Проектирование насосной станции второго подъема

  Н₃ = 38,8 м

 

6. Определение емкости резервуара бака водонапорной башни

При выборе режима работы насосной станции, подающей воду в сеть, с резервуаром  в начале сети необходимо учитывать  такие условия:

1. В час максимального водопотребления величина подачи воды в сеть от башни не должна превышать 15% от расхода воды в данный час;
2. В час минимального водоразбора величина подачи воды в башню не должна превышать 25-30% от расхода воды в данный час;
3. Производительность насосной станции на промежуточной ступени должна составлять 65-75% от Q_max;
4. Минимальное время работы насосов на каждой ступени – 30 минут.

Определяется подача воды насосной станцией по ступеням в %:

I = *100 = *100 = 2,47%

II = *100 = *100 = 4,62%

III = *100 = *100 = 7,8%

Емкость бака башни минимальна. Ее объем не более 2% суточного расхода. Величина емкости бака определяется по максимальному остатку воды в баке.

Насосная станция должна работать непрерывно не менее получаса.

Остаток воды в баке может быть отрицательным. Тогда емкость бака равна сумме максимального положительного числа и максимального отрицательного (по модулю).

Таблица 5

часы	Водопотребление города, %	Подача, %	В бак, %	Из бака, %	Остаток, %	Насосы, шт	Время работы, мин
0-1	2,0	2,47	0,47	-	0,47	1	60
1-2	2,0	2,47	0,47	-	0,94	1	60
2-3	2,0	1,24	-	0,76	0,18	1	30
3-4	2,0	1,9	-	0,1	0,08	1	50
4-5	2,0	2,47	0,47	-	0,55	1	60
5-6	5,05	4,62	-	0,43	0,12	2	60
6-7	5,15	5,86	0,71	-	0,83	3	60
7-8	5,15	4,62	-	0,53	0,3	2	60
8-9	5,20	4,88	-	0,32	-0,02	3	50
9-10	5,30	5,86	0,56	-	0,54	3	60
10-11	5,30	4,62	-	0,68	-0,14	2	60
11-12	4,90	5,86	0,96	-	0,82	3	60
12-13	5,00	4,88	-	0,12	0,70	3	50
13-14	5,10	4,88	-	0,22	0,48	3	50
14-15	5,20	4,88	-	0,32	0,16	3	50
15-16	5,20	5,86	0,66	-	0,82	3	60
16-17	5,20	4,62	-	0,58	0,24	2	60
17-18	5,15	4,88	-	0,27	-0,03	3	50
18-19	5,10	5,86	0,76	-	0,73	3	60
19-20	5,10	4,39	-	0,71	0,02	3	45
20-21	5,10	4,88	-	0,22	-0,2	3	50
21-22	3,80	3,85	0,05	-	0,17	2	50
22-23	2,0	1,85	-	0,15	0,02	1	45
23-24	2,0	2,47	0,47	-	0,49	1	60

Время работы:

I ступень – 6 ч 5 мин

II ступень – 4 ч 50 мин

III ступень – 10 ч 45 мин

 

  = 141 м³

7. Компоновка насосной станции

В зависимости от числа рабочих  насосов определяем число резервных  насосов. Коэффициент надежности определяется согласно числу жителей проживающих  в данном населенном пункте.

Количество рабочих насосов: 3

Количество резервных насосов: 2

Число жителей: N = = = 60000 чел (250 л на жителя в сутки)

I категория надежности станции

Из каталога берем размеры агрегатов  в зависимости от марки выбранного насоса. Расстояние между насосными  агрегатами 1 м, оно зависит от напряжения электродвигателя. При напряжении до 1000 В расстояние равно 1 м, свыше 1000 В больше или равно 1,2 м. Расстояние между насосными агрегатами и стеной больше или равно 1 м.

Количество рабочих агрегатов  должно быть не менее двух.

Из каталога берутся размеры  соответствующих насосных агрегатов. Насосный агрегат расположен на бетонной плите, причем бетонный фундамент больше размеров насосного агрегата на 200 мм.

