Суммарные гидровлические потери напора состаят из гидравлических потерь на трение по всасывающего и трубопроводов и гидравлических потерь на местные сопротивления ,т.Е.

∑h_т = h_тв+ h_тн + H_{m ,}м (8.3)

∑h_т = 0,75 + 0,4 + 1,5= 2,65 м

Так как насосная станция и трубопровод ещё не запроэктированы, то потерями напора можно задаться на основе существующего опыта проэктирования. Местные потери напора можно принять равным h_m=0,7…1,2 и при использовании осевых насосов Q > 1 м³/c, h_m=1.0…1,5 – для центробежных насосов. Потери насоса на трение по длине во всасывающем трубопроводе принимают предварительно равным = 0,5…0,75 м, а в напорном трубопроводе их рекомендуют вычислять следующим образом:

h_т.н = i · L_т.н ,м (8.4)

h_т.н=4·0.1=0.4 м

где: i – удельное сопротивление по длине трубопровода, м

L_т.н – длина напорного трубопровода, определяемая предварительно по продольному профилю;км.(рис.5.1)

Удельное сопротивление трубопроводов.

Таблица 8.2

Максимальная подача насосной станции, м3/c. Q	Сопротивление i на 1 км напорного трубопровода, м.
До 3	4,0
3…10	3…3,5
Больше 10	2,5…3.0

8.2 Определение расчетного расхода насоса и числа агрегатов

Расчетный расход насоса определяется из условия лучшего обеспечения графика водопотребления и максимальной экономической эффективности работы насосной станции.

В качестве расчетной подачи основного насоса Q_P принимается минимальная подача насосной станции Q_min , которая соответствует минимальной ординате графика потребления (рис. 7.1). Тогда число рабочих агрегатов определяется по формуле:

n_P = Q_max / Q_min (8.5)

n_P = 2 / 0,5 = 4

где : Q_min , Q_max – минимальная и максимальная ордината графика водопотребления, м^з/c.

На насосных станциях (НС) должны устанавливаться резервные агрегаты:

На НС первой категории надежность подачи (с. 5-6 [2]) при числе основных агрегатов 1-4 = 1, при небольшом числе = 2.

На НС второго категории надежность подачи при числе основных агрегатов 1-8 =1, при большем = 2.

На НС третьей категории надежность подачи, резервные агрегаты как правило не предусматриваются.

Таким образом, число установленных агрегатов с учетом резервного агрегата:

n_y = n_p + 1 (8.6)

n_y = 4 + 1=5

При выборе числа агрегатов следует учитывать, что на мелиоративных насосных станциях оптимальное число агрегатов 4…5, минимальное 2…3, максимальное 8.

8.3 Выбор марки основного насоса.

Насос выбирают в приделах устойчивой зоны характеристики с максимальной КПД и хорошими кавитационными показателями при гарантированной заводом производителем допустимой высоты всасывания;

а) он должен обеспечивать наиболее точно Нр и Qр;

б) в условиях переменного режима напоров наиболее целесообразно

применять осевые насосы;

в) насос должен иметь большее число оборотов, что уменьшает его вес, а также вес двигателя, снижая стоимость агрегата;

г) насос должен обладать лучшими эксплуатационными (удобство монтажа и демонтажа, более совершенные подшипники и сальники);

д) насосы должны быть серийного изготовления. Марку насоса подбирают согласно Qp и Нр по каталогам насосного оборудования.

Рис. 8.1. Характеристика насоса Д 1600-90

Согласно расчетным напору Нр и расходу Qp по сводным характеристикам насосов (с. 77,..79 [2]) выбирают тип и марку насосов. В [3] или приложении 2 находят частную рабочую характеристику выбранного насоса, которую снимают на кальку и на нее наносят расчетную точку А с координатами Up и Qр (рис. 8.1).

Центробежный насос (для орошения чаще применяется тип Д и В)

считается правильно подобранным том случае, если расчетная точка А расположится на кривой Н = f (Q) или несколько ниже нее и в пределах рабочей области. При этом расчетный напор Нр и напор, снятый с кривой Н = f (Q) или расчетном расходе Qp, не должен отличатся более чем на 5... 10%.

Если процент расхождения более указанного, необходимо:

а) пользуясь законами динамического подобия, выполнить пересчет

рабочей характеристики на новую частоту вращения насоса;

б) применить пересчет рабочей характеристики насоса по формулам

обточки рабочего колеса;

в) одновременно выполнить оба пересчета, указанные в пунктах “а” и “б”.

Затем на скалькированную безразмерную характеристику наносят

расчетную точку Л, которая должна попасть в зону максимальных КПД. В противном случае, изменяя частоту вращения или диаметр рабочего колеса (или то и другое одновременно) и высчитывая новые коэффициенты К_H и К_Q, добиваются требуемого положения точки А. Схему подобранного типа насоса калькируют и выписывают его основные габаритные размеры и массу

из приложения 3, каталога [3] или с 23..,66 [4].

