Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Водозабірні споруди призначені для забору води з вибраного джерела, забезпечення водою та подавання її на очисні споруди. Основне завдання водозабірних споруд безперебійне подання води в необхідній кількості на визначений термін експлуатації системи. Водозабірні споруди з поверхневих джерел, крім основного завдання забезпечення безперебійного одержання необхідної кількості води із природного джерела - виконують також функції попереднього механічного очищення води, захисту від попадання сміття, криги та риби.

Насосні станції першого підйому призначені для подачі води з джерела водопостачання на очисні споруди. Якщо очищення води не потрібно, то насосна станція першого підйому служить для подачі води в розподільчу мережу, резервуари або водонапірну вежу. Подача насосної станції в більшості випадків є рівномірною на протязі доби, що зумовлено з режимом очисних споруд.



1. Характеристика типу водозабору

Виходячи з характеристик водного джерела, якості і умов забору води, місця розташування об'єкта водопостачання, санітарної захищеності водного об'єкта, категорії надійності і перерізу річки в створі приймаємо русловий водоприймач затопленого типу. Вибір зумовлений похилим берегом річки, легкими умовами забору води, невеликими глибинами та коливаннями рівнів води [1, п.9.2.3 - 9.2.4].

Водозабір складається з оголовка, який самопливними лініями з'єднується з береговим колодязем. Приймається роздільний тип споруд, тобто насосна станція і береговий колодязь розташовані в окремих будівлях.

Схема водозабору показана на рисунку 1.



2. Гідравлічний розрахунок основних елементів водоприймача

Згідно вимогам [1, п.9.2.8] приймаємо двохсекційний водозабір. Кожну секцію розраховуємо на 50% витрати при нормальному режимі та 100% при аварійному, за мінімальним рівнем води в джерелі [1, п.9.2.13].

2.1 Гідравлічний розрахунок грат

Грати встановлюємо в оголовку руслового водоприймача для затримання крупного сміття та плаваючих предметів, які можуть знаходитись в воді джерела.

Площу грат однієї секції визначаємо по формулі [2, п.7.5]:

Де Q_c - розрахункова витрата однієї секції за умови пропуску 100% витрати, м³/с. Згідно завданню Q_c=1,6 м³/с.

v_вт.гр - швидкість витікання води в водоприймальних отворах грат, м/с. Згідно [1, п.9.2.14] приймаємо v_вт.гр =0,25 м/с.

К_ст.гр - коефіцієнт, який враховує стиснення потоку в отворах грат, визначаємо за формулою:

,

де, а - відстань між стержнями грат, приймаємо а=8 см;

с - товщина стержня грат, приймаємо с=1 см.

Отже,

Таким чином площа грат:

Для зручності підйому грати вибираємо таким чином, щоб їх висота була більше ширини. Визначимо максимально можливу висоту грат з урахуванням вимог [1, п.9.2.15].

де h_кр - товщина криги,м. Згідно завданню h_кр=500 мм.

Приймаємо на кожній секції по 2 грати розміром 2000х2500 ( 10 ) масою 585 кг.

2.2 Гідравлічний розрахунок сіток

Сітки призначені для очищення води від планктону та дрібного сміття, що не було затримано на гратах. Сітку розташовано в береговому колодязі, між приймальним і всмоктуючим відділеннями. Відповідно [1,п.9.2.27] при продуктивності водозабору 1 м³/с і більше, не залежно від умов забору води, приймаємо сітки, що обертаються з зовнішнім підводом води.

Розрахунок площі сітки здійснюємо за мінімального рівня води в береговому колодязі. Площу сітки визначаємо по формулі:



де, v_вт.с - швидкість втікання води в водоприймальні отвори сітки. Згідно [1,п.9.2.28] приймаємо v_вт.гр =1 м/с.

Кст.с. - коефіцієнт стиснення потоку в отворах сітки, визначаємо за формулою:

де, а - розмір прозорів сітки, приймаємо а=2 мм;

с - товщина дроту сітки, приймаємо с=1 мм.

Отже,

Таким чином площа сітки:

Приймаємо до установки в кожній секції водозабору сітку ТН-1500 з зовнішнім підводом води.

2.3 Розрахунок самопливних ліній

Самопливними лініями з'єднують оголовок з береговим колодязем. Відповідно до [1, п. 9.2.23] приймаємо самопливні трубопроводи із стальних труб по одному на кожну секцію водозабору.

При нормальному режимі експлуатації кожна з двох секцій водозабору пропускає 50% розрахункової витрати (0,8 м³/с=800л/с).

При аварійному режимі згідно [1, п.9.2.13] допускається пропуск 70% витрати (1,12 м³/с=1120 л/с).

Швидкість руху води в самопливних лініях приймаємо згідно [1, табл. 1]. Приймаємо дві самопливні трубопроводи діаметром 800 мм з характеристиками зведеними в таблиці 1.

Таблиця 1.

