Проектирование гидроузла машинного водоподъема на реке Тобол

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Компоновка сооружений гидроузла машинного водоподъема

1.1 Выбор схемы подачи в зависимости от топографических, гидрологических и гидрогеологических условий

2. Проектирование водозаборного сооружения

2.1 Выбор типа и расчет водозаборного оголовка

2.2 Расчет самотечных или сифонных линий

2.3 Определение размеров берегового колодца

2.4 Промывка самотечных или сифонных линий

3. Проектирование напорного трубопровода

4. Расчет и подбор основного оборудования насосных станций

4.1 Определение полного напора насоса и его подбор

4.2 Совместная характеристика насосов и трубопроводов

4.3 Подбор двигателя

5. Проектирование здания насосной станции и определение его основных размеров

5.1 Определение отметки оси насоса и проверка ее с учетом явления кавитации

5.2 Выбор типа насосной станции

5.3 Определение основных размеров насосной станции

5.4 Подбор подъемно-транспортного оборудования

6. Расчет и подбор вспомогательного гидромеханического оборудования

7. Расчет и подбор оборудования напорного трубопровода

Заключение

Список использованной литературы

Введение

При проектировании насосных станций из множества возможных технических решений выбрано такое, которое обеспечивает максимум удобств во время строительства и эксплуатации сооружений при высокой надёжности подачи воды и при минимуме приведённых затрат. Оптимальный вариант технического решения насосной станции выбран на основании технико-экономических расчётов.

Проект насосной станции выполнен на основе топографических, инженерно-геологических, гидрологических и климатологических материалов изысканий.

Проектом предусматривается подача воды на станцию улучшения её качества. Потребность в воде составляет 250 м3/час.

Источник водоснабжения - река Тобол - представляет собой равнинную реку. Минимальная глубина у места водозабора доходит до 3,2м.

1. Компоновка сооружений гидроузла машинного водоподъема

1.1 Выбор схемы подачи в зависимости от топографических, гидрологических и гидрогеологических условий

Из возможных технических решений необходимо выбрать то, которое бы обеспечило максимум удобств при строительстве и эксплуатации, высокую надежность подачи воды и минимальные капитальные, эксплуатационные и приведенные затраты.

Состав сооружений и их взаимное расположение принимаются в зависимости от рельефа местности (крутизны берега реки, наличия поймы, достаточных глубин в месте водозабора), гидрологической характеристики водоисточника(колебаний уровней воды, количества взвешенных и влекомых наносов), геологии и гидрогеологии (несущей способности грунта основания, устойчивости берегов и русла, наличия просадочных и оползневых явлений), наличия местных строительных материалов и применяемого гидромеханического оборудования. Выбор окончательного варианта компоновки гидроузла машинного водоподъема решается на основании технико-экономических расчетов и принятой схемы водозабора.

Рисунок 2 Схема компоновки насосной станции раздельного типа

Выбор трассы сооружений

В качестве водоисточника использовали равнинную реку Тобол. Водозабор располагается на прямолинейном участке реки с минимальной глубиной у места водозабора 3,2 м и устойчивыми руслом и берегами. Берега и ложе реки сложены из разнозернистых песков. Трасса запроектирована по наиболее короткому пути и представлена на генплане. Станцию улучшения качества воды располагают по возможности ближе к потребителю.

Трасса сооружений от места водозабора до станции улучшения качества воды должна быть по возможности прямолинейной и проходить в устойчивых грунтах. По трассе сооружений не должно быть просадочных грунтов оползневых явлений и карста. Трубопровод не должен располагаться на крутых склонах. Его следует укладывать с наименьшим числом перегибов и с непрерывным подъемом к станции улучшения качества воды. Уклон трассы не должен превышать угла естественного откоса основания.

Выбранная трасса сооружений согласовывается со многими организациями, в чьих ведениях находится данный участок суши и реки. Место водозабора согласуется с Комитетом по охране водных ресурсов, Бассейновым управлением пути и т.д.

Определена длина водовода в м, по формуле:

, м, (1.2.1)

где - расстояние на плане, м;

- коэффициент позволяющий перевести расстояние на плане в метры (в данном случае, при масштабе 1:10000, 100).

м.

