорных трубопроводов, числа насосов и схемы их соединения.

Расчетный расход для напорного трубопровода в схемах а, б, г, д (рис. 13.1) и для графика водопотребления (рис. 7.1) определяется по формуле

Расчетный расход для напорного трубопровода в схемах подобных "е" (количество насосов, подключенных к каждой нитке одинаковое) определяется но формуле:

qрт = Qmin·

где Яi - максимальное количество насосов, работающих на один, трубопровод в i период. Для графика водопотребления на рис.7.1 в период t-=1; в t-=2; в t-=1

6.3 Выбор материала стенок

Напорные трубопроводы изготовляются из монолитного и сборного железобетона, стали, асбестоцемента, пластмасс и других материалов. Материал выбирают в зависимости от диаметра и расчетного давления в напорном трубопроводе.

Предварительно диаметр можно определить по формуле

где Vдоп принимается равной 1,6...2 м/с. Стандартные диаметры для труб из разных материалов приведены в приложении 6. Выбираем предварительно материал труб, используя следующие рекомендации: асбестоцементные трубы рекомендуются диаметром до 500 мм при расчетном давлении 1,2 МПа (12 атм.); железобетонные сборные ~ диаметром 0,5 - 1,6 м при давлении до 1,5 МПа (55 атм.); железобетонные монолитные - диаметром более i,6 м при давлении 0,4 - 0,5 МПа (4-5 атм.); стальные трубопроводы применяются любых диаметров и при любом давлении но рекомендуется только для осушительных насосных станций с короткими напорными трубопроводами в целях экономии металла. Затем проверяем трубы па прочность по следующей методике. Определяется максимальное давление по формуле

НТ.Р = НР + Нуд

НТ.Ра = 86,73 + 101,9 = 188,63 ? 19 атм

НТ.Рб = 86,73 + 81,55 = 168,28 ? 17 атм

где Нр - расчетный напор, м;

Нуд- повышение давления при гидравлическом ударе.

Повышение давления при гидравлическом ударе определяется при длине трубопровода более 150 м по формуле:

Нуд = ?V· a/g

H=1·1000/9,81=101,9

H=1·800/9,81=81,55

где ?V - величина изменения скорости воды в трубопроводе, м/с; а-скорость распространения ударной волны, которую ориентировочно можно определить для стальных железобетонных труб по следующим данным:

при Дтр = 100 - 600мм а = 600 - 800мм

при Дтр > 600мм а = 800 - 1000мм

Для асбестоцементных труб эти же значения берутся с коэффициентом 0.6.

После определения расчетного давления уточняется материал стенок трубопровода.

Д = 1,13=0,9 м

Д=1,13=0,4 м

Максимальное давление равно

Нтр = НР + ?V· a/g

H= 70,6 + 81,5 = 152,1 м; 15атм

H=70,6+61,2=131,8 м; 13 атм

6.4 Определение экономически выгоднейшего числа ниток и диаметра напорного трубопровода

Выбор экономически выгоднейшего диаметра осуществляется путем сравнения нескольких вариантов по минимуму приведенных затрат, которые

включают в себя капитальные вложения и эксплуатационные издержки, т.е.

где Еп - нормативный коэффициент, принимаемый в мелиорации 0,125-0,15;

К - стоимость укладки 1 м напорного трубопровода из выбранного матери ала или стоимость 1 пог.м трассы водоподачи при нескольких напорных трубопроводах (приложение 6);

С - суммарные эксплуатационные издержки.

C = a · Э + в · К

где а - стоимость 1 кВт. Ч электроэнергии, принимается 2,53 руб/кВ;

в - процент отчислений на капительный ремонт и восстановление, для стальных труб в = 4.75 %; для железобетонных в ^ 3.75 %; для асбестоцементных в =*"- 7.5 %;

Э - количество электроэнергии на преодоление потерь напора в трубопроводе или трубопроводах на пог.м трассы водоподачи.

Э = 9,81 · q · J · ?t · n / Юну

где j - потери напора в м на 1 м трубопровода, могут быть определены по [6] или по формулам (87); (88); (89); [2];

- количество часов работы данного трубопровода в году, определяется по графику водопотребления;

n - число напорных трубопроводов;

Юну - коэффициент полезного действия насосной установки.