Показник	Нормальний режим	Аварійний режим
Витрата, л/с	800	1120
Діаметр, мм	800	800
Швидкість, м/с	1,58	2,21
1000, м	3,53	6,91

Втрати напору по довжині самопливної лінії визначаємо по формулі:

де L_cл - довжина самопливної лінії. Згідно завдання L_cл =40 м.

Втрати на місцеві опори визначаємо з формули:

де, - сума коефіцієнтів місцевих опорів по ходу руху рідини.

v - швидкість руху води в трубопроводі, м/с. Приймаємо за таблицею 1.

Схема для визначення коефіцієнтів місцевих опорів наведена на рисунку 3.



Визначаємо місцеві втрати опору для нормального та аварійного режимів:

Сумарні втрати напору в самопливних лініях складають:

h_сл= h_L +h_м,м

h_сл^н = 0,14 + 0,59 = 0,73 м,

h_сл^ав = 0,28 + 1,16 = 1,44.

2. Визначення основних розрахунковтх рівнів в водоприймачах.

Визначення розрахункових рівнів води в береговому колодязі визначаємо за мінімального рівня води в джерелі ( ГНВ= 344,5 м) і за аварійних умов [ 1, п.9.2.13].

Розрахункову відмітку рівня води в приймальному відділенні берегового колодязя для нормального і аварійного режиму визначаємо по формулі:



де, h_гр - втрати напору в гратах, приймаємо h_гр = 0,1м.

,

Розрахункові відмітки рівнів води в усмоктуючому відділенні визначаємо по формулі:

де, h_с - втрати напору в сітках. Для сіток, що обертаються приймаємо h_с=0,2 м.

Максимальні відмітки рівнів води в приймальній та всмоктуючій камері визначаємо аналогічно (при ГВВ= 346 м).



3. Визначення напору насосів

Схема розташування споруд площадки першого підйому для визначення повного напору насосів наведено на рисунку 5.

Повний напір насосів першого підйому при найбільш несприятливому мінімальному рівні води в усмоктуючи камері берегового колодязя (z_min=z^ав_minвс= 342,7 м) визначаємо із залежності:

Н_нс = Н_г + ?h_вс + ?h_ст + ?h_н + h_в, м

де, Н_г - геометрична або геодезична висота підйому води в змішувачі очисних споруд (по завданю z_зм=380 м) і мінімальній відмітці води в усмоктуючій камері водозабору (z_min=z^ав_minвс= 342,7 м):

Н_г = z_зм - z_min = 380 - 342,7 = 37,3 м.

?h_вс - сумарні втрати напору в усмоктуючи трубопроводах насосної станції. Для попередніх розрахунків при виборі насосів можна приймати ?h_вс=0,5 - 1 м. Приймаємо ?h_вс=0,5 м.

?h_ст - сумарні втрати напору в напірних комунікаціях станції. Можна приймати ?h_ст=3 - 5 м. Приймаємо ?h_ст = 3 м.

h_в - вільний напір на вилив, який можна приймати h_в=1 - 1,5 м. Приймаємо h_в=1 м.

?h_н - сумарні втрати напору в напірних водоводах, які складаються з втрат по довжині h_L та втрат на місцеві опори h_м:

?h_н= h_L + h_м, м.

Приймаємо два напірних водовода від насосної станції до очисних споруд, згідно [ 1, п.11.15]. Трубопроводи приймаємо неметалеві, відповідно вимогам [ 1, п.12.21].

Витрата по кожному з водоводів при нормальному режимі складає:

де, Q_нс - продуктивність насосної станції. Згідно завданню Q_нс =1,6 м³/с = 5760 м³/год = 1600 л/с.

Швидкості руху води у водоводах приймаємо економічними. По [ 4 ] приймаємо два напірних залізобетонних трубопроводи з характеристиками: Q_в=800 л/c, d= 800 мм, v=1,59 м/c, 1000і=3,31, L_н= 5500 м.

Втрати напору по довжині напірного трубопроводу складають:

h_L= і · L==18,2 м

Втрати напору на місцеві опори приймають рівними 10-20% від втрат по довжині [ 1, п.К.4]. Приймаємо:

h_м=0,1 · h_L= 0,1 · 18,2= 1,8 м.

Отже, ?h_н=18,2 + 1,8 = 20 м.

Таким чином напір насосів першого підйому, для умов курсового проекту, складає:

Н_нс = 37,3 + 0,5 + 3 + 20 + 1= 61,8 м.



4. Вибір насосів

За отриманими значеннями продуктивності станції (Q_нс= 5760 м³/c) і повного напору насосів (Н_нс=61,8 м) проводимо вибір основного насосного обладнання для станції, що проектується.

Згідно вимогам [1, табл. 35] на станціях ІІ категорії необхідно приймати не менше двох робочих насосів. При відповідному обґрунтуванні допускається установка одного робочого насоса. Кількість резервних насосів повинна бути не менше одного.

Відповідно до схеми споруд площадки першого підйому, продуктивності і напору насосів, інших місцевих умов до проектування, приймаємо станцію з відцентровими горизонтальними насосами типу Д (насоси з двобічним входом в робоче колесо).

