Водопроводная насосная станция второго подъема

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ивановский государственный архитектурно-строительный университет»

Кафедра гидравлики, водоснабжения и водоотведения

Контрольная работа

Водопроводная насосная станция второго подъема

Выполнила:

студентка 3 курса гр. ВВ-31

Фомина Е.А.

Руководитель:

д.т.н., профессор Елин Н.Н.

Иваново 2008

Реферат

Насосная станция, водопотребление, подача, напор, водонапорная башня, водоводы, высота всасывания, ось насоса, мощность.

В ходе проекта спроектирована водопроводная насосная станция второго подъема, выбран график работы насосной станции, определены объемы бака водонапорной башни и резервуаров чистой воды, произведен анализ совместной работы насосов и водоводов, рассчитана отметка оси насоса, подобрано вспомогательное оборудование.

Содержание

Задание

1. Суммарное водопотребление

2. Технологическая часть

3. Режим работы насосов

4. Водонапорная башня

5. Резервуары чистой воды

6. Расчет трубопроводов

7. Требуемый напор насосов

8. Анализ совместной работы насосов и водоводов

9. Определение отметки оси насоса и пола машинного зала

10. Выбор вспомогательного оборудования

Библиографический список

Задание

Исходные данные к проекту

1. Водопроводная сеть - объединенная;

2. Максимальное хозпитьевое и технологическое водопотребление* 25511,21 м³/сут;

3. Доля расхода на технологическое водопотребление 1%;

4. Расчетное число одновременных пожаров 2 ,

5. Расход воды на один пожар 35 л/с;

6. Отметки уровней воды в резервуаре чистой воды (РЧВ):

максимальный 2,3 м; минимальный пожарного запаса - 0,98 м; наинизший -2,5 м;

7. Отметки поверхности земли:

у РЧВ 101,3 м; у НС 101,3м; у точки входа в городскую сеть 101,7 м;

8. Свободные напоры у точки входа в городскую сеть:

при максимальном водопотреблении 60 м;

при максимальном транзите воды в башню 30 м;

при пожаротушении 10 м;

9. Длины водоводов:

всасывающих 10 м; напорных230 м;

11. Состав грунтов суглинок;

12. Глубина промерзания грунтов 1,89 м;

13. Глубина залегания грунтовых вод 1,46 м.

По данным КП “Водоснабжение, ч. I. Сети водопроводные”

