ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение профессионального
высшего образования
«Сибирский государственный индустриальный университет»
КАФЕДРА «ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
«НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ ВТОРОГО ПОДЪЁМА»
по дисциплине «Насосные и воздуходувные станции»
СТУДЕНТ
________________ Т.Б
(Подпись)
РУКОВОДИТЕЛЬ
________________ Любовский З.Е
(Подпись)
Новокузнецк 2010г.
Задание на курсовой проект
Вариант
Производительность, м3/сут, 103
Расход при пожаре, л/с
Коэффициент часовой неравномерности Кч
Длина напорного водовода, км
Потери в сети города при максимальной подаче, м
Отметки уровней, м
максимальный в РЧВ
минимальный в РЧВ
дна РЧВ
в водонапорной башне
в контррезервуаре
в точке схода потоков
в конце водопр.сети
в точке пожара
земли у зданя на-сосной станции
11
60
75
1,30
8,6
15,1
51,5
47,1
45,6
-
89,9
67,2
-
68,1
55,7
Этажность застройки – 5, длина всасывающих водоводов 0,14 км
Содержание
Введение
1 Гидравлическая схема насосной станции
2 Расчетные подачи насосной станции--PAGE_BREAK--
3 Напоры насосов
4 Расчёт характеристик водопроводной сети
5 Выбор насосов
6 Проектирование машинного зала
6.1 Расчет машинного зала в плане
6.2 Высотная компоновка машинного зала
6.3 Выбор трансформаторов
6.4 Подбор дренажных насосов
7 Расчет параметров насосной станции
Список использованных источников
Введение
Целями данного курсового проекта является: овладение навыками решения задач по гидравлическим расчётам, выбору насосов, анализу совместной работы насосов и водопроводной сети, компоновке оборудования и строительных конструкций, оценке занятости насосных агрегатов, расходу электроэнергии.
1 Гидравлическая схема насосной станции
По данным задания принимается система с контррезервуаром в конце сети (рисунок 1).
/>
Рисунок 1 – Гидравлическая схема насосной станции
2 Расчетные подачи насосной станции
Расчётные подачи станции вычисляются в таблице 1
Таблица 1 – Расчетные подачи станции
Подачи
Расчёт, л/с
Примечание
Максимальная
Qст.макс= 0,9Рмакс Qсут/100 = =0,9*5,6*60000/(100*3,6) = 840 л/с
Pмакс=5,6%,
Рмин=2,5%;
Минимальная
Qст.мин = 1,1РминQсут/100 = =1,1*2,5*60000/(100*3,6)=458,3 л/с
При аварии на водоводах
Qав ³0,7Qст.макс ³0,7*840 =588 л/с
При пожаре
Qстп = Qст.макс + q = 840 +75=915 л/с
3 Напоры насосов
Подбираются трубопроводы для всасывающей и напорной линии. Количество всасывающих линий и напорных линий согласно [2, п.7.5, 7.6] должно быть не менее двух. Выполняется гидравлический расчет трубопроводов (таблица 2), с учетом того, что всасывающие трубы определяются на расход 840 л/с, а напорные на подачу Qн=840/2=420 л/с. Подбираются трубы согласно [2], материал — сталь, диаметры определяются по [3].
Всасывающие водоводы:
Потери во всасывающих водоводах, hвс, м, вычисляем по формуле
/>, (1)
где />/> — местные сопротивления – плавный вход в трубу, отвод и задвижка,
∑xвх=0,2 м,
∑xо=0,6 м,
∑xз=0,2 м
/>= 0,2+0,6+0,2=1,0 м;
Lвс – длина всасывающего водовода, Lвс = 0,14 км.
hвс = 1*1,312/(2*10)+1,22*0,14=0,256м.
Напорный водовод:
Потери в напорных водоводах hн, м, составляют
/>, (2)
где K – коэффициент, учитывающий местные потери, K=1,1;
Lн – длина напорного водовода, Lн = 8,6 км.