Юну = Юн · Юдв · Юс

где Юн - КПД насоса, снимаемый с характеристики при расчетном расходе;

Юдв - КПД двигателя по паспорту;

Юс - КПД сети, учитывающий потери на участке от щита до двигателя принимается 0,98 - 1.

Расчет экономически выгоднейшего числа ниток (варианта соединения трубопроводов с насосами) и диаметра напорного трубопровода сводится в таб.13.1.

Таблица 6.1

Технико -- экономические расчеты по трубопроводу

Материал труб.	Расчетный расход,qРТ	Диаметр трубопровада,ДТР	Потери напора на 1 пог.м.J=0,001735·qРТ2/ДТР5/3	Количество затраченной элект. Энергии,Э,кВт·ч.	Стоимость электроэнергии,Э·а,руб.	Стоимость 1 пог. м. трасы водоподачи.	Отчисления на ремонт и востановление.	Сумма эксплуатационных издержек.	Приведенные затраты.
ж/б сборные	1,21	0,7	0,00461	401,497	1015,79	6900	258,75	1274,54	2309,54
		0,8	0,00369	321,772	814,08	7600

Подобные документы

• Термические методы и средства обезвреживания, переработки и утилизации нефтесодержащих отходов по технологии EX SITU

  Расчет основного и подпорного магистрального насоса. Пересчет характеристик основного и подпорного насосов с воды на вязкую жидкость. Определение числа насосных станций. Расстановка насосных станций по трассе нефтепровода. Расчет гидравлического уклона.
  
  контрольная работа [737,8 K], добавлен 03.06.2015
  

• Водозаборные сооружения

  Выбор места расположения и типа водозабора. Разработка конструкций водозаборных сооружений и компоновка основного оборудования. Гидравлический расчет сооружений водозабора. Потери напора при пропуске расчетного расхода водозабора по одной линии в паводок.
  
  методичка [1,9 M], добавлен 21.11.2012
  

• Выбор и расчет электромеханического оборудования скважинной насосной установки для эксплуатации скважины месторождения

  Подбор оборудования и выбор узлов насосный центробежной установки для эксплуатации скважины месторождения. Проверка диаметрального габарита погружного оборудования, параметров трансформатора и станции управления. Описание конструкции электродвигателя.
  
  курсовая работа [879,9 K], добавлен 24.06.2011
  

• Расчет установки электроцентробежного насоса для скважины №96 месторождения Одопту-Суша

  Общая схема установки погружного электроцентробежного насоса. Описание принципов работы газосепаратора, гидрозащиты и погружного электродвигателя. Подбор оборудования и выбор узлов установки для данной скважины. Проверка параметров трансформатора.
  
  курсовая работа [1,8 M], добавлен 06.10.2015
  

• Интеллектуальная станция управления скважинной шланговой насосной установкой

  Этапы развития метода скважинной шланговой насосной установкой. Преимущества применения интеллектуальной станции управления с преобразователем частоты. Математическая модель СШНУ для ИСУ. Расчет пуска двигателя на установке. Эффект от внедрения ИСУ СШНУ.
  
  статья [772,7 K], добавлен 10.10.2011
  

• Расчёт и выбор бурового оборудования

  Выбор буровой установки. Расчет количества раствора для бурения скважины. Схема установки штангового скважинного насоса и глубины погружения. Определение необходимой мощности и типа электродвигателя для станка-качалки и числа качаний плунжера в минуту.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 08.03.2015
  

• Автоматизация работы насосной станции

  Описание технологической схемы нефтеперекачивающей станции. Параметры на контроль и управление. Магистральные нефтепроводы. Насосно-силовое оборудование для перекачки нефти. Магистральные насосные агрегаты. Электродвигатель, система затвора, маслосистема.
  
  отчет по практике [457,6 K], добавлен 11.03.2016
  

• Гидравлический расчет узла гидротехнических сооружений

  Расчет магистрального канала гидротехнического сооружения, определение равномерного движения жидкости по формуле Шези. Определение канала гидравлически наивыгоднейшего сечения, глубин для заданных расходов. Вычисление многоступенчатого перепада.
  