Согласно СНиП 2.04.02-84 п.4.4 категория надежности водозаборного сооружения и насосной станции - вторая, так как число потребителей 5000 - 50000 человек. Допускается снижение подачи воды на хозяйственно- питьевые нужды не более 30% расчетного расхода и на производственные нужды до предела, устанавливаемого аварийным графиком предприятий; длительность снижения подачи не должна превышать 10 сут. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время выключения поврежденных и включения резервных элементов или проведения ремонта, но не более чем на 6 ч.

водозаборный трубопровод насосный

2. Проектирование водозаборного сооружения

Водозаборное сооружение служит для забора воды из водоисточника в соответствии с графиком водопотребления и представляет собой наиболее ответственную часть гидроузла машинного водоподъема. От нормальной работы водозаборного сооружения зависит в первую очередь долговечность работы насосно-силового оборудования, трубопроводной арматуры и станции улучшения качества воды. Речные водозаборы в зависимости от характера русла реки могут быть русловые, ковшовые и береговые. В данной работе принимается затопляемый русловой водозабор, так как берега неустойчивы, а пойма затапливаемая. Водозаборные сооружения могут быть постоянными или временными в зависимости от срока службы. В данной работе принято сооружение постоянного типа.

2.1 Выбор типа и расчет водозаборного оголовка

Существует несколько типов оголовков:

оголовок со скоростной рыбозащитой, применяется если река не судоходная;

оголовок с рыбозащитой типа зонтик с водновоздушной пузырьковой завесой;

оголовок с фильтрующей загрузкой (ряжевый).

Т.к. река судоходная с небольшим расходом принимаем второй тип оголовка - оголовок с рыбозащитой типа зонтик с водновоздушной пузырьковой завесой. Согласно СниП 2.04.02-84 оголовок должен быть расположен на 0,2 метра ниже кромки льда, при уровне низких вод - УНВзим, а водоприемное отверстие должен быть выше диаметра водотока не менее, чем 0,5 метра.

Для надежности работы предусмотрены две самотечные линии и два оголовка. Водозаборное сооружение рассчитывают на пропуск расчетного расхода в соответствии с режимом работы насосной станции первого подъема. При этом учитывается расход воды требующийся на собственные нужды водозабора.

Определение максимально возможной высоты водозаборного оголовка (по высоте)

Дна реки=УНВ-hmin; (2.1.1)

Дна реки=197,8-3,2=194,6 м;

(2.1.2)

м

(2.1.3)

Количество секций обеспечения беспечной работы сооружения должно быть не менее 2

Расчетный расход водозабора , м3/с определен по формуле:

, (2.1.4)

где - коэффициент, учитывающий собственные нужды водопровода, = 1.09…1.1, или при повторном использовании воды = 1.1;

- максимальное суточное водопотребление, сут;

Т1 - время работы насосной станции первого подъёма, Т1 = 24 часа.

, м3/с

Рассчитан оголовок типа зонтик с водно-воздушной пузырьковой завесой.

Площадь водоприёмных отверстий одной секции , м2определена по формуле:

,м2 (2.1.5)

где 1,25 - коэффициент, учитывающий засорение отверстий;

. - расчётный расход водозабора, м3/с.

- количество секций или оголовков, n = 2 ;

- скорость входа воды в водоприёмные отверстия,м/с;

- коэффициент, учитывающий стеснение входа стержнями решётки.

, (2.1.6)

где - расстояние между стержнями в свету, мм;

- диаметр стержней, мм.

м2.

Площадь самотечных труб , м2 определена по формуле:

,м2, (2.1.7)

где . - расчётный расход водозабора, м3/с;

- количество линий водовода, ;

- скорость воды в самотечных трубах, м/с.

,м2.

Диаметр самотечных труб , м определен по формуле:

,м, (2.1.8)

где - площадь самотечных труб, м2.

, м. ,мм.

Внутренний диаметр оголовка:

(2.1.9)

где - внешний диаметр оголовка, м;

Определили расстояние от раструба до внутренней части стенки:

,м. (2.1.10)

Схема водоприемного оголовка типа зонтик с водно-воздушной пузырьковой завесой приведена на рисунке 3.