Таблица 2 – Расчет всасывающих и напорных водоводов
Всасывающие водоводы продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
Таблица 8 – Расчётные размеры машинного зала, мм
Вдоль оси труб насоса № 1
Перпенд. оси труб насоса № 1
Вдоль всас. коллектора
Вдоль напорн. коллектора
От стены до задвижки 2315
От стены до оси насоса 1000
Тройник 750
Тройник 670
Задвижка 1900
Насос 1 – 3600
Задвижка 1900
Сальниковый компенсатор 650
Тройник2100
Между агрегатами 1 и 2-1200
Сальниковый компенсатор 650
Задвижка 1000
Сальниковый компесатор 650
Насос 2 – 3600
Вставка 450
Вставка 1630
Задвижка 1000
Между агрегатами 2 и 3-1200
Тройник 2100
Тройник 1700
Переход 685
Насос 3 – 3600
Задвижка 1900
Задвижка 1000
Насосный агрегат 1550
Между агрегатами 3 и 4-1200
Вставка 800
Вставка 2102
Переход 800
Насос 4 — 3600
Тройник 2100
Тройник 1700
Обрат.клапан 350
от насоса до стены — 1000
Вставка 450
Вставка 1630
Задвижка 1000
Сальниковый компенсатор 650
Задвижка 1000
Сальниковый компенсатор 650
Задвижка 1900
Сальниковый компенсатор 650
Тройник 1700
Тройник 750
Тройник 670
Задвижка 1000
От задвижки до стены-2300
Для облегчения ремонтных работ принимаются сальниковые компенсаторы.
При проектировании машинного зала в плане соблюдаются необходимые размеры: между насосными агрегатами – 1200 мм, между агрегатом и стеной 1000мм. Для выполнения всех расчетных размеров принимаются трубные вставки. Вдоль всасывающего и напорного коллектора сумма длин всех элементов составляет 18000 мм, вдоль осей агрегатов сумма элементов составляет 20000 мм. Учитывая унифицированные строительные конструкции (кратность 6м), монтажную площадку 6x4 для въезда автомобиля типа КРАЗ, а также замену насосных агрегатов более мощными, принимается здание машинного зала 18x30м. Колонны располагают через 6м. Вспомогательная часть располагается в пристройке к зданию машинного зала длиной 10м.
6.2 Высотная компоновка машинного зала продолжение
--PAGE_BREAK--
Заглубление машинного зала.
Отметки в подземной части машинного зала (рисунок 8):
верх корпуса насоса 47,1-0,5=46,6 м;
верх фундамента 46,6-1,660=44,94 м;
ось насоса 44,94+1,045=45,985м;
чистый пол 44,94-0,5=44,44м;
заглубление 55,7-44,44=11,26м.
Стандартная высота заглубленной части (кратная 1,5м) принимается равной 12м.
/>
Рисунок 8 – Схема заглубления машинного зала
Для обеспечения свободного доступа к задвижкам и другой арматуре применяются площадки обслуживания. Их располагают вдоль коллекторов, на 0,6м ниже самой низкой задвижки: 48,3-0,6=47,7м.
Принимаются лестницы:
для доступа к заглубленной части — ширина лестницы 0,9м, угол наклона 45;
для доступа к площадке обслуживания – ширина 0,7м, угол наклона 60.
для доступа к отдельным задвижкам и переходов через трубы – ширина 0,6м, угол наклона 60.
Принимаются стандартные ворота 4,8 м/>5,4 м.
В качестве грузоподъемного механизма принимается мостовой кран, грузоподъемностью 10 тонн (рисунок 9).
Таблица 9 – Мостовой кран
Грузоподъёмность, т
Про -
Размеры, мм
Э. дв., квт
Масса, т
лёт, L, м
H
h
L1
10
10,5-34,5
1900
500
1200
7,5
17 – 34,9
/>
Рисунок 9 – Мостовой кран
Принимается высотная схема насосной станции – полузаглубленный машинный зал. Высота надземной части строения определяется по формуле
Нстр = hп + hгр + hс + hз + hгм + hкр + hзаз; (11)
где hп – высота грузовой платформы транспорта, 1,5 м;
hгр – высота транспортируемого груза, здесь максимальная высота – высота задвижки 4,3м;
hс – высота строп, hс=0,5 м;
hгм – высота механизма мостового крана в стянутом состоянии, hгм=h= 0,5м;
hкр – высота кранового оборудования, hкр = H= 1,9 м;
hзаз – величина зазора, hзаз = 0,2 м;
Нстр = 1,5+4,3+0,5+0,5+0,5+1,9 + 0,2 = 9,4м.
Принимается стандартная высота верхнего строения 9,6м (рисунок 10).
/>
Рисунок 10 – Высотная схема машинного зала
Для того, чтобы машинный зал имел хорошее естественное освещение, общая площадь оконных проемов Q принимается не менее 12,5% площади пола q, т.е
Q=0,125q=0,125*(30*18)=67,5м2.
