Насосная станция

СУММАРНОЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ 

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

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

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

1. Выбор режима  работы насосов и числа насосных  агрегатов.

2. Определение расчётной  подачи насосов.

3. Расчёт трубопроводов.

4. Определение требуемого  напора насосов.

5. Выбор насосов.

6. Анализ совместной  работы насосов и трубопроводов.

7. Определение допустимой  отметки оси насосов.

8. Выбор вспомогательного  оборудования.

9. Проектирование  здания насосной станции.

Режим работы насосов

Требуемая среднечасовая  подача насосов в период максимального  водопотребления

,где - общее водопотребление  за период максимального водопотребления

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

- продолжительность  периода максимального водопотребления

м³/ч

По аналогии требуемая  среднечасовая подача насосов в  период минимального водопотребления  определяется из соотношения, где - общее водопотребление за период минимального водопотребления- продолжительность периода минимального водопотребления м³/ч

Рекомендуемое к  установке количество рабочих насосов  пропорционально отношению найденных  максимальной и минимальной подач  насосной станции, (6,3)

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

Исходя из принятого  числа рабочих насосов, определяется ориентировочная часовая подача одного насоса м³/ч,

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

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

Количество насосо - часов работы насосной станции  за сутки

Уточненная подача одного насоса (расчетная) м³/ч,

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

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

,

где - расчетная часовая  подача одного насоса;

- число работающих  насосов в данный час.

1 насос: м³/ч;2 насоса: м³/ч.

Водонапорная  башня

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

Таблица 2. Режим работы водонапорной башни

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

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

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

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

q_п.в. - расход воды на тушение одного внутреннего пожара, л/с, определяется по СНиП 2.04.01-85. W_p =1106,194 м³; м³; м³ - 4,43 %

Резервуары  чистой воды

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

W_рчв = W_р + W_пож + W_с.н

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

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

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

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

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

Таблица 3. Резервуар  чистой воды.

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

W_p = 3679,515 м³; t_пож·Q_пож = 1566 м³;

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

Q_ос = 1062,965 м³/ч

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

W_с.н = 1785,78 м³

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

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

1 резервуар чистой  воды:

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

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

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

Расчёт  трубопроводов

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

Расчётный расход воды по трубопроводу определяется по формуле:

(13.1)

где N - количество параллельно  работающих трубопроводов;

Qр - расчётная  подача насосной станции.

м³/ч, (6.8)

Q_т = 0,18 м³/с

Всасывающие трубопроводы.

Принимаем оптимальную  скорость = 1,5 м/с,

Ориентировочно значение диаметра:

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

Напорные трубопроводы.

Принимаем оптимальную  скорость = 2 м/с.

Ориентировочно значение диаметра.

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

Требуемый напор насосов

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

Выбор типа насоса

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

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