В Закладки

Главная
Официальная
Новости
Курсовые работы
Дипломные проекты
Лекции и конспекты
Рефераты
Софт
Ссылки
Справочник Студента
Гостевая

Почта


Поиск по сайту:

          


















НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Инженерно-строительный факультет



Курсовой проект по курсу "Оборудование насосных станций"



НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ

Выполнил:

студент гр. 4014/2

Мo$%еко А. Ю.

Проверил:

Ортиков И.И.

Санкт-Петербург

2002

Содержание.



Определение размеров подводящего канала.

Определение средневзвешенного геометрического напора.

Определение местоположения насосной станции.

Построение продольного профиля.

Определение числа ниток трубопровода.

Определение местоположения насосной станции.

Расчет трубопровода.

Выбор основного насосного оборудования.

Проектирование здания насосной станции.

Определение высоты всасывания.

Определение высоты подземной части здания насосной станции.

Определение ширины подземной части здания насосной станции.

Определение высоты надземной части здания насосной станции.

Определение длины здания насосной станции.

Определение длины диффузора.

Вспомогательное оборудование насосной станции.

Насосы технического водоснабжения.

Дренажные насосы.

Осушительные насосы.

Пожарные насосы.

Водовыпуски.

Определение основных параметров сифонного водовыпуска.

Определение основных параметров водовыпуска с плоским затвором.

Водоприемное сооружение.

Список литературы.

1. Определение размеров подводящего канала.

Расчетный напор определим по формуле:

где

- геометрический напор, равный превышению максимального уровня земли над уровнем воды в реке;

- потери по длине трубопровода, равные 3 м. на 1 км. трубопровода.

Исходя из полученного значения потребного напора выбираем насос ОП10-145 со следующими рабочими характеристиками ([1]):

Q = 32400 м3/ч = 9 м3/с

n = 365 об/мин

Н = 18 м

dРК = 1450 мм

Расчетный расход определим исходя из количества работающих насосов. Минимальный расход будет равен подаче одного насоса Qmin = 9 м3/с, а максимальный – расходу четырех насосов Qmax = 4*Qmin = 4*9 = 36 м3/с.

Коэффициенты n и m равны n = 0,02, m = 1,1 ([2]).

Форсированный расход равен:

Qф = Kф*Qmax = 1,1*36 = 39,6 м3/с

где Кф - коэффициент форсажа (для расхода 36 м3/с Кф = 1,1).

Находим площадь гидравлически наивыгоднейшего сечения канала:

где Vдоп = 0,7 м/с для суглинка.

Рассчитаем относительную ширину канала по дну ?:

Рассчитаем размеры канала:

Определим величину гидравлически наивыгоднейшей скорости:

Vгн = Vдоп*Aв = 0,7*0,97 = 0,679 м/с (1.6)

где Ав - коэффициент изменения скорости Ав = 0,97.

Найдем высоту сечения канала:

h = Ah*hгн (1.7)

где Ah – коэффициент изменения глубины канала:

h = 0,72*5,24=3,76 м (1.10)



Глубину канала будем находить двумя способами.

1. Табличным методом. Задаемся значениями h и находим для каждого значения вели- чину Q. Строим график зависимости h = f(Q). По заданному значению Q находим h. График смотри на рис. 1.

2. Аналитическим способом.

2. Определение средневзвешенного геометрического напора. Средневзвешенный геометрический напор выбирается из условий равенства ра- боты, производимой насосной станцией при работе по графику водоподачи при посто- янном средневзвешенном геометрическом напоре, работе, совершаемой насосной станцией при работе по графику водоподачи, но при переменном геометрическом на- поре:

Таким образом средневзвешенный геометрический напор равен:

Заполняем таблицу:

Таблица 2

3. Определение местоположения насосной станции.



3.1. Построение продольного профиля.

Продольный профиль изображен на рис. 3.

3.2. Определение числа ниток трубопровода.

Число трубопроводов выбираем по следующим условиям:

? при длине трубопровода более 300 м. число ниток трубопровода должно быть меньше числа насосов;

? на 3 работающих насоса должен приходиться один трубопровод;

? при максимальных расходах более 10 м3/с трубопроводов должно быть не менее двух.

Исходя из этих условий, была выбрана следующая схема: Материал трубопровода – сталь.

