Курсовая работа (т): Гидравлический расчет трубопроводов насосной станции

п - максимальная отметка уровня воды в приемной камере очистных сооружений, или отметка уровня воды в выше расположенном коллекторе при расчете районной насосной станции в м;р - отметка расчетного уровня воды в приемном резервуаре в м;

Нг = 11 м,вс - потери напора во всасывающем трубопроводе, м;н - потери напора в напорном трубопроводе, м;з - запас на излив жидкости из трубопровода (принимается 1 м).

Глубина приемного отделения принимается 1,5…2 м, считая от отметки лотка подводящего коллектора.

Н = 11 + 0,074+ 0,529 + 1 = 12,603 м.

При подборе насосов необходимо руководствоваться следующими положениями:

общая подача рабочих насосов должна равняться максимальному притоку сточных вод или несколько превышать его;

число и подача насосов должны обеспечивать устойчивый режим работы станции при периодических колебаниях притока воды;

насосы целесообразно принимать однотипные;

необходимо обеспечить работу насосов с высоким к.п.д. не только при максимальном притоке, но и при средних и минимальных притоках;

за производительность насоса может быть принят минимальный часовой приток.

В насосной станции, кроме рабочих, необходимо предусмотреть установку резервных насосов: одного - при количестве рабочих насосов до двух; двух - при количестве рабочих насосов три и более.

По полученным потребным (номинальным) расчетным напору и подаче

Нн = 12,603 м и Q = 336,9 м3/ч определяем марку насоса. Для этого обращаемся к сводным графикам полей насосов соответствующего типа.

Выбираем насос типа СД 450/42а

Необходимая мощность двигателя определяется по формуле:

, (5.1)

где Nдв - мощность двигателя в кВт;

Nн - мощность насоса в кВт;

 - к.п.д. электродвигателя принимается по каталогу двигателей (ориентировочно может быть принят 0,85 - 0,95);

 - к.п.д. передачи: при непосредственном соединении двигателя и насоса = 1,0.

К - коэффициент запаса мощности на возможные перегрузки.

 кВт.

При необходимости производится обточка рабочего колеса и пересчет характеристик насоса.

После того как насос подобран, проводится графический анализ работы насосов и системы водоводов.

Рис.5.1. Насос типа СД

Технические характеристики насоса СД 450/22,5 б.

Подача Q = 360 м3/ч

Напор Н=16 м

Частота вращения n=960 об/мин

КПД η = 59 %

Допускаемый кавитационный запас 4,5 м

Мощность насоса N= 26 кВт

Размер проходного сечения 118 мм

Диаметр рабочего колеса D = 390 мм

Двигатель: 4А250 6

Мощность Nдв = 45 кВт

Частота вращения n=1500 об/мин

Напряжение 220/380 В

Масса насоса 520 кг

Масса агрегата 1140кг

5. Графоаналитический расчет совместной работы насосов и водоводов. Анализ работы КНС

Анализ совместной работы насосов и водоводов выполняется с целью уточнения рабочих параметров и для проверки аварийных режимов. Анализ выполняется графическим способом с помощью совместных характеристик насосов и системы трубопроводов.

На насосных станциях обычно применяется параллельная работа насосов. Суммарная характеристика нескольких параллельно работающих насосов строится графическим сложением их характеристик. С этой целью на графике Н - Q строятся характеристики всех рабочих насосов, взятые из каталога.

Далее на том же графике в координатах Н - Q строятся необходимые характеристики системы водоводов, совместно с которыми работает насосная станция.

Уравнение характеристики водоводов:

Н = Нст +SQ2 , м, (6.1)

где Нст - статический напор в м;

Q - расход воды по водоводам в м3/с;

S - сопротивление системы водоводов в с2/м5.

Статический напор:

Нст = Нг + Нз , м, (6.2)

где Нг - геометрическая высота подъема жидкости в м;

Нз - запас на излив жидкости из трубопровода (принимается равным 1 м).

Величина SQ2 в (6.1) представляет собой суммарные потери напора в системе водоводов, поэтому сопротивление S можно определить как сумму:

= Sвс + Sст + Sн , с2/м5, (6.3)

где Sвс - сопротивление всасывающей линии;

Sст - сопротивление внутристанционных коммуникаций;

Sн - сопротивление напорной линии.

Значения этих сопротивлений могут быть найдены на основании выполненных ранее гидравлических расчетов трубопроводов по формулам:

, (6.4)

, (6.5)

, (6.6)

где Qр - расчетная подача насосной станции, м3/с;

hвс - суммарные потери напора во всасывающей линии в м;

hст - внутристанционные потери напора в м;

hн - суммарные потери напора в напорной линии в м.

ст = hвс + hн , м, (6.7)

Задаваясь различными Q по (6.1) определяют соответствующие напоры Н и по результатам расчета строят графическую характеристику системы водоводов.

Для дальнейшего анализа режимов работы насосов в аварийных ситуациях потребуется характеристика системы водоводов с одной отключенной ниткой на напорной линии (авария на водоводе). Для ее построения необходимо найти сопротивление напорной линии в аварийной ситуации, которое с достаточной для практики точностью определяется выражением:

, (6.8)

где Sн - сопротивление напорной линии в расчетном режиме;

N - число параллельных ниток напорных водоводов.

