Размещено на http://www.allbest.ru/

20

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Кафедра водного хозяйства и технологии воды

Д.С.270112.290805.09.КП.15.ПЗ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Насосная станция II подъема в системе с регулирующей емкостью

Дисциплина: Водопроводные сети

Екатеринбург 2015



Содержание проекта

Исходные данные

Введение

1. Определение производительности насосной станции. Определение напоров насосной станции (для различных случаев)

2. Выбор насосных агрегатов

3. Компоновка насосных агрегатов, трубопроводов и арматуры

4. Определение потерь напора

5. Графоаналитический расчет

6. Размещение оборудования в машинном зале (Определение высотных отметок)

7. Выбор вспомогательного оборудования (дренажные насосы)

8. Подъемно-транспортное оборудование

9. Спецификация оборудования

10. Электрическое оборудование насосной станции

11. Конструирование здания насосной станции

12. Эксплуатация насосной станции

Библиографический список



Исходные данные по объекту проектирования

Число жителей - 49,86тыс.чел.;

Норма водопотребления на одного человека - 250л/сут;

Этажность застройки - 5-6этажей;

Длина всасывающих водоводов - 29м.;

Длина напорных водоводов - 4500м.;

Расположение водонапорной башни - в начале распределительной сети;

Максимальная температура воды - 21єС.

Отметки:

- дна резервуара чистой воды (РЧВ) - 40м.;

- максимального уровня воды в РЧВ - 44м.;

- минимального уровня воды в РЧВ - 41м.;

- поверхности земли у насосной станции - 46,5м

Грунты в основании насосной станции : супесь, суглинок.

Уровень грунтовых вод - 44м.



Введение

По расположению в общей системе водоснабжения и назначению водопроводные станции делятся на станции первого и второго подъёмов, повысительные и циркуляционные.

Насосные станции второго подъёма подают воду в водопроводную сеть из резервуаров чистой воды (РЧВ) очистных сооружений или из сборных резервуаров подземных вод. Их производительность меняется в течение суток и зависит от режима водопотребления города.

производительность насосный трубопровод дренажный



1. Определение производительности насосной станции. Определение напоров насосной станции (для различных случаев)

Значение напоров и производительности насосной станции для различных случаев принимаем равными значениями, рассчитаны в курсовом проекте «Расчет водопроводной сети города»:

Qмакс. вод-р = 218,6 л/с-расход при случае максимального водоразбора.

Qпом. = 304,1 л/с-расход при случае подачи пожарного расхода при максимальном водоразборе.

Нм.в-р=57,57 м - напор при максимальном водоразборе.

Нпом.=38,55 м - напор при пожаре.

2. Выбор насосных агрегатов

Режим работы насосной станции 2-го подъема обычно принимается ступенчатым за счет изменения числа работающих агрегатов. График работы насосной станции 2-го подъема должен по возможности приближаться к графику водопотребления, в этом случае объем бака водонапорной башни будет наименьшим. Однако по условиям эксплуатации насосных станций число ступеней должно быть не более трех, а отношение количества работающих насосных агрегатов на ступенях должно быть равно отношению целых чисел, например 2 : 3. В данном примере принято две ступени работы насосной станции 2-го подъема: в период с 0 до 7 часов и с 23 до 24 часов в работе будут находиться насосы с часовой производительностью 2,5% от суточного расхода воды и в период с 7 до 23 часов - насосы с часовой производительностью 5% от общего расхода, что равно соответственно 109,29 и 218,59 л/с (табл.9 курсового проекта «Расчет водопроводной сети города»: ).

Общая подача воды в сеть составит: 2,5*8 + 5*16=100%.

Подача насосов в час максимального водоразбора (с 9 до 10 часов) составляет 256,6 л/с. При пожаре насосы должны подавать в сеть 304.1 л/с.

В часы с потребностью в 2,5% от суточного расхода в работе будет находиться один насос, в часы с потребностью 5% от суточного расхода в работе будет находиться 2 насоса. Для варианта пожара в час максимального водоразбора необходим еще один насос для обеспечения подачи 304,1л/с.

Поэтому для бесперебойной работы насосной станции принимаем 3 рабочих насоса и 2 резервных как для насосных станций I категории надежности. По количеству жителей насосная станция могла быть отнесена ко II категории надежности, но она обеспечивает не только хозяйственно-питьевые нужды города, но и является источником противопожарного водоснабжения.