Определим экономически выгодный диаметр трубопроводов. Расчётный расход трубопровода определим по формуле:

где

- подача 1 насоса, м3/с;

- количество насосов в каждый период водоподачи;

- время работы насосов в каждый период водоподачи;

- число трубопроводов, .

Принимаем трубопровод диаметром dтр = 2800 мм.

3.3. Определение местоположения насосной станции. Исследуем зависимость стоимости строительства подводящего канала и трубо- провода от местоположения насосной станции.

Для этого разобьем горизонтальную проекцию продольного профиля на 20 рав- ных участков, на каждом из которых определим длину трубопровода, проходящего по поверхности земли, объем земляных работ и их стоимость. Некоторые из расчетных участков необходимо поделить на более маленькие участки из-за того, что на их длине меняется уклон поверхности земли.

На основании этих расчетов построим графики зависимости стоимости подво- дящего канала, стоимости трубопровода и их общей стоимости от горизонтальной про- екции длины подводящего канала.

Оптимальным местоположением насосной станции считается такое ее положе- ние, при котором затраты на строительство минимальны. Исходя из этого условия, насосную станцию необходимо расположить прямо у водовыпуска.

Существует другой метод расчета: по равенству стоимости одного погонного метра трубопровода и стоимости одного погонного метра подводящего канала. Получаем квадратное уравнение относительно глубины выемки подводящего ка- нала, решив которое найдем максимальную глубину выемки.

Полученная глубина выемки больше максимального перепада высот отметок по- верхности земли, что еще раз говорит о том, что насосную станцию необходимо расположить у самого водовыпуска.

Рис. 3.

4. Расчет трубопровода.

Необходимо определить потери напора в трубопроводе.

Так как трубопровод получился коротким, то потери напора по длине можно счи- тать незначительными.

Местные потери напора принимаем равными 5% от геометрического напора.

Полные потери напора в трубопроводе:

Расчетный напор:

5. Выбор основного насосного оборудования.

Определим рабочие характеристики выбранного насоса ОП10-145 по [1].

подача = 9 м3/с

напор = 16,25 м

n = 365 об/мин

КПД = 87%

N = 1985 кВт

допустимый кавитационный запас hдоп = 10,5 м

угол установки лопастей = -3?

6. Проектирование здания насосной станции.

6.1. Определение высоты всасывания.

Высоту всасывания определяем по формуле:

где

H0 – атмосферное давление, H0 = 10 м;

hдоп – дополнительный кавитационный запас, hдоп = 10,5 м (берется из графических характеристик насоса [1]);

ht = 0,24 м – давление, при котором при t = 20?С вода закипает;

hвс = 0,2 м – потеря на всасывание.

Высота всасывания оказалась недостаточной, поэтому принимаем значение

Hs = -3 м, рекомендованное для этого насоса в каталоге [1].

6.2. Определение высоты подземной части здания насосной станции. Первый способ.

Изобразим минимальный и максимальный уровни воды в нижнем бьефе и про- ведем ось насоса.

где

d – волновой запас, d = 0,75 м;

A – разность между максимальным и минимальным уровнями воды в нижнем бье- фе, A = 1,5 м;

Hs – высота всасывания насоса, Hs = 0,94 м;

c – расстояние от оси насоса до нижней точки всасывающего трубопровода; вы- числяется в зависимости от диаметра рабочего колеса по схеме всасывающего трубопровода (см. рис. 4), c = 3,8 м;

hф – высота фундамента, hф = 1/8*(с + Hs + d) = 1/8*(3,8 + 3 + 0,75) = 0,94 м ? 1 м

Таким образом

Второй способ.

Определяем высоту подземной части здания насосной станции из условия раз- мещения необходимого оборудования.

Ж, Е и В взяты со схемы установки насоса [1];

hф – высота фундамента (берем из первого способа).

Рис. 4.

6.3. Определение ширины подземной части здания насосной станции. Ширина подземной части здания насосной станции определяется по формуле:

где LТР – длина всасывающей трубы, LТР = 4,3*D = 4,3*1,45 = 6,235 м;

D = 1,45 м – диаметр рабочего колеса насоса;

И = 2,9 м – параметр насоса, определяемый по [1];

Нпч = 11,74 м – высота подземной части насосной станции.

Ширина подземной части насосной станции должна соответствовать стандарт- ным характеристикам, поэтому длина должна в осях быть кратной 3 м.

