Курсовая работа (т): Насосная станция внутрихозяйственной оросительной сети

Максимальный расход насосов ограничивается правой границей рабочей зоны характеристики Q-H, если рабочая зона работы насосов находится выше характеристики Q-H сети. Если же рабочая зона работы насосов пересекает характеристику Q-H сети, то в этом случае режим включения насосов определяется точкой пересечения графика покрытия с характеристикой Q-H сети.

Если оба случая взаимного расположения характеристик встречаются одновременно - то в этом случае режим работы насосов назначают комбинированно. Для одной группы насосов - по точкам пересечения кривой Q-H насоса с характеристикой сети, для другой группы - по максимальным расходам рекомендуемой рабочей зоны.

Расходы, соответствующие точкам В и Е, являются предельными расходами вспомогательного и основного насоса (работает только один насос). При этом приходится иногда рабочую зону работы основного насоса расширить в область малых расходов. Расходы от нуля до минимального расхода бустерного насоса, определяемого зоной рекомендуемой работы насоса, покрываются водовоздушным резервуаром.

2.4 Подбор вспомогательных насосов

Кроме основных насосов на насосных станциях закрытой оросительной сети должны устанавливаться еще и вспомогательные (бустерные) насосы (обычно два), которые компенсируют утечки воды из закрытой оросительной сети, поддерживают в ней необходимый напор при отключенной поливной технике и основных насосов. Бустерные насосы также используют для первоначального заполнения водой закрытой оросительной сети до включения в работу дождевальных машин.

Суммарная максимальная подача бустерных насосов принимают равным 3…5 % от максимального расхода закрытой сети. Расчетный напор бустерных насосов определяется на пересечении значения максимальной подачи двух бустерных насосов с кривой Q-H закрытой сети.

В качестве вспомогательных насосов обычно применяют центробежные консольные насосы типа К, АК; многоступенчатые секционные насосы типа ЦНС и реже типа Д.

Пользуясь каталогами, на сводных графиках областей по расходу одного насоса и расчетному напору определяют марку насоса.

Если основные насосы имеют напорную характеристику Н=f(Q) с максимумом (Нmax при Q≠0), то работа насосов на режимах левой - восходящей ветви характеристики Н=f(Q) недопустима, так как в трубопроводной системе насосной станции могут возникнуть низкочастотные колебания расходов, снижающие надежность работы агрегатов и системы автоматики станции. В этом случае суммарную подачу бустерных насосов значительно увеличивают. Они должны восполнить не только утечки воды из сети, но и обеспечивать работу одной дождевальной машины, т.е. выполнять функции разменных насосов [1].

В нашем случае: 2Qб=0,05Qmax=0,05∙572=51,5 л/с; Нб=1,5+71+4=76,5 м . По найденным значениям расхода и напора подбираем вспомогательные насосы: АК 50-250.

Первый основной насос (Д 320 - 70) и вспомогательные насосы (АК 50-250) включаются “по давлению” (от импульсов электроконтактных манометров, подключенных к водовоздушному резервуару (ВВР), пуск последующих основных насосов осуществляется “по расходу” по мере подключения или отключения дождевальной техники (от сигнала индукционного расходомера).

При неработающих дождевальных машинах в сети происходит утечка воды. Объем воды восполняется ВВР. Постепенно, за счет утечек в сети, давление в ней и в ВВР снижается. От сигнала электроконтактного манометра, расположенного на ВВР , включается первый вспомогательный насос.

При включении вспомогательного насоса его подача компенсирует утечки в сети и одновременно идет на пополнение ВВР до верхнего допустимого предела рекомендуемой зоны насоса. После наполнения ВВР первый вспомогательный насос отключается и на компенсацию утечек расходуется объем воды, накопленный ВВР. Когда уровень воды в баке вследствие утечек опустится ниже минимально допустимого, по сигналу электроконтактного манометра включается второй вспомогательный насос.

Суммарная расчетная максимальная подача двух параллельно подключенных вспомогательных насосов должна быть больше возможных утечек воды из сети при отключенных дождевальных машинах. Оба вспомогательных насоса обеспечивают необходимый. При вводе в работу поливной техники давление в сети падает, т.е. вспомогательные насосы не обеспечивают потребление сети. Когда давление понизится, импульсом от электроконтактного манометра включается первый основной насос, а вспомогательные насосы отключаются. Подключение новых дождевальных машин вызывает увеличение водозабора сети и от сигнала индукционного расходомера включаются очередные основные насосы. Отключение насосов осуществляется в обратной последовательности.

2.6 Определение отметки оси насоса и пола насосной станции

Отметку установки оси насоса ▼оси определяют для наихудших эксплуатационных условий работы насосного агрегата, определяемых минимальным уровнем воды в источнике и напором при максимальной (предельной) подаче первого насоса:

▼оси = ▼minУВ + hг.в- hб.к =71+3,9+0,1=75 м (2.7)

где    ▼minУВ - отметка минимального уровня воды в водоисточнике, м; hг.в - допустимая геометрическая (геодезическая) высота всасывания, м; hб.к - потери напора в береговом колодце с сороудерживающим устройством, hб.к=0,1…0,3 м.