  курсовая работа [193,2 K], добавлен 12.07.2009
  

• Разработка россыпного месторождения Лужанки

  Геологическая характеристика района и месторождения. Очистка поверхности от леса, кустарника и пней. Выбор системы разработки, оборудования для примывки песков. Расчет параметров гидроэлеватора, параметров гидромонитора, насосной станции и водовода.
  
  дипломная работа [1,3 M], добавлен 07.09.2010
  

• Расчет водоотливной установки шахты

  Расчетная производительность насосной станции главной водоотливной установки шахты. Экономически целесообразная скорость движения воды по трубам нагнетательного става. Геодезическая высота подъема воды на поверхность. Расчет и выбор трубопроводов.
  
  курсовая работа [288,8 K], добавлен 24.06.2011
  

• Расчет системы водопроводов

  Гидравлический расчет линии нагнетания водопровода. Сумма коэффициентов местного сопротивления. Критерий Рейнольдса. Определение зависимости падения давления на участке 5 от расхода. Зависимость потери напора от расхода жидкости для подогревателя.
  
  курсовая работа [215,7 K], добавлен 13.02.2016
  

• Проект осушения болота в Мурманской области

  Требования к каналам осушительной сети. Глубина осушительных каналов и проводящей сети. Определение расстояния между осушителями. Построение поперечного профиля магистрального канала. Устойчивость откосов и дна канала, гидротехнические сооружения.
  
  курсовая работа [353,8 K], добавлен 23.12.2012
  

• Составление и проектирование продольного профиля подъездной автодороги

  Геометрическое нивелирование по пикетажу трассы. Измерение сторон и углов поворота трассы, разбивка пикетажа и поперечников. Составление и проектирование продольного профиля трассы. Определение на местности планового и высотного положения оси сооружения.
  
  курсовая работа [790,2 K], добавлен 11.07.2012
  

• Изготовление винта перемещения опрокидного скипа

  Эксплуатационный расчет водоотливной установки: определение водопритока, типа и количества насосов, обоснование нагнетательных ставов. Характеристика внешней сети и проверка действительного режима работы насоса. Производительность компрессорной станции.
  
  курсовая работа [288,2 K], добавлен 22.09.2011
  

• Бурение скважин на нефть и газ

  Определение конструкции скважины, числа обсадных колон, их длины и диаметра. Подбор долот; расчет колонны на прочность; расчет расхода цемента и время цементирования, количества агрегатов. Техника безопасности при бурении и эксплуатации скважины.
  
  курсовая работа [112,8 K], добавлен 28.05.2015
  

• Эксплуатация скважин в осложненных условиях

  Общая характеристика применения установок электропогружных центробежных насосов при эксплуатации скважин. Описание принципиальной схемы данной установки. Выбор глубины погружения и расчет сепарации газа у приема насоса. Определение требуемого напора.
  
  презентация [365,9 K], добавлен 03.09.2015
  

• Геологическая характеристика Покачевского месторождения. Исследование штанговой насосной установки

  Геологическая характеристика Покачевского месторождения: орогидрография, стратиграфия, литология и тектоника, физико-химические свойства нефти, режим разработки залежи. Расчет себестоимости подбора оборудования установки штангового глубинного насоса.
  
  дипломная работа [3,8 M], добавлен 29.06.2012
  

• Эксплуатация технологического оборудования НПС

  Магистральные нефтепроводы, как наиболее дешевый и высоконадежный вид транспорта нефти. Основное и вспомогательное оборудование насосной станции. Насосы и их привод, системы смазки, водоснабжения, энергоснабжения, отопления, вентиляции, канализации.
  
  презентация [1,1 M], добавлен 25.01.2017
  

• Гидравлический расчет деривационного канала

  Особенности гидравлического расчета деривационного канала в разных условиях равномерного и неравномерного движения. Входная и выходная часть быстротока. Определение глубины водобойного колодца и высоты водобойной стенки. Характеристика водослива плотины.
  
  курсовая работа [893,9 K], добавлен 10.06.2011
  

• Изыскание и проектирование автомобильной дороги: Якутск - Покровск

  Транспортно-экономическая характеристика района проектирования. Определение характеристик водосборного бассейна и расчетного расхода стока. Расчет водопропускных труб (круглых и прямоугольных). Проектирование и гидравлический расчет типовых малых мостов.
  
  курсовая работа [412,4 K], добавлен 31.01.2016
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам