ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра водоснабжения

Пояснительная записка к курсовому проекту

“Главная насосная станция городской системы водоотведения”

Выполнил студент ИИЭСМ II-1

Невинский Н.В.

Проверил: Андрианов А.П.

Проект принят с оценкой:

Москва 2013

1. Исходные данные по объекту проектирования

Объектом проектирования является главная насосная станция системы водоотведения населенного пункта. Насосная станция забирает воду из приемного резервуара и подает ее по водоводам на очистные сооружения.

Система водоотведения выбирается полной раздельной, предусматривается для отвода и очистки бытовых сточных вод населенного пункта.

Сточные воды поступают на насосную станцию по сборному железобетонному коллектору. На подводящем коллекторе предусматривается аварийный выпуск и запорное устройство с приводом, управляемым с поверхности земли.

Отметка поверхности земли у насосной станции – _ 133м.

Отметка лотка железобетонного коллектора – _128м.

Отметка уровня воды в камере решеток на очистных сооружениях – _144 м.

Длина напорных водоводов – 2750 м.

Трубы чугунные ЧШГ с внутренним цементно-песчаным покрытием.

Насосная станция относится к 1-й категории надежности системы водоотведения.

Система водоотведения увеличивается по мере роста населенного пункта, в связи с чем насосную станцию целесообразно проектировать с учетом развития системы в две очереди.

Проектной принимается II очередь строительства насосной станции. I очередь – промежуточный этап строитель­ства.

Средний приток сточных вод на I –ю очередь составляет Q_{ср.сут I} = 40000 м³/сут.

Средний приток сточных вод на II очередь развития составляет - Q _{ср. сут. II}= 65000 м³/сут.

Грунтовых вод не наблюдаются. В месте расположения насосной станции залегают преимущественно обломочные породы.

Глубина промерзания – 1,7 м.

Напряжение тока в сети энергоснабжения U = 15000 В.

Схема и конструктивные решения здания насосной станции (круглая или прямоугольная в плане, совмещенная с приемным резервуаром или раздельная и т.д.) выбираются в зависимости от условий строительства, глубины заложения и вида насосных агрегатов. Размеры станции, состав технологического оборудования уточняются по расчетным и справочным данным о количестве, марках насосов, запорно-регулирующей арматуры, трубопроводов и другого технологического оборудования.

В районе строительства проектируемого объекта грунтовые воды залегают на глубине менее чем м, сточные воды не содержат горючих и взрывоопасных веществ (с опасной концентрацией для воспламенения), поэтому насосная станция проектируется совмещенной с приемным резервуаром. Подземная часть станции (круглая в плане) монтируется методом опускного колодца.

2. Расчетные притоки сточных вод

Подача воды насосной станции назначается в зависимости от расчетных максимальных и минимальных притоков сточных вод в ее приемный резервуар (п.2.7.СНиП 2.04.03-85).

Расчетный максимальный приток сточных вод определяется по формуле: Q = *Q *К _{gen max,}

расчетный минимальный приток сточных вод определяется по формуле: Q = *Q * К

где Q - среднесуточный (за год) приток сточных вод;

К _{общ. max}, К _обш.min – общие коэффициенты неравномерности притока сточных вод, максимальный и минимальный (п.2.7 СНиП 2.04.03-85).

Для I очереди развития системы водоотведения: Q_ср^сут / 24 = 40000 / 24 = 1667 м³/час = 463 л/с

Для II очереди развития системы водоотведения: Q_ср^сут / 24 = 65000 / 24 = 2708 м³/час = 752 л/с

При анализе исходных данных и нормативных требований по проектированию канализационных насосных станций установлено, что общие коэффициенты неравномерности притока сточных вод равны: для I очереди развития системы водоотведения К _{общ. max} =1.5 и К _обш.min = 0.66; для II очереди развития системы водоотведения К _{общ. max} =1.47 и К _обш.min = 0.69. В этой связи расчетные параметры притока сточных вод составляют:

Для первой очереди развития системы водоотведения:

Q _I = ·40 000·1,5 = 2500 м³/час Q _I = ·40 000·0,66 = 1100 м³/час

Для второй очереди развития системы водоотведения (на расчетный период):

Q _II = ·65 000 ·1,47 = 3981,2 м³/час Q _II = ·65 000 ·0,69= 1868,7 м³/час

На этапе учебного проектирования насосной станции рассматривается случай только максимального притока сточных вод.