ВЫВОД: принимаем схему 3рабочих:2резервных насоса при параллельном включении.

Определим параметры побора насосов:

Учитывая, что Q₁+ Q₂+ Q₃=304,1л/с, то Q₁=304,1:3х1,18=119,6л/с,

где 1,18 - коэффициент, учитывающий увеличение подачи насосной станции при отключении из параллельной работы двух насосов.

Напор, необходимый для подачи воды в городскую сеть, 59м.

ВЫВОД: параметры для подбора насосов Q=432м³/ч, Н=60м.

Для работы насосной станции II подъема были выбраны насосы фирмы WILO модели NLG 150/520-110/4 - стандартный насос с сухим ротором - с производительностью в рабочей точке 440,7м³/ч и напором 60,2м. Диаметр рабочего колеса 444мм, мощность насоса 110кВт, КПД не менее 76,36%. Масса агрегата 1372 кг. Диаметр всасывающего патрубка 200мм, диаметр напорного патрубка 150мм.



График работы трех рабочих насосов при параллельном включении:

График работы двух рабочих насосов при параллельном включении:

График работы одного рабочего насоса:



Как видно из графиков :

- один насос обеспечивает подачу 122,2 л/с с напором 60,2м

при необходимых 109,3л/с (2,5% от суточного потребления);

- два насоса обеспечивают подачу 222,2л/с с напором 60м при необходимых 218,6 л/с (5% от суточного потребления);

- три насоса обеспечивают подачу 367л/с с напором 60,2м при необходимых 304,1л/с (в случае пожара в час максимального водоразбора)

3. Компоновка насосных агрегатов, трубопроводов и арматуры

Наружные напорные трубопроводы проектируем полиэтиленовыми диаметром 400мм (см. к.р. «Расчет водопроводной сети города»). Наружные всасывающие водоводы проектируем стальными d600 в количестве 2 шт. Внутренние трубопроводы следует выполнять из стальных труб соединенных на сварке. Диаметры труб внутри станции принимаем 600мм всасывающие и 400мм напорные. Трубопроводы внутри насосной станции располагаются над поверхностью пола с устройством мостков над трубопроводами.

Фасонные части на трубопроводах внутри насосной станции, как правило, стальные сварные. Все фасонные части, их количество и параметры приведены в спецификации.

Фланцевые соединения применяются при соединении трубопроводов с насосами и в местах установки арматуры.

Пропуск труб через стены здания осуществляется методом жесткой заделки. Жесткая заделка труб в стены осуществляется с помощью ребристого патрубка, который омоноличивается в нужном месте при бетонировании стены.

Напорная и всасывающая линия каждого насоса оборудованы запорной арматурой (см. схему). Напорная линия также оборудована обратным клапаном, установленным между насосом и запорной арматурой. На напорном водоводе устанавливается водомер, в качестве которого принимается диафрагма.

4. Определение потерь напора

Определение потерь напора в случае максимального водоразбора.

Таблица 1. Определение потерь напора в насосной станции

№	Наименование местных сопротивлений	d, мм	Q,л/с	о	v,м/с	,м	о,м
1	Колено	600	218,6	0,6	0,74	0,03	0,018
2,4,6	Задвижка	600	218,6	0,2*3	0,74	0,03	0,018
3,5	Тройник	600	218,6	1*2	0,74	0,03	0,06
7,9	Тройник	600	109,3	1,5*2	0,4	0,008	0,24
8,10,12	Задвижка	600	109,3	0,2*3	0,4	0,008	0,005
11,13	Переход сужающийся	200	109,3	0,1*2	3,47	0,61	0,12
14,17	Переход расширяющийся	150	109,3	0,25*2	6,17	1,94	0,97
15,18	Обратный клапан	400	109,3	1,7*2	0,83	0,03	0,12
16,19,21	Задвижка	400	109,3	0,2*3	0,83	0,03	0,018
20,22	Тройник	400	109,3	1,5*2	0,83	0,03	0,09
23,25,27	Задвижка	400	218,6	0,2*3	1,64	0,14	0,082
24,26	Тройник	400	218,6	1*2	1,64	0,14	0,28
28	Колено	400	218,6	0,6	1,64	0,14	0,084
Итого							2,1

Потери напора во всасывающих водоводах определяем по формуле:

hвс.тр. =1,1*1000i*L,

где 1000i-потери напора на 1км трубопровода в метрах водного столба

l - длина всасывающего водовода

h вс. тр. =1,1*0,74*0,029=0,024 м

Потери напора в напорных водоводах определены в курсовом проекте «Расчет водопроводной сети города»:

hн.в-в= 8,07 м

hсети=1,44 м

hводом=1 м

hн.ст= 2,1 м

h вс. тр.=0,024м

Статический напор при этом для случая максимального водоразбора равен:

Нст.=45,06м

Определение потерь напора в случае пожара.