На основании этого принимается 8 окон для заглубленной части машинного зала и 4 окна во вспомогательном помещении шириной каждого окна 3м и высотой 1,8м. В машинном зале также принимаются двери высотой 2,4м при их ширине 1м. Пол машинного зала выполняется с уклоном в сторону колодца для сбора дренажных вод. продолжение
--PAGE_BREAK--
6.3 Выбор трансформаторов
Мощность силовых трансформаторов S, кВ·А, определяется по формуле
/>, (12)
где /> — коэффициент спроса, />=1,1 (при мощности более 300квт);
/>— мощность двигателей основных насосов (без резервных), кВт;
/>— коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, />=0,9-0,95, />=0,95;
cos φ – коэффициент мощности электродвигателя, cos φ =0,85-0,9; cos φ =0,9;
10…50 – нагрузка от вспомогательного оборудования и освещения
/>кВ·А.
Принимается два силовых маслонаполненных трансформаторов ТСМ 1000/6-10 с массой каждого 3300кг, длиной 1660мм, шириной 2570мм и высотой 2570мм.
6.4 Подбор дренажных насосов
Подача дренажных насосов определяется по формуле/>
/>, (13)
где /> — суммарные утечки через сальники, q1=0,1 на один сальник, сальников 12;
/>=0,1*12=1,2л/с;
q2 – фильтрация через стены и пол, определяется
q2= 1,5+0,001W, (14)
где W — объем заглубленной части МЗ = 18*20*12=4320м3;
q2= 1,5+0,001*4320=5,82л/с,
/>л/с.
Принимается два дренажных насоса, марки ВКС 10/45, характеристики насоса приведены в таблице 9.
Таблица 9 – Дренажный насос
Марка
Подача, л/с
Напор, м
Мощность, квт
Габариты в плане
Нвакдоп, м
Масса, кг
ВКС 10/45
5,0-11,1
85-30
30
1200´430
3
315
7 Расчет параметров насосной станции
Потери напора на участках сети в машинном зале сведены в таблицу 10.
Таблица 10 – Потери напора на участках
Участок сети
Поз. На рис. 5
Q, л/с
dу, мм
V, м/с
x
hуч, м
AB
1
840
1000
1,31
0,13
17/>2
- продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
4,9
8 – 9
816,683
4,9
9 – 10
933,352
5,6
10 – 11
816,683
4,9
11 – 12
783,349
4,7
12 – 13
733,348
4,4
13 – 14
683,347
420
840
4,1
14 – 15
683,347
4,1
15 – 16
733,348
4,4
16 – 17
716,681
4,3
17 – 18
683,347
4,1
18 – 19
750,015
4,5
19 – 20
750,015
4,5
20 – 21
750,015
4,5
21 – 22
800,016
4,8
22 – 23
800,016
4,8
23 – 24
533,344
3,2
График водопотребления (рисунок 12) выражает зависимость
Qрасч = QсутPt, (15) продолжение
--PAGE_BREAK--
где Qрасч – расчётное водопотребление в разные часы суток; Pt – доля водопотребления в каждый час от Qсут
/>
Рисунок 12 — Графика водопотребления
По рабочим точкам рисунка 11 определяются подачи Qнi, напоры Hнi и hнi при работе одного, и двух насосов в рабочих режимах, а по графику рисунка 12 – сколько часов в сутки tiзаняты эти насосы. По этим значениям вычисляются удельный расход электроэнергии, квт-ч/м3.
Таблица 13 – Данные проекта насосной станции
Параметры
Рабочие режимы
авария (одна перемычка)
пожар
Q максимальный
Q минимальной
расчет
график
расчет
график
расчет
график
расчет
график
Число рабочих насосов
1
2
1
2
2
2
2
2
2
2
Q, л/с
420
840
630
850
458
870
588
550
915
950
H, м
56
86
69
87
84
85
114
96
78
82
η, %
73
-
64
73
-
73
-
60
-
75
t, ч/сут
1
23
Действительная подача станции составляет
Q=(1*0,63+23*0,85)*3600=72650 м3/сут.
Расход электроэнергии определяется по формуле
/>, (16)
где Н1, Н2, – напоры, создаваемые при работе 1-го, 2-х насосов, м3;
ŋ1, ŋ2 – КПД при работе 1-го, 2-х насосов;
ŋдв – КПД двигателя, принимается ŋдв=0,95.
/>кВт-ч.
Удельный расход электроэнергии, кВт-ч/м3 определяется
/>, (17)
/>кВт-ч/м3.
Список использованных источников
1 Любовский З.Е. Гидравлика и насосы. Новокузнецк, 2005.
2 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования: СНиП 2.04.02-84*. М.: Стройиздат, 1985.
3 Шевелёв Ф. А., Шевелёв А. Ф. Таблицы для гидравлического расчёта водопроводных труб. М.: Стройиздат, 1984.
4 Карасёв Б. В. Насосные и воздуходувные станции.- Минск. «Высшая школа», 1990.