2.2 Расчет самотечных или сифонных линий

Гидравлический расчёт сифонных труб ведётся для трёх основных случаев:

При уровне низких вод, когда работают две линии одновременно.

При уровне высоких вод, когда работает одна линия.

Работа самотечных труб при аварии.

1. Скорость в самотечных трубопроводах при уровне нижних вод , м2/с определена по формуле:

, (2.2.1)

где - количество линий, шт;

- стандартный диаметр самотечных труб, м;

. - расчётный расход водозабора, м3/с.

м2/с.

условие выполняется.

2. Скорость в самотечных трубопроводах при уровне верхних вод , м2/с определена по формуле:

, (2.2.2)

где - стандартный диаметр самотечных труб, м;

. - расчётный расход водозабора, м3/с.

м2/с.

 условие выполняется.

Условия соблюдены, следовательно, трубопроводы работают в нормальном режиме.

3. Скорость в самотечных трубопроводах при аварии , м2/с определена по формуле:

, (2.2.3)

где . - расчётный расход водозабора, м3/с;

- стандартный диаметр самотечных труб, м.

м2/с.

Путевые потери

1. При уровне нижних вод , м определены по формуле:

, (2.2.4)

где - удельное сопротивление для d = 600 мм, трубы стальные неновые А = 0,02262;

- поправочный коэффициент, ;

- длина самотечной линии, м;

. - расчётный расход водозабора, м3/с;

- количество линий, шт.

,м.

2. При уровне верхних вод , м определены по формуле:

, (2.2.5)

где - удельное сопротивление для d = 600 мм, трубы стальные неновые А = 0,02262;

- поправочный коэффициент, ;

- длина самотечной линии, м;

. - расчётный расход водозабора, м3/с.

м.

3. При аварии , м определены по формуле:

, (2.2.6)

где: - удельное сопротивление для d = 600 мм, трубы стальные неновые А = 0,02262;

- длина сифонной линии, м;

- поправочный коэффициент, ;

. - расчётный расход водозабора, м3/с.

м.

Местные потери , м определены по формуле:

, ( 2.2.7)

где - сумма коэффициентов сопротивлений;

- скорость в самотечных трубопроводах, м2/с;

- ускорение свободного падения, м2/с.

, (2.2.8)

где - коэффициент сопротивления в колене;

- коэффициент сопротивления на входе;

- коэффициент сопротивления на выходе.

- коэффициент сопротивления решетки;

, (2.2.9)

где - коэффициент, зависящий от формы решётки, для прямоугольной = 2.42;

S - диаметр стержней, S = 6…12 мм;

В - расстояние между стержнями, В = 30 … 50 мм;

- при = 90?, Sin = 1.

1. м.

2. м.

3. м.

Находим общие потери , м по формуле:

, (2.2.10)

где - путевые потери в трубопроводе, м;

- местные потери в трубопроводе, м.

1. м.

2. м.

3. м.

2.3 Определение размеров берегового колодца

Тип сетки: квадратная плоская в плане сетка между приемным и всасывающим отделением.

Расчетная площадь сетки , м2 определена по формуле:

, (2.3.1)

где - коэффициент, зависящий от типа и конструкции стержней сетки, = 1,15; - коэффициент стеснения;

, (2.3.2)

где - размер ячейки на свету, = 2…5 мм;

- диаметр проволоки, = 1…1.5 мм;

- часть площади сетки, занятая опорной рамой, = 0.1…0.15;

- коэффициент загрязнения, для плоских сеток = 1,15;

. - расчётный расход водозабора, м3/с;

- скорость прохождения воды через сетку, для плоских сеток = 0,20,4 м/с;

- число секций, = 2 шт.

м2

Высота сетки, , м определена по формуле (т.к принята квадратная сетка):

, (2.3.3)

где - расчетная площадь сетки, м2.

м.

Ширина сетки равна высоте сетки = 1,56 м.

Отметки воды в береговом колодце определены в зависимости от отметок уровня воды в реке, а также потерь напора при разных режимах работы самотечных труб. Отметка при УНВ в приемном отделении берегового колодца , м определена по формуле:

, (2.3.4)

м

Отметка при УНВ во всасывающем отделении берегового колодца , м определена по формуле:

, (2.3.5)

где - потери напора в сетке, = 0.1…0.15 м.