Нст.=19 м

hн.ст= 2,1*(304,1/218,6)²=4,1 м

hвдм= 1*(304,1/218,6)²=1,93 м

h вс. тр =1,1*2,14*0,029= 0,068 м

hсети = 1,95 м

hн.в-в= 14,6 м



5. Графоаналитический расчет

Таблица 2.

№	Значение потерь,м	Относительный расход
		0	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2
Два водовода
1	Н ст	45,06	45,06	45,06	45,06	45,06	45,06	45,06
2	H вс. в.	-	0,001	0,004	0,009	0,015	0,024	0,035
3	Н н. ст.	-	0,08	0,34	0,76	1,34	2,1	3,02
4	Н вдм	-	0,04	0,16	0,36	0,64	1	1,44
5	Н сети	-	0,06	0,23	0,52	0,92	1,44	2,07
6	Н н.в.	-	0,32	1,29	2,9	5,16	8,07	11,62
7	Н2d=1+2+3+4+5+6	45,06	45,56	47,08	49,6	53,14	57,7	63,25
Авария на участке
8	Н н.в.1.	-	0,38	1,53	3,45	6,13	9,58	13,8
9	Hd=1+2+3+4+5+8	45,06	45,62	47,32	50,15	54,11	59,21	65,43

Пожар

Два водовода
1	Н ст.	19	19	19	19	19	19	19
2	Н вс.в.	-	0,003	0,01	0,024	0,044	0,068	0,098
3	Н н.ст.	-	0,16	0,66	1,48	2,62	4,1	5,9
4	Н вдм.	-	0,08	0,3	0,69	1,24	1,93	2,78
5	Н сети	-	0,078	0,31	0,7	1,25	1,95	2,8
6	Н н.в.	-	0,58	2,34	5,26	9,34	14,6	21,02
7	Н2d=1+2+3+4+5+6	19	19,9	22,62	27,15	33,49	41,65	51,6

График работы насосной при пожаре:

Как видно из графика, при расчетном включении в работу 3-х насосов в режиме пожара в час максимального водоразбора необходимый напор 42м и расход 1100м³/ч будет обеспечен, даже при увеличении расхода на 20% (напор 52м и расход1320м³/ч).

График работы насосной в час максимального водоразбора и при аварии на одном из водоводов:



Как видно из графика, при расчетном включении в работу 2-х насосов в час максимального водоразбора необходимый напор 58м и расход 800м³/ч будет обеспечен, даже при аварии на одном из водоводов (напор59м).

При необходимости увеличения расхода в работу включится третий насос и необходимый напор и расход будет также обеспечен даже при аварии, т.к. при увеличенном расходе на 20% расход 950м³/ч, а три насоса выдают напор 68м при необходимом 65м.

6. Размещение оборудования в машинном зале (Определение высотных отметок)

Высоту фундаметов над уровнем чистого пола машинного зала принимают не менее 100мм.Высоту возвышения над полом фундамента насоса определяем по рисунку и формулам:

А1=Р+0,5dn+h

A2=R-0.5Dв+dв+h

A3=S+100

где P,R и S-коструктивные размеры насоса,

dв,dн и Dв-диаметры всасывающего и напорного трубопроводов и всасывающего патрубка насоса.

h-минимальное расстояние до пола.

NLG 150/520-110/4

Р= 525

R= 0

S= 525

dн=400

dв= 600

Dв= 200

h= 300

А1= 1025

А2= 800

А3=S+100= 625

hфун-та=A-S=1025-525=500 мм

Определение отметки пола подземной части насосной станции.

Высота фундамента 500мм

Высота агрегата 1050мм

Запас 450мм

ИТОГО: 2000мм(2м)

Высота залегания труб в земле : -2,5м от уровня земли в районе насосной станции, следовательно

отметка пола машинного зала: 46,5-2-2,5=42м,

т.е. с учётом того, что уровень земли=46,5м, получаем, что минимальная высота подземной части насосной станции= 4,5 м.

