Курсовий проект

з дисципліни

“Насосні та повітродувні станції”

Виконав: Перевірив:

ст. групи ХарВВ 06-1з ст. викл. Шевченко Т.О.

Харків – ХНАМГ - 2010
Зміст

стор.

Вступ………………………………………………………………………..

1.Технологічна частина……………………………………………………

2.Насосні станції II підйому………………………………………………

3.Подача води з РЧВ у водопровідну мережу міста……………………

4.Режим роботи насосних станцій при пожежі …………………………

5.Вибір кількості насосів, установлюваних на станції………………….

6.Розрахунок діаметра підрізування робочого колеса…………………..

7.Перерахування характеристик насоса на новий діаметр робочого

колеса………………………………………………………………………

8.Спільна робота насосів і трубопроводів……………………………….

9.Розрахунок характеристики трубопроводу…………………………….

10.Паралельна робота насосів…………………………………………….

Список літератури…………………………………………………………

Вступ

Насосна станція II підйому призначена для подачі води з РЧВ у водогінну мережу міста. Насосна станція проектується частково заглибленою.

Верхня будівля насосної станції − цегельна; підземна частина − збірні фундаментні блоки (бетонні); перекриття − залізобетонні збірні плити на збірних балках.

Для монтажу і демонтажу устаткування станції передбачається установка мостового електричного крану вантажопідйомністю 5 т.

У приміщенні машинного залу розміщують насоси типу Д. Загальна кількість насосів n = 7, з них:

I ступінь − 3

II ступінь − 4

При максимальному водорозборі і пожежі −319,7л/с

Всмоктувальні й напірні трубопроводи у середині насосної станції виконані зі сталевих труб з посиленими звареними стиками. Труби розміщують у приямках підлоги машинного залу, що перекриваються змінними плитами.

Передбачається колекторне переключення всмоктувальних і напірних трубопроводів; колектори також розміщують у приямках підлоги машинного залу.

Робота господарсько-питних і дренажних насосів автоматизована. Пожежні насоси включаються в роботу дистанційно, з диспетчерського пункту.

Насосні агрегати станції взаємозамінні і можуть працювати як у господарсько-питному, так і в протипожежному режимі.

1. Технологічна частина

Режим роботи насосної станції II підйому визначається режимом водоспоживання населеного пункту. Оскільки водоспоживання міста протягом доби не рівномірне, то режим роботи насосів насосної станції. Передбачається ступінчатий графік роботи насосів.

При визначенні тимчасових проміжків роботи I і II груп насосів (передбачається двоступінчата робота насосів) приймається до уваги конструктивна схема системи водопостачання міста.

Водогінні мережі і системи можливі трьох видів:

· Без напірно-регулюючих споруд;

· З напірно-регулюючою спорудою (водонапірною баштою) на початку мережі;

· З контр резервуаром, тобто напірно-регулююча споруда (водонапірна вежа) розміщується наприкінці мережі.

У проекті передбачена система водопостачання населеного пункту без напірно-регулюючих споруд.

Подача води здійснюється від насосної станції II по двох водоводах безпосередньо у водогінну мережу міста. У такому випадку подача води насосами насосної станції II підйому визначається для кожного ступеня (групи насосів), за величиною максимальної годинної витрати води (q_{год.макс.}).

У результаті вивчення графіка водоспоживання населеного пункту встановлюється двоступінчатий режим роботи насосів; причому насоси I ступеня працюють з 21.00 до 5.00, а насоси II ступеня − з 5.00 до 21.00.

2. Насосні станції II підйому

У господарсько − питних системах водопостачання міст подача води насосами НС II може здійснюватись за трьома схемами:

1. Насосна станція подає воду з резервуарів чистої води (РЧВ) по водоводу безпосередньо у водогінну мережу міста.

2. Насосна станція подає воду з РЧВ по водоводах у напірно − регулюючу споруду (водонапірну башту), що знаходиться на початку мережі.

3. Насосна станція подає воду з РЧВ за водоводами у водогінну мережу з контр резервуаром (водонапірна вежа наприкінці мережі).

У всіх випадках режим роботи НС II підйому визначається режимом водоспоживання населеного пункту.

Режим водоспоживання в містах нерівномірний як протягом року, так і протягом доби, що враховується за допомогою коефіцієнтів нерівномірності К_доб. і К_год..

Вивчення і аналіз режиму водоспоживання населеного пункту дозволив скласти графік добового водоспоживання.

У табл. 2.1 наведено витрати води в окремі години доби (у відсотках добової витрати) для графіка(рис. 2.1).

