В Закладки

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

Почта


Поиск по сайту:

          


















ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ГТС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту

ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ



по курсу: «Водоснабжение»

Студент : Гир@#гидов А.А.



Группа : 5011/1 Преподаватель : Москальцов Ю.В.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2000

CОДЕРЖАНИЕ

1. Компановка и общие характеристики насосной станции…………………….3

1.1 Конструктивное решение насосной станции …..…………………...3

1.2 Оборудование насосной станции ……………………………………3

1.3 Машинный зал насосной станции……………….…………………...3

1.4 Сороудерживающие устройства ………………….………………….4

2. Выбор основного оборудования насосной станции..………………………...5

2.1 Выбор насоса и построение характеристики системы…………….…5

2.2 Выбор электродвигателя…………………………………………….…8

2.3 Подбор рабочей арматуры трубопроводов…………………………..8

3. Гидравлический расчет основных элементов водозаборных сооружений

3.1 Определение площади сороудерживающих решеток………….….11

3.2 Определение размеров сеток …………………………….……….…11

4. Определение высотного положения и геометрических размеров насосной станции……………………………………………………………………………..12

4.1 Определение отметок оси насоса и пола насосной станции………12

4.2 Определение величины заглубления окон………………………….12

4.3 Определение высоты здания насосной станции……………………13

5. Проверка устойчивости здания насосной станции на всплытие и сдвиг…14

Литература …………………………………………………………………………16

1. Компановка и общие характеристики насосной станции

1.1 Технологическая схема водозабора

Рассматриваемая в данном курсовом проекте насосная станция представляет собой станцию берегового типа с совмещенным водозабором. Водозабор осущест- вляется из открытого источника.

Для обеспечения необходимой высоты всасывания здание возводится на от- метке 99.0 м, подземная часть здания выполняется в виде прямоугольной тонко- стенной полой конструкции – камеры с толщиной стен 1.0 м. Здание опирается на фундамент толщиной 1.5 м. Отметка дна котлована 93.5 м, дна водозаборной каме- ры – 95.0 м, пола насосной станции – 96.3 м. Здание оборудовано четырьмя насо- сами типа 12 НДс с горизонтальной осью, отметка оси насоса – 96.9 м. Отметка оси насоса определяется в соответствии с допускаемой высотой всасывания и учетом возможных колебаний уровня воды в реке.

В состав станции входят:

1. водозаборные сооружения

2. подходные расчистки

3. здание насосной станции

4. напорные трубопроводы





1.2 Оборудование насосной станции

Насосная станция оборудована четырьмя насосами типа 12 НДс с горизон- тальной осью. Для привода насосов принимаем асинхронные электродвигатели ти- па ДАС . Трубы в пределах здания выполняются из стали, отдельные звенья труб соединяются сваркой с применением фланцев. Диаметры труб в пределах зда- ния станции подобраны по диаметром входного и выходного патрубков насоса; для перехода от одного диаметра к другому, устройства поворотов трубопровода ис- пользуются переходники и отводы, соединяемые сваркой. По длине трубопровода установлены задвижки с ручным приводом – на вса- сывающей линии и с электроприводом – на напорной линии. Они выполняют роль рабочих и аварийно-ремонтных затворов. Для предотвращения обратного тока во- ды через насосы на напорной линии устанавливаются обратные клапаны между напорным патрубком и задвижкой, что позволяет отключать клапаны от напорного трубопровода для их осмотра и ремонта.

1.3 Машинный зал насосной станции

Машинный зал насосной станции состоит из подземной части и верхнего строения. Подземная часть представляет собой железобетонную камеру с толщи- ной стен 1.0 м, состоящую из трех отсеков:

1. камера грязной воды,

2. камера чистой воды,

3. машинное отделение.

Верхнее строение представляет собой здание каркасного типа, оборудованное мос- товым краном грузоподъемностью 20 т., также состоящее из трех помещений:

1. смотровое помещение,

2. электрощитовое помещение,

3. монтажная площадка.

