reforef.ru 1
  1. Введение.



Насосная станция – это комплекс гидротехнических сооружений и оборудования, обеспечивающие забор воды из источника и транспортировки ее с помощью насосных агрегатов к месту потребления.
2.1. Назначение насосной станции: насосная станция предназначена для орошения.
2.2. Данные, положенные в основу проекта:

  • Техническое задание на проектирование

  • План местности с нанесенной трассой водоподачи


  1. Конструктивной описание сооружений узла насосной станции.


В состав гидроузла сооружений насосной станции, схема которой приведена на рис. №1, входит:

  1. Подводящий канал

  2. Водозаборные сооружения

  3. Здание НС

  4. Напорный трубопровод

  5. Водовыпускные сооружения

  6. Отводящий канал



Рис. №1 Схема гидроузла сооружения насосной станции.



  1. Расчет подводящего и отводящего канала.


Расчет канала проводим согласно руководству по проектированию магистральных и межхозяйственных каналов оросительных систем 1974 г.


    1. Расчет отводящего канала.




  1. Канал принимаем трапециидального сечения с земляным руслом.

Характеристики поперечного сечения и уклон дна канала определяются по максимальному расходу Qmax=2,7м3

Для расчета принимаем:

  • Коэффициент заложения откосов m=1 (суглинок средний)

  • Коэффициент шероховатости русла n=0,0225 (Q<25 м3/с)

  • Относительную ширину канала по дну ?=b/h=2,2

b – ширина канала по дну, м

h – максимальная глубина воды в канале, м


  • Допустимую неразмываемую скорость Vр=1 м/с (суглинок средний)

2) Определение площади поперечного сечения канала

W=Q/V=Qmax/Vp=2,7/1=2,7 м2

3) Определение глубины воды в канале

Площадь поперечного сечения воды в канале равна:

W=b·h+m·h2=2,2·h·h+m·h2=2,2·h2+ m·h2=(2,2+m)·h2=3,2·h2 ? h=?W/3,2=?2,7/3,2=0,92 м

?=b/h=2,2 ? b=2,2·h

4) Определение ширины канала по дну:

b/h=2,2 ? b=2,2·0,92=2,024 м

Принимаем b=2 м

5) Уточняем глубину воды в канале

h= (- b ±?b2+4·m·W)/2·m= (- 2±?22+4·1·2,7)/2·1=0,92...2,92 м

6) Определение смоченного периметра сечения канала

?=b+2·h?1+m2= 2+2·0,92?1+12=4,6 м

7) Определение гидравлического радиуса

R=?/?=2,7/4,6=0,59 м

8) Определение уклона дна канала из формулы Шези:

I=Q2/W2·c2·R=V2/c2·R=Vp2/(c?R)2=0,001

c=(1/n)·Ry=39,47

y=1,5·?n при R<1

y=1,3·?n при R>1

y=0,225

c·?R=30,32

Зная b, I, m, n и задаваясь h, определим расходы для нескольких значений наполнения каналов. Расчет сводим в таблицу №1

Таблица №1

h, м

W, м b·h+m·h2

?, м

b+2·h?1+m2

R, м

?/?

c·?R

V, м/с

c·?R·I

Q


?·V


0

0

2

0

0

0

0

0,2

0,44

2,56

0,17

12,28

0,9975

0,44

0,4

0,96

3,13

0,31

18,88

0,9989

0,96

0,6

1,56

3,697

0,42

23,69

0,9996

1,56

0,8

2,24

4,26

0,53

27,89

0,9979

2,24

1,0

3,0

4,83

0,62

31,43

0,9937

2,98

1,2

3,84

5,39

0,71

34,67

0,98

3,77

По данным таблицы №1 строим график зависимости, который приведен на рис.№2


10) Определение отметки дна отводящего канала

▼DOK=▼maxУВОК – hmax =71 – 0,92=70,08 м

11) Определение отметки форсированного уровня воды в канале

▼ФУВ=▼DOK + hф =70,08+1,16=71,24 м

hф - глубина воды в канале при Qф =4Qmax=4·0,9=3,6 м3

12) Определение отметки бермы отводящего канала

▼БОК=▼ФУВ+а=71,24+0,3=71,54 м

а – запас от бермы до ФУВ а=0,3 м

13) Определение строительной глубины отводящего канала

hстр=▼БОК – ▼DOK=71,54 – 70,08=1,46 м
Поперечное сечение канала приведено на рис.№3
5.2 Расчет подводящего канала.
1) Форму поперечного сечения подводящего канала принимаем таким же, как и в отводящем канале.

2) Определение отметки дна подводящего канала.