м

Отметка при аварии в приемном отделении берегового колодца , м определена по формуле:

, (2.3.6)

м.

Отметка при аварии во всасывающем отделении берегового колодца , м определена по формуле:

, (2.3.7)

где - потери напора в сетке, = 0.1…0.15 м.

м

Отметка при УВВ в приемном отделении берегового колодца , м определена по формуле:

, (2.3.8)

м

Отметка при УВВ во всасывающем отделении берегового колодца , м определена по формуле:

, (2.3.9)

где - потери напора в сетке, = 0.1…0.15 м.

м

Отметка пола наземной части берегового колодца , м определена по формуле:

, (2.3.10)

м

Отметка выхода самотечных труб в приемное отделение , м определена по формуле:

, (2.3.11)

м

Отметка верха сетки между приемным и всасывающим отделением , м определена по формуле:

, (2.3.12)

м

Отметка низа сетки , м определена по формуле:

, (2.3.13)

где - высота сетки, м

м

Отметка дна колодца определена из условия насаждения наносов в приемном отделении:

, (2.3.14)

м

Условие выполняется: , .

2.4 Промывка самотечных или сифонных линий

При эксплуатации насосной станции не исключено засорение входных решёток берегового колодца и труб. Для удаления сора и наносов их промывают.

В данном курсовом проекте принят способ сочетания импульсной промывки с обратным током воды от напорного трубопровода или от берегового колодца. который предварительно заполняют водой из напорного трубопровода. В этом случае за счет импульса насосы в самотечной или сифонной линии взрыхляются, а обратным током воды от насосной станции выносятся [1].

Принят диаметр вакуум колонны на два сортамента выше чем стандартный диаметр самотечного трубопровода

Скорость промывного трубопровода , м2/с определена по формуле:

, (2.4.1)

где - скорость в самотечных трубопроводах при уровне верхних вод, м2/с.

м2/с.

Диаметр промывного трубопровода , м определен по формуле:

, (2.4.2)

где - расход основного насоса, м3/с.

м

Схема берегового колодца представлена на рисунке 4

3. Проектирование напорного трубопровода

В качестве материала напорных трубопроводов принята сталь. Стальные трубопроводы применяются при давлении свыше 120-150 м, при меньших давлениях их применение возможно только при соответствующим обосновании. В последнее время в практике строительства стали использоваться стальные трубы с внутренним цементно-песчаным покрытием.

Число ниток напорного водовода устанавливается различно, главным образом исходя из технико-экономических соображений и обеспечения бесперебойности подачи воды, а также с учетом очередности строительства. СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» [2] предусматривает для насосных станций I и II категорий количество напорных линий не менее двух. Для насосных станций III категории допускается устройство одной напорной линии, при этом в случае аварии на водоводе в резервуарах чистой воды на насосной станции второго подъема должен предусматриваться аварийный запас, необходимый для обеспечения потребителя водой на время ликвидации аварии. На напорных водоводах в две и более линии должна быть предусмотрена система переключений и ремонтных участков, длина которых при двух и более нитках не должна превышать 5 км, при одной нитке - не более 3 км.

Расчетный расход в напорном трубопроводе , м3/с определен по формуле:

, (3.1)

где . - расчётный расход водозабора, м3/с;

- количество линий, шт.

м3/с = 245 л/с.

Из таблиц для гидравлического расчета Шевелева [3]: ; ; .

Общие потери напора в трубопроводе , м определены по формуле:

, (3.1)

где l - длина напорного трубопровода, м.

м.

4. Расчет и подбор основного оборудования насосных станций

4.1 Определение полного напора насоса и его подбор

Для снижения экономической стоимости насосной станции, а так же согласно рекомендациям СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» [2] примем следующую схему обвязки насосов (смотри рисунок 5).

Рисунок 5 Технологическая схема обвязки насосов.

Расчетный расход агрегата , м3/с определен по формуле:

, (4.1.1)

где . - расчётный расход водозабора, м3/с;

- число рабочих агрегатов, n=2 шт.