1.4 Сороудерживающие устройства

Забор воды осуществляется с помощью двух открытых окон оборудованных решеткой с вертикальными стержнями для создания равномерной эпюры скоро- стей. Для предотвращения обмерзания решеток используется электрический ток. Для очистки воды от мусора, плавающих предметов и наносов при переходе из камеры грязной воды в камеру чистой воды устанавливаются сороудерживаю- щие вращающиеся бескаркасные сетки с боковым подводом воды. Одна сетка об- служивает два насоса.

2. Выбор основного оборудования насосной станции

2.1 Выбор насоса и построение характеристики системы

Принимаем двухниточный магистральный трубопровод, тогда расход воды через один водовод

где Qв= 1.0 м3/с – расход, забираемый из реки,

п = 2 – число ниток трубопровода.

По рекомендациям [1, стр. 47] выбираем стальные трубы наивыгоднейшего диаметра D = 700 мм. Для выбранных труб потери напора по длине составят 2.74 м/км. Данная величина увеличивается на 10%.

Определим полный напор насоса:

НП = НГ + ??hi ,

где НГ – геометрический напор,

НГ = ?Под – ?УВmin=150.0 – 100.0 = 50.0 м,

где ?Под = 150.0 м – отметка подачи воды,

?УВmin= 100.0 м –минимальный уровень воды в реке;

??hi – суммарные потери напора

??hi = hп + hн.с.+ ?h1+0,1?h1 ,

где hп = 1.2 м – потери напора на подводящем участке,

hн.с = 5.0 м – потери напора на насосной станции,

?h1= 2.98?1.5 = 4.11 м – потери напора по длине магистрального трубо- провода.

Т.о.

??hi = 1.2+5.0+4.11 = 10.31 м,

НП = 50.0 + 10.31 = 60.31 м.

Примем число рабочих насосов на станции, равное 4 и 2 насоса резервных.. Тогда расход воды, приходящийся на один насос:

. По величинам полного напора и расчетного расхода определяем тип насоса и его габаритные размеры. По рекомендациям, приведенным в [2, стр.56] выбираем насос типа 12НДс, имеющий следующие характеристики:

частота вращения п = 1450 об/мин

диаметр рабочего колеса D = 415 мм

мощность электродвигателя N = 315 кВт

КПД ? = 90 %, вес 1180 кг.

Габаритные размеры насоса в мм (рис. 2)



Габаритные размеры патрубков:

входной патрубок выходной патрубок

количество отверстий – 16 количество отверстий – 12

Для построения характеристики "насос – сеть" задаемся рядом значений рас- хода, вычисляем полные напоры, соответствующие этим расходам:

Таблица 1

Характеристика наглядно показывает, что для оптимальной работы насосной станции следует окончательно принять четыре рабочих насоса марки 12Дс и два насоса запасных, при условии работы двух магистральных стальных трубопрово- дов диаметром 700 мм.

2.2 Выбор электродвигателя

Электродвигатель выбирается таким образом, чтобы обеспечивать беспере- бойную работу насоса. Определяющими характеристиками в этом случае яв- ляются требуемая мощность электродвигателя (N = 315 кВт ) и число оборотов насоса ( п = об/мин ). По рекомендациям, приведенным в [5,стр. 10], принимаем асинхронный двигатель ДАЗО4-450УК-8У1 весом 3200 кг, мощностью 400 кВт и КПД двигателя равным ….%

Габаритные размеры (в мм):

2.3 Подбор рабочей арматуры трубопроводов

По длине трубопровода устанавливаются задвижки, выполняющие роль ра- бочих и аварийно-ремонтных затворов. На напорной линии устанавливаются за- движки оборудованные электроприводом, что позволяет управлять ими дистанци- онно с ПУ насосной станции. На всасывающей линии устанавливаются задвижки с ручным приводом, т.к. они почти постоянно открыты – необходимость перекрыть доступ воды к насосу возникает редко. Но в случае, когда диаметр входного пат- рубка превышает 1000 мм ,манипулировать задвижкой вручную становится тяже- ло, и тогда устанавливается задвижка с электроприводом. Выбор задвижек осуществляется по диаметру входного и напорного патруб- ков, взятых с 20% увеличением.

