7. Подбор насосного оборудования. Назначение резервного оборудования
Выбор типа насосов для водопроводной станции при значительном колебании подачи и напора является трудоемкой и сложной задачей. Окончательный и обоснованный выбор насосов возможен при технико-экономическом сравнении вариантов и диапазоне изменения расчетных параметров. На всех стадиях расчет проводится с учетом графика водопотребления, наличия регулирующих емкостей, условий пожаротушения и принятого режима работы станции.
При подборе насосов необходимо учитывать, что напор насосов будет изменяться в некотором диапазоне, так как уровень воды в баке будет изменяться. При подборе необходимо стремиться к тому, чтобы насосы работали в рекомендуемой зоне, т.е. с оптимальным КПД.
Выбор насоса произведем по напору и расходу часа максимального водопотребления по сводному графику [3] для насосов типа Д, предназначенных для подачи чистой воды. Ориентировочная подача воды одним насосом равна
Принимаем насос марки Д630-90 с числом оборотов n = 1450 об/мин (рис. 2). Характеристика насоса приведена на рис.3.
На основании предварительного анализа напорно-расходной характеристики Q–Н принимаем к установке три рабочих насоса и два резервных с диаметром рабочего колеса D = 500 мм.
Для точного определения расхода и напора воспользуемся графоаналитическим методом расчета совместной работы системы «насосы – водоводы».
Рис.3 Характеристика насоса Д1600-90
Кроме рабочих насосов на насосных станциях должны быть установлены резервные насосы
Количество резервных насосов зависит от категории насосной станции.
Категория надежности зависит от числа жителей обслуживаемой данной насосной станции.
Величина требуемого расхода, подаваемая потребителями в соответствии с заданием = 50800 м3 / с
При норме водопотребления 230 л/сутки на человека (система с горячим центральным водоснабжением)
Количество человек обслуживающих насосной станции составит
При q л/с на человека = 230
Согласно СНиП , СП при количестве 220870 насосы относятся к первой категории надежности >50.000
При количестве рабочих насосных агрегатах 3
При количестве до 6 должно быть 2 резервных
Общее количество насосов с учетом резервов составит
3+2=5
8. Построение совмещенных характеристик работы насосов и водоводов. Анализ работы насосов при различных режимах работы системы. Регулирование подачи воды насосами
Для построения характеристики водоводов составляем табл. 4.
Зависимость между расходом и потерями напора в водоводе Таблица 4
Q |
0 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,3 |
0,35 |
q2 |
0 |
0,01 |
0,0225 |
0,04 |
0,09 |
0,1225 |
|
0 |
0,98 |
2,21 |
3,93 |
8,86 |
12,06 |
Определяем статический напор, т.е. ту часть общего напора, которая условно считается постоянной и не зависит от расхода:
,
м.
Статический напор равен:
в час максимального водопотребления
при пожаре
В
час максимального водопотребления в
соответствии с графиком должно работать
три насоса. При максимальном водопотреблении
насосы подают 165 л/с с напором 80 м (точка
А), а требуется подать 635 л/с с напором
67,05м. Подача воды насосами превышает
требуемый расход. Для того чтобы
обеспечить заданную подачу, необходимо
перевес
ти
рабочую точку А в точку А1
(рис.
4). Это возможно путем качественного
регулирования (прикрыть задвижки на
водоводах). При таком регулировании
избыток напора HA
–
HA1=80-67,05=12,95м
будет теряться на преодолении
дополнительных местных сопротивлений
(в задвижках). Насосы не работают в
пределах рекомендуемой области, КПД
равно 80%.
Известно, что для оптимизации режима работы насосов можно изменять характеристику насоса за счет изменения частоты вращения или обточки его рабочего колеса. Изменение характеристики насоса можно выполнить для случая максимального водопотребления (II ступень работы) насосов. Проведем расчет срезки рабочего колеса насосов.
Коэффициент быстроходности насоса Д630-90 равен
ns = 3.65*n*√Q/H3/4 =1,36*1450*√0,168/800,75=80,37
Величина срезки рабочего колеса при коэффициенте быстроходности 60 ns 120 допускается в пределах 15 ÷20% от нормального размера колеса [6, 7]. Подачу Qср и напор Нср насоса, имеющего срезанное рабочее колесо диметром Dср, можно определить по уравнениям закона подобия. При ns <150 рекомендуется пользоваться следующими формулами
2
;
Воспользуемся формулой подобия и построим параболу подобных режимов
Из уравнения подобия получим:
Произвольно задаемся подачей Q и вычисляем значения Н.
Qв, м3/с |
0,100 |
0,150 |
0,200 |
0,225 |
Q2 |
0,01 |
0,0225 |
0,04 |
0,05 |
Н = К · Q2, м |
14,97 |
33,69 |
59,9 |
74,87 |
Dср=
Данные для построения характеристик Qср–Нср насоса
Номер точки |
При D = 500 мм |
При Dср = 470 мм |
||
Q, л/с |
Н, м |
Qср, л/с |
Нср, м |
|
1 |
0 |
80 |
0 |
70,69 |
2 |
50 |
85 |
47 |
75,106 |
3 |
100 |
84,5 |
94 |
74,66 |
4 |
150 |
81,5 |
141 |
72,01 |
5 |
200 |
77 |
188 |
68,04 |
6 |
225 |
74 |
211,5 |
65,39 |