▼DПК=▼minУВПК – hmax

▼minУВПК=26,1 – 0,92=25,18 м

hmax=0,92 м

3) Определение отметки бермы подводящего канала

▼БПК=▼maxУВПК+ a =27+0,3=27,3 м

▼maxУВПК=27 м

4) Определение строительной глубины подводящего канала

hстр= ▼БПК –▼DПК =27,3 – 25,18 =2,12 м
Поперечное сечение подводящего канала приведено на рис. №4


  1. Определение местоположения здания насосной станции.


Согласно заданной трассе водоподачи составляем профиль в масштабе Мг 1:2500; Мв 1:100, который приведен на рис. №5. Месторасположение здания насосной станции определяют по среднему экономическому заглублению при Qmax=2,7м3/с. В месте расположения оси здания допускаем глубину выемки от поверхности земли до дна подводящего канала равную hзагл

hзагл=5/9(Qmax – 1)+5=5/9(2,7 – 1)+5=5,94 м

Тогда отметка поверхности земли в месте расположения оси здания НС будет равна:


ЗНС= ДПК+ hзагл=25,18+5,94=31,12 м

Что определяем ось здания НС:

ПК0 +22,5 м – ось здания НС


  1. Определение расчетных Q и H основных насосов и их количество


7.1 Определение расчетного напора основных насосов
Расчетный напор основных насосов определяется по формуле:

hр т.ср +hм + hд

Нт.ср. – средне взвешанная геодезическая высота подъема в м.

hм – сумма потери напора на местные сопротивления

hд – потери напора по длине всасывающего и напорного трубопровода.
7.1.1 Определение Н
г.ср
Нг.ср определяется по формуле:

Нг.ср=?(Hi·Qi·ti)/?( Qi·ti)

Hi,Qi – подачи и геодезическая высота воды по периодам ti

Принимаем по графикам водоподачи и отметкам уровня воды в верхнем и нижнем бъефе. Для определения Нг.ср необходимо построить совмещенный график водоподачи, который приведен на рис. №6

Hг.min=44,0 м

Hг.max=44,36 м

Hг.max– Hг.min =44,36 – 44,0=0,36 ?2 м, то Нг.ср

Нг.ср= Hг.min+Hг.max /2=44,0+44,36/2=44,18 м
7.1.2. Определение местных потерь
hм
Так как водоисточник МК принимаем hм=1,0 м
7.1.3. Определение потерь по длине трубопровода
hд=i·Lтр.=0,4·0,665=2,660 км

i – удельные потери напора на 1 км. Принимаем i=0,4 (Qmax=2,7м3/с<3 м3/с)


Lтр=0,665 км (профиль рис №5)
7.1.4. Определение минимального, максимального и расчетного напора
Hmax = Hг.max +hм + hд=44,36+1,0+2,66=48,02 м

Hmin = Hг.min +hм + hд=44,00+1,0+2,66=47,66 м

Нрасч т.ср +hм + hд=44,18+1,0+2,66=47,84 м

7.2. Определение расчетной подачи и количества насосов.
Расчетную подачу насосов и их количество определяем из условия лучшего покрытия графика водоподачи или водопотребления. Количество насосов определяем следующим образом:

n=nос+ nраз
nраз – количество разменный насосов nраз=0

nос – количество основных насосов nос= nраб+nрез

nраб – количество основных рабочих насосов

nраб= Qmax /Qmin=2,7/0,9=3

nрез – количество основных резервных насосов nрез=1 (nраб=3)
n=3+1=4

Принимаем 4 насоса.


  1. Выбор основного гидромеханического электрического оборудования.


8.1.Выбор основного гидромеханического оборудования.
Насосы подбираем согласно Qрасч=0,9 м3/с и Нрасч=47,84 м по каталогам насосного оборудования.

По сводному графику находим марку насоса: Д3200 – 55 n=730, характеристика которого приведена на рис. № 7,8

Этот насос имеет: Qрасч=0,9 м3/с, Hрасч=47,84 м, Nрасч=580 кВт, ?=91 %, ?h=6м, n=730 об/мин, G=4960кг.
Схема насоса приведена на рис. №9
8.2. Выбор основного электрического оборудования.

Электродвигатель выбираем в зависимости от:


1. частоты вращения вала насоса n=730 об./мин

2. Формы исполнения насосов: вертикальный или горизонтальный.

3. Расчетная мощность двигателя

Nдв=(Nн/?пер)*k=(471,08 /1)*1,2=565,3 кВт
?пер – КПД передачи

Nн – мощность насоса

Nн=9,81*Q*H/?