Таблиця 2.1 - Витрати води в окремі години доби (у % добової витрати)

Години доби	Годинна витрата води, % Qсут при Кгод.=1,9	Години доби	Годинна витрата води, % Qсут при Кгод.=1,9	Години доби	Годинна витрата води, % Qсут при Кгод.=1,9
0-1		8-9	4,9	16-17	4,3
1-2	3,2	9-10	5,5	17-18	4,1
2-3	2,5	10-11	4,9	18-19	6,5
3-4	2,6	11-12	4,7	19-20	4,5
4-5	3,5	12-13	4,4	20-21	4,5
5-6	4,1	13-14	4,1	21-22	4,8
6-7	4,5	14-15	4,1	22-23	4,6
7-8	4,9	15-16	4,4	23-24	3,3

Величина К_год звичайно менше для великих міст і більше для невеликих.

Режим роботи насосів НС II підйому може бути:

· Рівномірним (цілодобова робота);

· Нерівномірним (східчаста робота).

Східчастою називається робота різного числа насосів у різні години доби.

Рівномірний режим роботи насосів рекомендується для систем водопостачання з подачею води не більше 15000 м³/доб.

Найбільше поширення в практиці проектування насосних станцій II підйому одержала дво− чи триступінчаста робота насосів.

3. Подача води з РЧВ у водопровідну мережу міста

Режим роботи НС визначається залежно від режиму водоспоживання населеного пункту. При заданій величині К_година вивчають сполучений графік добового водоспоживання населеного пункту і східчастої роботи насосної станції. Приймають дво− чи триступінчасту роботу насосів. Аналізують забезпеченість подачі в різні години доби.

У системах водопостачання без напірно-регулюючих ємностей насоси кожного ступеня підбирають з розрахунку на годину найбільшого водоспоживання в добу максимального водоспоживання.

Розглянемо режим роботи насосної станції в системі водопостачання середнього за величиною населеного пункту з коефіцієнтом годинної нерівномірності водоспоживання К_год.=1,9.

Визначають максимальну продуктивність Q^макс кожної групи робочих насосів (годинна і секундна).

(3.1)

(3.2)

Рис. 2.1

(3.3)

(3.4)

Повний напір насосів, м:

Н=Н_г+h_wвс+h_wн+h_нс+ Н_св, (3.5)

де: Н_г = Z_поч- Z_РЧВ=148-138=10 м, − геометричний напір;

Z_поч − відмітка землі на початку водогінної мережі, м;

Z_РЧВ − відмітка мінімального рівня води в РЧВ, м;

h_wвс − втрати напору у всмоктувальних трубах, м (вважаємо, що вони увійшли в h_нс);

h_wн − втрати напору в напірних трубах, м;

(3.6)

3444,3+344,43=3788,73

де h^l_н і h^м_н − втрати напору в напірних трубах по довжині і місцеві, м.

, м=3,87-890=3444,3 (3.7)

, м.=0,1-3444,3=3444,43 (3.8)

L_н − довжина напірного водовода.

Н_св − необхідний вільний напір на початку мережі, м;

h_нс − втрати напору в НС, м, (6-8м).

Ступінь подачі води	Qвс, л/с	Dвс, мм	1000i
I	132,08		1,85
II	190,71		3,65
Ступінь подачі води	Qнап, л/с	Dнап, мм	1000i
I	66,04		3,87
II	95,36		7,7

Н^тр_I=10+0+3,79+7+18=38,79м;

Н^тр_II=10+0+7,54+7+18=42,54м;

Аналіз роботи НСII виконують на два розрахункові випадки:

· Максимального водоспоживання міста;

· Гасіння пожежі.

У насосних станціях II підйому число всмоктувальних труб приймають не менше двох. Так, у системах з двома всмоктувальними трубопроводами кожний з них розраховують на витрату:

(3.9)

У насосних станціях II підйому приймають два напірних трубопроводи, кожний з яких розраховують на ту ж витрату, що й всмоктувальні труби.

4. Режим роботи насосних станцій при пожежі

При проектуванні систем водопостачання міст усі споруди, у тому числі насосні станції, повинні бути розраховані на подачу води для гасіння пожежі, запас якої знаходиться в резервуарах чистої води. Протипожежні водопроводи, як правило, поєднуються з господарсько − питними, за способами гасіння пожежі розрізняють водопроводи низького і високого тиску. Перша система застосовується звичайно на промислових об’єктах, друга − у населених пунктах.

У водопроводах низького тиску підвищення напору виробляється на час гасіння пожежі. Напір для одержання пожежних струменів у цих місцях мережі створюються пересувними пожежними насосами, які підвозять воду до місця пожежі і забирають воду з мережі через вуличні гідранти, при цьому напір у будь-якій точці мережі повинний бути не менше 10 метрів.

Під час гасіння пожежі НСII підйому повинна збільшити не тільки кількість подаваної води (подача насосів Q_c), але в деяких випадках і напір Н.