Допустимая геометрическая высота всасывания определяется по формуле:

г.в = На - Нп.ж - Δhдоп - hfвс, м (2.8)

м

где На - напор воды, соответствующий атмосферному давлению, На=10 м; Нп.ж - напор насыщенных паров жидкости, Нп.ж=0,3 м при температуре воды t=20…30 °С; Δhдоп - максимальный допустимый кавитационный запас в пределах изменения подачи насоса в эксплуатационных условиях (определяется по кавитационной характеритсике насоса); hfвс - потери напора во всасывающем трубопроводе насоса, hfвс=0,5м.

По отметке оси насоса определяют отметку пола насосного здания:

hп.нс = ▼оси - Е - hф , м (2.9)

где Е - расстояние от оси насоса до его опорной плоскости, м; hф - высота фундамента насоса: для основных насосов hф=0,4 м.

Полученную отметку принимаем за отметку пола машинного зала.

2.7 Выбор двигателей для привода насосов

При подборе электродвигателя необходимо обеспечивать заданную для вала насоса частоту вращения и мощность, которую рассчитывают по формуле:

, кВт (2.10)

где k - коэффициент запаса мощности, зависящий от мощности двигателя,

Qmaxн - максимальная подача одного насоса, м3/с (снимается с характеристики Q-H); Нн, ηн - соответственно, напор и КПД насосов при Qmaxн.

Для основного насоса:

 кВт, марка эл.двигателя А112-4М

Для бустерного насоса:

 кВт, электродвигатель серии АИР (поставляется в комплекте с насосом)

Qn =44/3600=0,0122

3. Внутристанционные всасывающие и напорные коммуникации

Всасываюие коммуникации, служат для подвода воды от водоприемных камер водозаборных сооружений к всасывающим патрубкам насосов.

Расчет для основного насоса:

Принимаем диаметр всасывающих стальных трубопроводов Dв=300 мм; при расчетном расходе Qр=0,0667 м3/с скорость движения воды в них vв=1,5 м/с.

Диаметр всасывающих патрубков, устанавливаемых на станции насосов Д320-70, dв=200 мм. Так как ось насоса находится выше максимального уровня воды в источнике, то и всасывающая линия располагается выше этого уровня, запорное устройство не предусматривается. Для того чтобы присоединить задвижку к всасывающему патрубку предусматривают монтажную вставку типа сальникового компенсатора диаметром 200 мм.

Для присоединения задвижки к всасывающему трубопроводу предусматривают конфузор длиной ℓк=4(Dв-dв)=4(0,3-0,2)=0,4 м. Всасывающие трубопроводы прокладывают к насосам с подъемом (уклон 0,01).

Диаметр напорного патрубка dн=150 мм. Так как скорость движения воды невелика и составляет 1,7 м/с, трубопроводную арматуру принимают такого же диаметра. В качестве монтажной вставки используют сальниковый компенсатор диаметром 150 мм. Обратный клапан, однодисковый с эксцентрично расположенной осью.

В качестве средства защиты от гидравлического удара, возникающего при аварийном отключении электропитания двигателей насосов, воду частично сбрасывают через насосы при использовании обводной линии диаметром dобв=75 мм к обратному клапану. Для присоединения обводной линии к напорной предусматривают два патрубка с фланцами, которые устанавливают до и после обратного клапана; длину патрубков принимают 0,4 м.

В качестве запорной арматуры устанавливают параллельную задвижку с выдвижным шпинделем с электроприводом. Диаметр напорной линии принят Dн=200 мм. От диаметра 150 мм к диаметру 200 мм переходят с помощью диффузора длиной ℓд=6(0,2-0,15)=0,3 м.

Напорные линии к напорному коллектору, диаметром 400 мм, присоединяют за пределами здания насосной станции. Для прохода напорных и всасывающих линий через стены здания насосной станции используют сальниковые уплотнения без нажимного устройства.

Расчет для бустерного насоса:

Dв = 35,6 мм; dв = 26,1 мм (сальниковый компенсатор диаметром 65 мм);

Dn = 100 мм; dn = 40 мм (сальниковый компенсатор диаметром 40 мм);

ℓк=4(0,25-0,2)=0,2 м;

ℓд=6(0,412-0,26)=0,604 м.

4. Вспомогательное насосного оборудования насосной станции

К вспомогательному насосному оборудованию насосной станции, работающей на закрытую оросительную сеть, можно отнести: бустерные насосы, вакуум-систему, дренажная система, пневматическое оборудование, трубопроводная арматура, грузоподъемное оборудование, контрольно-измерительная аппаратура, электротехническое оборудование.

Тип и состав вспомогательного оборудования насосной станции определяется способом регулирования основных параметров системы насосная станция - закрытая сеть.

