Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Введение
Целью данного курсового проекта является освоение методов расчета и проектирования насосных станций. В данном проекте запроектирована водонапорная насосная станция II подъема производительностью 18600м3/сутки.
Задачи проекта: подбор насосных агрегатов, двигателей и другого оборудования; гидравлический расчет трубопроводов; компоновка оборудования насосной станции и определение ее размеров; анализ совместной работы насосов и водоводов в различных режимах работы.
Режим водопотребления определяется согласно коэффициенту неравномерности. Для К=1,3 по приложению I [1] принимается почасовое распределение суточного расхода по часам суток.
Дальнейшие расчеты будем вести в табличной форме. Выбранное процентное распределение заносим в таблицу 1 (графа 1 и 2).
Для ориентировочных расчетов количество рабочих насосов nр , штук, принимается из соотношения максимального к минимальному часовых расходов [1]:
(1)
где -максимальный часовой расход(см.таблицу 1);
- минимальный часовой расход(смотри таблицу 1)
Тогда шт.
Принимаем 4 рабочих насоса[1].
Подача насосной станции Qнс, %, составляет [1]:
(2)
Подача одного насоса Q1н, %, составляет [1]:
(3)
где Ki=1,11- коэффициент параллельности работы i-насосов.
Тогда
Сравнивая эти подачи с часовыми расходами, определяем режим работы насосов (графа 2, таблица 1).
Подача насосов уточняется [1]:
(4)
где q1н подача 1 насоса;
q2н– подача 2 насосов;
t1 =4ч - время работы 2 насосов
t2=20ч - время работы 2 насосов.
,% (5)
Тогда %
Подставляя полученные даны в формулу (5), получим
2,54+4,520=100%
Таким образом
Режим работы ВНС-II представлен в таблице 1.
Таблица 1- Режим работы ВНС-II
На рисунке 1 представлены ступенчатые графики для водопроводной насосной станции водопотребления и подачи.
На рисунке 2 представлены интегральные графики водопотребления и подачи.
1.3 Определение емкости бака водонапорной башни.
Емкость бака водонапорной башни W,м3, определяется по формуле [1]:
где Wp – регулирующая емкость бака водонапорной башни, м3;
Wn- запас воды на пожаротушение, м3.
Регулирующая емкость бака водонапорной башни Wр , м3, составляет [1]:
, (7)
где а=2,25% – максимальная положительная разность ординат интегральных графиков водопотребления и подачи(см.таблицу 1);
b=0 – максимальная отрицательная разность ординат интегральных графиков(см.таблицу 1);
= 15000 м3/сут – производительность насосной станции(согласно заданию).
Тогда
Запас воды на пожаротушение Wn, м3, составляет [1]:
(8)
где qпож=25, л/с - расход воды на пожаротушение (согласно заданию).
Тогда
Значит
1.4 Расчет всасывающих трубопроводов.
Расход воды во всасывающих трубопроводах qвс, м3/с, определяется по формуле[1]:
, (9)
где nвс=2 – число всасывающих трубопроводов.
Тогда
Диаметр всасывающих трубопроводов dвс , м, составляет[1]:
,
где ϑвс =1,5 м/сек – скорость движения воды во всасывающих трубопроводах[1].
Тогда (10)
Принимаются стальные трубы диаметром 300мм, по ГОСТ 10704-86*
Фактическая скорость воды ,м/с2, и гидравлический уклон в трубах данного диаметра составляют [2]:
Потеря напора hвс,м, во всасывающих трубопроводах определяется по формуле [1]:
(11)
где lвс =20,5м– длина всасывающих трубопроводов(согласно заданию)
Тогда
1.5 Расчет напорных водоводов.
Расход воды в напорных водоводах qн ,м3/с ,определяется по формуле [1]:
(12)
Где nн=3 – число напорных водоводов согласно заданию.
Тогда
Диаметр напорных водоводов dн ,м, определяется по формуле [1]
(13)
Где ϑн = 1,5м/сек скорость движения воды в напорных водоводах.
Тогда
Принимаются полиэтиленовые трубы диаметром 280мм, по ГОСТу 18.599-2001.
Фактическая скорость воды м/с2 и гидравлический уклон в трубах данного диаметра принимаем согласно [2]
Потеря напора hн во всасывающих трубопроводах определяется по формуле [1]
(14)
где lн =1800м– длина всасывающих трубопроводов(согласно заданию)
Тогда
1.6 Определение требуемого напора.