Для цього на НСII підйому передбачається розміщення спеціальних пожежних насосів, що включаються в роботу при виникненні пожежі замість господарських чи насосів на додаток до них.

Повний напір насосів у момент пожежі, м:

H_n=H_гn+h_wвсn +h_wHn+H_свn =10+0+13,90+12=35,9, (4.1)

де: H_гn − геометричний напір при пожежі, м;

h_wвсn − втрати напору у всмоктувальній трубі при пожежі, м;

h_wHn − втрати напору у водоводах і мережі при пожежі на ділянці від НСII до розрахункової точки пожежі, м;

H_свn − вільний напір у розрахунковій точці пожежі, м.

П’єзометрична лінія при пожежі може пройти нижче чи вище рівня води в баці водонапірної башти. При цьому на період пожежі вежу відключають.

Залежно від співвідношення втрат напору h_wHn і величини вільного напору H_свn, напір насосів при пожежі H_n може бути більше, дорівнювати чи менше напору в системі при максимальному водоспоживанні Н.

При розрахунку водопроводів на випадок пожежі припускають, що пожежа може виникнути в годину максимального водоспоживання міста, у найбільш вилучених від джерел живлення і високо розташованих точках території міста.

Насосні станції II підйому в момент виникнення пожежі повинні забезпечити в місті подачу Q_c^’, л/с, рівну сумі двох величин:

Q_c^’=Q _c^макс +Q_п =190,71+70=260,71, (4.2)

де: Q _c^макс − максимальна секундна подача НСII в годину максимального водоспоживання, л/с;

Q_п − секундна подача НСII при розрахунковій витраті води на гасіння пожежі, л/с.

Розрахункову витрату води на зовнішнє пожежегасіння в населених пунктах приймають відповідно до вимог СНіП залежно від числа жителів і поверховості будинків у місті.

Розрахункова кількість мешканців у місті, чол.,

, (4.3)

де Q_сут − розрахункова (середня за рік) добова витрата води на господарсько-питні потреби в місті, м³/доб:

; (4.4)

де: − витрата води за добу максимального водоспоживання, м³/доб;

− коефіцієнт добової нерівномірності водоспоживання (приймається 1,1-1,3);

q_ж − питоме середньодобове (за рік) водоспоживання на господарсько − питні потреби населення, л/доб, чол.; приймається в залежності від рівня благоустрою будинків та інших умов (табл. 4.1).

Таблиця 4.1 – Норми питомого водопостачання

Рівень благоустрою районів житлової забудови	Питоме господарсько − митне водоспоживання в населених пунктах на одного жителя середньодобове (за рік), qж л/доб
Забудова будинками, обладнаними внутрішнім водопроводом і каналізацією без ванн З ванними і місцевими водонагрівачами З централізованим гарячим водопостачанням	125-160 160-230   230-350

При відомому числі жителів і прийнятому характері районів житлової забудови міста за табл. СНіП визначають розрахункові данні щодо витрати води на зовнішнє пожежегасіння:

n − розрахункова кількість одночасних пожеж;

q_п − витрата води на одну пожежу л/с.

Секундна подача насосів НСII на гасіння пожежі, л/с,

(4.5)

При визначенні режиму роботи насосів НСII у момент виникнення пожежі розглядають три основних випадки, що розрізняються співвідношенням необхідного напору при пожежі Н_п і напору, що розвивається господарськими насосами Н:

1. Н_п>Н;

2. Н_п=Н;

3. Н_п<Н.

Необхідний напір при пожежегасінні Н_п більше напору господарських насосів Н. У НС II встановлюють протипожежні насоси необхідної подачі Q_п і напору Н_п, що включаються в момент виникнення пожежі і забезпечують у місті максимальне водоспоживання Q_c^макс і протипожежну витрату Q_п. У період роботи пожежних насосів господарські насоси виключають.

5. Вибір кількості насосів, що встановлюють на станції

До складу основного устаткування насосних станцій входять насосні агрегати:

1. робочі:

· господарські;

· протипожежні;

2. резервні.

Після визначення режиму роботи насосні станції (рівномірного чи східчастого) і підбору числа ступенів (груп насосів) встановлюють кількість робочих і резервних насосів у кожній групі. При виборі числа робочих і резервних насосів керуються наступними міркуваннями:

1. Число робочих агрегатів однієї групи повинно бути не менше двох.

2. Рівнобіжна робота декількох насосів економічно не вигідна. Тому потрібно встановлювати в станції як найменше робочих насосів з більш високим ККД.

Сумарна подача декількох насосів при рівнобіжній роботі завжди менше, ніж сума їхніх подач при роздільній роботі.