м3/с = 245 л/с

Расчетный напор насоса определен по формуле:

, (4.1.2)

где - максимальная геометрическая высота подъема, м;

- общие потери напора во всасывающем трубопроводе, м;

- общие потери напора в напорном трубопроводе, м;

- запас на излив, = 1.5…2.0 м;

Максимальная геометрическая высота подъема , м определена по формуле:

, (4.1.3)

где - отметка кармана смесителя, м;

- минимальный уровень воды во всасывающем отделении берегового колодца, м ;

Отметка , м определена по формуле:

, (4.1.4)

где - отметка станции улучшения качества воды, м.

м.

м.

Всасывающий трубопровод:

Диаметр всасывающего трубопровода , м определен по формуле:

, (4.1.5)

где - производительность одного насоса, м3/с;

- скорость движения воды во всасывающем трубопроводе, м/с.

м м.

Скорость движения воды во всасывающем трубопроводе , м/с пересчитана по формуле:

, (4.1.6)

м/с.

Общие потери напора во всасывающем трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.7)

где - путевые потери во всасывающем трубопроводе, м;

- местные потери во всасывающем трубопроводе, м;

Путевые потери во всасывающем трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.8)

где - удельное гидравлическое сопротивление A= 0,2262;

- длина всасывающего трубопровода, м ;

- поправочный коэффициент на скорость, ;

- расход одного насоса, м3/с.

м.

Местные потери во всасывающем трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.9)

где - сумма коэффициентов сопротивлений;

- скорость движения воды во всасывающем трубопроводе, м2/с;

- ускорение свободного падения, м2/с.

м.

м.

Участок 1 напорного трубопровода:

Диаметр напорного трубопровода , м определен по формуле:

, (4.1.10)

где - производительность одного насоса, м3/с;

- скорость движения воды в напорном трубопроводе, м/с.

м м.

Скорость движения воды в напорном трубопроводе , м/с пересчитана по формуле:

, (4.1.11)

м/с.

Общие потери напора в напорном трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.12)

где - путевые потери в напорном трубопроводе, м;

- местные потери в напорном трубопроводе, м;

Путевые потери в напорном трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.13)

где - удельное гидравлическое сопротивление А= 0,02262;

- длина напорного трубопровода, м ;

- поправочный коэффициент на скорость, ;

- расход одного насоса, м3/с.

м.

Местные потери в напорном трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.14)

где - сумма коэффициентов сопротивлений;

- скорость движения воды в напорном трубопроводе, м2/с;

- ускорение свободного падения, м2/с.

м.

м.

Участок 2 напорного трубопровода:

Путевые потери в напорном трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.15)

где - удельное гидравлическое сопротивление А= 0,02262;

- длина напорного трубопровода, м ;

- поправочный коэффициент на скорость, ;

- расход одного насоса, м3/с.

м.

м.

м.

Общие потери напора в напорном трубопроводе , м определены по формуле:

, (4.1.16)

м.

м

Расчётный расход насоса равен Qр = 1098 м3/ч = 305 л/с.

Подобран насос 1Д1250-63 с числом оборотов колеса 1450 об/мин, D=455 мм. Характеристика насоса представлена на рисунке 6.

4.2 Совместная характеристика насосов и трубопроводов

В соответствии с расчётной схемой определены потери во всасывающем и нагнетательном трубопроводе по участкам при работе насосов на одну и две нитки трубопроводов. Расчёт сведён в таблицу 3. В соответствии с результатами расчётов построены кривые совместной работы насосов и трубопроводов в зависимости от максимальной и минимальной геометрической высоты - рисунок 7.

Максимальная геометрическая высота всасывания определена по формуле:

(4.2.1)

Минимальная геометрическая высота всасывания определена по формуле:

(4.2.2)

где - отметка воды при уровне верхних вод, м;

- потери в самотечном трубопроводе при УВВ, м.