Требуемый напор водопроводной насосной станции определяется по формуле [1]:
(15)
Где z2=237,75м – отметка поверхности земли в точке водопотребления.
z1=226+0,5м- отметка поверхности воды в резервуаре чистой воды.
hб=3м – высота водонапорной башни согласно задания.
Нб =14м– высота бака водонапорной башни согласно задания.
Тогда
Уровень воды в резервуаре чистой воды составляет [1]
,
Где z3 – отметка дна резервуара чистой воды согласно заданию.
Данные для подбора насосов представлены в таблице 2.
|
Наименование параметра |
Величина |
|
Производительность ВНС-II, м3/ч л/с |
729 202,5 |
|
Производительность данного насоса:
м3/ч л/с
м3/ч л/с |
375 104,17
|
|
Требуемый напор, м |
42,72 |
Согласно рекомендации [5] принимаем насос марки Д500-65, номинальная подача составляет 500 м3/ч, номинальный напор - 43 м, диаметр рабочего колеса - 390 мм, КПД - 76%, мощность - 135 кВт, допустимый кавитационный запас - 4,5 м, частота вращения - 1450 об/мин., диаметр всасывающего патрубка - 250 мм, диаметр напорного трубопровода - 150 мм.
На рисунке 3 представлены энергетические характеристики насоса марки Д500-65, на рисунке 4 представлены габаритные размеры насоса марки Д500-65.
В данном случае обточка рабочего колеса насоса не требуется.
Мощность двигателя насоса Nдв , кВт, определяется по формуле [1]:
(16)
где к= 1,15 – коэффициент запаса мощности (т.к. N=135кВт);
- требуемая мощность насоса на валу, кВт [1].
Мощность насоса составляет[1]:
(17)
где Q=375 м3/ч= 0,104 м3/с – расход одного насоса;
H=42,72 м - требуемый напор;
=1000 кг/ м3 - плотность воды;
н=0,76 –КПД насоса[3]
Тогда
Принимается электродвигатель марки АО2-92-4 мощностью 100 кВт; масса насосного агрегата составляет 1680 кг [3].
Q-H строится характеристика двух параллельно работающих насосов строится по Q-H характеристике одного насоса (рисунок 5). Q-H характеристика второго и третьего водовода строиться как Q-H характеристика двух параллельно работающих насосов.
Q – H характеристика водовода строится по формуле [1]
,м (18)
где Нг- геометрическая высота подъема,м;
S – приведенное сопротивление водоводов мˑс2/л2[1].
Приведенное сопротивление составляет [1]
(19)
Тогда
Геометрическая высота подъема Нг ,м, составляет [1]
(20)
Тогда м
Результаты расчета представлены в таблице 3.
Таблица 3
|
Q, л/с |
0 |
25 |
50 |
100 |
125 |
|
SQ2 |
0 |
1,25 |
5 |
20 |
31,25 |
|
H, м |
28,25 |
29,5 |
33,25 |
48,25 |
59,5 |
Режимная точка А имеет координаты QA=222,22л/с, НА=41м.
4. Проверка насосов и водоводов на пропуск аварийного расхода.
При аварии расход насосной станции Qав ,м3/с, составляет [1]:
(21)
Тогда
Расход воды во всасывающем трубопроводе при аварии , м3/с, составляет[1]:
(22)
Скорость движения воды во всасывающем трубопроводе при аварии и гидравлический уклон составляет[1]:
Потеря напора во всасывающих трубопроводах при аварии определяется по формуле [1]:
(23)
Расход воды в напорных водоводах при аварии , м3/с, составляет[1]:
(24)
Скорость движения воды напорном водоводе при аварии и гидравлический уклон составляет[2]:
Потеря напора в напорных трубопроводах при аварии определяется по формуле [1]:
, (25)
Требуемый напор при аварии , м, составляет[1]
(26)
Напор, развиваемый насосами при аварии , м, определяется графическим методом. Тогда ,м - разница между требуемым напором при аварии и напором, развиваемыми насосами, будет меньше нуля, тогда устройство блокировок не требуется. Однако для отключения поврежденного участка на время ремонта на напорных водоводах необходимо устраивать одно переключение.
5. Подбор пожарных насосов.
При пожаре расход насосной станции Qпож ,л/с, составляет [1]:
()
Где qпож =25л/с – расход на пожаротушение, согласно заданию.
