Насосные станции

2.5.2.1 Потери напора во всасывающем трубопроводе

Всасывающий трубопровод выполнен из стальных не новых труб. Они проложены в две нити

                                               ,                                                                 

Для всасывающего трубопровода υ принимают равным 1,2 м/с, K2 = 1.

Принимают диаметр равный 500 мм.

Скорость движения воды будет равна:

А = 0,05784 м3/с;

Длина всасывающего трубопровода L = 20,5м.

Принимают K1 =1,5 для всасывающего трубопровода.

 

 

 

 

 

2.5.2.2 Потери напора в коммуникациях внутри насосной станции

     Потери напора в коммуникациях внутри насосной станции приняты конструктивно 1,6метра.

 

2.5.2.3 Потери напора в напорных трубопроводах

 

Для напорного трубопровода υ принимают равной 1,5 м/с, K2 = 1.

Принимают диаметр равным 450 мм.

Скорость движения воды будет равна:

                                   

А = 0,1186 м3/с;

Длина напорного трубопровода L = 1050м.

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5.2.4 Суммарные потери напора

 

     Суммарные потери  напора определяются по формуле

∑hw = hвс + hнс + hнап;

∑hw = 0,07 + 6,78 + 1,25 = 8,1 м.

       Полный напор:

H = Hг + ∑hw = 31,9 + 8,1 = 40 м.

2.6  Подбор насосов

     Насос подбираем по  требуемому напору и производительности.

     Производительность  одного насоса определяется по  формуле

,

где n – число рабочих насосов (n=4);

Предварительно насос подбирается по каталогу [4] .

Определяется марка насоса при H = 40м, Q=357,3 м3/ч

Подобран насос марки Д320-50 , n=1450 обр./мин. с диаметром рабочего колеса dрк= 405мм. Характеристики насоса представлены на рисунке 2.4.

 

 

 

7. Анализ совместной работы насосов и трубопроводов.

 

Анализ выполняется для трёх рабочих случаев:

• нормальная работа насоса.
• работа насоса при аварии на напорном трубопроводе с отключением одной нитки.
• работа насосной станции при восстановлении из расходованного противопожарного запаса воды, хранящегося в резервуарах чистой воды.

Анализ выполняется графическим способом путём наложения рабочих характеристик насосов и трубопроводов, представленных на рисунке 2.4.

Рабочая характеристика насоса принята согласно рисунка 2.3, а характеристика трубопроводов построена на основании расчёта:

                                ,                                   

где S – полное суммарное сопротивление трубопроводов, .

2.7.1 Нормальный режим

Характеристика трубопровода определяется по формуле

H = Hг + Sсист·Q2.

Сопротивление системы определяется по формуле

Sсист = Sвс + Sнап + Sнс,

где Sвс – сопротивление во всасывающем трубопроводе, с2/м5;

Sнс – сопротивление в коммуникациях внутри насосной станции, с2/м5;

Sнап – сопротивление в напорных трубопроводах, с2/м5.

Сопротивление во всасывающих трубопроводах определяется по формуле

.

Сопротивление в коммуникациях внутри насосной станции определяется по

формуле

.

Сопротивление в напорных трубопроводах определяется по формуле

.

Sс = 0,444 + 7,931 + 43,018 = 51,393 с2/м5.

H = Нг + Sс·Qр2.

H= 31,9+ 51,393·Qр2

 

 

 

 

Таблица 2.2- Данные для построения характеристик трубопроводов при нормальном режиме

Напоры	Расходы в долях от Qнс,
	0	0,25Qнс	0,5Qнс	0,75Qнс	Qнс	1,25Qнс	1,5Qнс
	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
Hг	31,9	31,9	31,9	31,9	31,9	31,9	31,9
S∙Q2	0	0,45	1,8	4,05	7,2	11,26	16,2
Н	31,9	32,35	33,7	35,95	39,1	43,16	48,1

 

Вывод:

        Для нормального  режима работы, исходя из графика совместной

        работы насосов  и трубопроводов, фактическая подача  и напор будут равны:

 

1625м3/ч;

Н

= 37 м.

Фактическая подача сравнивается с требуемой

Qн.с.=

< 1625м3/ч;

% = % = 11,9%.

    Фактическая подача двух  параллельно работающих насосов  превышает 

    требуемую на 11,9 %.

            Коэффициент полезного действия  насоса 60%, мощность N = 82 

            кВт, допустимый кавитационный запас  м

            Насос работает в области оптимальных  подач.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.2 Аварийный режим работы.

                                                           H = Hг + Sав·Q2,

где Sав – суммарное сопротивление системы при аварии, которое определяется по формуле

Sав =Sвс + Sнс + 4Sнап,

Sав = 0,444 + 7,931 + 4·43,018 = 180,447 с2/м5.

H= 31,9+ 180,447·Qр2

Таблица 2.3- Данные для построения характеристик трубопроводов при аварийном режиме

Напоры	Расходы в долях от Qнс,
	0	0,25Qнс	0,5Qнс	0,75Qнс	Qнс	1,25Qнс	1,5Qнс
	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
Hг	31,9	31,9	31,9	31,9	31,9	31,9	31,9
S∙Q2	0	1,48	5,94	13,36	23,74	37,1	53,43
Н	31,9	33,38	37,84	45,26	55,64	69	85,33

 

Вывод:

Для аварийного режима работы фактическая подача и напор будут равны

1365м3/ч;

Нав =43м.