м

Таблица 1 Ведомость определения путевых и местных потерь напора в трубопроводах

Потери напора	Расходы насосной станции, м3/с
	при работе в одну нитку	при работе в две нитки
	Qр	2Qр	Qр	2Qр	3Qр
Всасывающий трубопровод
hтвпут	0,063	0,063	0,063	0,063	0,063
hтвмест	0,056	0,056	0,056	0,056	0,056
hтвобщ	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12
Первый участок напорного трубопровода
hтнпут	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03
hтнмест	0,11	0,11	0,11	0,11	0,11
hтнобщ	0,14	0,14	0,14	0,14	0,14
Второй участок напорного трубопровода
hтнпут	0,021	0,084	0,0053	0,021	0,047
hтнмест	0,18	0,71	0,00445	0,18	1,62
hтнобщ	0,20	0,794	0,0498	0,20	1,667
Третий участок напорного трубопровода
hтнобщ	12,84	51,34	3,46	12,84	28,89
Общие потери напора
? hобщ	13,30	52,39	3,77	13,30	30,81

Условия: и (при ) выполняются, т.к 1640 м3/ч > 1537,2 м3/ч и 2680 м3/ч > 2196 м3/ч, следовательно насос подобран верно.

4.3 Подбор двигателя

По графику совместной характеристики насосов и трубопроводов определены параметры насоса, учитывая, что работает два насоса.

Параметры определены для самого невыгодного случая, т.е при минимальной геометрической высоте подъёма воды.

Результаты сведены в таблицу 2.

Таблица 2 Ведомость эксплуатационных режимов насоса

Параметры насоса	При работе в одну нитку	При работе в две нитки
	Один насос	Два насоса	Один насос	Два насоса
Q, м3/ч	1460	900	1920	1490
H, м	58	69	43	58
N, кВт	278	210	290	280
, %	86	81	83	86
hдоп, м	7,8	4,5	9,4	8,2

Для расчёта мощности двигателя принят наихудший вариант работы одного насоса на две нитки трубопровода, когда потребляемая мощность составляет N = 290 кВт.

Мощность двигателя , кВт определена по формуле:

, (4.4.1)

где - удельный вес жидкости, т/м3;

- расход и напор насоса, дающие наибольшую мощность по режиму работы;

- коэффициент запаса в зависимости от мощности - 1,05;

- КПД передачи, =1 при непосредственном соединении двигателя и муфты;

- КПД насоса, соответствующий в долях от единицы.

Мощность двигателя , кВт определена по формуле:

, (4.4.2)

где - наибольшая потребляемая мощность насоса, кВт.

кВт

кВт

По справочным материалам для насоса 1Д1250-63 с числом оборотов 1450 об/мин подбираем электродвигатель А4-355Х-4 У3, Т3 с мощностью 315 кВт, напряжение 6000 В.

5. Проектирование здания насосной станции и определение его основных размеров

5.1 Определение отметки оси насоса и проверка ее с учетом явления кавитации

Отметка оси насоса , м (исходя из наихудших условий эксплуатации, недопускающей работы в кавитационном режиме) определена по формуле:

(5.1.1)

где - отметка уровня нижних вод во всасывающее отделении берегового колодца, м;

- геометрическая высота всасывания, м.

Геометрическая высота всасывания , м определена по формуле:

м, (5.1.2)

где - атмосферное давление, соответствующее данной высоте местности, = 10 м;

ht - давление насыщенных паров жидкости при наибольшей температуре перекачиваемой жидкости, ht =0,3 м;

hтв - общие потери напора во всасывающем трубопроводе,

hтв = 0,12 м;

?hдоп - допустимый кавитационный запас, снятый с характеристики насоса для невыгодных условий эксплуатации, ?hдоп=9,4 м;

0,18 м.

м

5.2 Выбор типа насосной станции

Отметка пола машинного отделения определена по формуле:

(5.2.1)

где А - конструктивный размер от оси до подошвы станины насоса, м;

м.

->3,2 , следовательно, заглубленный тип насосной станции. ?, здания насосной станции и берегового колодца совмещены.

5.3 Определение основных размеров насосной станции

Подбираем арматуру для насосной станции:

1) Переход Ду=600 мм, dу=350 мм, L=614 мм, масса 62 кг.

2) Переход Ду=300 мм, dу=250 мм, L=180 мм, масса 14,6 кг.

3) Переход Ду=600 мм, dу=300 мм, L=733 мм, масса 70,2 кг.

4)Обратный клапан с эксцентрической подвеской дисков Ду=600 мм, L=240 мм, масса 237 кг.

5)Задвижка с невыдвижным шпинделем с ручной концентрической передачей Ду=600 мм, L= 240 мм, масса 237 кг.