Вибір проводимо за каталогом [5]. Якщо робочий напір насоса Н_роб більше потрібного Н_нс, то необхідно регулювати роботу насоса зменшенням діаметру робочого колеса D_рк або частоти регулювання n [3].

Станція, яка проектується, працює в рівномірному режимі, тому доцільно регулювати роботу насоса зменшенням діаметру робочого колеса.

Максимально допустима величина обточування робочого колеса залежить від величини коефіцієнту швидкохідності насоса n_s, який визначається для кожного з насоса по формулі:

де, n - паспортна частота обертання, об/хв;

Q_опт, Н_отп - відповідно витрата і напір насоса, які відповідають оптимальній режимній точці, тобто точці з максимальним ККД.

Зменшений діаметр робочого колеса визначаємо за формулами подібності:

де, Q₁,H_ном, D_ном - відповідно витрата, напір і діаметр робочого колеса насоса при роботі в паспортному режимі.

Q_обт, H_нс, D_обт - відповідно ті ж параметри того ж насоса після обточування.

Звідси діаметр обточуваного колеса складає:

Величина обточування робочого колеса визначається по залежності:

Отримана величина не повинна перевищувати максимально допустимої.

При обточуванні робочого колеса ККД насоса зменшується на 1% на кожні 5% обточування.

Встановлену потужність насосів визначаємо, як суму всіх потужностей насосів, включаючи резервні.

Всі інші характеристики приймаємо з графіків наведених в [5] при розрахунковій витраті, що пропускається одним насосом. Для зручності всі варіанти складу обладнання наведено в таблиці 2.

Приймаємо насосну станцію першого підйому в складі 3 насосів ( 2 робочих і 1 резервний) марки Д3200-75.

З розглянутих 4 варіантів, саме при цьому варіанті маємо найменшу кількість насосів на станції, найбільший ККД, майже найменшу встановлену потужність.



5. Побудова схеми комунікацій насосної станції

Згідно вибору маємо на станції три насоси марки Д3200-75. Довжина всмоктуючих трубопроводів складає 45 м. Приймаємо два всмоктуючих трубопроводи, які об'єднуються колектором всередині насосної станції [ 1, п.11.4]. Матеріал трубопроводів - сталь.

Всмоктуючі трубопроводи розраховуємо на 100% витрати за швидкостями рекомендованими ДБН [ 1, табл. 36].

Кількість напірних трубопроводів насосної станції приймаємо 2, насосів на станції 3, тому проектуємо напірний колектор, який також розташовується в середині станції [ 1, п.11.11]. Матеріал напірних трубопроводів - сталь [ 1, п.11.12]. Швидкості руху води також приймаємо за [ 1, табл. 36].

Схему комунікацій станції з діаметрами труб, швидкостями руху води і питомими витратами напору наведено на рисунку 6.

Повні витрати напору в усмоктуючих лініях при прийнятій схемі складаються із витрат по довжині і витрат на місцеві опори:

?h_вс= h_L + h_м, м.

Витрати по довжині визначаємо по формулі:

h_L=1000і · L =

Витрати на місцеві опори визначаємо за найбільш несприятливим напрямком руху води:

Тоді фактичні сумарні втрати напору в усмоктуючих трубопроводах насосної станції складають:

?h_вс= 0,075+ 1,114=1,19 м.



6. Видалення відкладень із самопливних трубопроводів. Чистка грат і сіток. Видалення осаду з водоприймача

В процесі експлуатації затоплених водоприймачів виникає необхідність у видаленні відкладень та наносів, що утворюються в самопливних трубах.

Розрахункову витрату для промивання самопливних ліній визначаємо за необхідною величиною швидкості руху води при промивці:

де, А - коефіцієнт, який приймаємо рівним А=7,5 - 10. Приймаємо А=8.

d_сл - діаметр самопливної лінії, м

d₀ - середній діаметр донних відкладень,м. Згідно завданню d0=0,4 мм = 0,0004 м.

За отриманими значеннями мінімальної промивної швидкості визначимо витрату води для промивки самопливних ліній:

В проекті приймаємо промивку самопливних ліній зворотнім током води від напірних водоводів насосної станції. Промивний трубопровід приєднуємо до самопливної та приймальної камери перед засувкою.

Промивні трубопроводи приймаємо стальними. Швидкість руху води в промивному трубопроводі приймаємо в межах v=2-3 м/c.

За значеннями промивної витрати і рекомендованої швидкості приймаємо промивний трубопровід з d_пр=500 мм та v=2,58 м/c.

Забруднення з грат видаляються одночасно з промивкою самопливних ліній зворотнім током води.

Видалення забруднень з сіток, що обертаються, проводимо за допомогою промивного трубопроводу d=100 мм, який приєднується до промивного трубопроводу самопливних ліній в службовому павільйоні водозабору.

Для забору промивної забрудненої води, нижче підлоги передбачаємо приймальний лоток шириною 300 мм.