На всасывающей линии устанавливаем задвижку 30ч25бр клиновую сталь- ную с невыдвижным шпинделем, рассчитанную на давление 2,5 кг/см Схема задвижки 30ч25бр показана на рис.5 Габаритные размеры (в мм):

На напорной линии устанавливаем задвижку 30ч906бр с электроприводом, парал- лельную чугунную с невыдвижным шпинделем, рассчитанную на давление 10 кг/см. Тип электропривода 87В-045-D1, весом 117 кг. Электродвигатель АОС41- 402.

Габаритные размеры (в мм): Схема задвижки 30ч906бр показана на рис.6 Напорный трубопровод необходимо оборудовать обратным клапаном, который препятствует обратному току через насос воды, находящейся в трубопроводе. Если этого не предусмотреть, трубопровод будет опорожняться через насос, обратный ток воды заставит насос работать как водяную турбину, а электромотор – как гене- ратор, работающий без нагрузки, что опасно для целостности насоса и мотора. Обратный клапан устанавливается между напорным патрубком насоса и задвиж- кой. Это позволяет отключать его от водовода во время ремонта. Следуя рекомендациям [4,стр. 179], подбираем обратный клапан по диаметру ус- ловного прохода D0 = 400 мм:

выбираем чугунный поворотный клапан 19ч16р, массой 480 кг, рассчитанный на давление 10 кг/см с

3. Гидравлический расчет основных элементов водозаборных сооружений

3.1 Определение площади решеток

Требуемая площадь водоприемных отверстий

где Qв =0.25 м3/с – забираемый расход через одно отверстие,

Vв =0.15 м/с – рекомендуемая скорость воды на решетке,

к1 =1.25 – коэффициент сжатия потока стержнями решетки,

? коэффициент, зависящий от расстояния между стержнями решеток и толщины стержней.

Принимаем Fобщ =2.7?4?11 м2 ; т.к. в нашем случае принято два водоприем- ных окна, размеры решеток : F0 = 4.05 м2 , h =2.7 м, b =1.5 м.

3.2 Определение размеров сеток

Выбираем сетку вращающуюся каркасного типа с фронтальным подводом воды. Принятый тип сетки имеет следующие технические характеристики:

1. расчетный расход 1.0 м3,

2. ширина полотна сетки 1.5 м,

3. скорость движения полотна 3,82 м/мин

4. размер ячеек в свету 1?1 мм

Требуемая площадь сетки:

где Qв =0.5 м3/с – расход на одну сетку,

Vв =0.25 м/с – рекомендуемая скорость воды на сетке,

к1 =1.25 – коэффициент сжатия потока стержнями решетки,

где a – размер ячейки сетки в свету,

d – диаметр проволоки сетки;

к3 =1.1 – коэффициент стеснения каркасом,

4. Определение высотного положения и геометрических размеров насосной станции

4.1 Определение отметок оси насоса и пола насосной станции

Отметку оси насоса определим по формуле:

?1 = ?УВmin – ?hвс ,

где ?УВmin= 99,5 м – минимальный уровень воды в реке,

?hвс = 1,5 м – общие потери напора на всасывающей линии, включая по- тери на сороудерживающем оборудовании.

?1 = 99,5 – 1,5 = 98,0 м

Определим отметку верха фундамента насоса:

?Фн.с.=?1 ? А1,

где А1= 950 мм – расстояние от оси насоса до фундамента (габаритный раз-

мер насоса Е)

?Фн.= 98 – 0,95 = 97,05 м ? 97,0 м.

Тогда отметка пола насосной станции

?П =?Фн.? 0,7 = 97 – 0,7 = 96,3 м ,

отметка верха фундамента станции

?Фн.с.= ?П – 0,3 = 96,0 м ,

отметка дна котлована под насосную станцию

?2=?Фн.с.? 1,5 = 96 – 1,5 = 94,5 м ,

где 1,5 м – толщина фундаментной плиты.

4.2 Определение величины заглубления окон

Уровень верха водоприемных окон зависит от двух уровней воды –от мини- мального расчетного уровня воды ?УВmin =99,5 м и минимального уровня воды при ледоставе ?УВлед =100,8 м. Уровень верха водоприемного окна равен мини- мальному из следующих значений:

?О1=?УВmin ; ?О1= ?УВлед? ?л,

где ?л =1,0 м ? толщина льда;

?О1 = 99,5 м,

?О2 =100,8 – 1,0 = 99,8 м

Следовательно, принимаем отметку верха водоприемного окна ?О1 = 99,5 м.