Принимаем ширину подземной части м

Шаг колонн не должен превышать 6 м.

Для устройства крыши выбираем ферму 1ФТ18 ([3]) и плиты покрытий 1ПР6 ([4]).

.4. Определение высоты надземной части здания насосной станции.

Высота надземной части здания насосной станции определяется по формуле:

где

hстат и hрот – параметры электродвигателя; определяются по [5],

hрот = 2,85 м, hстат = 1,74 м

hзаз = 0,5 м – высота зазора, необходимого при монтаже электродвигателя;

hсц = 0,7 м (гибкая сцепка) – высота сцепки (захватного устройства);

hкр – высота подъемного устройства;

hп = 0,2 м – потолочный запас.

Грузоподъемность крана определяется по самому тяжелому элементу. Если са- мый тяжелый элемент < 5 тонн, то в качестве подъемного устройства – кран-балка, в противном случае – мостовой кран.

В нашем случае самый тяжелый элемент – насос (mнасоса = 16,3 т); hкр = 1,4 м.

Выбираем колонну 3КК96 для здания высотой 10,5 м ([6]).

Рис. 6.

6.5. Определение длины здания насосной станции.

Длина здания НС определяется из расчета расположения основного оборудова- ния по формуле:

где

D = 1,45 м – диаметр рабочего колеса;

? = 1,5 м – ширина быка.

м = 21 м

Схема для определения длины здания насосной станции представлена на рис. 7.

6.6. Определение длины диффузора.

Так как водовыпуск находится непосредственно у насосной станции, то диаметр внутристанционного трубопровода примем Dвн.ст.тр = 2800 мм.

Длина диффузора определяется по формуле:

Lдиф = (4?5)*(Dвн.ст.тр – Dн.ф) = (4?5)*(2800 – 1675) = (4500?5625) мм

Принимаем длину диффузора Lдиф = 5000 мм

7. Вспомогательное оборудование насосной станции.

1. Подъемно-транспортное оборудование.

2. Система отопления и вентиляции.

3. Пневматическое оборудование.

4. Техническое водоснабжение, дренажные, осушительные и противопожарные насо- сы.

Для вспомогательных насосов необходимо определить только подачу и напор, по ним выбрать марку насоса. Для вспомогательного оборудования используются кон- сольные насосы.

7.1. Насосы технического водоснабжения.

Выбор насосов технического водоснабжения зависит от числа основных насосов:

? если nнас ? 4, то 1 рабочий + 1 резервный

? если nнас > 4, то 2 рабочих + 1 резервный.

В нашем случае выбираем 1 рабочий и 1 резервный насосы.

Насосы технического водоснабжения необходимы для:

? смазки подшипников насосов;

? охлаждения основных электродвигателей;

? охлаждения компрессоров.

Расход воды (л/с) для смазки подшипников выбирается по таблице:

Тип насосов

О, ОП

Центробежные

Подшипник

В нашем случае насос ОП10-145, следовательно, л/с.

Расход воды для охлаждения одного основного электродвигателя определяется по таблице:

Элемент охлаждения

Расход воды, л/с при электродвигателе мощностью, кВт



Масляная ванна верх.

крестовины

Воздушное охлаждение

В нашем случае электродвигатель мощностью 200 кВт, следовательно, Qох.дв = 14,6 л/с. Расход воды для технического водоснабжения определяется по формуле:

Qтех.вс = n* Qсм + n* Qтех.вс + 2 = 4*2 + 4*14,6 + 2 = 68,4 л/с

Напор для насосов технического водоснабжения равен:

Нтех.вс = Носн.нас + 15 = 16,45 +15 = 31,45 м

По найденным расходу и напору выбираем насосы 8К-300/25 (подача 220-340 м3/ч, на- пор 25-30 м).

7.2. Дренажные насосы.

Расход воды для дренажного насоса определяется по таблице:

Максимальная

подача НС, м3/с

Кол-во дрени- руемой воды,

В нашем случае максимальная подача НС 36 м3/с, следовательно: Напор для дренажного насоса определяется по формуле: Дренажные насосы – 1 рабочий + 1 резервный.

По найденным расходу и напору выбираем насосы 3К-45/30 (подача 30-54 м3/ч, напор 27-35 м).

7.3. Осушительные насосы.