Видалення осаду з водоприймача в проекті приймаємо за допомогою гідроелеваторів, встановлених в приямках кожного з відділень берегового колодязя.



7. Визначення розмірів підземної частини берегового колодязя в плані

Приймаємо підземну частину берегового водозабірного колодязя прямокутну в плані, виконану з монолітного залізобетону. Товщина зовнішніх стін підземної частини колодязя 800 мм, внутрішніх - 500 мм.

Розміри колодязя приймаємо такими, щоб забезпечити умови монтажу і демонтажу обладнання, зручність та безпечність експлуатації. Розміри визначаємо за чотирма критеріями:

1. З умови розташування самопливних ліній.

2. З умови розташування сіток.

3. З умови розташування всмоктуючих труб.

4. З умови розташування всмоктуючих та самопливних труб, арматури і сіток по ходу руху води.

З цих чотирьох значень вибираємо більші і округлюємо до найбільших ближчих стандартних, менші розміри коректуємо. Визначення розмірів підземної частини берегового колодязя показано на рисунку 7.

Діаметр вхідної воронки на всмоктуючих лініях приймаємо з умови:

D_вх = (1,3ч1,5)· d_вс=1,3 ·1200=1600 мм.

Приймаємо поворотний дисковий затвор 32ч.306р. з колонкою управління на діаметр 800 мм, Ру=1,0 мПа, L_з= 350, Н=947, маса 789 кг.



8. Вибір основної запірної та запобіжної арматури на напірних і всмоктуючих комунікаціях станції

Згідно схеми комунікацій насосної станції, яка проектується, проводимо вибір основної запірної та запобіжної арматури. Вибір здійснюється за [4].

Напірну сторону комунікацій станції вибираємо за максимально можливим тиском насоса ( тиском прикритий затвор). В нашому випадку Н_max=86 м = 0,86 МПа.

Всмоктувальну сторону вибираємо за найменшим стандартним тиском (Р_у=0,25 МПа).

Головними критеріями вибору є найменші розміри (довжина і висота) та маса.

Результати вибору представимо у таблиці.

Табл. 3. Вибір основної запірної та запобіжної арматури на напірних і всмоктуючих комунікаціях станції.

Найменування	Тиск, МПа	Довжина, мм	Висота, мм	Маса, кг	Кількість, шт
Всмоктувальна сторона
Затвор поворотний дисковий з електроприводом, фланцевий 32с910р на ? 1200 мм	1,0	450	1212	1864	6
Затвор поворотний дисковий з електроприводом, фланцевий 32с910р на ? 600 мм	1,0	300	748	466	3
Напірна сторона
Затвор поворотний дисковий з електроприводом, фланцевий 32с910р на ? 600 мм	1,0	300	748	466	9
Клапан зворотний поворотний одно дисковий 19ч21бр на ? 600 мм	1,0	240	-	237	5



9. Визначення розмірів машинного залу станції в плані

Підземну частину машинного залу станції приймаємо прямокутною в плані з монолітного залізобетону. Товщину зовнішніх стін підземної частини приймаємо 800 мм.

Згідно рекомендаціям ДБН [1, п.11.11] всмоктувальний та напірний колектори розташовуємо в середині станції.

Визначення розмірів машинного залу проводимо з урахуванням розмірів головного обладнання, запірної арматури, фасонних частин, трубопроводів [5,6], нормативних відстаней між обладнаннями та відстаней від обладнання до внутрішніх стін [1, п. 12.65; 14.2; 14.10].

Схема для визначення розмірів машинного залу представлена на рис.8.



10. Побудова графіків сумісної роботи насосів і трубопроводів

Для аналізу можливих варіантів роботи системи насос-трубопровід побудуємо графік сумісної роботи насосів і трубопроводів станції, що проектується.

Характеристику насосів приймаємо за каталогом і будуємо сумарну характеристику Q-H паралельної роботи двох робочих прийнятих насосів Д3200-75.

Характеристику системи трубопроводів описуємо рівнянням:

Н = Н_ст + S_прQ²,

де, Н_ст - статичний напір системи, м, визначаємо за формулою:

Н_ст = Н_г + h_в = 37,3 + 1 = 38,3 м.

S_пр - наведений напір системи, м, визначаємо за формулою:

Графік характеристики роботи системи трубопроводів будуємо шляхом підстановки в рівняння довільних значень Q і отримання відповідних їм значень Н. Результати розрахунку представимо у вигляді таблиці 4.

Табл. 4. Визначення координат роботи двух трубопроводів.

Q, м3/год	0	1000	2000	3000	4000	5000	6000	7000	8000
Н, м	38,3	39,03	41,22	44,87	49,98	56,55	64,58	74,07	85,02

Характеристика системи двох однакових трубопроводів показана на рисунку 9 (S_прQ²₁₊₂). Графічно з неї отримуємо характеристику одного трубопроводу ( крива S_прQ²_1,2) шляхом зменшення вдвічі витрат при однакових напорах, координати цієї кривої приведено в таблиці 5.