6) Отвод (колено) на 900 Ду=600 мм, L= 600 мм, масса 163,51 кг.

7) Тройник Ду=600 мм, L=555 мм, масса 213 кг

Ширина здания насосной станции определяется по формуле:

 (5.3.1)

длина трубопровода для безударного подвода воды к насосу, , не менее 300-400 мм, 1,8 м;

длина конфузора 0,614 м;

длина насоса между фланцами 1,04 м ;

длина диффузора 1= 0,18 м, длина диффузора 2= 0,733 м;

монтажной вставки 0,5 м;

длина обратного клапана 0,24 м;

длина монтажной вставки 0,5 м;

длина задвижки 0,8 м;

длина колена 0,6 м;

длина тройника 0,555 м;

длина задвижки 0,8 м;

расстояние от фланцевого соединения до стены 0,4 м.

С учетом стен, 2 стены по 0,38 м, ширина здания 9,522 м.

Принимаем стандартную ширину здания 8,80 м.

Длина здания насосной станции определяется по формуле:

,м (5.3.2)

- длина монтажной площадки 3,44 м;

- длина агрегата 2,755 м;

- расстояние между двигателем и насосом, для двигателей с высоким напряжением 1,2 м;

- расстояние от двигателя до стены, для двигателей с высоким напряжением 1,2 м.

Принята стандартная длина здания насосной станции 15,0 м, засчёт уменьшения расстояния между насосами.

Высота здания насосной станции определяется по формулам:

Высота подземной части:

(5.3.3)

- выступ фундамента над полом 0,5 м;

- высота агрегата 1,28 м;

- запас на пронос деталей над оборудованием 0,5 м;

- высота проносимой детали 1,28 м;

- размер строп для захвата проносимого оборудования 1,2 м;

- высота подвесного крана при стянутой монорельсе 0,95 м;

- высота монорельса 0,28 м;

- расстояние от монорельса до низа балки 0,2 м.

Высота наземной части:

(5.3.4)

- высота транспортной плиты 1,5 м;

- запас на пронос деталей над оборудованием 0,5 м;

- высота проносимой детали 1,28 м;

- размер строп для захвата проносимого оборудования 1,2 м;

- высота подвесного крана при стянутой монорельсе 0,95 м;

- высота монорельса 0,28 м;

- расстояние от монорельса до низа балки 0,2 м.

Принимаем стандартную высоту наземной части 6.0 м.

5.4 Подбор подъемно-транспортного оборудования

Тип подъёмно-транспортного оборудования (кошки, подвесные кран-балки, краны мостовые) должен выбираться с учётом максимальной массы поднимаемого оборудования и габаритов сооружения. Кроме того, необходимо учитывать степень нагрузки оборудования и периодичность его использования, а так же безопасность подъёмно-транспортных операций.

Масса агрегата составляет 2558 т. Подобран подвесной ручной кран, с грузоподъемностью 3,2 т, массой 469 кг [4

6. Расчет и подбор вспомогательного гидромеханического оборудования

Подбор вакуум-насоса

Вакуум-насосы использованы для заливки насосов, работающих с положительной высотой всасывания.

Подача насоса , м3/мин определена по формуле:

(6.1)

где - объем воздуха во всасывающем трубопроводе, м3;

- объем воздуха в насосе до задвижки, м3;

- атмосферное давление, м;

- коэффициент запаса, ;

- время заливки, мин;

- критическая геометрическая высота всасывания, м.

8,48 м3.

Отметка верха насоса , м определена по формуле:

, (6.2)

где - расстояние от оси насоса до верха 0,59 м. Критическая геометрическая высота всасывания , м определена по формуле:

, (6.3)

м

м

0.97 м3/мин.

Принято 2 вакуум-насоса марки ВВН1-1,5 (1 рабочий и 1 резервный) с частотой вращения 1450 мин-1, мощностью электродвигателя 5,5 кВт, массой агрегата 134 кг.

Подбор дренажного насоса

Дренажные насосы приняты для откачки фильтрационных вод, поступающих через стены и днище здания насосной станции.

Напор насоса , м определен по формуле:

, (6.4)

где - геометрическая высота подъема, м;

- потери напора в трубопроводе, м;

- запас на излив, м.