1. Суммарное водопотребление

Таблица 1. Суммарное водопотребление города по часам суток

Часы суток	Водопотребление
	Жилой зоны	Пром.предприятия, м3	Базовое, м3	Благо устройство м3	Итого
	1 район	2 район	3 район	Общ. здание, м3	Общее, м3	Технологическое, м3	Хоз- питьевое м3	Душ, м3	Общее, м3
	К ч макс=1,8	К ч макс=1,5	К ч макс=1,45
	%	м3	%	м3	%	м3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
0-1	0,9	26,74	1,5	145,8	2	204,12	-	376,66	-	-	-	-	376,66	395,62	772,28
1-2	0,9	26,74	1,5	145,8	2,1	214,33	-	386,87	-	-	-	-	386,87	395,62	782,49
2-3	0,9	26,74	1,5	145,8	1,85	188,81	-	361,35	-	-	-	-	361,35	395,62	756,97
3-4	1,0	29,72	1,5	145,8	1,9	193,91	-	369,43	-	-	-	-	369,43	395,62	765,05
4-5	2,35	69,84	2,5	243	2,85	290,87	-	603,71	-	-	-	-	603,71	-	603,71
5-6	3,85	114,42	3,5	340,2	3,7	377,62	-	832,24	-	-	-	-	832,24	-	832,24
6-7	5,2	154,54	4,5	437,4	4,5	459,27	-	1051,21	-	-	-	-	1051,21	-	1051,21
7-8	6,2	184,26	5,5	534,6	5,3	540,92	-	1259,78	-	-	-	-	1259,78	-	1259,78
8-9	5,5	163,46	6,25	607,5	5,8	591,95	0,281	1363,19	16,05	-	-	16,05	1379,24	-	1379,24
9-10	4,85	144,14	6,25	607,5	6,05	617,46	0,281	1369,38	16,05	5,42	-	21,47	1390,85	-	1390,85
10-11	5,0	148,6	6,25	607,5	5,8	591,95	0,281	1348,33	16,05	6,02	-	22,07	1370,40	-	1370,40
11-12	6,5	193,18	6,25	607,5	5,7	581,74	0,281	1382,70	16,05	6,02	-	22,07	1404,77	-	1404,77
12-13	7,5	222,9	5,0	486	4,8	489,89	0,281	1199,07	16,05	6,61	-	22,66	1221,73	-	1221,73
13-14	6,7	199,12	5,0	486	4,7	479,68	0,281	1165,08	16,05	5,42	-	21,47	1186,55	-	1186,55
14-15	5,35	159	5,5	534,6	5,05	515,4	0,281	1209,28	16,05	6,02	-	22,07	1231,35	-	1231,35
15-16	4,65	138,2	6,0	583,2	5,3	540,92	0,281	1262,62	16,05	6,02	-	22,07	1284,69	-	1284,69
16-17	4,5	133,74	6,0	583,2	5,45	556,23	-	1273,17	-	8,05	59,25	67,3	1340,47	-	1340,47
17-18	5,5	163,46	5,5	534,6	5,05	515,4	-	1213,46	-	-	-	-	1213,46	-	1213,46
18-19	6,3	187,24	5,0	486	4,85	494,99	-	1168,23	-	-	-	-	1168,23	-	1168,23
19-20	5,35	159	4,5	437,4	4,5	459,27	-	1055,67	-	-	-	-	1055,67	-	1055,67
20-21	5,0	148,6	4,0	388,8	4,2	428,65	-	966,05	-	-	-	-	966,05	-	966,05
21-22	3,0	89,16	3,0	291,6	3,6	367,42	-	748,18	-	-	-	-	748,18	-	748,18
22-23	2,0	59,44	2,0	194,4	2,85	290,87	-	544,71	-	-	-	-	544,71	395,62	940,33
23-24	1,0	29,72	1,5	145,8	2,1	214,33	-	389,85	-	-	-	-	389,85	395,62	785,47
Итого	100	2972	100	9720	100	10206	2,25	22900,25	128,4	49,58	59,25	237,23	23137,48	2373,73	25511,21

2. Технологическая часть

В обеспечении надёжной работы систем водоснабжения важная роль отводится насосным станциям. В зависимости от места расположения в общей схеме различают водопроводные насосные станции первого и второго подъёма.

Задачей насосной станции второго подъёма является подача воды из резервуаров чистой воды к потребителям и в бак водонапорной башни. Напор насосной станции должен быть достаточен для преодоления всех гидравлических сопротивлений водоводов и распределительной сети, а также для создания некоторых необходимых напоров у потребителей.

Порядок проектирования зависит от условий состава исходных данных. Однако можно рекомендовать некоторую укрупнённую схему расчёта, включающую в себя следующие основные этапы:

1. Выбор режима работы насосов и числа насосных агрегатов.

2. Определение расчётной подачи насосов.

3. Расчёт трубопроводов.

4. Определение требуемого напора насосов.

5. Выбор насосов.

6. Анализ совместной работы насосов и трубопроводов.

7. Определение допустимой отметки оси насосов.

8. Выбор вспомогательного оборудования.

9. Проектирование здания насосной станции.

3. Режим работы насосов

Требуемая среднечасовая подача насосов в период максимального водопотребления

,

где - общее водопотребление за период максимального водопотребления

Q_ч.I - часовые расходы воды у потребителей за этот период;

- продолжительность периода максимального водопотребления

м³/ч

По аналогии требуемая среднечасовая подача насосов в период минимального водопотребления определяется из соотношения

,

где - общее водопотребление за период минимального водопотребления

- продолжительность периода минимального водопотребления

м³/ч

Рекомендуемое к установке количество рабочих насосов пропорционально отношению найденных максимальной и минимальной подач насосной станции

,

где к - коэффициент пропорциональности, принимаемый по возможности наименьшим целым числом. водонапорный насосный резервуар

Исходя из принятого числа рабочих насосов, определяется ориентировочная часовая подача одного насоса

м³/ч,

В период максимального водопотребления работают все насосы, т.е. число работающих насосов

В период минимального водопотребления число работающих насосов определяется как округленное до целого числа отношение среднечасового водопотребления за этот период к подаче одного насоса

,

Количество насосо-часов работы насосной станции за сутки

ч

Уточненная подача одного насоса (расчетная)

м³/ч,

где Q_сут. - суточная подача насосной станции, равная суточному водопотреблению.