Все дальнейшие расчеты приводятся ниже для II очереди развития системы водоотведения. Работа насосной станции на I очередь развития системы водоотведения проверяется.

3. Количество насосов, расчетные подачи насосной станции, емкость приемного резервуара

Подача и количество насосов на насосной станции назначаются в зависимости от режимов поступления сточных вод, условий совместной работы насосов, водоводов, регулирующих емкостей и очередности ввода в действие объекта. В целях обеспечения взаимозаменяемости и упрощения эксплуатации оборудования на станциях чаще устанавливают однотипные насосы.

Расчетная подача насосной станции назначается по величине максимального притока сточных вод, т.е.:

- на I очередь Q _{нас .ст рас I} = 2500 / 3.6 = 694,4 л / с

- на II очередь Q _{нас. ст. расч 2} = 3981,2 / 3.6 = 1105,9 л/с.

Насосная станция 1 категории при авариях на водоводах должна обеспечить подачу воды 100% от Q притока сточных вод, т.е.

Q _{нас. ст. ав.} = 1105,9 л/с.

Минимальное количество насосных агрегатов на насосной станции водоотведения должно приниматься по условию: m+ n ³ 1+ n ,

где m - количество рабочих агрегатов; n - количество резервных агрегатов.

Количество рабочих насосных агрегатов назначается по результатам анализа графика притока сточных вод и режима работы насосной станции в максимальные сутки. Число резервных насосных агрегатов назначается в соответствии с требованиями нормативных документов по обеспечению надежности насосной станции. Целесообразно на насосной станции принимать однотипные погружные насосные агрегаты, что позволяет совмещать машинный зал с приемным резервуаром и откачивать из него сточные воды без всасывающих трубопроводов, сокращать число резервных агрегатов и упрощать их эксплуатацию.

Для насосной станции 1 категории принимается не менее 2 напорных водоводов и 1 аварийный выпуск (см. п. 5.8 СНиП 2.04.03-85).

Анализируя исходный режим поступления сточных вод на насосную станцию (см. рис. 2 “График поступления и откачки сточных вод“) выбираются количество и энергетические параметры насосов:

подача насосной станции равна максимальному часовому притоку сточных вод, т.е. - Q _{нас. ст.} = 6,25% от Q_сут., где Q_сут. = 65000 м³/сут .

количество однотипных рабочих насосных агрегатов - m = 3 шт.

Общее количество насосных агрегатов на насосной станции 1 категории, согласно требованиям СНиП, принимается равным:

m + n = 3+2 = 5.

В этой связи подача каждого однотипного насосного агрегата при индивидуальной работе должна быть в пределах: Q ₁ = × k_р= 6,25 / 3 × 1,18 » 2,5% ,

где k_р - коэффициент, учитывающий увеличение подачи насоса при отключении из работы двух насосов (см. табл. 1);

Подача двух насосов при совместной работе оценивается по формуле:

Q₁₊₂ = Q₁ × 2 × 0,9 = 2.5 × 2 × 0,9 = 4,5%,

где 0,9 = = - коэффициент снижения подачи двух насосов при их совместной работе.

Коэффициенты, учитывающие увеличение подачи насосной станции при отключении из параллельной работы насосов

Количество насосов m	1	2	3
kр	1,11	1,18	1,25

Расчетные подачи насосной станции равны:

при работе одного насоса: Q_I = 2.5% от Q_сут. или Q₁ =65 000 / 100  2,5= 1625 м³ /час = 451,4 л/с;

при совместной работе двух насосов:

Q ₁₊₂ = 4,5 % от Q_сут = 65 000 / 100  4,5 =2925 м³/ч = 812,5 л/с;

при совместной работе трех насосов:

Q ₁₊₂₊₃ = 6,25 % от Q_сут =3981,2 м³/ч = 1105,9л/с.