4.3 Определение высоты здания насосной станции

Высота здания машинного зала насосной станции представляет собой сумму высот подземной части и верхнего строения.

Высота подземной части определяется по формуле:

Нп.ч. > hф + hнас + Hs,доп+ ?НБ + hзап ,

где hф= 1,5 м ? толщина фундаментной плиты,

hнас = 2 м – высота насоса от верха фундаментной плиты до оси рабочего коле-

са,

Hs,доп= 1,5 м – высота всасывания,

?НБ = 10,5 м амплитуда колебаний воды в источнике,

hзап = 2 м – необходимое превышение отметки пола верхнего строения над мак-

симальным уровнем воды в источнике; Т.о.

Нп.ч. > 1,5 + 2,0 + 1,5 + 10,5 + 2,0 = 17,5 м

Высоту верхнего строения определим следующим образом:

Нв.стр. > hа/т + hгр.+ hкр.+ hстр.+ hкрана+ hзап ,

где hа/т=1,5 м – высота от пола до дна кузова автомобиля,

hгр=Е + D = 950 + 646 = 1596 ? 1600 мм – высота груза (насоса),

hкр= hстр= 1,2 м – высоты крюковой обоймы и строповки,

hкрана = 3,0 м – высота крана вместе с тележкой,

hзап= 0,2 м – запас между крановой тележкой и фермой.

Нв.стр. >

5. Проверка здания насосной станции на всплытие и сдвиг

а) Проверка на всплытие

Расчет проводим по первому предельному состоянию.

Критерием устойчивости является выполнение неравенства:

1,2 ? F ? R ? 1,1;

где 1,2 – коэффициент надежности,

1,1 – коэффициент сочетания нагрузок,

F = Н ? S ? ?в – сила противодавления,

S = L?B –площадь основания станции,

?в = 1 т/м3 – удельный вес воды,

R = Gст +Gф +Gв.с +Gо – расчетная несущая способность, равная весу станции с

оборудованием,

где Gст –вес стен подземной части,

Gф – вес фундаментной плиты,

Gвс – вес верхнего строения,

Gо – вес оборудования насосной станции.

Неравенство выполняется, здание всплывать не будет.

б) Проверка на сдвиг

Т.к. в нашем случае подвод воды осуществляется с помощью открытого ка- нала и с лицевой стороны здание лишь частично присыпано грунтом, необходимо провести проверку на сдвиг.

Расчет выполняется по первому предельному состоянию. Критерием устойчивости здания является выполнение того же условия, что и в предыдущем случае:

G – вес станции со всем оборудованием,

U – сила противодавления,

tg? ? угол внутреннего трения грунта засыпки, равный 35

Ебс – сила бокового сжатия,

Ебс = 0,5 ? h2 ? L ? ?гр ? tg2(45 - ?/2),

где ?гр = 1,7 т/м – удельный вес грунта обратной засыпки,

h = 10,5 м –высота участка, подвергающегося давлению грунта.

Е = 0,5 ? 10,52 ? 22 ? 1,7 ? tg2 (45 - 35/2) = 559 (тс),

R = (7276,4 – 5544 + 559) ? tg 35 = 1604.5 (тс).

1,2 ? 559 = 670.8 < 1764.95 = 1604,5 ? 1,1

Проверка выполняется, следовательно, мер для предотвращения сдвига зда- ния принимать не надо.

Проектируемая насосная станция представлена на чертеже 1.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шевелёв Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, пластмассовых, стеклянных водопроводных труб ? М.: Стройиздат, 1973 г.

2. Каталог-справочник. Насосы ? М.: Машиздат,1959 г.

3. Москвитин А.С., Мосягин Н.Ф. Справочник по трубам, арматуре и оборудова- нию водопроводно-канализационных сооружений ? Москва, 1958 г

4. Справочник по электрическим машинам, том 1, под редакцией Крылова И.П. и Клюева,: Энергоиздат, 1988