Для определения мощности насоса необходимо определить граничные условия работы насоса

При Нmin=47,66 Qmin=0,94 ?Qmin=0,94

При Нmax =48,02 Qmax=0,855 ?Qmax=0,94
N1=9,81*Qmin* Hmax / ?Qmin=9,81*0,94*48,02/0,94=471,08 кВт

N2=9,81*Qmax* Hmin / ?Qmax=9,81*0,855*47,66/0,94=45=425,27 кВт

Тогда принимаем Nн=471,08 кВт

К – коэффициент запаса, который вводиться на возможность перегрузки двигатель. Принимаем к=1,15 при Nн=471,08 кВт > 300 кВт

По каталогу подбираем двигатель марки:

А – 13 – 62 – 8, характеристики которого приведена в таблице №2 и схема электродвигателя показана на рис.10

Марка

N, кВ

n, об/мин

UB

?%

Cosά

G, кг

А–13–62–8

630

730

6000

0,93

0,87

4470


  1. Определение отметки установки насоса и выбор типа здания насосной станции.


    1. Определение дополнительной геометрической высоты всасывания.


hв.доп =Ho – hп.ж.– hт.в.– ?h

Ho – атмосферное давление Ho=10 м

hп.ж.– давление упругости паров жидкости hп.ж.=0,2 м

hт.в.– потери напора во всасывающей линии насоса hт.в.=0,4 м

?h – дополнительный кавитационный запас, величину которого определяем по характеристике насоса для граничных условий

При Н max ? ?h1=5,6 м

При Н min ? ?h2=6,4 м

hв.доп1=1 – 0,2 – 0,4 – 5,6=3,8 м

hв.доп2=10 – 0,2 – 0,4 – 6,4=3 м

Принимаем hв.доп=3 м


    1. Выбор типа здания насосной станции.


Тип здания насосной станции зависит от:

  1. Типа насос: тип «Д»

  2. Подачи одного насоса Q=0,9 м3

  3. Дополнительной геометрической высоты всасывания.

Для выбора типа здания Н.С. определяем конструктивную геометрическую высоту всасывания.

hвк =hн +0,3+0,2+a+?h

hв > hвк – здание наземного типа

hв < hвк – здание камерного типа

hвк=1,05 =0,3+0,2+0,3+0,9=2,75м

hв=3м > hвк =2,75м, следовательно, принимаем наземный тип.

На рис №11 приведена схема типа здания Н.С.


  1. Компоновка и определение размеров здания насосной станции.


    1. Определение отметки оси насоса.



▼ОС=▼minУВ+hв

▼minУВ=26,1 м

hв – высота всасывания принимается из двух условий:

1. Без каветационная работа насоса

2. Конструктивных соображений

hв= hвк=2,75 м

▼ОС=26,1+2,75=28,85 м
10.2. Напорная и всасывающая линия напорной установки
Схема Н.У. приведении на рис. №12


10.2.1 Напорная линия
Dн=500мм=0,5 м

p=H1·1,2/10=47,84·1,2/10=5,74 атм

  1. Монтажная вставка б)Обратный клапан




  1. Задвижка с электроприводом примем




  1. Диффузор


D2=?4Q/?V=?4·0,9/3,14·2,2=0,72м

D2=?4Q/?V=?4·0,9/3,14·2,5=0,677 м

Принимаем D2=0,7 м

l=(6...7)( D2 – Dн )=(6...7)(0,7 – 0,5)=1,2...1,4 м

Принимаем l=1,3 м


      1. Всасывающая линия.


а) монтажная вставка – компенсатор сальниковый стальной сварки


в) конффузор

D1=?4Q/?V=?4·0,9/3,14·1,0=1,07 м

D1=?4Q/?V=?4·0,9/3,14·1,2=0,977 м

Принимаем D2=1,0 м

l=(6...7)( D2 – Dн )=(3…4)(1,0 – 0,7)=0,9...1,2 м

Принимаем l=1,0 м
10.3. Определение размеров здания насосной станции.
10.3.1 Определение ширины здания насосной станции.
Ширину насосной станции определяем из условия размещения внутри здания основного оборудования всасывающих и напорных коммуникаций, а также из условия обеспечения монтажных и эксплуатационных проходов:

  • Проход между основными насосами и стеной, а также насосом и другим оборудованием (кроме двигателя) должен быть не менее 1 м.


  • Проход между основными электродвигателями, и стеной, и другим оборудованием не менее 1 – 2 м.

  • Минимальное расстояние от сварного шва до стены должно быть не менее 0,3 м.