4.1 Вакуум - система

Вакуум-насосы, предназначены для откачки воздуха из всасывающих линий центробежных насосов при заливе их водой перед пуском. Помимо вакуум-насосов могут применяться эжекторы на всасывающих трубах с приподнятым коленом (при высоте всасывания hвс=2…2,5 м). Вакуум-система применяется в насосных станциях при расположении оси насосов выше минимального уровня воды в источнике.

В качестве вакуум-насосов применяют водокольцевые вакуум-насосы типа КВН, ВВН, РНК. При частых пусках (несколько раз в сутки) рекомендуют использовать в вакуум-системах вакуум котлы, которые обеспечивают постоянный залив насосов водой и готовность их к пуску.

Вакуумные насосы подбираются по расходу и относительному вакууму.

Относительный вакуум определяют по формуле:

 (4.1)

где hг.в - геометрическая высота всасывания при минимальном уровне воды в источнике, м; ℓ - расстояние от оси до верхней части корпуса насоса, м; hб - превышение уровня воды в промежуточном бачке вакуум-насосов над корпусом насоса, hб=0,8 м; На - напор воды, соответствующий атмосферному давлению, На=10 м.

Объем воздушной полости в трубопроводах и насосе определяют по следующей зависимости:

м3 (4.2)

где dв, ℓв - соответственно диаметр и длина всасывающего трубопровода до минимального уровня воды в источнике, м; Wн - объем внутренних полостей насоса и напорного трубопровода до задвижки, м3.

Расчетную подачу вакуум-насоса определяем по формуле:

 м3 (4.3)

где k - коэффициент запаса, k=1,05; Т - время пуска основного агрегата, Т=10 мин.

Исходя из требуемых значений Р и Q по технической характеристике вакуум-насосов типа ВВН, принимаем насос ВВН1 - 0,75. В здании насосной станции устанавливают обычно два насоса - рабочий и резервный.

Расчетный объем вакуум-котла принимают исходя из условия, чтобы вакуум-насос, поддерживающий расчетный уровень воды в котле, включался не более 4 раз в 1 час. Подсос воздуха в систему зависит от диаметра всасывающего патрубка заливаемого насоса, в моем случаи равен 100 л/ч.

При количестве насосов n>3 и при использовании вакуум-котлов рекомендуют предусматривать централизованную систему заливки насосов, имеющую не менее двух вакуум-насосов (один резервный). Внутренние диаметры вакуумных магистралей, мм

, (4.4)

где Q - подача вакуум-насоса при атмосферном давлении, м3/мин.

4.2 Дренажная система

Профильтровавшуюся внутрь помещений насосной станции грунтовую воду и утечки воды через сальники насосов откачивают из дренажного колодца с помощью дренажных насосов. В качестве дренажных насосов используют вихревые консольные самовсасывающие насосы ВКС.

Вода отводится дренажными лотками (шириной 15-20 см) или трубами (d=50…100 мм) идущими от каналов подземных коммуникаций к дренажному колодцу. Откуда вода забирается дренажными насосами. Как правило, дренажные насосы и колодец располагают либо в углу машинного зала, либо между внутристанционными трубопроводами.

Если же отметка пола насосной станции находится выше максимального уровня воды в источнике, дренажные насосы не устанавливают.

4.3 Выбор пневматического оборудования

В состав пневматического оборудования входят: водовоздушная емкость и компрессор.

Водовоздушные емкости предназначены для сглаживания колебаний давлений в сети при включении и выключении дождевальных машин и насосов, для частичной компенсации несоответствия между отбором воды из оросительной сети и подачей насосов при включенных и отключенных дождевальных машин, ослабления действия гидравлических ударов в напорном трубопроводе вблизи здания насосной станции.

Во время работы насосной станции водовоздушную емкость заполняют примерно на ⅓ сжатым воздухом и на ⅔ водой. Водовоздушные баки представляют собой стальные емкости, оборудованные предохранительными клапанами, водомерными стеклами, датчиками уровней воды, манометрами.

Объем водовоздушной емкости должен обеспечить допустимую частоту включения бустерных насосов, которая не должна превышать 4…6 включений в час. Обычно для насосных станций с максимальной подачей до 500 л/с требуется одна емкость вместимостью до 10 м3, более 500 л/с - две емкости вместимостью до 10 м3 каждая.

Компрессор. Так как сжатый воздух растворяется в воде, количество его в водовоздушной баке постепенно уменьшается. Для того чтобы восполнить утечки сжатого воздуха в заданных пределах, на насосной станции устанавливают автоматически включающийся компрессор. Компрессор включается и выключается в зависимости от положения уровня воды в водовоздушном баке и мест установки электродных датчиков уровня нат отметках, соответствующих минимальному и максимальному объему воздуха в водовоздушном баке. При работе бустерных насосов вода достигает верхнего электрода, при котором контакт реле уровня включает компрессор на время, необходимое для опускания уровня воды ниже верхнего электрода и создания давлений несколько превышающего максимальное давление бустерного насоса. Компрессор подбирается по давлению большего давления основных насосов.