Табл. 5. Визначення координат роботи одного трубопроводу.

Q, м3/год	0	500	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000
Н, м	38,3	39,03	41,22	44,87	49,98	56,55	64,58	74,07	85,02

При виникненні аварії на одному з напірних водоводів система повинна пропускати не менше 70% розрахункової витрати, тобто повинна виконуватись умова Q_ав?0,7·Q_нс; Q_ав?4032 м³/год.

Аналіз роботи системи, в нашому випадку, показує, що при аварії на одному з трубопроводів витрата, яку подають насоси складає Q_ав1= 3100 м³/год, що менше потрібної Q_ав=4032 м³/год. Тому для забезпечення пропуску необхідної витрати приймати на напірних водоводах дві перемички, які розділяють їх на три ріні частини (L_н/3=5500/3=1833м).

При наявності перемичок в аварійній ситуації відключається не весь трубопровід, а тільки його частина. Улаштування двох перемичок дозволяє гарантовано пропустити не менше 70% розрахункової витрати. При цьому у випадку аварії буде відключатися лише третина одного водовода.

Характеристика систем трубопроводів з двома перемичками побудована на рисунку 9 (крива S_перемQ²).

При цьому система пропускає Q_ав2= 4450 м³/год, що більше необхідного.



11. Визначення відмітки висі насоса і заглиблення машинного залу насосної станції

Відповідно до [1, п.11.3] в проекті приймаємо установку насосів не під заливом з урахуванням максимальної геометричної висоти всмоктування. При цьому відмітка вісі насоса визначається з формули:

z_вн=z_min^вс+Н_гв,

де, z_min^вс - мінімальна відмітка рівня води в усмоктуючій камері водозабору. Згідно розрахунків z_min^вс= 342,7 м;

Н_гв - геометрична висота всмоктування, визначаємо за формулою:

,

де, - атмосферний тиск в місцевості, де планується установка насоса, приймаємо =9,9 м;

- тиск насиченої пари води при заданій температурі, при температурі 20°С =0,24;

- сумарні втрати напору в усмоктуючих комунікаціях станції, згідно розрахунків = 1,19 м;

- кавітаційний запас, по каталогу =6 м.

- швидкість руху води в усмоктую чому патрубку насоса, визначаємо за формулою:

,



де, - витрата, яку перекачує один насос, м³/с;

діаметр всмоктую чого патрубку, м.

Отже:

м

z_вн=342,7+2,06=344,8 м.

Відмітку рівня підлоги машинного залу станції z_п визначимо виходячи з трьох критеріїв розташування: насоса z_п1, всмоктуючих ліній z_п2, напірних ліній z_п3.

На схемі:

d_всп - діаметр всмоктую чого патрубку насоса, для прийнятого насоса Д3200-75 d_всп=600 мм = 0,6 м;

d_нп - діаметр напірного патрубка насоса, для прийнятого насоса Д3200-75 d_нп=500 мм = 0,5 м;

d_вс - діаметр всмоктую чого трубопроводу, приймаємо найбільший діаметр всмоктуючого трубопроводу, який знаходиться в середині станції d_вс=1200 мм = 1,2 м;

d_н - діаметр напірного трубопроводу, який приймаємо, як найбільший діаметр всередині станції d_н=600 мм=0,6 м;

h - відстань від низу труби до підлоги: h=300 мм при d?600 мм; h=350 при d?600 мм;

h_ф - висота фундаменту під насос, приймаємо h_ф ?200 мм;

R - відстань від вісі насоса до вісі всмоктуючого патрубка, для прийнятого насоса Д3200-75 R=582 мм=0,6 м;

Р - відстань від вісі насоса до вісі напірного патрубка, для прийнятого насоса Д3200-75 Р=692 мм=0,7 м ;

h_р -висота рами насоса, включаючи опірну частину, для прийнятого насоса Д3200-75 h_р = 990 мм=1 м.

Визначаємо відмітки підлоги насоса, всмоктуючих та напірних ліній за формулами:

z_п1=z_вн - h_р - h_ф = 344,8 - 1 - 0,2 =343,6 м.

z_п2=z_вн - R - a -- h = 344,8 - 0,6 - 0,3 - 0,6 - 0,35 =342,9 м.

z_п3=z_вн - P -- h = 344,8 - 0,7 - 0,3 - 0,3 =343,5 м.

Приймаємо відмітку підлоги машинного залу z_п=342,9 м, як найменшу.

Заглиблення машинного залу станції визначаємо як різницю відміток поверхні землі в місці будівництва станції z_з^нс=350 м та рівня підлоги машинного залу:

h_з= z_з^нс - z_п=350 - 342,9=7,1 м

Визначимо відмітку вісі напірного трубопровода на виході з машинного залу з урахуванням вимог [1, п.12.41; 12.42] за формулою:

z_нтр = z_з^нс - h_пром - 0,5 +,

де, h_пром - глибина промерзання грунту, приймаємо h_пром = 1,2 м.

z_нтр = 350 - 1,2 - 0,5 +0,3=348,6 м.