Тогда
Расход воды во всасывающем трубопроводе при пожаре , м3/с, составляет[1]:
()
Скорость движения воды во всасывающем трубопроводе при аварии и гидравлический уклон составляет[2]:
Потеря напора во всасывающих трубопроводах при пожаре определяется по формуле [1]:
()
Расход воды в напорных водоводах при пожаре , м3/с, составляет[1]:
()
Скорость движения воды напорном водоводе при пожаре и гидравлический уклон составляет[2]:
Потеря напора во всасывающих трубопроводах при пожаре определяется по формуле [1]:
,
Требуемый напор при пожаре , м, составляет[1]:
где =20м – необходимый напор при пожаротушении.
Тогда
Строится Q-H характеристика напорных водоводов при пожаре(рисунок 5) по формуле [1]:
,м
где – геометрическая высота подъема жидкости при пожаре,м;
Sпож – приведенное сопротивление водоводов мˑс2/л2[1].
Приведенное сопротивление водоводов составляет [1]:
Геометрическая высота подъема составляет [1]
Тогда м
Результаты расчета представлены в таблице 4.
Таблица 4
|
Q, л/с |
0 |
25 |
50 |
100 |
125 |
|
SпожQ2 |
0 |
0,817 |
0,75 |
3 |
27 |
|
Hпож, м |
31,25 |
31,43 |
32,00 |
34,25 |
58,25 |
Точка пересечения Q-H характеристики водоводов при пожаре и Q-H характеристики второго параллельно работающего насоса (точка B) имеет характеристики . Так как , то принимаем пожарный насос марки Д800-57, номинальная подача составляет – 800 м3/ч, номинальный напор – 57м, диаметр рабочего колеса- 432мм, КПД – 82%, мощность – 177 кВт, допустимый кавитационный запас – 4м, частота вращения – 1450 об/мин., диаметр всасывающего патрубка – 300мм, диаметр напорного трубопровода – 250мм [3].
Количество резервных агрегатов принимается согласно [5] в зависимости от категории надежности системы водоснабжения и числа рабочих агрегатов. В данном случае число рабочих агрегатов равно 3 (два рабочих насоса и один пожарный), а данная насосная станция относится ко II-ой категории надежности. Значит, принимаем 1 резервный насосный агрегат [5].
Для снижения напряжения питания от электросети на ВНС-II устанавливаются силовые трансформаторы. Расчетная мощность силовых трансформаторов Nтр ,кВА, определяется по формуле [1]:
(36)
где = 0,7– коэффициент спроса
=100 кВт– номинальная мощность двигателя насоса или вспомогательного механизма, присоединенного к трансформатору.
=0,75
cosφ =0.85 –коэффициент сопротивления
Тогда кВ·А
По электротехническому справочнику [6] подбираем соответствующий трансформатор. В нашем случае подходит трансформатор марки ТСМ 320/6-10. Длина трансформатора равна 1,86м, ширина - 1,17м, высота - 1,7м.
К установке принимаем 1 рабочий и 1 резервный трансформаторы.
Для монтажа, демонтажа и ремонта насосных агрегатов и другого оборудования в машинном зале устанавливается грузоподъемное оборудование, рассчитанное на подъем и транспортирование груза большой массы и габаритными размерами. Для рассматриваемой ВНС-II грузоподъемное оборудование устанавливается над машинным залом и предназначено для транспортирования электронасосного агрегата Д500-65 массой 1680 кг. Принимаем кран подвесной однобалочный, электрический грузоподъемностью - 3,2 т, пролетом м.
Отметка оси насоса Zон ,м, определяется по формуле[1]:
(37)
где Z2=Z3+0,5 ,м – расчетный минимальный уровень воды в РЧВ;
Z3=226 м- отметка дна РЧВ;
Z2=226+0,5=226,5 м
- допустимая геометрическая высота всасывания, м.
Она определяется по формуле[1]:
(38)
где =6,5 м - допустимый кавитационный запас;
=1 м - запас на возможное снижение допустимой высоты всасывания;
- скорость движения воды во всасывающем патрубке насоса, м/с, определяется по формуле[1]:
(39)
м/с
Тогда м
Высота надземной части ВНС-II Н, м, определяется:
(40)
где - высота рельса кран-балки с учетом подвески его к перекрытию;
- расстояние от низа монорельса до зева крюка;
- высота строповки груза;
=1,19 м - высота груза;
м- запас высоты
(41)
Принимаем высоту надземной части 6 м.
Глубина заложения напорных водоводов - это расстояние от поверхности трубы до низа водовода.
Глубина заложения напорных водоводов Нзал, м, для ВНС-II определяется:
(42)
где =1,65м – глубина примерзания грунта
Тогда .
