Курсовой проект по курсу "Оборудование насосных станций"

Проверил:

Ортиков И.И.

Санкт-Петербург

2002

Содержание.

Определение размеров подводящего канала.

Определение средневзвешенного геометрического напора.


Определение местоположения насосной станции.

Построение продольного профиля.

Определение числа ниток трубопровода.

Определение местоположения насосной станции.

Расчет трубопровода.

Выбор основного насосного оборудования.

Проектирование здания насосной станции.

Определение основных параметров сифонного водовыпуска.

Определение основных параметров водовыпуска с плоским затвором.

Водоприемное сооружение.

Список литературы.

1. Определение размеров подводящего канала.

Расчетный напор определим по формуле:

где

- геометрический напор, равный превышению максимального уровня земли над уровнем воды в реке;

- потери по длине трубопровода, равные 3 м. на 1 км. трубопровода.

Исходя из полученного значения потребного напора выбираем насос ОП10-145 со следующими рабочими характеристиками ([1]):

Q = 32400 м3/ч = 9 м3/с

n = 365 об/мин

Н = 18 м

dРК = 1450 мм

Расчетный расход определим исходя из количества работающих насосов. Минимальный расход будет равен подаче одного насоса Qmin = 9 м3/с, а максимальный – расходу четырех насосов Qmax = 4*Qmin = 4*9 = 36 м3/с.

Коэффициенты n и m равны n = 0,02, m = 1,1 ([2]).

Форсированный расход равен:

Qф = Kф*Qmax = 1,1*36 = 39,6 м3/с

где Кф - коэффициент форсажа (для расхода 36 м3/с Кф = 1,1).

Находим площадь гидравлически наивыгоднейшего сечения канала:

где Vдоп = 0,7 м/с для суглинка.

Рассчитаем размеры канала:

Определим величину гидравлически наивыгоднейшей скорости:

Vгн = Vдоп*Aв = 0,7*0,97 = 0,679 м/с (1.6)

где Ав - коэффициент изменения скорости Ав = 0,97.

Найдем высоту сечения канала:

h = Ah*hгн (1.7)

где Ah – коэффициент изменения глубины канала:

h = 0,72*5,24=3,76 м (1.10)

Глубину канала будем находить двумя способами.

1. Табличным методом. Задаемся значениями h и находим для каждого значения вели- чину Q. Строим график зависимости h = f(Q). По заданному значению Q находим h. График смотри на рис. 1.

2. Аналитическим способом.

2. Определение средневзвешенного геометрического напора. Средневзвешенный геометрический напор выбирается из условий равенства ра- боты, производимой насосной станцией при работе по графику водоподачи при посто- янном средневзвешенном геометрическом напоре, работе, совершаемой насосной станцией при работе по графику водоподачи, но при переменном геометрическом на- поре:

Таким образом средневзвешенный геометрический напор равен:

Заполняем таблицу:

Таблица 2

3. Определение местоположения насосной станции.

3.1. Построение продольного профиля.

Продольный профиль изображен на рис. 3.

3.2. Определение числа ниток трубопровода.

Число трубопроводов выбираем по следующим условиям:

при длине трубопровода более 300 м. число ниток трубопровода должно быть меньше числа насосов;

на 3 работающих насоса должен приходиться один трубопровод;

при максимальных расходах более 10 м3/с трубопроводов должно быть не менее двух.

Исходя из этих условий, была выбрана следующая схема: Материал трубопровода – сталь.

Определим экономически выгодный диаметр трубопроводов. Расчётный расход трубопровода определим по формуле:

где

- подача 1 насоса, м3/с;

- количество насосов в каждый период водоподачи;

- время работы насосов в каждый период водоподачи;

- число трубопроводов.

Принимаем трубопровод диаметром dтр = 2800 мм.

3.3. Определение местоположения насосной станции. Исследуем зависимость стоимости строительства подводящего канала и трубо- провода от местоположения насосной станции.

Для этого разобьем горизонтальную проекцию продольного профиля на 20 рав- ных участков, на каждом из которых определим длину трубопровода, проходящего по поверхности земли, объем земляных работ и их стоимость. Некоторые из расчетных участков необходимо поделить на более маленькие участки из-за того, что на их длине меняется уклон поверхности земли.

На основании этих расчетов построим графики зависимости стоимости подво- дящего канала, стоимости трубопровода и их общей стоимости от горизонтальной про- екции длины подводящего канала.

