1.Выбор насосных агрегатов для водоснабжения с.Х объектов. Расчет мощности электронасосного агрегата

Для водоснабжения сельскохозяйственных потребителей при­меняют башенные и безбашенные насосные установки, состоящие из насосного агрегата, водонапорной башни или воздушно-водяного котла, водопроводной сети и системы управления электро­насосом. Водонапорная башня позволяет создать требуемый напор и обеспечивает необходимый запас воды. В безбашенных (гид­ропневматических) установках для обеспечения напора служат герметичные воздушно-водяные котлы.

Для выбора насоса и определения его мощности по водопотреблению определяют требуемые подачу и напор. Суточное по­требление воды Qсут=q₁n₁+q₂n₂+...+q_mn_m,

где q₁, q₂, ..., q_m — суточная норма расхода воды отдельными видами потребителей, м³/сут.; n₁,n₂, ..., п_т — число потребите­лей соотв. вида.

Требуемая подача насоса Qтреб=(Q_сут*k_сут*k_ч)/24*3600 (м³/с)

где к_сут — коэффициент суточной неравномерности расхода воды ( = 1,3); k_ч— коэффициент часовой неравномерности расхода воды (для ферм с автопоением k_ч =2,5; для ферм без автопоения k_ч =4,5; для коммунального сектора k_ч =2,0).

Напор Н = Н_г + Н_нап (м),

где Н_г — геодезический напор (высота подъема воды от нижне­го до верхнего уровня), м; Н_нап — потеря напора во всасываю­щем и напорном трубопроводах, м.

По подаче и напору в зависимости от типа насосной установки в каталоге выбирают насос. Далее определяют мощность элек­тродвигателя насоса.

Для поднятия жидкости объемом V (м³) и плотностью р (кг/м³) на высоту Н (м) необходимо приложить силу F (Н), равную и противоположную по направлению весу этой жидкости G (Н). При этом полезная мощность

Р_пол = FH/t (Вт).

Так как G = mg =Vρg, то

Р_пол = VρgH/t = QρgH = Qp,

где m — масса воды, кг; g = 9,81 м/с² — ускорение свободного падения; Q — подача насоса, м³/с; t — время работы насоса, с; р — давление воды, Па.

Потребная мощность для насоса

P=(QρgH)/(1000η_насη_п)=(Qp)/(1000η_насη_п)

Где η_нас - КПД насоса;η_п - КПД передачи.

По универсальной характеристике выбранного насоса для Н определяют соответствующее значение Q.

В реальных условиях работы насосов могут происходить утечки воды из напорного трубопровода (вследствие неплотностей соеди­нений, разрывов трубопровода и пр.). В этих условиях в соответ­ствии с характеристикой насоса Q — H увеличивается мощность. Поэтому электродвигатели для насосов выбирают с некоторым запасом мощности. Расчетная мощность, по которой надо выби­рать электродвигатель для насоса P_расч=k_запP.

2. Автоматизация насосных установок

Автоматизация насосных установок позволяет повышать на­дежность и бесперебойность водоснабжения, уменьшать затраты труда и эксплуатационные расходы, размеры регулирующих резервуаров. Она, как правило, сводится к управлению погруж­ным электронасосом по уровню воды в баке или давлению в на­порном трубопроводе.

Рассмотрим примеры автоматизации насосных установок. На рис. 3.5 приведена схема управления погружным насосом по уровню воды в баке водонапорной башни, реализованная на релейно-контактных элементах.

Режим работы схемы задается переключателем SA1. При уста­новке его в положение «А» и включении автоматического выклю­чателя QF подается напряжение на электрическую схему управ­ления. Если уровень воды в напорном баке находится ниже электрода нижнего уровня датчика ДУ, то контакты SL1 и SL2

Рис. 3.5. Принципиальная электрическая схема управления погружным насосом по уровню воды в баке водонапорной башни

в схеме разомкнуты, реле KV1 обесточено и его контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ замкнуты. В этом случае магнитный пускатель включит электродвигатель насоса, одно­временно погаснет сигнальная лампа HL1 и загорится лампа HL2. Насос будет подавать воду в напорный бак. Когда вода за­полнит пространство между электродом нижнего уровня SL2 и корпусом датчика, подключенным к нулевому проводу, цепь SL2 замкнется, но реле KV1 не включится, так как его контак­ты, включенные последовательно с SL2, разомкнуты.

Когда вода достигнет электрода верхнего уровня, цепь SL1 замкнется, реле KV1 включится и, разомкнув свои контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ, отключит послед­ний, а замкнув замыкающие контакты, станет на самопитание через цепь датчика SL2. Электродвигатель насоса отключится, погаснет сигнальная лампа HL2 и загорится лампа HL1. По­вторное включение электродвигателя насоса произойдет при понижении уровня воды до положения, когда разомкнется цепь SL2 и реле KV1 будет отключено.

Основным недостатком управления по уровню является под­верженность обмерзанию электродов датчиков уровня в зимнее время, из-за чего насос не выключается и происходит перелива­ние воды из бака. Бывают случаи разрушения водонапорных башен из-за намерзания большой массы льда на их поверхности.