По результатам расчета определяем расчетные подачи насосной станции в любой час суток

,

где - расчетная часовая подача одного насоса;

- число работающих насосов в данный час.

1 насос: м³/ч;2 насоса: м³/ч.

4. Водонапорная башня

Совместный анализ режимов водопотребления и работы насосной станции второго подъема позволяет составить режим работы водонапорной башни, т.е. определить величину поступления или отбора воды из водонапорной башни. При этом определяется величина остатка воды в баке башни, наибольшее значение которого составляет требуемый минимальный регулирующий объем бака.

Таблица 2. Режим работы водонапорной башни

Часы суток	Водопотребление, м3/ч	Подача НС-II, м3/ч	В бак Из бака, м3/ч	Остаток воды в баке, м3/ч
1	2	3	4	5
0-1	772,28	654,13	-118,15	476,464
1-2	782,49	654,13	-128,36	348,104
2-3	756,97	654,13	-102,84	245,264
3-4	765,05	654,13	-110,92	134,344
4-5	603,71	654,13	50,42	184,764
5-6	832,24	654,13	-178,11	6,654
6-7	1051,21	1308,266	257,056	263,71
7-8	1259,78	1308,266	48,486	312,196
8-9	1379,24	1308,266	-70,974	241,222
9-10	1390,85	1308,266	-82,584	158,638
10-11	1370,40	1308,266	-62,134	96,504
11-12	1404,77	1308,266	-96,504	0
12-13	1221,73	1308,266	86,536	86,536
13-14	1186,55	1308,266	121,716	208,252
14-15	1231,35	1308,266	76,916	285,168
15-16	1284,69	1308,266	23,576	308,744
16-17	1340,47	1308,266	-32,204	276,54
17-18	1213,46	1308,266	94,806	371,346
18-19	1168,23	1308,266	140,036	511,382
19-20	1055,67	1308,266	252,596	763,978
20-21	966,05	1308,266	342,216	1106,194
21-22	748,18	654,13	-94,05	1012,144
22-23	940,33	654,13	-286,2	752,954
23-24	785,47	654,13	-131,34	594,614
Итого	25511,21	25511,21	0

Полная вместимость водонапорной башни W_ВБ, м³, состоит из регулирующего объема W_p и неприкосновенного десятиминутного противопожарного запаса воды W_п для тушения одного наружного и одного внутреннего пожара:

Регулирующий объем W_p определяют, сопоставляя режимы водопотребления и работы насосной станции второго подъема. Регулирующий объем водонапорной башни W_p, м³, соответствует максимальному остатку воды в баке.

Десятиминутный противопожарный запас воды W_п, м³, определяют по формуле:

,

q_п.н. - расход воды на тушение одного наружного пожара, л/с;

q_п.в. - расход воды на тушение одного внутреннего пожара, л/с, определяется по СНиП 2.04.01-85.

W_p =1106,194 м³; м³; м³ - 4,43 %

5. Резервуары чистой воды

Полный объем резервуаров чистой воды W_рчв, м³, должен включать кроме регулирующего объема W_р также запас воды на тушение пожаров W_пож, и запас воды на собственные нужды очистных сооружений W_с.н, т.е.