Практика показує що сумарна подача насосів, які працюють паралельно, приблизно на 10% менше суми їхніх одиночних подач, а трьох насосів − 15%. Зменшення сумарної подачі уточнюють після вибору насосів.

3. Насоси повинні працювати в області максимальних ККД. Короткочасні подачі (наприклад при пожежі) можливі з більш низьким ККД.

4. У насосних станціях доцільно встановлювати насоси одного типорозміру, що зручно при експлуатації.

5. Подача робочих господарських насосів повинна забезпечувати максимальне водоспоживання в системі.

6. Подача робочих пожежних насосів повинна забезпечувати розрахункову витрату води на зовнішнє пожежегасіння.

7. Число пожежних насосів на станції встановлюється з урахуванням спільної їхньої роботи з господарськими насосами, залежно від режиму роботи станції в момент виникнення пожежі і співвідношення напорів мережі при пожежі Н_п і при максимальному водоспоживанні міста Q^макс_с.

8. Число резервних агрегатів приймають залежно від категорії надійності станції і числа робочих агрегатів. У число робочих агрегатів включають і пожежні насоси. Разом з тим рекомендується приймати в будь якому випадку не менше двох резервних агрегатів на станції.

Резервні насоси приймають з характеристикою, що відповідає найбільшому насосу, встановленому на станції. Резервний насос меншої подачі зберігається на складі.

6. Розрахунок діаметра підрізування робочого колеса

При підрізуванні робочого колеса зменшується напір відцентрового насосу; головна характеристика насоса на полі графіка Q−H знижується до необхідної величини напору Н_р.

Розрахунок діаметра підрізування робочого колеса здійснюють у наступному порядку:

· Розраховують і будують криву зрізання.

· Рівняння кривого зрізання (параболи)

Н=S*Q², (6.1)

де коефіцієнт (6.2)

Д320-50:

Д320-50:

Вибираючи декілька значень продуктивності Q, м³/с, визначають відповідні їм значення напорів Н, м.

· За даними таблиці на полі графіка Q−H будують параболу зрізання.

· Визначають точку А перетину параболи зрізання з головною характеристикою насоса Н = f(Q).

· Встановлюють значення напору і витрати в цій тачці.

· Визначають коефіцієнт швидкохідності насоса:

, (6.3)

Д320-50:

Д320-50:

де: n − частота обертання робочого колеса, про/хв.;

Q_опт − подача насоса при оптимальному ККД, м/с;

Н_опт − напір насоса при оптимальному ККД, м.

· Визначають діаметр підрізування робочого колеса. При значеннях коефіцієнта швидкохідності n_s <200 діаметр підрізування робочого колеса розраховують за формулою:

(6.4)

Д320-50: мм

Д320-50: мм

(6.5)

Д320-50: мм

Д320-50: мм

· Приймають діаметр підрізування колеса.

· Відсоток підрізування складає

%_підр= , (6.6)

Д320-50: %_підр= ,

Д320-50: %_підр= ,

що знаходиться у межах припустимої величини.

· Зміну ККД насоса при підрізуванні робочого колеса визначають за формулою:

(6.7)

7. Перерахування характеристик насоса на новий діаметр робочого колеса

При підрізуванні діаметра робочого колеса насоса змінюються всі його характеристики. Перерахування характеристик насоса на новий діаметр робочого колеса здійснюється за формулами:

; (7.1)

Д320-50:

Д320-50:

; (7.2)

Д320-50:

Д320-50:

; (7.3)

Приймаючи довільну подачу насоса Q і визначаючи на графіку відповідні значення Н, N (табл. 7.1),

Результати обчислень заносяться в таблицю 7.1.

Таблиця 7.1 – Результати обчислень характеристик насосів з новим робочим колесом

Д320-50 (Дроб.кол. = 380 мм)	Д630-90 (Дроб.кол. = 512 мм)
Q л/с	Н, м	N, кВт	Q л/с	Н, м	N, кВт
	31,92			40,74
43,5	32,68			41,71
	32,68	13,24		41,74	19,06
130,5	31,92	14,56		40,74	23,8
	31,16	18,54		39,77	26,7
217,5	30,4	19,86		38,8	30,5
	28,12	23,17		35,89	36,2
304,5	23,56	25,82		30,07	40,0
	19,76	31,11		25,22	45,7

8. Спільна робота насосів і трубопроводів

Систему «насос-трубопровід» розглядають як єдину систему, а насосне устаткування і трубопроводи вибирають на підставі розрахунку спільної роботи складових елементів такої системи. Спільна робота насосів і трубопроводів характеризується режимною точкою системи (точка матеріальної й енергетичної рівноваги), що в практиці гідравлічних розрахунків насосних станцій визначається графоаналітичним методом. Робота насосів визначається його головною характеристикою Q−Н, трубопровід також має свою характеристику Н−Q_тр.