Насос Д 315-50

L=1707 мм

В=600 мм

Н=890 мм

М=475 кг

Обвязка насосов должна обеспечивать бесперебойность работы насосной станции  при любой ситуации:

а) Выход из строя насоса и его замена;

б) Поломка задвижки и ее замена;

в) Выход из строя обратного клапана и его замена

Основные требования к компоновке насосной станции:

1. Количество задвижек должно быть минимальным, но достаточным;
2. Должно быть не менее двух подводящих трубопроводов. Причем каждый трубопровод рассчитан на пропуск максимального расхода воды насосной станции;
3. Вся арматура должна находиться внутри насосной станции (возможен вынос задвижек на напорной части за пределы насосной станции в колодцы, но только при необходимости).

Все трубопроводы внутри насосной станции  соединяются с помощью сварки. Материал труб внутри насосной станции  – сталь. Соединение трубопровода с  арматурой и с насосами – фланцевое.

Для замены задвижки требуется время, которое зависит от диаметра задвижки: чем больше диаметр, тем больше времени  требуется на ее замену.

Приложение: рис.4 «Схема обвязки насосов станции 2-го подъема».

8. Аварийная ситуация

Аварийная ситуация: один водовод  отключается и вода поступает по одному водоводу. СНиП требует в случае аварийной ситуации, водопотребитель должен быть обеспечен водой не менее 70% расхода от max часа. (рис 5 «Аварийная ситуация»)

Q_70%^ав=q_max^час*0,7=0,2208*0,7=0,154 м³/с

h_ав при этом будет: h_ав=49,4 – 36=13,4м

Рассчитаем сколько перемычек  необходимо поставить между водоводами:

h₁=A**q²=0,2948**0,077²=1,66 м

h₂=ALq²=0,2948**0,154²=6,64 м

∑h=8,3 м

H_ав >∑h, значит 1-ой перемычки будет достаточно.

9. Определение размеров резервуара чистой воды

Резервуар чистой воды по размеру  поступления воды в резервуар  после очистных сооружений и по откачке  воды насосной станцией II подъема.

V_рчв= V_рег+ V_{соб.нужды}+ V_пож.

1) V_рег – регулирующий объем

Таблица 6

Часы	Подача, %	Расход, %	Остаток, %
0-1	4,17	2,0	2,17
1-2	4,17	2,0	2,17
2-3	4,17	2,0	2,17
3-4	4,17	2,0	2,17
4-5	4,17	2,0	2,17
5-6	4,17	5,05	0,89
6-7	4,17	5,15	0,98
7-8	4,17	5,15	0,98
8-9	4,17	5,20	1,03
9-10	4,17	5,30	1,13
10-11	4,17	5,30	1,13
11-12	4,17	4,90	0,73
12-13	4,17	5,00	0,83
13-14	4,17	5,10	0,93
14-15	4,17	5,20	1,04
15-16	4,17	5,20	1,04
16-17	4,17	5,20	1,04
17-18	4,17	5,15	0,98
18-19	4,17	5,10	0,93
19-20	4,17	5,10	0,93
20-21	4,17	5,10	0,93
21-22	4,17	3,80	0,37
22-23	4,17	2,0	2,17
23-24	4,17	2,0	2,17

Подача воды: Q_сут=100%/24=4,17%

Расход, % - подача из табл.2

2,17 + 0,37 = 2,54%

V_рег = 2,54*15000 = 381 м³

2) V_{соб.нужды} – собственные нужды

Количество фильтров на ВОС должно составлять не менее 2-х. Для расчета  принимаем 4 рабочих фильтра. Скорость прохождения воды в фильтре 5-10 м³/ч (принимаем 5м³/ч=120м³/сут).