Геометрическая высота подъема , м определена по формуле:

, (6.5)

где - отметка сброса дренажных вод 63,75 м;

- отметка дренажного приямка м.

Отметка дренажного приямка, м определена по формуле:

, (6.6)

где - глубина дренажного колодца, м.

м

м

м

Подобран насос вихревой консольный самовсасывающий (с воздушным колпаком) марки ВКС 2/26А с подачей 7,2 м3/час, напором 26 м мощностью двигателя 5,5 кВт.

Подбор осушительного насоса

Осушительные насосы использованы для откачки воды из приемного и всасывающего отделения берегового колодца на время очистки от наносов, ремонта и осмотра, так же для откачки осадка.

Подача осушительного насоса , м3/ч определена по формуле:

, (6.7)

где W - объем воды, оставшийся во всасывающем или приемном отделении после откачки основным насосом, м3;

t - время откачки, t=2…5 ч;

Объем воды , м3 определен по формуле:

, (6.8)

м3.

м3/ч.

Напор насоса определен по формуле:

(6.9)

Геометрическая высота подъема , м определена по формуле:

, (6.10)

м

м

Принято два насоса (резервный на складе) СД 50/56б с подачей 40 м3/час, напор 34 м, масса 272 кг.

Противопожарная система

Для тушения пожара принято два пенных огнетушителя, два углекислотных огнетушителя, пожарный насос, ящик с песком, противопожарный щит, войлок.

7. Расчет и подбор оборудования напорного трубопровода

При эксплуатации насосных станций и водопроводных систем возможны ситуации при которых нарушается стационарный режим и возникает гидравлический удар. При гидравлическом ударе в трубах скачкообразно изменяется давление от довольно больших величин (в несколько раз больше расчетного напора) до вакуума.

Ударное давление в трубопроводе , м определено по формуле:

(7.1)

где - статическое давление в расчетной точке 39,31м;

- скорость распространения волн гидравлического удара, м/с;

- скорость в напорном трубопроводе на стандартный диаметр 1,455 м/с;

- ускорение свободного падения 9,81 м/с2.

Скорость распространения волн гидравлического удара , м/с определена по формуле:

, (7.2)

где - диаметр трубопровода 50 см;

E - модуль упругости материала стенок трубопровода, для стали 2,1•10 6 кгс/см2;

- толщина стенок трубопровода 0,7 см;

м/с

м.

Так как величина ударного давления превышает полусумму рабочего давления (Рраб = 54.11 м ) и испытательного (Рисп = 108.22)

400.47 > 81,165 м, то в этом случае на трубопроводе необходимо установить гаситель гидравлического удара. Для гашения гидравлического удара принимаем гаситель ударов системы украинского отделения ВОДГЕО, имеющий сравнительно простую сварную конструкцию. Он устанавливается на водоводе сразу же за обратным клапаном по ходу движения воды и защищает от удара весь водовод и насосную станцию.

Заключение

В данном курсовом проекте запроектирован гидроузел машинного водоподъема на реке Тобол, в состав, которого входят следующие сооружения: водозаборный оголовок типа зонтик с воздушно-пузырьковой завесой, здание насосной станции, совмещенное с береговым колодцем, камеры водомеров.

Подобрано все основное и вспомогательное оборудование. В качестве насосной установки принят насос 1Д1250-63, в качестве вспомогательных насосов: два дренажных насоса марки ВКС 2/26А, два осушительных марки СД 50/56б, два вакуум-насоса марки

ВВН1-1,5. Для гашения гидравлического удара принимаем гаситель ударов системы украинского отделения укр. ВОДГЕО.

Список использованной литературы

1. В.В. Лоскутов. Справочные материалы по курсу "Насосы и насосные станции". Омск-8, Картолитография Омского СХИ, 1992

2. СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения - М., 1985.-131 с.

3. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлических расчетов стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб/ Ф.А. Шевелев - М.: Стройиздат, 1973. - 110 с.

4. Проектирование насосных станций и испытание насосных установок/ В.Ф. Чебаевский, К.П. Вишневский, Н.Н. Накладов. - М.: Колос, 2000. - 376 с:ил. - (Учебники и учебные пособия для студентов высш. учеб. заведений).

Размещено на Allbest.ru

...