  • Минимальной расстояние от задвижки до стены должно быть не менее 0,7 м

  • Ширину здания насосной станции увязываем со стандартными железобетонными деталями 6,9,12

Вос= 0,3+1,05+0,6+2,260+1,3+0,6+1,1+0,7+0,=8,21 м

Принимаем Вос=9 м

Тогда наземная часть:

Внчос+2?ст

Внч=9+2∙0,3=9,6 м
?ст – толщина стенки наземной части (?ст=0,3 м)


10.3.2 Подбор грузоподъемного механизма внутри здания.
В здании насосной станции монтажные и демонтажные работы выполняются с помощью крана, а расчетной подъемной силой крана считаем вес наиболее тяжелой детали насосного агрегата: G=4960 кг. В зависимости от грузоподъемности и ширины пролета Вос принимаем
Схема крана приведена на рисунке 13.


10.3.3 Определение высоты наземной части здания насосной станции.
Ннч= Нконстр+hкр+H зап =7,9 м
H зап – минимальное расстояние от верха крана до низа балки, H зап=0,1 м

hкр – габарит крана, hкр=2,01

Нконстр=Р+ Hн +hзап+hдет+hст

Р – высота фундамента под насосы Р=0,3 м,

hзап – расстояние между проносимой деталью и ограждением, hзап=0,5

Hн – габарит насоса, Hн =Ж+Е=1,05+0,705=1,8 м

hст – габарит стропа, hст=0,7

Принимаем высоту колонны hк=9,3 м


Тогда Ннч=8,3м
10.3.4 Определение длины здания.



где l=Л+К=1,215+1,2350=2,45 м

l=А+Б=1,1+1,16=2,26 м
l1бв=L=1,667 м

l1дв=Д=1,290 м
принимаем l1=2.26 м

lмн=2,26+1+1=4,26 м

тогда

lагр=Л+К+L=1,215+1,235+1,667=4,117 м

тогда 4,26+4·4,117+(4 – 1)2+2=28,728

принимаем 30 м



30+2∙0,4=30,8 м

где ?к – габарит колонны, ?к =0,4 м

?ст – толщина стенки подземной части, ?ст=0,8 – 1 м

n – число агрегатов

lагр – длина агрегатов

lпр – длина проходов, lпр=1 – 2 м

Длину здания увязываем со стандартными сборными ж/б деталями.


  1. Водозаборные сооружения.


Водозаборные сооружения – это гидротехнические сооружения через которые вода поступает из водоисточника в сооружение Н.С.

Тип компановки выбираем в зависимости от:

  1. Водоисточника (МК)

  2. Типа здания Н.С.

  3. Типа насоса (Д)

  4. Колебания уровня воды в водоисточнике 0,9

Исходя из выше указанных факторов принимаем раздельный тип компановки ЗНС с водозаборным сооружением, состоящим из: водоприемных камер и аванкамеры.

11.1. Определение размеров водоприемых камер.

1. Определение числа водоприемных камер.

Число водоприемных камер равно числу насосов

nк = nн =4

2. Определение ширины водоприемных камер

bк=(1,5 – 2)Dвx=(1,5 – 2)1,2=1,8…2,4

Принимаем bк=2,0

Dвx=(1,2 – 1,25)Dв=(1,2 – 1,25)1,0=1,2...1,25

Принимаем Dвx =1,2

Dв – диаметр всасывающего трубопровода

lвx=(3 – 4)( Dвx – Dв)=(3 – 4)(1,2 – 1,0)=0,6…0,8 м

3. Определелние ширины водозаборного фронта

Вф= nк·b+( nк – 1) ??=4·2,0+(4 – 1)0,6=17,8 м

4. Определение отметки дна камеры

▼DK=▼minУВ – h1 – h2=26,1 – 0,92 – 0,72=24,42 м

где h1=0,8∙Dвх=0,8∙1,2=0,96 м

h2=0,6∙Dвх= 0,6∙1,2=0,72 м
5. Определение длины водоприемной камеры
Длину камеры определяем конструктивно из условия размещения служебных конструкций, решеток и затворов и долдна быть не менее 3Dвx.


6. Определение площади отверстия прикрываемого сороудерживающей решетки.


К – коэффициент учитывающий смещение потоком решетки

К=1,2

fот - площадь отверстия



где Q – расход одного насоса

V – скорость потока, V=0,6 м/с

Wотв=1,2·1,5=1,8

fот=0,9/0,6=1,5

7. Определение размера отверстия

hотв= Wотв/ bк=1,8/2,0=0,9

bк – ширина камеры


Принимаем hотв=0,9 м

8. Оборудование ВЗС

Водозаборные камеры ВЗС оборудуются механизмом и для подъема затворов и для решеток на ВЗС устанавливаем таль, схема которого приведена на рис. №15

Нрасчзап+hд+hст
Где Нзап=0,5 м

Hст=0,7

hд= hреш=
11.2 Опредление размеров аванкамеры.