Відмітка підлоги камери переключення напірних водоводів визначаємо з умови:

z_пкп = z_нтр - - h =348,6-0,3-0,3=348м.

Заглиблення камери переключення визначаємо за формулою:

h_зкп= z_з^нс - z_пкп=350 - 348=2 м.



12. Визначення характерних відміток в підземній частині берегового колодязя

Визначення характерних відміток в підземній частині берегового колодязя проводимо за допомогою схеми на рисунку 11. Товщину монолітного залізобетонного дна приймаємо 1000 мм.

На схемі:

де, z_сл - відмітка вісі самопливної лінії на вході в колодязь, м, визначаємо за формулою:

.

z_min^пр. - відмітка мінімального рівня води в приймальному відділені,м. Згідно розрахунків z_min^пр.=342,9м.

z_mах^пр. - відмітка максимального рівня води в приймальному відділені,м. Згідно розрахунків z_mах^пр.=345,2м.

z_з^вдз - відмітка рівня землі навколо водозабору, м. Згідно розрахунків z_з^вдз=347м.

z_сл^п - відмітка підлоги службового павільйону,м, визначаємо за формулою:

z_сл^п= z_з^вдз + 0,2=347 + 0,2=347,2 м.

h - мінімальна відстань від низу самопливної лінії до дна колодязя. Згідно [1, п.12.65] приймаємо h=0,35м.

h_нд - відстань від дна колодязя до нижньої вісі обертання сітки. Для сітки ТН-1500 приймаємо h_нд=1000мм.

h_вз - відстань від підлоги службового павільйону до верхньої вісі обертання сітки. Для сітки ТН-1500 приймаємо h_вз=1100мм.

Н - висота сітки ТН-1500 над підлогою службового павільйону. Приймаємо Н=2700 мм.

h_з - мінімальна глибина занурення сітки під мінімальний рівень води,м, визначаємо за формулою:

де, - площа сітки, м². Згідно розрахунків =4,5м².

- ширина полотна сітки,м. Для сітки ТН -1500 приймаємо =1500мм.

h₁ - відстань від низу розтрубу приймальної воронки до дна берегового колодязя,м, визначаємо за формулою:

h₁=0,7·D_вх=0,7·1,6=1,12м.

h₂ - відстань від мінімального рівня води в усмоктуючій камері до низу розтрубу приймальної воронки,м, визначаємо за формулою:

h₁?2·D_вх; h₁?2·1,6; h₁?3,2.

z_min^вс - відмітка мінімального рівня води в усмоктуючій камері, м. Згідно розрахунків z_min^вс = 342,7 м.

z_mах^вс - відмітка максимального рівня води в усмоктуючій камері, м. Згідно розрахунків z_mах^вс = 344,9 м.

z_пр - відмітка вісі всмоктую чого трубопроводу вмісці перехрещення зі стінкою берегового колодязя, м, визначаємо за формулою:

,

де, - відмітка вісі труби в місці перехрещення зі стінкою машинного залу станції,м, визначаємо за формулою:

і - мінімальний ухил всмоктую чого трубопроводу, приймаємо і=0,005.

- довжина всмоктуючих трубопроводів. Згідно завданню =45м.

Визначимо z_д виходячи з умов розташування самопливних ліній z_д1, сіток z_д2 та всмоктуючих ліній z_д3.



Приймаємо z_д=338,3 м. Тоді заглиблення берегового колодязя становить:

В проекті приймаємо залізобетонні оголовки, обладнанні водоприймальними гратами розміром 2х2,5 по 2 на кожну секцію. Схему оголовку наведено на рисунку 12.



13. Допоміжне обладнання насосної станції

До допоміжного обладнання в насосній станції та в водозаборі відносяться:

1. Вакуум-насоси.

2. Дренажні насоси.

3. Вантажопідйомні пристрої.

4. Щитові затвори.

5. Гасії гідравлічного удару.

Вакуум насоси призначені для створення розрідження в корпусі насоса і всмоктую чого трубопроводу для заливу насоса [1, п.11.3].

Розрахункову продуктивність вакуум-насоса за повітрям визначаємо по формулі [3]:

де, - коефіцієнт запасу, =1,05 - 1,1. Приймаємо =1,1;

- час, необхідний для створення необхідного розрідження, хв. Для господарсько-питних насосів приймаємо =10 хв;

- об'єм повітря в корпусі насоса,=0,1-0,5 м³. Приймаємо =0,1 м³;

- об'єм повітря в усмоктую чому трубопроводі, м³. Визначаємо за формулою:

де, d_встр - діаметр всмоктую чого трубопроводу, м, d_встр=1,2м;

- довжина всмоктую чого трубопроводу, м, =45 м.