W_рчв = W_р + W_пож + W_с.н

Противопожарный запас W_пож, м³, определяют, исходя из необходимости тушения расчетных пожаров в течение трех (иногда двух) часов максимального водопотребления с учетом поступления воды в резервуары чистой воды из очистных сооружений на протяжении всего периода тушения пожаров:

W_пож = t_пож•Q_пож + ?Q_max t- t_пож•Q_ос

где t_пож - расчетная продолжительность тушения пожаров, ч; Q_пож - расчетный противопожарный расход воды, м³/ч; ?Q_max·t- максимальная сумма расходов воды в смежные часы принятого периода тушения пожаров, включающая час максимального водопотребления, м³; Q_ос - расход воды, поступающий в резервуары чистой воды из очистных сооружений в период тушения пожаров, равный среднечасовому расходу воды в сутки максимального водопотребления Q_{сут max}/24, м³/ч.

Запас воды на собственные нужды очистных сооружений W_с.н определяют в зависимости от технологии обработки воды, типа применяемых сооружений и др. При пользовании на очистных сооружениях скорых фильтров и контактных осветлителей запас воды в резервуарах должен приниматься на одну дополнительную промывку фильтров или осветлителей. Ориентировочно в этом случае запас воды может быть принят в размере 5…8 % от максимального суточного водопотребления Q_{сут max}.

Общее количество резервуаров чистой воды должно быть не менее двух. При отключении одного резервуара в остальных должно храниться не менее 50 % требуемого запаса воды.

Таблица 3. Резервуар чистой воды.

Часы суток	Подача НС-I, м3/ч	Подача НС-II, м3/ч	В РЧВ, Из РЧВ, м3/ч	Остаток в РЧВ, м3/ч
1	2	3	4	5
0-1	1062,965	654,13	408,835	1635,34
1-2	1062,965	654,13	408,835	2044,175
2-3	1062,965	654,13	408,835	2453,01
3-4	1062,965	654,13	408,835	2861,845
4-5	1062,965	654,13	408,835	3270,68
5-6	1062,965	654,13	408,835	3679,515
6-7	1062,965	1308,266	-245,301	3434,214
7-8	1062,965	1308,266	-245,301	3188,913
8-9	1062,965	1308,266	-245,301	2943,612
9-10	1062,965	1308,266	-245,301	2697,311
10-11	1062,965	1308,266	-245,301	2453,01
11-12	1062,965	1308,266	-245,301	2207,709
12-13	1062,965	1308,266	-245,301	1962,408
13-14	1062,965	1308,266	-245,301	1717,107
14-15	1062,965	1308,266	-245,301	1471,806
15-16	1062,965	1308,266	-245,301	1226,505
16-17	1062,965	1308,266	-245,301	981,204
17-18	1062,965	1308,266	-245,301	735,903
18-19	1062,965	1308,266	-245,301	490,602
19-20	1062,965	1308,266	-245,301	245,301
20-21	1062,965	1308,266	-245,301	0
21-22	1062,965	654,13	408,835	408,835
22-23	1062,965	654,13	408,835	817,67
23-24	1062,965	654,13	408,835	1226,505
Итого	25511,21	25511,21	0

Подача НС-I: 25511,21/24=1062,965 м³/ч.

W_p = 3679,515 м³;

t_пож = 1566 м³;

?Q_max = 1390,85+1370,40+1404,77=4166,02 м³;

Q_ос = 1062,965 м³/ч

W_пож = 1566 + 4166,02 - 3·1062,965=2543,125 м³

W_с.н = 1785,78 м³

W_рчв = 3679,515+2543,125+1785,78=8008,42 м³

Общее количество резервуаров - 2, тогда W₁ = W_рчв/2 = 8008,42/2=4004,21 м³

1 резервуар чистой воды:

W_пож=1271,56 м³; W_остал=2732,65 м³;W=l·b·h.

Принимаем Н=5 м, h=4,8 м. Тогда l=34 м, b=24,5 м (34·24,5·4,8=4004,21 м³)

h_пож=1271,56/(34·24,5)=1,52 м; h_остал=4,8-1,52=3,28 м.

6. Расчёт трубопроводов

Расчёт внешних и всасывающих трубопроводов выполняется с определения их диаметров и потерь напора в них.

Расчётный расход воды по трубопроводу определяется по формуле:

где N - количество параллельно работающих трубопроводов;

Qр - расчётная подача насосной станции.