1. Определение длины аванкамеры

lав=( Вф – bкан)/2tg (ά/2)

где Вф – ширина водозаборноо фронта;

bкан – ширина канала по дну ;

ά– центральный угол конустности ά =35є

lав=(7,4 – 2)/ 2tg (35є/2)=8,56

2. Определение длины аванкамеры с прямым уклоном

L1=▼DПК – ▼Dкам /0,2=25,18 – 24,48=3,5 м

3. Определение длины аванкамеры с горизонтальным дном
L2= lав – L1 =8,56 – 3,5=5,06 м



  1. Напорный трубопровод


Напорный трубопровод предназначен для подачи воды от Н.С. до водовывпускного сооружения.
12.1. Определелние числа ниток напорного трубопровода.
Число ниток напорного трубопровода опрелеляется в зависимости от:

  1. Длины напорного трубопроводы L=665 м

  2. Типа основных насосов: Д

  3. Подачи Н.С. Q=2,7

  4. Количества основынх насосов n=4


12.2. Выбор схемы соединения напорных линий насосов.
Поскольку число ниток напорных трубопроводов кратно числу основных насосов производим объединение двух напорынх линий насоов в один напорынй трубопровод. Схема соединения напорных трубопроводов с напорными илниями насосов приведена на рис.№16

12.3 Выбор материала напорного трубопровода.

Материал трубопроводоа вывбираем в зависимост от диаметра и давления.


За расчетное давление принимаем

Pрасч =Pmax·k=5,7624

k – коэффициент запаса учитывающий гидроудар в трубопроводе k=1,2

Pmax=Hmax/10=48,02/10=4,802

Диаметр трбопровода предварительно определяем по следующим зависимости

Dp=(0,7 – 0,8)?Q=0,81...0,929

Q=Qmax/2=2,7/2=1.35

Принимаем Dp =0,9

При Ррасч=5,8 и Dp =0,9 принимаем железобетонные сборные предварительно напряженные трубы.
12.4. Определение экономического диаметра напорного трубопровода.
Для определения экономического диаметра необходимо иметь следующие исходные данные:


    1. График водопотребления

    2. Количество насосов =4

    3. Количество ниток НТр =2

    4. Материал трубопровода: сборный желехобетон

    5. Схема соединений трубопроводов рис№16

    6. Стоимость укладки одного погонного метра напорного трубопровода ка

    7. Стоимость 1 Квт/ч электроэнергии А=0,01 руб

    8. КПД насосной установки

ήн.у.н·ήд·ήпер·ήсети=0,99·1·0,93·0,94=0,865

ήн=0,94

ήд=0,93

ήпер=1

ήсети=0,99

Экономический диаметр должен соответствовать минимуму приведенных затрат, которые равны:

З=А?+Б+В=Ен· ка+Nа

Где В – приведенные капитальные затраты

В= Ен∙Ка

Ен – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений
, где Тн – срок окупаемости от 8до 10 лет

Ка – стоимость усадки 1 погонного метра


Ка= А`+Б

Б – отчисление на амортизацию и текущий ремонт

Б=?∙ Ка
? – суммарный процент отчислений. ? =0,00154%

А? - стоимость энергии теряемой в трубопроводе на преодоление гидравлических сопротивлений

А?=а∙Э
Э – количество энергии в течении года

Т – продолжительность работы в год, Т=159 дней

hт – потери напора

А – удельное сопротивление зависит от диаметра и материала трубопровода

l – длина трубопровода

qср – средне кубическая постоянная приведенная величина расхода, которая зависит от графика водоподачи и количество ниток напорного трубопровода:

Q=Qр=0,9 м3
t1=30 день

t2=29 дней

t3=91день

t4= 30 дней

qср==0,93?30+2·29+91·9+30/180·2=1,24 м3
Расчет экономического диаметра введен в табличной форме (таблица 3).


Таблица №3.

ш

А



Э

А`=а∙Э

Ка

Б=?∙ ∙Ка

В=Ен∙ ∙Ка


З= А`+Б+В

0,7

0,8

0,9

1,0

1,2

00114

0,00565

0,00304

0,00175

0,00106

0,01753

0,007232

0,0038912

0,00224

0,0013568

940,73

388,10

208,82

120,21

72,81

9,4

3,88

2,08

1,2

0,73

62,0

75,0

89,0

104,0

120,0

0,09548

0,1155

0,13706

0.16016

0.1848

7.44

9.0

10,68

12,48

14,4

16,94

12,9955

11,897

13,84

15,31


принимаем ш=0,9
12.5 Определение толщины стенки напорного трубопровода
?ст=0,1·Dэк=0,1·0,9=0,09
принимаем ?ст=10 см


  1. Водовыпускные сооружения.