Оптимальным местоположением насосной станции считается такое ее положе- ние, при котором затраты на строительство минимальны. Исходя из этого условия, насосную станцию необходимо расположить прямо у водовыпуска.

Существует другой метод расчета: по равенству стоимости одного погонного метра трубопровода и стоимости одного погонного метра подводящего канала. Получаем квадратное уравнение относительно глубины выемки подводящего ка- нала, решив которое найдем максимальную глубину выемки.

Полученная глубина выемки больше максимального перепада высот отметок по- верхности земли, что еще раз говорит о том, что насосную станцию необходимо расположить у самого водовыпуска.

Рис. 3.

4. Расчет трубопровода.

Необходимо определить потери напора в трубопроводе.

Так как трубопровод получился коротким, то потери напора по длине можно счи- тать незначительными.

Местные потери напора принимаем равными 5% от геометрического напора.

Полные потери напора в трубопроводе:

Расчетный напор:

5. Выбор основного насосного оборудования.

Определим рабочие характеристики выбранного насоса ОП10-145 по [1].

КПД = 87%

N = 1985 кВт

допустимый кавитационный запас hдоп = 10,5 м

угол установки лопастей = -3?

6. Проектирование здания насосной станции.

6.1. Определение высоты всасывания.

Высоту всасывания определяем по формуле:

где

H0 – атмосферное давление, H0 = 10 м;

hдоп – дополнительный кавитационный запас, hдоп = 10,5 м (берется из графических характеристик насоса [1]);

ht = 0,24 м – давление, при котором при t = 20?С вода закипает;

hвс = 0,2 м – потеря на всасывание.

Высота всасывания оказалась недостаточной, поэтому принимаем значение

Hs = -3 м, рекомендованное для этого насоса в каталоге [1].

6.2. Определение высоты подземной части здания насосной станции. Первый способ.

Изобразим минимальный и максимальный уровни воды в нижнем бьефе и про- ведем ось насоса.

где

d – волновой запас, d = 0,75 м;

A – разность между максимальным и минимальным уровнями воды в нижнем бье- фе, A = 1,5 м;

Hs – высота всасывания насоса, Hs = 0,94 м;

c – расстояние от оси насоса до нижней точки всасывающего трубопровода; вы- числяется в зависимости от диаметра рабочего колеса по схеме всасывающего трубопровода (см. рис. 4), c = 3,8 м;

hф – высота фундамента, hф = 1/8*(с + Hs + d) = 1/8*(3,8 + 3 + 0,75) = 0,94 м. 1 м

Таким образом

Второй способ.

Определяем высоту подземной части здания насосной станции из условия раз- мещения необходимого оборудования.

Ж, Е и В взяты со схемы установки насоса [1];

hф – высота фундамента (берем из первого способа).

Рис. 4.

6.3. Определение ширины подземной части здания насосной станции. Ширина подземной части здания насосной станции определяется по формуле:

где LТР – длина всасывающей трубы, LТР = 4,3*D = 4,3*1,45 = 6,235 м;

D = 1,45 м – диаметр рабочего колеса насоса;

И = 2,9 м – параметр насоса, определяемый по [1];

Нпч = 11,74 м – высота подземной части насосной станции.

Ширина подземной части насосной станции должна соответствовать стандарт- ным характеристикам, поэтому длина должна в осях быть кратной 3 м.

Принимаем ширину подземной части м

Шаг колонн не должен превышать 6 м.

Для устройства крыши выбираем ферму 1ФТ18 ([3]) и плиты покрытий 1ПР6 ([4]).

4. Определение высоты надземной части здания насосной станции.

Высота надземной части здания насосной станции определяется по формуле:

где

hстат и hрот – параметры электродвигателя; определяются по [5],

hрот = 2,85 м, hстат = 1,74 м

hзаз = 0,5 м – высота зазора, необходимого при монтаже электродвигателя;

hсц = 0,7 м (гибкая сцепка) – высота сцепки (захватного устройства);

hкр – высота подъемного устройства;

hп = 0,2 м – потолочный запас.

Грузоподъемность крана определяется по самому тяжелому элементу. Если са- мый тяжелый элемент 4, то 2 рабочих + 1 резервный.

В нашем случае выбираем 1 рабочий и 1 резервный насосы.

Насосы технического водоснабжения необходимы для:

смазки подшипников насосов;

охлаждения основных электродвигателей;

охлаждения компрессоров.

Расход воды (л/с) для смазки подшипников выбирается по таблице:

По материалам сайта: http://kursoviki.spb.ru