7. Выбор вспомогательного оборудования (дренажные насосы)

Дренажные насосы предназначены для откачки из подземной части насосной станции грунтовых вод, фильтрующих через стены здания, утечек через сальники насосов и воды, излившейся при ремонте оборудования. Для сбора дренажных вод в машинном зале устраивается дренажный колодец. Объем колодца принимается равным подаче дренажного насоса в течении 10-15 мин. Вода к колодцу подается дренажными лотками, расположенными у стен. Ширина лотка=300 мм. Пол делается с уклоном в сторону лотков (0,002-0,005).

Подача дренажных насосов определяется по формуле:

Q= 1,5( ?q₁+q₂),

где ?q₁- суммарные утечки через сальники, 0,05 л/с на каждое сальниковое уплотнение, q₂- фильтрационный расход через стены и пол здании, л/с.

q₂=1,5+0,001W

W- объем части машинного зала, расположенный ниже максимального уровня грунтовых вод, м³

W =9*18*4=666 м³

q₂=1,5+0,001*666=2,17 л/с

?q₁=0,05*10=0,5

Q =1,5(0,5+2,17)=4,0 л/с=14,4 м³/ч

Напор дренажного насоса равен:

Н=Н_{геометр}+2, где Н_{геометр} - геометрическая высота подъема воды из дренажного колодца до уровня земли.

2- условные потери

Н= 7,1+2=9,1 м

Исходя из полученных результатов принимаем погружной дренажный насос фирмы WILO модели ТР 65 F 98/15.

Аварийные насосы выбираем из условия, что вода при аварии не должна затопить электродвигатели.

Q_ав= Ѕ(S_пола*0,5)=1/2(9*18*0,5)=41,6 м³/ч.

Напор аварийного насоса принимаем равным напору дренажного насоса,

Н_ав=9,1 м

Исходя из полученных результатов принимаем погружной дренажный насос фирмы WILO модели KS 16 ExD0.



8. Подъемно-транспортное оборудование

Количество комплектов подъемно-транспортного оборудования и схема его работы при монтаже насосных агрегатов или арматуры зависят от расположения машинного зала относительно поверхности земли, от вида транспорта на котором насосы и арматура подаются к насосной станции, от размера проема ворот.

Выбор тали

Грузоподъемность тали определяется максимальной массой поднимаемого груза, в нашем случае это насосный агрегат массой 1372 кг. Следовательно, выбираем электрическую таль грузоподъемностью 2 тонны.

Глубина погружения груза считается по формуле:

L=h_тали+h_монор+h_{платформы} +h_груза+h_строп+запас= 0,5+0,45+1,5+1,05+1+0,4= 4,9 м.

Исходя из рассчитанных величин принимаем высоту строения 5м.

Выбор подъемно-транспортного оборудования в заглубленной части насосной станции

Исходя из массы монтируемого оборудования и размеров помещения выбираем кран мостовой ручной однобалочный грузоподъемностью 2 тонны и пролетом 7,5 метров.



9. Спецификация оборудования

10. Электрическое оборудование насосной станции

Насосная станция подключается к двум ЛЭП с напряжением 10кВт.Приводные двигатели основных насосов присоединяются к ЛЭП через понизительные трансформаторные подстанции.

Т.к. напряжение электродвигателей основных насосов высокое, то щит низкого напряжения подключается к шинам высокого напряжения через трансформатор собственных нужд. На станциях первой категории предусматривается не менее двух таких трансформаторов. Необходимая для насосной станции мощность трансформаторов S,кВА определяется мощностью приводных электродвигателей основной группы насосов, мощностью электроприводов других механизмов и мощностью электроосветительных и электроотопительных устройств.

Где Rс - коэфициент спроса по мощности, зависит от числа работающих электродвигателей, при двух он равен 1.

Рн - номинальная мощность электродвигателей основных насосов, 110 кВт.

м_дв - КПД электродвигателя, 77%

cosц - коэффициент мощности электродвигателя, 0,86

50 - принимаемая нагрузка от вспомогательного оборудования, отопительных и осветительных приборов, кВт.

S=1*3*110/(0,77*0,86)+50= 550 кВА

Принимаем два трансформатора на 630 кВА высотой 1,5м.