Водовыпускные сооружения сопрягают концевую часть напорных водопроводов, которые должны обеспечить:

  1. Плавное сопряжение потока воды, выходящей из напорного трубопровода, с потоком воды в отводящем канале с минимальными гидравлическими сопротивлениями

  2. Предотвращение обратного тока воды при остановке насоса

  3. Прочность и устойчивость

  4. Предотвращение преобразования вакуума




    1. Выбор типа ВВС.


Тип ВВС зависит от:
  1. Колебания уровня воды в водоприемнике


∆Н=▼maxУВ – ▼min ▼В=71,0 – 70,46=0,54

2. Возможность применение ВВС сифонного типа т.е. проверяем сифон на зарядку

Vmin г.с.?Vзагр г.с.

Vmin г.с.=4Qmin/?·Dэк=4·0,9/3,14·0,9=1,274

Vзагр г.с=3,4?R=1,61

R= Dэк/4=0,225

Принимаем водовыпускное сооружение сифонного типа


    1. Определение размеров ВВС.


Это специальный резервуар, в который вода поступает из напорного трубопровода и через стенки резервуара вода переливается в бассейн и поступает в отводящий канал.


  1. Определение диаметра сифона

Dсиф=Dтр=0,9

2. Углы наклонов находящей и восходящей ветвей ά12=40є . Радиус закругления углового колена. ?0 =2,5 ·Dсиф=2,25 и нижнего колена

R=2 Dсиф=1,8

3. Определим отметку порога сифона.

Принимаем на 0,2 м выше максимального уровня воды вдоль канала.

4. Определение диаметра сечения выходного отверстия Dвых отверстия

Dвых =(1,2…1,25)Dсиф=1,08…1,125

Dвых=1,1

5. Определение длины диффузора

lд=(6...7)( Dвых – Dсиф )=(6...7)(1,1 – 0,9)=1,2...1,4 м
6. Определение величины заглубления отверстия на выходе под отметкой минимального уровня воды



  1. Определение отметки дна колодца после выходного отверстия

▼DK=▼minУВ – hзап – Dвых =70,46 – 0,2 – 1,1=69,16 м

  1. Определение длины колодца

lк=(1,5...2) Dвых=(1,5...2)1,1 =1,65...1,8 м


  1. определение участка сопряжения

lсоп=(4...5) hр=(4...5)0,92=3,68...4,6 м

hр =▼DОK▼ DK =70,08 – 69,16=0,92 м

  1. определение ширины колодца

Вк=2 Dвых+0,3=2·1,1+0,3=2,5 м

  1. определение длины переходного участка

lпер=( Вк – bк)/2tg (?/2)=1,9 – 1,4/2tg (40є/2)=1,5

?=35 – 40є

  1. определение длины участка крепления

lкр=(4...5) hк =3,7 м

  1. Для пуска воздуха, напорный трубопровод устанавливаем гидравлический клапан

d=(1/5...1/6) Dсиф=(1/5...1/6)0,9 =0,18...0,15 м
Принимаем 0,15 м.


  1. Вспомогательное оборудование насосной станции.


Для обеспечения нормальной работы сооружений Н.С, необходимо принимать следующие вспомогательные системы.
14.1. Система заливки насоса (вакуумметрическая система).
Для заливки насосов водой устанавливаем два вакуумметрических насоса (1 рабочий, 1 резервный). Расход насоса

q=W/t м3/мин

W – объем воздуха во всасывающем и напорном трубопроводе до задвижки.

t – время заливки насоса водой (3 – 5 минут)

Напор насоса H=1,2hв

hв – геометрическая высота всасывания.
14.2. Дренажные насосные установки.
Для откачки из помещения здания насосной станции фильтрационных вод

q=3,5 – 5 л/с при Qmax ‹ 10 м3

Принимаем q=4 л/с

Н напор насоса определяется как разность максимального уровня воды в водоисточнике и минимальным уровнем воды в дренажном колодце, который устанавливается в торцевой части здания под монтажной площадкой и объем его принимают равным 10 – 15 минимальной подачи дренажного насоса. Принимаем два насоса.


V=15*4*60=3600
14.4. Система технического водоснабжения.
Принимаем централизированную систему технического водоснабжения.
14.5. Противопожарная система
Принимаем два противопожарных насоса (1 рабочий, 1 резервный)

Vздания=НВL

На 1 м3 – 3 л/с

Также предусматриваются первичные средства пожаротушения такие, как топор, ящик с песком и т.д.
14.6. Распределительные и пусковые устройства (аппарат для управления насосными агрегатами)
14.7. Контрольная измерительная аппаратура (манометры, вакуметры, расходомеры, барометры)
14.8. Вентиляция.
14.9. Отопление.
14.10. Освещение.


  1. Гидравлический расчет.