Сопротивление системы водоводов в аварийной ситуации S| определяется по формуле (6.3), где вместо Sн берется Sн|. Построение характеристики ведется тем же способом, что и для расчетного режима, но в (6.1) вместо S принимается S|.

При недопустимо большом снижении подачи насосной станции часто имеется возможность увеличить подачу за счет секционирования водоводов. Секционирование осуществляется с помощью задвижек в начале и в конце каждой секции.

В результате такого секционирования при аварии выключается не вся нитка водовода, а только одна секция. Поэтому на длине аварийной секции вода идет по N-1 нитке, а на остальной длине - по всем N ниткам.

Перемычки устанавливаются вдоль водовода таким образом, чтобы разделить всю его длину на секции равной длины. Если число перемычек Nп, то секций Nп+1.

При аварийном отключении одной секции на одной нитке водовода сопротивление напорной линии определяется по формуле:

, (6.9)

Подставляя Sн|| вместо Sн в (6.3), получим аварийное сопротивление системы водоводов S||. Используя S|| вместо S в (6.1), можно найти характеристику системы водоводов для случая аварии при использовании любого числа перемычек.

Результаты расчетов для построения характеристики совместной работы насосов и водоводов.

Совместный график работы:

Н = Нст +SQ2 , Нст = Нг + Нз

Нст = 11 + 1 = 12 м= Sвс + Sст + Sн

  с2/м5

  с2/м5

  с2/м5= 0,65+4,64+3,48=8,77 с2/м5

Сопротивление напорной линии

  с2/м5

Сопротивление системы водоводов в аварийной ситуации:

= 0,65+4,64+13,92=19,21 с2/м5

При аварийном отключении одной секции на одной нитке водовода сопротивление напорной линии:

  с2/м5

Число перемычек равно 1.

Аварийное сопротивление системы водоводов:

= 0,65+4,64+8,7=13,99 с2/м5

Уравнение характеристики водоводов: Н = 12 +13,99Q2

6.Определение размеров машинного зала и здания КНС

Рекомендуется приемным резервуарам придавать форму распределительного канала, имеющего достаточную глубину и длину для размещения в нем всасывающих труб от всех насосных агрегатов.

В данном курсовом проекте приемный резервуар совмещен с машинным отделением и имеет в плане круглую форму.

Радиус определяем по формуле:

, м, (7.2)

 м.

Радиус насосной станции 12м.

Дно приёмного резервуара имеет уклон i=0,1 к приёмнику в котором расположены воронки всасывающих трубопроводов.

Приёмный резервуар оборудуется устройством для взмучивания осадка. Подача воды на взмучивание регулируется задвижкой с ручным приводом. Для смыва осадка со стен и днища резервуара предусмотрен поливочный кран, оборудованный резиновым шлангом с брандспойтом. Техническая вода к поливочному крану подаётся дренажным насосом.

Спуск в приёмный резервуар осуществляется через специальные люки по ходовым скобам.

В приемных резервуарах устанавливаются механизированные решетки, решетки-дробилки и щитовые затворы. Отбросы задерживаются на решетках, измельчаются в дробилках, разбавляются технической водой и сбрасываются обратно в приемный резервуар. Ширина прозоров решетки зависит от типа и марки насосов. В данном случае для насоса СД450/22б ширина прозоров решетки 60 мм.

Скорость движения воды в прозорах решетки допускается 0,8-1,0 л/с при максимальном притоке, ширина канала лотка по дну принимается в пределах 0,8-1,0 м.

Принимаем 2 рабочих решетки и 1 резервную.

В приёмном резервуаре располагается 3 подводящих каналаов перекрытых рифлёным железом в которых устанавливаются решётки- дробилки (РД 600).

Технические характеристики решёток- дробилок РД 600

. Пропускная способность тыс. м3/сут (40)

. Скорость движения сточной жидкости в прозорах решётки, м/с (1,2)

. Ширина прозоров, мм (60)

. Привод установки

Электродвигатель: типа (ВА 022-4)

мощность кВт (1,5)

частота вращения об/мин. (1500)

. Масса, кг (1800)

Решётка работает непрерывно.

Количество отбросов, снимаемых с решеток в час:

, кг/ч, (7.3)

где P - количество отбросов на одного человека в л/год;

N - число жителей;

 - удельный вес отбросов, принимаемый 750 кг/м3.

 кг/ч.

Для определения размеров машинного зала необходимо установить:

размеры насосного агрегата с фундаментной плитой или рамой;

диаметры трубопроводов;

размеры арматуры (задвижек, обратных клапанов);

размеры фасонных частей для соединения арматуры, насосов с трубопроводами (отводов, тройников, переходов, крестовин).

Компоновку насосных агрегатов, трубопроводов и арматуры рекомендуется проводить в следующем порядке:

.Определяются размеры фундамента под агрегаты.

.Выбирается схема размещения агрегатов.

.