м³/ч,

Q_т = 0,18 м³/с

Всасывающие трубопроводы.

Принимаем оптимальную скорость = 1,5 м/с,

Ориентировочно значение диаметра:

м

По ГОСТ 18599-83 расчетный внутренний диаметр трубы: D_гост = 0,426 м.

м

м

м

Напорные трубопроводы.

Принимаем оптимальную скорость = 2 м/с.

Ориентировочно значение диаметра

м.

По ГОСТ 18599-83 расчетный внутренний диаметр трубы: D_гост = 0,377 м.

м

м

м

7. Требуемый напор насосов

При проектировании системы водоснабжения мы определили требуемые напоры: в случае максимального водоразбора Н=40 м, в случае максимального транзита воды в башню Н=50 м. Расчетным выбираем наибольший напор, т.е. Н=50 м.

Выбор типа насоса производится по сводным графикам полей характеристик. Основой для выбора служат найденные значения расчётной подачи и требуемого напора. При выборе необходимо учитывать следующие рекомендации.

Желательно принимать к установке однотипные насосы. Применение разнотипных насосов допускается лишь в исключительных случаях, когда нельзя подобрать однотипные насосы.

Предпочтение следует отдавать насосам, имеющим более высокие КПД и наибольшую допустимую высоту всасывания.

Желательна установка малого числа насосов большей мощности. Но следует учитывать, что уменьшение числа насосов ведёт к увеличению регулирующего объёма бака водонапорной башни.

На водопроводных насосных станциях наиболее широкое применение нашли насосы типа Д.

При подаче равной 654,13 мі/ч и требуемом напоре 50 м по сводному графику полей Q - H насосов типа Д выбираем насос марки Д 800-57.

Таким образом для нашей насосной станции 1-ой категории надежности выбирается 2 основных и 2 резервных насоса марки Д 800-57.

8. Анализ совместной работы насосов и водоводов

Анализ совместной работы насосов и водоводов выполняется с целью уточнения рабочих параметров и для проверки аварийных режимов. Анализ выполняется графическим способом с помощью совмещенных характеристик насосов и системы трубопроводов.

На водопроводных насосных станциях обычно применяется параллельная работа насосов. Суммарная характеристика нескольких параллельно работающих насосов строится графическим сложением их характеристик. С этой целью на графике H-Q строятся характеристики всех рабочих насосов, взятые из каталога ли полученные построением при изменении частоты вращения или обрезке рабочего колеса. Т.к. обычно применяются насосы одного типа с одинаковыми характеристиками, то достаточно построить характеристику одного насоса. На этом же графике или совмещенном с ним по оси Q строятся характеристики мощности - N (Q), к.п.д. - з (Q) и допустимой вакуумметрической высоты всасывания насоса - H_{вак доп} (Q).

На том же графике в координатах H-Q строятся необходимые характеристики системы водоводов, совместно с которыми работает насосная станция. Уравнения водоводов

, м,

где Н_ст - статический напор в м;

Q - расход воды по водоводам в м³/с;

S - сопротивление системы водоводов в с²/м⁵;

Статический напор

, м

Где Н_г - геодезическая высота подъема воды;

Н_св - свободный напор в точке питания.

Величина SQ² представляет собой суммарные потери напора в системе водоводов. Поэтому сопротивление S можно определить как сумму

,

гдеS_вс - сопротивление всасывающей линии;

S_ст - сопротивление внутристанционных коммуникаций;

S_н - сопротивление напорной линии.

В этих формулах

Q_P - расчетная подача насосной станции в м³/ч;

h_вс - суммарные потери напора во всасывающей линии в м;

h_ст - внутристанционные потери напора во всасывающей линии в м;

h_н - суммарные потери напора в напорной линии в м;

При аварии на водоводе с одной перемычкой

, где

S_H - сопротивление напорной линии при расчетном режиме;

N_П - число перемычек между водоводами;

N - число параллельных водоводов.

Расчетный случай.