Q_сут= F_ф*V_{фильтр.}

F_ф – общая площадь фильтров

F_ф= =125 м²

Площадь фильтрации одного фильтра: F_1ф=125/4=31,25 м²

Каждый фильтр промывается 2 раза в  сутки.

q_пр=15 л/с*м²

Q_{промывки}= q_пр* F_1ф*Т_пр

Т_пр – время промывки фильтра (5 мин=300сек)

Q_{промывки}=0,015*31,25*300=140,6 м³

В РЧВ воды должно содержаться на 2 промывки:

V_{соб.нужды}=n* Q_{промывки}=2*140,6=282 м³

3) V_пож – пожарные нужды

V_пож=q_пож*n*Т

q_пож – пожарный расход, зависит от кол-ва жителей и этажности застройки Принимаем 35 л/с для города с количеством жителей 60000 человек (СНиП 2.04.02-84*)

n – кол-во пожаров

Т – время тушения пожара (3 ч=10800 сек)

V_пож=0,035*2*10800=756 м³

V_рег=26,8% ;     V_{соб.нужды}=19,9% ;     V_пож=53,3%

Получаем: V_рчв= 756 + 282 + 381 = 1419 м³

 

10. Определение отметки оси насоса

Максимальная подача воды Q_max = 244 л/с

Таблица 7

участок	Исходные данные	hl=Alq2, м	hмест=∑ξ , м
1-2	Qmax = 0,244 м3/с d=500 мм Ѵф=1,24 м/с А=0,0469 L=28,05 м ξзадвижка(3 шт)=0,3 м ξвх. в трубу=0,5 м ξтройник=1,5 м	0,078	0,1768
2-3	Qmax = 0,163 м3/с d=500 Ѵф=0,83 м/с А=0,0469 L=2,7 м ξзадвижка (2 шт)=0,2 м ξтройник=1,5 м	0,003	0,059
3-4	Qmax = 0,081 м3/с d=500 Ѵф=0,41м/с А=0,0469 L=2,7 м ξколено=0,5 м	0,001	0,004
4-5	Qmax = 0,081 м3/с d=300 Ѵф=1,15 м/с А=0,6619 L=1,5м ξзадвижка=0,1 м ξпереход суж.=0,1 м	0,006	0,013

∑=0,088 м ∑=0,2528 м

 

Минимальная подача воды Q_min=0,103 м³/с

Таблица 8

участок	Исходные данные	hl=Alq2, м	hмест=∑ξ , м
1-2	Qmax = 0,103 м3/с d=500 мм Ѵф=0,52 м/с А=0,0469 L=28,05 м ξзадвижка(3 шт)=0,3 м ξвх. в трубу=0,5 м ξтройник=1,5 м	0,014	0,031
2-3	Qmax = 0,103 м3/с d=500 Ѵф=0,52 м/с А=0,0469 L=2,7 м ξзадвижка (2 шт)=0,2 м ξтройник=1,5 м	0,0013	0,0068
3-4	Qmax = 0,103 м3/с d=500 Ѵф=0,52м/с А=0,0469 L=2,7 м ξколено=0,5 м	0,0013	0,0068
4-5	Qmax = 0,103 м3/с d=300 Ѵф=1,46 м/с А=0,6619 L=1,5 м ξзадвижка=0,1 м ξпереход суж.=0,1 м	0,0105	0,021

∑=0,0271 м ∑=0,0656 м

Найдем отметку оси насоса:

Z=P_атм - ∆h_cист - ∑h_l -∑ h_мест - ∑h_t

где h_t = 0,24 м (t=20˚С)

∆h_cист – выбирается в индивидуальном графике насоса

max водоразбор:

Z=10 – 6 – 0,088 - 0,2528 - 0,24 = 3,42 м

min водоразбор:

Z=10 – 6 – 0,0271 - 0,0656 - 0,24 = 3,67 м

Выбираем наименьшее значение

H_о.н.=Н_ист + Z = 20 + 3,42 = 23,42 м

H_земли=23 м  < H_о.н.=23,42м , отметка оси насоса выше, чем отметка земли, опускаем отметку оси насоса до величины при которой отметка пола совпадёт с отметкой земли.

H_о.н.=17300+200+794= 18294мм

 

11. Расчет мощности электродвигателя

Мощность электродвигателя рассчитывается по формуле:

N_эл.дв = К_зап *N_вал

где К_зап – коэффициент запаса мощности, значение из методических указаний (К_зап=1,15)

N_вал – мощность на валу для ступеней работы насосной станции

N_вал =

где Q – расчетная подача воды по ступеням, м³/с

Н – развиваемый напор по ступеням, м вод.ст.