Вибираємо вакуум-насос марки 2ВВ1-6М (1 робочий та 1 резервний) з такими технічними характеристиками: продуктивність по повітрю 6,60,6 м³/хв., потужність двигуна 11кВт, довжина 1366 мм, ширина 390 мм, висота 733 мм, маса 400 кг.

Вода, що накопичується в дренажному приямку в результаті втрат через сальникові ущільнення, фільтрації крізь стінки та днища,ремонтних роботах видаляють за допомогою дренажних насосів.

Подачу дренажних насосів визначаємо по формулі:

,

де, - сумарні витрати води через сальники насосів, = 0,05-0,1 л/с на один сальник. Кількість робочих насосів - 2, кількість сальників в насосі - 2. Тоді становить:

- фільтраційна витрата через стіни і дно машинного залу,, визначаємо за формулою:

де, w - об'єм частини машинного залу, що знаходяться нижче рівня ґрунтових вод і за рівень ґрунтових вод приймаємо ГВВ=346м. Відмітка дна машинного залу z_п = 342,9 м. Розміри машинного залу 9х24. Тоді w становить:

Мінімальний напір приймаємо рівним заглибленню насосної станції +(4-5) м:

Вибираємо занурю вальний насос марки ГНОМ10-10 (1 робочий та 1 резервний) з характеристиками: продуктивність 10-18 м³/год., напір 10-13 м, потужність 0,75 кВт, висота 360 мм, довжина (діаметр) 210 мм, діаметр напірного патрубка 50 мм, маса 15 кг.

Насос відбирає воду з дренажного приямку. Об'єм приямку приймаємо рівним 10-15 хвилинній подачі дренажного насоса:

Якщо приймаємо глибину приямку 1м, а його форму в плані квадратною, то розміри будуть 1,04х1,04х1.

Дренажні води надходять до приямку по лотку поздовж стіни машинного залу з ухилом і=0,002-0,005 м, переріз лотка 200х200 мм.

Монтаж насосного обладнання, трубопроводів та арматури проводимо за допомогою вантажопідйомних пристроїв, які в подальшому використовуються при ремонтних роботах.

При масі вантажу до 5 т - приймаємо підвісні кран-балки, більше 5 т - мостові крани. Якщо висота підйому більше 6 м або довжина підкранового шляху більше 18 м, приймаємо вантажопідйомне обладнання з електроприводом.

Згідно нормативів приймаємо:

- для водозабору: кран електричний, підвісний, однобалочний, з вантажопідйомністю 2 т, довжиною 8,4 м, відстань від низу крюка в стягненому вигляді до верху балок перекриття 1,36 м;

- для машинного залу станції: кран електричний, підвісний одно балочний, з вантажопідйомністю 5 т, довжина крану 5,1 м, висота 2,01 м;

- для камери переключення: кран ручний, підвісний, однобалочний, з вантажопідйомністю 1 т, довжина 3,6 м, висота 1,02 м.

Згідно масі найважчого обладнання в станції (насос Д3200-75 - 3600 кг) приймаємо транспорт для перевезення ЗИЛ 130 з вантажопідйомністю 5 т, з висотою платформи 1370 мм, мінімальні розміри монтажної площадки і довжина 4500 мм, ширина 3700 мм.

Для підвищення ступеню надійності роботи водозабору в береговому колодязі передбачаємо установку щитових затворів між секціями в приймальному та всмоктую чому відділенні.

Отвори в стінах між відділеннями приймаємо прямокутними, швидкість руху води в отворі приймаємо 1 м/с, тоді площа отвору буде:

Приймаємо щитові затвори ЗЩ-Р 900х1200, маса затвору 265 кг, верх затвору заглиблюємо під мінімальний рівень води не менше ніж на 0,5.

Максимально можливий напір в водоводах, при гідравлічному ударі, який виникає при раптовому виключенні насоса визначаємо по формулі:

де, - відмітка рівню води в змішувачі, м, згідно завданню =380 м;

- відмітка вісі зворотного клапана в камері переключення, м; =348,6 м;

а - швидкість розповсюдження ударної хвилі, для залізобетонних труб приймаємо а=1000 м/с;

v - швидкість руху води в напірному водоводі до виниканні хвилі, згідно розрахунків v=1,59 м/с;

- сумарні втрати напору, м.

Ударний напір Н_у=92,44 м більше робочого напору насоса Н_нс=61,8 м, тому необхідно вжити заходів щодо захисту водоводів і комунікацій станції від наслідків гідравлічного удару.

Приймаємо до установки автоматичні гасії гідравлічного удару системи В.М. Папіна діаметром 350 мм по одному на кожен водовод.



14. Визначення розмірів камери переключення в плані

Камера переключення служить для управління роботою напірних водоводів. В ній також розташовуються гасії гідравлічного удару, підключення промивного трубопроводу самопливних ліній і грат діаметром 500, а також трубопровід аварійного спорожненя напірних водоводів, який приймаємо діаметром 200.