Н_г=8,2 м; Н_св=30 м; м;

Q_р=1308,266 м³/ч=0,36 м³/с

S_вс=0,73/0,36²=5,63; S_ст=2,14/0,36²=16,51; S_н=3,87/0,36²=29,86;

S=5,63+16,51+29,86=52

Н=38,2+52·Q²

Случай аварии на водоводе с одной перемычкой

Н_г=8,2 м; Н_св=30 м; м;

Q_р=0,7· Q_р =0,7·1308,266=915,786 м³/ч=0,25 м³/с

S_вс=0,73/0,36²=5,63; S_ст=2,14/0,36²=16,51; S_н=3,87/0,25²=61,92;

S=5,63+16,51+123,84=145,98

Н=38,2+145,98·Q²

В случай возникновения пожара необходимая подача обеспечивается двумя насосами (Q_p = Q_max+Q_пож=1308,266+2·126=1560,266 м³/ч).

9. Определение отметки оси насоса и пола машинного зала

В НС II 1-ой категории насосы устанавливаются под залив, т.е. ниже уровня противопожарного запаса воды в РЧВ. Т.к. возникают 2 пожара:

, м

где Z_рчв - отметка минимального уровня воды в РЧВ (дна резервуара), обычно на 2,5 м ниже отметки поверхности земли у РЧВ;

S_пож - высота слоя воды, соответствующая полному противопожарному запасу;

а - расстояние от оси до верха корпуса насоса.

м

Вычисленная отметка Z_он должна быть проверены на обеспечение допустимой вакуумметрической высоты всасывания или допустимого кавитационного запаса , приведенных в каталогах или паспортах насосов.

Максимальная геометрическая высота всасывания

Н_smax = Z_он - Z_мув

За величину Z_мув принимают Z_рчв.

Максимальная допустимая высота всасывания:

; (),

где h_в - максимальные потери во всасывающей трубе.

м;

=10-5=5 м

Отметка пола машинного зала :

, м

Где- отметка оси насоса в м;

- размер оси насоса от нижней опорной плоскости установочной плиты или рамы до оси;

- высота фундамента над уровнем пола. Обычно =0,15…0,2 м.

м

10. Выбор вспомогательного оборудования

Для привода насоса применяют электродвигатели. Выбор двигателя производится по требуемой мощности и частоте вращения.

Мощность насоса:

где з_н - КПД насоса при работе в данном режиме.

кВт

Требуемая мощность двигателя:

где N - мощность на валу насоса;

- к. п. д. электродвигателя принимаем 0,79;

- к. п. д. передачи;

k - коэффициент запаса мощности, учитывающий возможные перегрузки двигателя.

кВт

Выбираем электродвигатель АО 103-4м.

Для монтажа, ремонта и демонтажа оборудования, арматуры и трубопроводов предусматривают подъёмно-транспортное оборудование с ручным приводом, при массе грузов до 3000 кг - подвесную кран-балку. Масса задвижки = 360 кг, масса электродвигателя насоса 3000 кг.

Электропитание насосных станций осуществляется от понижающих трансформаторов, необходимая мощность которых определяется:

кВтА

где УN - суммарная мощность электродвигателей насосов в кВт;

- коэффициент трансформаторного резерва;

- коэффициент, учитывающий дополнительную мощность на освещение и другие нужды.

Выбираем трансформатор марки ТМ 1000/10.

На насосных станциях предусматривается установка одного рабочего и одного резервного трансформатора.

Библиографический список

1. СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: Стройиздат, 1977.

2. В. Я. Карелин, А.В. Минаев. Насосы и насосные станции. - М.: Стройиздат, 1986.

3. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений. Под ред. А. С. Москвитина. - М.: Стройиздат, 1978.

4. Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения. / под ред. Н.Н. Репина. - М.: Высшая школа, 1995. - 431 с., ил

5. Водопроводные насосные станции: Методические указания для курсового и дипломного проектирования. - Иваново, 1986.

6. Оборудование водопроводных насосных станций: Методические указания для курсового и дипломного проектирования. - Иваново, 1988.

7. Проектирование насосных станций. Компоновка оборудования: Методические указания для курсового и дипломного проектирования. - Иваново, 1989.

Размещено на Allbest.ru

...