Эти насосы необходимы для откачки воды из всасывающей трубы и части на- порного трубопровода. Здесь выбираются 2 рабочих насоса без резервных. Время от- качки воды 5?8 часов.

Расход откачиваемой воды определяется по формуле:

где W – объем откачиваемой воды.

qфильт = 1 л/с = 3,6 м3/ч на 1 метр погонный периметра уплотнительного контура.

Р = 2*(2,62D + 2,5D) = 2*(6,1+5,8) = 14,848 м

Напор такой же как у дренажного насоса Носуш = 10,83 м.

По найденным расходу и напору выбираем насосы 4К-90/20 (подача 60-100 м3/ч, напор 19-26 м).

7.4. Пожарные насосы.

По нормам на насосной станции должно быть 3 пожарных рукава для пожароту- шения внутри здания с расходом по 2,5 л/с каждый. Для наружного пожаротушения – рукава по 5 л/с.

Qпожаротушения = 17,5 л/с = 63 м3/ч.

Нпожаротушения = 17,42 + 15 + 2 = 34,42 м.

По найденным расходу и напору выбираем насос 4К-90/30 (подача 65-120 м3/ч, напор 28-38 м).

8. Водовыпуски.

8.1. Определение основных параметров сифонного водовыпуска.

1. Металлические трубы сифона замоноличивают в бетоне.

2. Гребень сифона должен быть не менее, чем на 0,2 м выше УВБmax в магистральном канале.

3. Заглубление верха выходного отверстия сифона под УВБmin в магистральном кана- ле должно быть равно:

4. Напорный трубопровод при подходе к сифону должен быть заглублен под уровень местности на глубину не менее 0,8 м.

5. Угол наклона восходящей ветви к горизонту 30?45?, нисходящей - 30?40?.

6. Радиус закругления горловины Rгорл = (2?3,5)*dтр = 7 м.

7. Радиус закругления верхнего и нижнего колен Rкол = (1,5?2)*dтр = 5 м.

8. Длина водобойного колодца Lкол = Dmaxвых = 2,8 м.

9. Коэффициент заложения откоса дна колодца m = 4?5.

10. В плане расстояния между сифонами равно Dmaxвых = 2,8 м.

11. Расстояние между сифонами и стенками бассейна принимается 0,5*Dmaxвых = 1,4 м.

Сифонный водовыпуск представлен на рис. 8, 9.

8.2. Определение основных параметров водовыпуска с плоским затвором.

Определим минимальное заглубление верха выходного отверстия под мини- мальным уровнем воды в верхнем бьефе:

где:

- скорость движения воды на выходе;

Dвых = (1,1 – 1,2)*dтр = 3,2 м – диаметр выходного отверстия.

Далее определяем минимальную глубину колодца:

Отметка дна магистрального канала – 26,75 м.

Отметка дна колодца – 24,24 м.

Расстояние от выходного отверстия до быка b' примем равным 1 м

Далее определяем длину колодца:

k = 6,5

Открытый водовыпуск представлен на рис. 10, 11.

9. Водоприемное сооружение.

Водоприемное сооружение состоит из двух элементов: аванкамеры и водопри- емника.

Аванкамера – расширение подводящего канала, которое соединяет подводящий канал с водоприемником достаточной ширины. В пределах аванкамеры происходит со- пряжение дна канала и дна водоприемника с уклоном ?0,2 во избежание гидравличе- ского прыжка.

Водоприемник содержит рыбозащитные сооружения ([8]), сороудерживающие решетки и затворы насосной станции.

Водоприемное сооружение представлено на рис. 13, 14. Список литературы.

1. Каталог-справочник. Насосы. Москва, 1970 г.

2. СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения. Москва, 1986 г.

3. ГОСТ 20213-89 Фермы железобетонные. Технические условия.

4. ГОСТ 28042 Плиты покрытий железобетонные для зданий предприятий. Технические уловия.

5. Турбинное оборудование гидроэлектростанций. Ленинград 1949 г.

6. ГОСТ 25628-90 Колонны железобетонные для одноэтажных зданий предприятий. Технические условия.

7. Методические указания по расчету мелиоративных насосных станций. Ленинград, 1986 г.

8. Справочник по сельскохозяйственному водоснабжения. В. П. Логинов, Л. М. Шуссер, Москва, 1986 г.