Для нахождения рабочей точки более удобно использовать не напорную характеристику (Н – Q) , а графические зависимости (Нг– Q)

Нг=Н+?hт
Для получения зависимости между Нг– Q из координат Н – Q вычитают соответствующие потери напора и потери напора в гидроузле и станции. Определяем для подачи одного насоса.

Q= Qрасч=0,9 м3

Отдельно в коммуникациях насосного агрегата, а в напорном трубопроводе, то есть на участках А и Б, которые обозначим соответственно hта hтб. Расчет сводим в таблицу №4.



Рис. №18 Схема коммуникаций всасывающего и напорного трубопроводов.
Таблица №4



Потери

?, ?

D, м

V=4Q/?D2

V2/2g


hT=? (V2/2g)

Участок А

1.

Сороудерживающая решетка













0,2

2.

Всасывающая линия













0,3

3.

Нагнетательная линия

1,4

0,5

4,586

1,07

1,5



















?hта=2,0

Участок Б

1.

Слияние потока

1

0,7

2,34

0,279

0,279

2.

Напорный трубопровод:

D=0,7 м; L=665 м; А=0,0114

h=АQ2L

6,14

3.


ВВС

2

0,8

1,79

0,16

0,327



















?hтб=6,746


hT= hта +hтб=2,0+6,746=8,746 м

Потери напора выражаем через расходы Q, то есть

hT=К Q2

где К – суммарный коэффициент сопротивления

К=КА+U·КБ

КА и КБ – коэффициенты сопротивления соответственно на участках А и Б при работе одного насоса.

U – коэффициент зависящий от числа работающих насосов.

U=( Qтр/ Qн)2

Где Qтр – расходы пропускаемые по трубопроводу

Qн – подача одного насоса.

Следовательно:

КА= hта/ Qн2=2,47

КБ= hтб/ Qн2=8,33

В зависимости от схемы коммуникации (рис 18) и графика водопотребления намечаем возможный расчетный случай:

1. Работает один насос U=1

2. Работает два насоса U=4

Расчет по определению потерь напора в гидроузле Н.С. для любого режима работы сводим в таблицу №5.

Таблица №5

Q

Q2

КА


КБ

К=КА+U·КБ

hT=К Q2

U=1

U=4

U=1

U=4

0

0

2,47

8,33

10,8

35,79

0

0

0,2

0,04







0,432

1,43

0,4

0,16







1,728

5,73

0,6

0,36







3,888

12,88

0,8

0,64







6,912

22,91

0,9

0,81







8,748

28,99

1,0

1,0






10,8

35,79

По данным таблице №5 определяем геодезический напор Нт для любого режима работы Н.С.:

Нг=Н - hт

Расчет сводим в таблицу №6

Q

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0,9

1,0

U=1

Н

57

56

55,5

53,5

50

47,84

45,0

hт

0

0,432

1,728

3,888

6,912

8,748

10,8

Нг

57

55,568

53,772

49,612

43,088

39,092

34,2

U=4

Н

57

56

55,5

53,5


50

47,84

45,0

hт

0

1,43

5,72

12,88

22,91

28,99

35,79

Нг

0

54,57

49,78

40,62

27,09

18,85

9,21


По данным таблице №6 строим графические зависимости (Нг– Q) для любого режима работы, которые показаны на рис. №19


  1. Водно-энергетический расчет.


Задачи вводно-энергетического расчета является определение количества воды подаваемой насосной станцией за год, а также количество затрачиваемой электроэнергии на выполнение этой работы.

Вводно-энергетический расчет выполняем в табличной форме (таблица №7), где t – количество суток в периоде;

t ч– количество часов в периоде t ч= t·24 ч

Q – ордината графика водопотребления

Нг – геодезический напор

n – количество работающих насосов;

qф – фактическая подача насоса;

Qф – фактическая подача Н.С.

Hф – фактический напор насоса

?ф – фактический КПД насоса

Tф – фактическое время работы Н.С.

Tф = t ч· Q/ Qф

? нуф – фактический КПД насосной установки

? нуф= ?ф ·?д ·?пер ·?сет= ?ф ·0,93 ·1,0 ·0,99 =0,9207 ?ф


Nф – фактическая мощность

Nф=9,81· qф· n· Hф/ ? нуф

Эф – фактическое количество потребляемой электроэнергии Н.С.

