2.8. Підбір електродвигунів

Електродвигуни підбирають по потужності на валу насоса N_В, числу обертів n і типу насосів (горизонтальний або вертикальний).

Потужність на валу насосів беруть при такому режимі роботи насоса, коли він споживає найбільшу потужність (при роботі одного насоса на всі водоводи) по характеристиці (точка 2) або підраховують по формулі, кВт

,

де  – питома вага рідини, кг/м³; Q – подача насоса, м³/с; _Н – коефіцієнт корисної дії насоса; згідно характеристиці він рівний 0,69 по значенню продуктивності Q насоса, коли він працює на всі водоводи; Н – відповідне значення повного напору насоса, м.

Паспортна потужність двигуна

,

де k – коефіцієнт запасу на перевантаження двигуна, приймається згідно дод. 4.

До встановлення приймається електродвигун типу А–91–4 з N= 7,5 кВт і n= 1460 об/хв.

Для насоса даної потужності приймаються асинхронні електродвигуни.

При визначенні потужності насоса подачу насоса звичайно приймають найбіль-шу з розглянутих режимів роботи насосної станції.

2.9. Проектування і розрахунок всмоктуючих і напірних ліній усередині насосної станції

Всмоктувальні трубопроводи, призначені для надійного, безперебійного і з найменшими втратами енергії підведення води до насосів.

Основною вимогою яка ставиться до всмоктувальних трубопроводів відцентрових насосів з погляду забезпечення ними надійного і безперебійного підве-дення води, є їх повітронепроникність, тому що попадання повітря в міжлопастні ка-нали робочого колеса насоса дуже негативно позначається на його характеристиках.

Навіть невелика наявність нерозчиненого повітря може зменшити подачу Всі стики деталей трубопроводів виконують герметичними. Найкращі – зварні з'єднання. У випадку застосування болтових з'єднань до всіх фланців всмоктувального трубо-проводу повинен бути забезпечений доступ, для того щоб можна було контролювати їхній стан і систематично підтягувати болти.

Для запобігання утворення у всмоктувальному трубопроводі повітряних мішків трубопровід прокладають з підйомом в бік насоса (ухил не менший 0,005), щоб по-вітря, що виділилося з води в зонах зі зниженим тиском, могло вільно рухатися разом з водою до насоса. По цій же причині при переході з одного діаметра на іншій на горизонтальних ділянках трубопроводу застосовують тільки «косі» переходи.

Для зменшення втрат енергії всмоктувальний трубопровід повинен бути малої довжини і мати мінімальне число фасонних частин. Діаметри всмоктувальних труб, фасонних частин і арматури визначають розрахунком. Для попереднього вибору можна керуватися допустимими швидкостями: при діаметрі всмоктувальних труб до 250 мм – 0,7–1 м/с; при діаметрі всмоктувальних труб 300–800 мм – 1–1,5 м/с; при діаметрі всмоктувальних труб понад 800 мм – 1,5–2м/с.

Число всмоктувальних труб на насосних станціях I підйому, суміщених з водо-забірними спорудами, як правило приймають рівними числу встановлених насосів. При відносно великій довжині всмоктувальних ліній і при складних дорогих кон-струкціях водоприймальних споруд, що характерно для великих насосних станцій I підйому роздільного типу, а також для насосних станцій II підйому, обладнаних вели-кою кількістю робочих і резервних агрегатів, допускається менша кількість всмокту-вальних труб, чим кількість насосів. Число всмоктувальних ліній при цьому на насосних станціях першого і другого класу надійності дії незалежно від числа груп насосів, включаючи пожежні, повинно бути не меншим двох.

Влаштування однієї всмоктувальної лінії допускається на насосних станціях тре-тього класу надійності дії або на протипожежних насосних станціях при встановленні одного робочого пожежного насоса.

В окремих випадках при економічному обґрунтуванні насосні станції систем во-допостачання можуть мати число всмоктувальних ліній, що перевищує число вста-новлених насосів.

Над поверхнею землі всмоктувальні трубопроводи укладають на опори, при встановленні яких необхідно враховувати товщину шару порушеної структури ґрун-ту і глибину промерзання.

Всмоктувальні трубопроводи, що проходять у траншеях, укладають на підготов-ку товщиною 5 – 10 см із грубозернистого піску, щебеню або дрібного гравію. Зов-нішню поверхню трубопроводів покривають бітумною гідроізоляцією й обгортають будівельним папером або мішковиною. Потім трубопроводи засипають ґрунтом.

Запроектувавши всмоктуючі лінії, приступають до проектування напірних ліній усередині насосної станції (рис.5).

Рис. 5. Аксонометрична схема трубопроводів у насосній станції

Напірні трубопроводи транспортують воду, що знаходиться під напором, від на-сосів до очисних споруд, технологічних установок або безпосередньо до споживача.

Внутрішньостанційні напірні трубопроводи обладнані зворотним клапаном, за-сувкою і витратоміром, призначені для подачі води від насосів до зовнішніх напірних трубопроводів.