Фактическая подача сравнивается с требуемой

> 1365м3/ч

% = % = 6 %.

       Требуемая подача  насосной станции превышает фактическую  на 6 %,           

      что является допустимым (разница подач не превышает 30 %).

           Коэффициент  полезного действия насоса  %, мощность N = 74

           кВт, допустимый кавитационный запас  м.ст.жидк.

           Насос  работает в области оптимальных подач.

2.7.3.Случай пожара.

  Необходимая производительность насосной станции при тушении пожара определяется по формуле:

,

где   Qнс2 – производительность насосной станции;

         n - расчетное количество одновременных пожаров;

        q - расход воды на тушение одного пожара;

Согласно п. 1.5.3  n = 2 и q = 20 л/с =72 м3/ч.

 м3/ч.

Характеристика трубопроводов представлена на рисунке 2.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.8 Определение отметки оси насоса и пола насосной станции.

         

На станции второго подъёма насос установлен под залив, т.е. с отрицательной высотой всасывания.

Схема установки насоса показана на рисунке 2.4.

 

Рисунок 2.4 – Схема установки насоса под залив

 

Отметка оси насоса определяется по формуле:

                                       В2=

–  h –  hвс,                                            (2.11)

где     Dmax – отметка максимального уровня воды в источнике, м;

          Dmin – отметка минимального уровня воды в источнике, м;

          h – расстояние от верха корпуса насоса до его оси, м;

hвс – потери напора во всасывающем трубопроводе, м.

Согласно заданию:   Dmax = 164 м; Dmin = 161м;

                         hвс = 0,07 м; (согласно п.2.5.2.1); h = 0,55 м (согласно /5/); 

В2=

–  0,55 –  0,07 =161,88 м.

Отметка пола насосной станции определяется по формуле 1.20:

                                                  К2= В2 – h1 –  hф,                    

где  h1 = 0,55 м (для насоса марки Д320-50) hф = 1,3 м.

К2= 161,88– 0,55 – 1,3 = 160,03 м.

 

 

4 Детальная проработка  насосной станции второго подъёма

 

4.1 Подбор электродвигателя

 

Марка электродвигателя устанавливается по требуемой мощности, которая определена по формуле

                                                   N= ,                                             

где    r - плотность жидкости, кг/ м3 (rводы = 1000 кг/ м3);

g - ускорение свободного падения, м/с2;

Q - производительность насоса, м3/с;

Н- напор, м;

hн - коэффициент полезного действия насоса;

          hэдв - коэффициент полезного действия электродвигателя (hэдв =0,95);

kз - коэффициент запаса, зависящий от мощности на валу (kз = 1,1).

Согласно рисунку 2.3:  Q = 0,15 м3/с;  Н = 40 м;  hн = 60 %.

 

                                           N = кВт.                                             

Согласно /5/ принята марка электродвигателя: АО2-92-4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2 Определение  диаметров трубопровода внутри  насосной станции

Диаметры трубопроводов определяются по формуле [1.5] с учётом расхода для каждого участка.

Диаметры всасывающих и напорных трубопроводов определены для расхода Q =  м3/с, т.к. принято четыре рабочих насоса

 

dвсас =

; dвсас = 400 мм.

dнап =

; dнап = 300 мм.

Диаметры всасывающего и напорного коллектора определены для расхода Q  м3/с

dвсас.кол =

; dвсас.кол = 800 мм.

dнап.кол =

; dнап.кол = 600 мм.

Схема размещения насосов и трубопроводов внутри насосной станции показана на рисунке 4.1.

 

Рисунок 4.1 – Схема размещения насосов и трубопроводов внутри насосной станции

 

 

4.3  Подбор  дренажных насосов

В качестве дренажного насоса принят вихревой консольный самовсасывающий насос марки ВКС 2/26 с электродвигателем                  с габаритными размерами:

B = 310мм; L = 835мм; H = 328мм.

4.4  Подбор  запорно-регулирующей арматуры:

На насосной стации приняты следующие задвижки с электроприводом:

- на подводящем трубопроводе - задвижка 30ч915бр диаметром 500 мм с выдвижным шпинделем (всего две задвижки(экспл.5));

-на всасывающем трубопроводе внутри насосной станции - задвижка 30ч900бр диаметром 400 мм с выдвижным шпинделем (всего шесть(экспл.6));

- на отводящем трубопроводе - задвижка 30ч900бр диаметром 400 мм с выдвижным шпинделем (всего две(экспл.6));

-напорном трубопроводе внутри насосной станции - задвижка 30ч900бр диаметром 400 мм с выдвижным шпинделем (всего шесть(экспл.6));

- на всасывающем коллекторе  - задвижка 30ч915бр диаметром 800 мм  с невыдвижным шпинделем (всего четыре(экспл.3));

- на напорном коллекторе - задвижка 30ч915бр диаметром 600 мм с невыдвижным шпинделем (всего четыре (экспл.4)).