Сточные воды поступают в приемный резервуар, поэтому, его объем должен быть достаточен для приема сточных вод в период включения любого из насосных агрегатов в работу. Время включения насосного агрегата в работу нормируется в пределах t ≤ 5 минут.

Если исходить из условия, что на стадии анализа исходных данных состав оборудования насосной станции не известен, минимальный объем регулирующей емкости приемного резервуара можно задать с учетом зависимости:

W_рег. = × (1 – ),

где Q_пр. – 50% от Q_max.час. притока сточных вод, при котором возможно максимальное включение насоса в час, м³/час;

Q_{н. ст.} – подача насосной станции; J- максимальное количество включений насоса в час.

Включения и отключения насосов в течение часа позволяют сократить объем приемного резервуара. Вместе с тем подобный режим работы насосов усложняет эксплуатацию насосной станции и оказывает неблагоприятное влияние на изоляцию обмоток двигателей. При мощности двигателя насосного агрегата N > 50 кВт рекомендуется принимать не более З-х включений насоса в час (отечественных марок), а при N < 50 кВт - не более 5-ти.

По предварительным оценкам мощность однотипного двигателя, который будет устанавливаться на проектируемой насосной станции N > 50 кВт, поэтому предполагается, что каждый насос может включаться и отключаться до 3 раз в час. Тогда:

W_рег=0,5*3981,2 /3* (1 – 0,5*3981/3981)= 331,8 м³ º 0,51 » 0,5% от Q_сут.

Окончательный объем W_рег приемного резервуара назначается после выбора количества и марок насосных агрегатов, при компоновке насосной станции.

Баланс поступления и откачки сточных вод предварительно выбранными насосами

Часы суток	Приток Q, %	Откачка Qнас , %	Поступление, %		Wрег , %	Режим работы насосов
			в резер.	из рез.
0-1	1,6	1,6	-	-	0	1 насос
1-2	1,6	1,6	-	-	0	1 насос
2-3	1,6	1,6	-	-	0	1 насос
3-4	1,6	1,6	-	-	0	1 насос
4-5	1,6	1,6	-	-	0	1 насос
5-6	4,15	4,15	-	-	-	1и 2 насоса
6-7	5,75	5,50	0,25	-	0,25	2 и 3 насоса
7-8	6,00	6,00	-	-	0,25	3 насоса
8-9	6,25	6,25	-	-	0,25	3 насоса
9-10	6,25	6,25	-	-	0,25	3 насоса
10-11	6,25	6,25	-	-	0,25	3 насоса
11-12	5,0	4,9	0,1	-	0,35	2 насоса
12-13	4,15	4,5	-	0,35	0	2 насоса
13-14	5,75	5,75	-	-	0	2 и 3 насоса
14-15	6,25	6,25	-	0	0	3 насоса
15-16	6,25	6,25	-	0	0	3 насоса
16-17	5,8	5,8	-	-	0	2 и 3 насоса
17-18	5,8	5,8	-	-	0	2 и 3 насоса
18-19	5,8	5,35	0,45	-	0,45	2 и 3 насоса
19-20	4,4	4,5	-	0,1	0,35	2 насоса
20-21	2,15	2,5	-	0,35	0	1 насос
21-22	2,15	2,15	-	-	0	1 насос
22-23	2,25	2,25	-	-	0	1 насос
23-24	1,6	1,6	-	-	0	1 насос

Примечание:

Q ₁ = 2,5% Qсут. = 1625м³ /час = 451,4 л/с;

Q₁₊₂ = 4,5%, Q_сут =2925 м³/ч = 812,5 л/с;

Q₁₊₂₊₃= 6,25 % , Q_сут =3981,2 м³/ч = 1105,9л/с.

W_рег=0,5%Qсут=663,5*0,5=331,8 м³

Итого за сутки режим работы насосов:

1 насос t=350 мин=5,83ч

2 насоса t=229 мин=3,81ч

3 насоса t=541 мин=9,01ч