Для полученных параметром Qp = 0.5 м³/с, Нр = 72,55 м может быть принят насос Д-1600-90 (рис. 8.1.) с обточенным диаметром рабочего колеса или уменьшенным числом оборотов, так как разница в капоре составляет:

(8.7)

Используя законы гидродинамического подобия, изменим число оборотов n = 1450 об/мин на число оборотов n , которое удовлетворяло бы Qp = 0,5 м^з/c и Нр = 72,55 м, для чего вычислим координаты параболы пропорциональности (табл.5.2). где

(8.8)

Таблица 8.3

Координаты параболы пропорциональности

H, м	0	2,9	11,6	26,1	46,4	72,5	104,4
Q, мз/c	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6

Кривую пропорциональности наносим на график характеристик насоса (рис. 5.1) и находим точку в пересечении кривой с характеристикой насоса

при n = 1450 об/мин.

Имея значения: Qв = 0,55 м^з/c, Н в = 80 м, Qp = 0,5 м/с, Нр = 72,55 м, находим число оборотов насосов n₁, которое будет соответствовать заданному (Qp и Нр):

об/мин. (8.9)

Если n₁ соответствует стандартной частоте (с.85 [2] ), то осуществляют пересчет характеристик по формулам:

Q_i= i_n ·Q; H_i= i²_n · H; N_i= i³_n·N; ∆h= i²_n·∆h, где i_n= n₁/n (8.10)

Пример расчета дан на с.82-83 [2]. Полученная в рассматриваемом примере новая частота вращения n₁=1318 об/мин не соответствует стандартным частотам, поэтому необходимо сделать обточку рабочего колеса, сохранив начальную частоту вращения n=1450.

Допустимая обточка колеса центробежного насоса зависит от быстроходности n_s и устанавливается в следующих пределах:

n_s=60-120 об/мин на 20-15% ;

n_s=120-200 об/мин на 15-10% ;

n_s=200-300 об/мин на 10-5% ;

(8.11)

где Q и H - подача и напор насоса, соответствующие, максимальному значению ή_max подача насосов с двойным входом воды на колесо делится пополам Q , м/с; Н , м;

n - частота вращения насоса, об/мин;

При n ≤ 200 об/мин можно пользоваться следующими экспериментальными формулами для пересчета характеристик насоса с обточенным колесом:

Q_об = i_д · Q , H_об = i²_д · H , N_об = i³_д · N , i_д = Д_об / Д (8.12)

где Д, Д_об - соответственно диаметры рабочих колес стандартного и обточенного.

При определении диаметра обточенного колеса так же, как и при определении n₁, строят параболу пропорциональности, затем находят точку ее пересечения с характеристикой H=f(Q) при нормальном диаметре рабочего колеса (рис.5.1). Этой точкой, как н при изменении числа оборотов, является точка В с координатами Q_B = 0,55 м^з/c, Н_B = 80 м, тогда

Д_об = Д·Q_p/Q_B = 540·0,5/0,55=695 мм. (8.13)

Процент обточки колеса составляет

∆Д = (540-500)·100/540 = 4,4%, что меньше 20%, допустимых для данного насоса с n_s = 106.

При обточке колеса КПД насоса уменьшается. Практикой установлено, что при n_s > 60-120 на каждые 10% обточки он уменьшается на 1%, при n_s>l20 на каждые 4% - на 1%. Для нашего примера на 1,5% (n_s = 290).

Перерасчет характеристик насоса при i_д = 500/540 = 0,92 дан в табл.8.4. По полученным значениям Q_вб , H_oб , N_o6 , ή_об строим характеристики насоса с обточенным колесом Д_oб⁼ 695 мм (рис.8.1.).Окончательно выбираем марку насоса Д-1600-90 с обточенным рабочим колесом Д₁=500 мм. Мощность двигателя, рекомендуемая заводом, N = 470 КВт, КПД насоса 0,85. Габаритные размеры насоса Д 1600-90: высота - 1012, ширина - 1345, длина - 1438, диаметр входного патрубка - 400, напорного - 350 мм, высота от опорных лапок до оси насоса - 650 мм, масса насоса - 1520 кг (приложение 3).

Таблица 8.4

Пересчет характеристик насоса

Д – 740 мм Д- 740мм					Д-695 мм
ή %		Q, л/с	Н, м	N, кВт	ή %	Q, o6	Н, м	N, кВт
	30	0,1	102	280	28,8	0,09	84,5	210
	55	0,2	100	320	52,8	0,18	82,8	240
	75	0,3	98	390	72	0,27	81,1	292
	85	0,4	93	450	81,65	0,36	77	322
	82	0,5	85	490	78,76	0,45	70,4	367
	78	0,6	80	500	74,8	0,54	66,2	375