Эф= Nф· Tф кВт·ч

Wф – фактическое количество воды подаваемое Н.С. за год

Wф= qф· n· Tф ·3600 м3

Wф· Hф – фактическое количество воды подаваемое Н.С. за год, т·м


По результатам расчета строим фактический график водопотребления, который приведен на рис. №20

№ периода

По графику водопотребления

n

qф

Hф

?ф

Qф

Tф

? нуф

Nф,

кВт

Эф,

Млн. Квт ч

Wф,

Млн. м3

Wф· Hф,

Млн. т м

t

t2

Q

Нг

1


2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1

30

720

0,9

44,36

1

0,84

49

0,89

0,84

771

0,803

502,84

0,3877

2,331504

114,243696

2

29

696

1,8

44,14

1

0,85

48,5

0,89

1,7

737

0,803

503,63

0,3712

2,255220

109,378170

1

0,85

48,5

0,89

0,803


503,63

0,3712

2,255220

109,378170

3

91

2184

2,7

44

1

0,86

48

0,899

2,2

2680

0,812

498,72

0,1306

8,297280

398,269440

2

0,67

52

0,24

0,217

3150,05

8,442

12,928320

672,272640

4

30

720

0,9

44,36

1

0,84

49

0,89

0,84

771

0,803

502,84

0,3877

2,331504

114,243696







?t 4320




















? Tф =4959







? Эф 10,0904

? Wф 30,399048

? Wф· Hф 1517,785812
Таблица №7


  1. Технико-экономический расчет и показатели насосной станции.


17.1. Технико-экономический расчет.
На основе результатов технико-экономического расчета обосновывается целесообразность насосной станции и ее рентабельность. Критерием технико-экономической эффективности является минимум приведенных затрат.

З=к·Е+И

Где к – капитальные затраты;

И – годовые эксплуатационные затраты;

Е – нормативный коэффициент экономической эффективности Е=0,12
1. Капитальные затраты на строительство Н.С.




Затраты

Единица затраты

Количество единиц

Стоимость единицы

Сумма,

Млн руб.

1.

ЗНС – ВЗС – ВВС и оборудование


м3/с·м




3500

0,452088

2.

Напорный трубопровод


l=665


м

1330

89

0,11837

3.

Подводящий канал l=60

м

60

4000

0,24

Итого : 0,810458

4.

Дополнительные затраты на проектирование временных сооружений, транспортировку и т.д.

млн. руб

0,810458

0,55

0,4457519

Итого: 1,2562099




Непредвиденные расходы

млн. руб

1,2562099

0,13

0,163307287

Всего: 1,419517187



  1. Эксплуатационные затраты .




    1. 2.1. Затраты на содержание обслуживающего персонала.



      Должность

      Количество

      Штатных единиц

      Продолжительность работы за год

      Оклад руб.

      Зарплата за год

      1.

      Начальник Н.С.

      1

      12


      20000

      240000


      2.

      Машинисты

      4

      12

      15000

      720000

      3.

      Машинист по вспомогательному оборудованию

      1

      12

      15000

      180000

      4.

      Электрик

      1

      12

      15000

      180000

      5.

      Рабочие

      2

      12

      10000

      240000

      ИТОГО: 1560000

      6.

      Начисление на зарплату

      1560000*0,23

      358800

      ВСЕГО: С=1918800



    2. 2.2. Смета ежегодных эксплуатационных затрат.





Статья затрат

Единицы измерения

Количество единиц

% отчислений

Ежегодные затраты

1.


Зарплата

млн.руб.







1,9918800

2.

Отчисления а аммортизацию:

- ЗДН, ВВС

- Нтр

- Пк

млн.руб.



0,452088

0,11837

0,24



0,07

0,01054

0,02



0,03164616

0,001822898

0,0048

3.

Стоимость электроэнергии

млн. кВТ ч

1517,785812

1,5

2276,678718

4.

На смазочные материалы

млн. кВТ ч

1517,785812

0,00005

0,07588929

ИТОГО: 2278,711676

5.

Общие цеховые расходы

млн.руб.

2278,711676

0,05

113,9355838

ВСЕГО: 2392,64726


З= 1,41951718*0.12 +2392,64726=2392,817602 млн.руб.

    1. 17.2 Технико-экономический показатель Н.С.


  1. Капитальные затраты на 1 кВт установленной мощности



КN=К/?N=1419417/2520=563,26
Где К – капитальные затраты на строительство Н.С. в руб. К=1419517

?N – сумма по паспорту всех установленных электродвигателей
?N=n·N=4·630=2520 кВт


  1. Себестоимость одного м3 поднятой воды


И?=И/?Wф=2392647260/30399048=78,7
И – сумма ежегодных эксплуатационных затрат в рублях

?Wф – фактическое количество воды поднятое за год.


  1. Себестоимость одного т/м поднятой воды



И??=И/?WфHф =2392647260/1517785812=1,58


  1. Коэффициенты использования установленного оборудования

?=Ncp / ?N=2034,765/2520=0,8
где Ncp – средняя мощность Н.С. за рабочий период, кВт

Ncp =?Эф/ ?Тф=10090400/4959=2034,765