Схема электрических соединений насосных станций:

11. Конструирование здания насосной станции

Подземная часть. В подземной части размещается машинный зал. Размеры которого равны 9*18 м. Подземную часть выполняют из гидротехнического бетона соответствующей марки и водонепроницаемости. Глубина подземной части рассчитана в п.9 и равна 6,5 м.

Верхнее строение. Высоту верхнего строения определяем по формуле:

L=h_тали+h_монор+h_{платформы} +h_груза+h_строп+запас= 0,5+0,45+1,5+1,05+1+0,4= 4,9 м,

округляем до стандартной величины 5000 мм. Пролет здания назначаем равным 18 м при шаге колонн 6м.

Для покрытия зданий применяем сборные железобетонные плиты размером 3*6м, которые укладываются на фермы. Кровлю верхних слоев выполняют из рулонных материалов по слою утеплителя.

Площадь окон принимается не менее 12,5% площади пола. Размеры вспомогательного помещения принимаем стандартными, высоту 3м, исходя из высоты трансформатора.

12. Эксплуатация насосной станции

Правильная эксплуатация насосной станции позволяет предотвратить преждевременный износ оборудования, аварийные ситуации, связанные с неправильным обращением оборудования насосной станции, уменьшить эксплуатационные затраты.

Запуск и остановка центробежных насосов

Центробежные насосы запускаются в работу при закрытой задвижке на напорной стороне, при этом потребляемая мощность у них минимальная. Малые насосы можно запускать и при открытой задвижке, так как они агрегатируются с электродвигателями, имеющими достаточный запас мощности. Перед запуском всасывающая труба и корпус насоса должны быть залиты перекачиваемой жидкой средой. Прежде чем запустить в работу насосный агрегат с принудительной системой смазки и охлаждения соответствующих узлов, необходимо включить в работу эти системы. После их запуска включают систему гидравлического уплотнения сальников. При разгоне агрегата до номинальной частоты вращения ротора открывают задвижку на напорной стороне насоса. Остановка центробежного насоса производится в обратной последовательности.

Смазка насосных агрегатов

Смазка элементов поверхностей между вращающимися и неподвижными деталями уменьшает затраты энергии на трение, предотвращает и коррозию поверхностей трущихся пар, значительно снижает износ деталей. В качестве смазочных материалов для подшипников скольжения используются жидкие минеральные масла и вода: жидкими маслами смазываются подшипники с баббитовыви вкладышами, а водой -с резиновыми и лигнофолевыми. Подшипники качения в зависимости от скорости вращения вала смазываются пластичным смазочным материалом (солидолом) либо жидкими маслами. Опыт эксплуатации показывает, что узлами, определяющими продолжительность бесперебойной работы насосов, являются подшипники и сальники, поэтому уходу за ними должно уделяться особое внимание. Для смазывания подшипников должна подаваться чистая вода без примесей твёрдых частиц. В процессе работы контролируется её давление и объём. Контроль за подачей воды осуществляется с помощью струйного реле.

Профилактический осмотр и ремонт

При эксплуатации насосного агрегата необходимо постоянно контролировать правильность работы отдельных его узлов, фиксируя любые неисправности, которые устраняются при первой же остановке агрегата; систематически производить профилактические осмотры. Замеченные неисправности отмечаются в сменном журнале, который является первичным документом, характеризующим техническое состояние оборудования. По этому журналу определяются сроки, характер осмотра и объем ремонта, своевременность которых обеспечивают сохранность оборудования и бесперебойность работы насосного агрегата. Средний ресурс работы насоса должен быть не меньше ресурса работы корпуса и крышек.

Автоматизация

Введение автоматизации управления насосными станциями является одним из важнейших направлений технического прогресса в области подачи и отведения воды в населенных пунктах и на промышленных предприятиях. На насосных станциях автоматизируются: пуск и остановка насосных агрегатов и вспомогательных насосных установок; контроль и поддержание заданных параметров (например, уровня воды, подачи, напора и т.д.); прием импульсов параметров и передача сигналов на диспетчерский пункт.

В качестве контрольно-измерительных приборов были выбраны: манометры, которые применяются для отслеживания величины давления в гидросистеме, расходомеры.



Библиографический список

1. Залуцкий Э.В. «Насосные станции. Курсовое проектирование.»

2. Карасев Б.В. «Насосные и воздуходувные станции»

3. Перешивкина А.К., Никитина С.А. «Монтаж систем внешнего водоснабжения и водоотведения»

4. СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения»

Размещено на Allbest.ru

...