Отметка низа выходящего из насосной станции напорного водовода Zтр, м, определяется по формуле:
(43)
где Z2=237,75м –отметка поверхности земли у насосной станции
На ВНС-II для заливки насосов устанавливаются вакуум-насосов. Установка состоит из двух водокольцевых вакуум-насосов и циркуляционного бака. Производительность вакуум-насосов Qв, м3/мин, определяется по формуле[1]:
, (44)
где - объем воздуха во всасывающем трубопроводе
Объем воздуха во всасывающем трубопроводе составляет[1]:
м³
где =0,3 м³- объем воздуха в корпусе насоса;
t=2 мин. –время заливки;
=Zон-Z3+0,5 - геометрическая высота всасывания насоса, м.
Геометрическая высота всасывания насоса составляет[1]:
=230,42-226+0,5=4,92м
- высота столба воды, соответствующая барометрическому давлению;
к=1,05 – коэффициент запаса.
Тогда м³/мин
Принимается вакуум-насос по рекомендации [1] марки ВВН-3 с обеспечением вакуума 76% и подачей 3 м³/мин. Габаритные размеры насоса с электродвигателем АО2-51-4 составляют 1225527990 мм, а масса с водосборником – 355 кг.
В процессе работы ВНС-II в её машинном зале скапливаются дренажные сточные воды. По трапам они собираются в дренажный приямок с размерами 111 м, откуда дренажным насосом марки ГНОМ 25-20 с подачей 25 м³/ч и напором 20 м они подаются в ближайший к ВНС-II канализационный колодец.
Потери напора во всасывающем трубопроводе ,м, внутри ВНС-II равны [1]:
(45)
Где - коэффициент местных сопротивлений, имеющихся на всасывающем трубопроводе(таблица 5)
- коэффициент местного сопротивления для сужающего перехода[1].
Таблица 5- Местные сопротивления на всасывающем трубопроводе.
|
Местное сопротивление |
Коэффициент местного сопротивления |
Количество |
|
Задвижка полностью открытая |
ζ2=0,1 |
3 |
|
Тройник |
ζ3=1,5 |
1 |
|
Колено |
ζ4=0,5 |
1 |
Потери напора в напорном трубопроводе ,м, внутри ВНС-II равны [1]:
(46)
Где -длина напорного трубопровода внутри ВНС-II
- коэффициент местных сопротивлений, имеющихся на напорном трубопроводе(таблица 6)
- коэффициент местного сопротивления для сужающего перехода[1].
Таблица 6- Местные сопротивления на напорном трубопроводе
|
Местное сопротивление |
Коэффициент местного сопротивления |
Количество |
|
Обратный клапан |
ζ2=1,7 |
1 |
|
Задвижка |
ζ3=0,1 |
3 |
|
Тройник |
ζ4=1,5 |
3 |
|
Колено |
ζ5=0,5 |
1 |
,м/с2- скорость движения в напорном патрубке насоса, которая составляет [1]
, (47)
где - диаметр напорного патрубка насоса.
Тогда
Потери напора внутри насосной станции,м, составляет [1]:
(48)
.
Так как , то перерасчета насосной станции не требуется.
Коэффициент полезного действия насосной станции определяется по формуле:
, (46)
где - полезная мощность насосной станции;
- потребляемая мощность насосной станции, кВт/ч.
Для насосной станции с двумя рабочими насосами, работающими ступенчато, КПД насосной станции определяется:
(47)
где подача одного, двух параллельно работающих насосов, м/с;
время работы соответствующего режима в течении суток ,ч;
давление соответствующего режима работы, кПа ;
соответствующее значение КПД насосных агрегатов при работе в разных режимах.
м/с
м/с
(48)
(49)
Фактический расход электроэнергии за год ,кВтч, определяется по формуле[1]:
(53)
кВтч
Удельный расход электроэнергии определяется по формуле[1]:
(51)
Удельная норма расхода электроэнергии на тысячу тонно-метров поданной воды определяется по формуле[1]:
, кВтч/1000т м (52)
кВтч/1000т м
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
ист
Изм.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.14.013.43.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
КП.08.40.013.23.ВК.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
КП.08.40.013.23.ВК.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.14.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.14.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
КП.08.40.04.17.НК.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
КП.08.40.04.17.НК.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
КП.08.40.04.17.НК.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
КП.08.40.013.23.ВК.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.04.17.НК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.04.17.НК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
КП.08.40.04.17.НК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
КП.08.40.013.23.ВК.
КП.08.40.013.23.ВК.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.