В системах водопостачання влаштовують два напірних трубопроводи і тільки в рідких випадках – три і більше. Число встановлених на станції насосів паревищує число ниток трубопроводів, і тому виникає необхідність у влаштуванні збірного колектора. Розміщення засувок на колекторі і напірних трубопроводах повинно забезпечувати можливість заміни або ремонту кожного з насосів, зовнішнього напірного трубопроводу, зворотних клапанів і засувок при безупинній подачі води на господарсько-питні потреби в розмірі, передбаченому класом надійності дії насосної станції.

Швидкість руху води в напірних внутрішньостанційних трубопроводах прийма-ють: 1 – 1,5 м/с для труб діаметром до 250 мм; 1,2 – 2 м/с для труб діаметром від 300 до 800 мм; 1,8 – 3 м/с для труб діаметром більшим 800 мм.

Щоб уникнути великих втрат швидкість руху в напірних трубопроводах повинна бути не більшою 1,5 м/с. Однак для зменшення діаметра засувок, що при їхній вели-кій кількості сприятливо позначається на вартості внутрішньостанційних комуніка-цій, діаметр трубопроводів зменшують, збільшуючи швидкість до 3 м/с.

Трубопроводи усередині будівлі насосної станції прокладають зі сталевих труб з навареними фланцями для з'єднання з фасонними частинами й арматурою. Зовнішню поверхню труб фарбують. Колір фарби для напірних і всмоктувальних ліній повинен бути різним.

Попередньо втрати напору у всмоктуючій і напірній лініях враховані орієнтовно. Вони приймалися в межах 1,0…3,0 м. Вплив втрат напору в насосній станції на роботу насосів можна врахувати більш точно. Для цього складається аксонометрична схема трубопроводів з нанесенням діаметрів ділянок, фасонних частин, арматури і розмірів довжин ділянок.

Розрахунок втрат напору у всмоктуючій лінії ведеться на самий невигідний випадок – роботи насосів під час пожежі і одного висмоктуючого трубопроводу по таблицях [5]:

Q=295 л/с, d_В=500 мм, V_В=1,45 м/с, 1000і=5,4.

Діаметр трубопроводу, що подає воду до кожного насоса, визначається залежно від максимальної продуктивності, яку дає насос працюючи один:

Q_Н=74 л/с, d_1В=300 мм, V_1В=1,01 м/с, 1000і=5,28.

Швидкість при вході в насос

,

де – діаметр вхідного патрубка насоса.

м/с.

Всмоктувальна лінія складається з трьох частин:

– трубопроводу в резервуарі завдовжки 1,0 м;

– трубопроводу від резервуару до насосної станції завдовжки 15,0 м;

– всмоктуючого трубопроводу всередині насосної станції при роботі віддаленого насоса завдовжки 15,5 м.

l_В=1,0+15,0+15,5=31,5 м.

Гідравлічний розрахунок всмоктуючої лінії зводять в табл. 3.

Втрати напору в напірній лінії, найбільш віддаленій від збірного трубопроводу усередині станції:

Q=74 л/с, d_Н=250 мм, V_Н=1,48 м/с, 1000 i=14,1.

Швидкість при виході з насоса

,

де – діаметр напірного патрубка насоса.

Таблиця 3

Гідравлічний розрахунок всмктуючої лінії

№	Опір	Кіль-кість	Діаметр d, мм	Швидкість V, м/с або довжина l, м.	V2		 або i	hН= або
1	Всмоктуюча воронка	1	500	1,45	2,1	0,1	0,2	0,02
2	Коліно	2	500	1,45	2,1	0,1	0,2	0,04
3	Трійник (на проході)	5	500	1,45	2,1	0,1	1,5	0,15
4	Трійник (на повороті)	1	500	1,45	2,1	0,1	0,05	0,15
5	Засувка	2	500	1,45	2,1	0,1	0,5	0,01
6	Засувка	1	500	1,01	1,74	0,09	0,5	0,05
7	Пререхід звужуючий	1	300200	2,27	5,15	0,26	0,1	0,03
8	Пряма ділянка		500	31,50			0,0054	0,17
9	Пряма ділянка		300	4,30			0,0053	0,02

м/с.

Діаметр збірного трубопроводу для напірної частини приймається як і для водоводів тобто

Q=295л/c, dн=400мм., Vн=2,29м/с, 1000i=18,10.

Гідравлічний розрахунок напірної лінії представлений в табл. 4.

Таблиця 4

Гідравлічний розрахунок напірної лінії

№ п/п	Опір	Кіль-кість	Діаметр d, мм	Швидкість V, м/с або довжина l, м	V2		 або i	hН= або
1	Перехід що розширюється	1	150250	4,10	16,81	0,85	0,25	0,21
2	Зворотний клапан	1	250	1,48	3,72	0,19	1,70	0,32
3	Засувка	1	250	1,48	3,72	0,19	0,50	0,10
4	Засувка	2	400	2,29	5,25	0,27	0,50	1,27
5	Трійник (на повороті)	1	400	2,29	5,25	0,27	1,50	0,27
6	Трійник (на проході)	5	400	2,29	5,25	0,27	0,15	0,40
7	Коліно	1	400	2,29	5,25	0,27	0,2	0,05
8	Пряма ділянка		400	15,5			0,018	0,28
9	Пряма ділянка		250	1,5			0,014	0,02

Сума втрат у всмоктуючій і напірній лініях

h_В+h_Н=1,24+1,75=2,99 м.

При підборі насосів ці втрати були орієнтовно прийняті 3 м.