Визначення розмірів камери переключення в плані проводимо з урахуванням розмірів головного обладнання (запірної та зарубіжної арматури, фасонних частин трубопроводів) [6], нормативних відстаней між обладнанням та мінімальних відстаней від обладнання до внутрішніх стін [1,п.12.65, 14.2, 14.10]. Товщину стін підземної частини приймаємо 800 мм.

Відстань між напірними водоводами приймаємо 2800 мм згідно [1, п.12.49, табл.39].

Схема визначення розмірів камери переключення в плані наведена на рисунку 12.

Рис. 12. Схема для визначення розмірів камери переключення.



15. Визначення висотних розмірів будівель

Розміри наземної частини водозабору в плані прийняті 12х12м, насосної станції 9х42м, камери переключення 6х6м.

Висоту наземної частини визначаємо по формулі:

де, - висота платформи транспортного засобу, м. Приймаємо =1370 мм;

- висота найвищого вантажу, м. Для водозабору =2700 мм, для насосної станції =1812 мм (поворотний дисковий затвор d=1200 мм), для камери переключення =1048 мм (поворотний дисковий затвор d=600 мм).

- висота строп, м. Приймаємо =0,5 м.

- висота крану, тобто відстань від низу крюка в стягненому вигляді до низу балок перекриття, м. Для водозабору =1360 мм, для машинного залу =2010 мм, для камери переключення =1020 мм.

Отриманні значення округлюємо до найбільшого ближчого кратного 1,2 м:



16. Будівельно-архітектурна частина проекту

Наземну частину берегового колодязя, насосної станції та камери переключення передбачаємо із збірного залізобетону. Товщину стін підземної частини приймаємо 800 мм, товщину днища 1000 мм.

Фундамент наземної частини станції передбачаємо старанного типу розміром в плані 2х2 м.

В наземній частині берегового колодязя, насосної станції та камери переключення використовуємо залізобетонні колони прямокутного перетину постійного по всій висоті 400х400 мм. Висота колони рівна висоті наземної частини, для водозабору 7,2 м, для насосної станції 6 м, для камери переключення 4,8 м.

Головними несучими конструкціями будівель в проекті є залізобетонні двоскатні балки прямокутного перетину, товщиною 400 мм. Проліт балок складає для насосної станції - 9 м, для водозабору - 12 м, для камери переключення - 6 м. Висота балок 2000 мм.

В будівлях проекту приймаємо не утепленні плити покриття, розміром в плані 6000х1500 мм і висотою 300 мм. Покрівлю виконуємо з трьох шарів руберойду.

Стіни в будівлях передбачаємо із стінових панелей з керамзитобетону, товщиною 200 мм, довжиною 6000 мм і висотою 1200 мм. Кути будівель виконуємо з залізобетонних кутових блоків.

Підлогу в будівлях виконуємо з бетонним покриттям.

В будівлях проекту передбачаємо стрічкові віконні просвіти для природного освітлення. Площа стрічкових просвітів повинна бути не менше ніж 12,5% від площі підлоги. Стрічкові просвіти приймаємо по розмірам стінових панелей, тобто 6000х1200 мм.

В місцях в'їзду транспорту в будівлі улаштовуємо двостулкові ворота розміром 3000х3000 мм.

Для сходу з відмітки 0.00 в машинному залі передбачаємо металеві сходи з кутом нахилу не менше ніж 60°, шириною 1000 мм. Для обслуговування запірної арматури, насосів та іншого обладнання, переходу через трубопроводи в машинному залі улаштовуємо металеві площадки зі сходами.



17. Санітарна охорона площадки водозабору

Навколо водозабору передбачаємо зону суворого санітарного режиму, де не допускається будівництво, яке не відноситься до водопроводу, проживання людей, випуск стічних вод, купання, рибної ловлі, використання добрив та інше.

Розміри зони суворого режиму приймаємо згідно [1, п.15.2.2.1]:

- вгору за течією - 200 м;

- вниз за течію - 100 м;

- по прилеглому до водозабору берегу - 100 м;

- у напрямку до протилежного берега - вся акваторія та протилежний берег шириною 50м.

насос станція комунікація водозабор



Список літератури

1. ДБН В.2.5-74:2013. Водопостачання. Зовнішні мережі та споруди. Основні положення. - К.: Мінрегіон України, 2013. - 168 с.

2. Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: издание второе, переработанное дополненное. Учебное пособие. Т.1 - М.: Издательство АСВ, 2003.- 288с.

3. Залуцкий Э.В., Петрухно А.И. Насосные станции. Курсовое проектирование. - К.: Вища школа, 1987. - 167 с.

4. Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. Справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1984. - 116 с.

5. Колотило Н.И., Скряга В.Г., Вихтев Г.В. Методические указания по подбору насосов для систем водоснабжения при курсовом и дипломном проектировании. - Харьков: ХИСИ, 1991.-71 с.

6. Колотило М.І. та ін. Труби, фасонні деталі, арматура та обладнання систем зовнішнього водопостачання і каналізації. - Харків: ХДТУБА, 2004. - 478 с.

Размещено на Allbest.ru

...