7600

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

О.В. Кащенко, М.О. Жакевич, С.В. Кулемина А.Л. Васильев, Е.В. Воробьёва, Э.А. Кюберис

МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ

Учебно-методическое пособие

по выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «Механическое оборудование инженерных комплексов и систем».

Проектирование насосных станций водоотведения для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство,

направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение

Нижний Новгород

2022

УДК 626.3

Кащенко О.В. Механическое оборудование инженерных комплексов и систем. Проектирование насосных станций водоотведения: учебное пособие / О.В. Кащенко, М.О. Жакевич, С.В. Кулемина, А.Л. Васильев, Е.В. Воробьёва, Э.А. Кюберис; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 28 с. : ил. – Текст: электронный.

Приведены методические указания по выполнению расчета насосных станций водоотведения населенного пункта. Рассмотрены порядок проектирования, нормативы, методики определения расчетных параметров, проведения гидравлического расчета напорных трубопроводов. Представлен пример расчета насосных станций водоотведения населенного пункта с рекомендациями по оформлению текстовой и графической частей проекта. Пособие содержит список литературы, необходимой для выполнения курсового проекта и соответствующего раздела дипломного проекта.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для выполнения расчетно-графической работы по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение.

©О.В. Кащенко, М.О. Жакевич, С.В. Кулемина, А.Л. Васильев, Воробьёва, Э.А. Кюберис 2022

©ННГАСУ, 2022.

2.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ 3 РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

1

ВВЕДЕНИЕ

Насосные станции являются важнейшими составляющими систем водоотведения населенных пунктов. Системы отведения сточных вод, работают преимущественно в самотечном режиме. Однако чрезвычайно редко рельеф местности позволяет избежать использование перекачивания стоков из пониженных мест в выше расположенные коллектора и на очистные сооружения.

Внастоящем пособии рассматриваются аспекты проектирования главной насосной станции, осуществляющей подачу сточных вод на городские очистные сооружения. При расчете технологических параметров главной насосной станции являются необходимость обеспечения 100%-ой подачи, экономическая целесообразность диаметров напорных коллекторов, рациональность подбора насосных агрегатов.

1.СОСТАВ И ОФОРМЛЕНИЕ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Врамках дисциплины «Механическое оборудование инженерных комплексов и систем. Проектирование насосных станций водоотведения» студентами выполняется учебное проектирование главной насосной станции.

Также аспекты проектирования главной насосной станции населенного пункта составляют часть выполнения выпускной квалификационной работы (ВКР).

Внастоящем пособии приводятся методические указания и пример расчета основных параметров работы главной насосной станции населенного пункта.

1.1. Исходные данные

Исходные данные для проектирования канализационной насосной станции включают следующие данные:

−глубина промерзания грунта в месте расположения насосной станции, м;

−суточная производительность станции, м3/сут.;

−отметка лотка подводящего коллектора, м. абс.;

−отметка расчетного уровня подъема сточной жидкости (уровень воды в приемной камере очистных сооружений), м. абс.;

−длина напорных водоводов, м.

2

1.2. Объем расчетно-графической работы

Расчетно-графическая работа (РГР) состоит из пояснительной записки объемом 20-25 страниц и графического материала.

Пояснительная записка к РГР должна содержать все необходимые расчеты, таблицы и схемы, представленные в порядке выполнения РГР (см. п. 2.1). Пояснительная записка должна включать бланк задания.

Пояснительная записка оформляется на листах формата А4 в соответствии с действующими нормативами на оформление проектной документации.

При выполнении ВКР расчеты, связанные с проектированием главной канализационной насосной станции населенного пункта, являются соответствующими разделами ВКР и оформляются согласно требованиям, предъявляемым к работам данного уровня.

Графическая часть РГР включает:

–расчетную схему насосной станции;

–графические данные подбора насосов;

–чертежи насосов;

–совмещенный график параллельной работы насосов в систему водоводов.

Данный графический материал также оформляется на листах формата А4 и входит в состав пояснительной записки к РГР.

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНОГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

C учетом современных требований, предъявляемых к специалистам в области проектирования и строительства систем и сооружений водоотведения, в ходе учебного проектирования рациональным является использование современных программных продуктов, как для выполнения расчетов, так и для подготовки графической части работы.

В процессе учебного проектирования студенту необходимо регулярно показывать промежуточные результаты консультанту, согласовывать с ним принципиальные решения обоснованию использования насосногооборудования, диаметров подводящего самотечного коллектора и напорных водоводов.

2.1. Расчет насосной станции

Насосные станции в системах водоотведения используются для подачи сточных вод на очистные сооружения (главные насосные станции), подачи стоков, собираемых на пониженных территориях населенного пункта, в ближайший вышерасположенный самотечный коллектор (районные станции), для

3

подъема сточных вод в случаях, когда заглубление коллектора достигает максимального (подкачивающие или транзитные насосные станции). Ниже (см. п. 2.1.1) приводятся принципиальные схемы канализационных насосных станций.

В рамках учебного проектирования (если это определено заданием) расчет насосной станции выполняется в соответствие с требованиями п.п. 8.2.1 – 8.2.24 [1]. Ниже приводятся рекомендации по основным стадиям проектирования канализационных насосных станций.

2.1.1. Типы канализационных насосных станций

Для подъема сточных вод в самотечных системах водоотведения используются насосные станции, которые по назначению подразделяются на:

1)районные, применяемые для перекачивания сточных вод из коллектора, расположенного в пониженной части населенного пункта в ближайший вышерасположенный самотечный коллектор (рисунок 1);

Рисунок 1. Районная насосная станция.

2)транзитные, применяемые для перекачивания сточных вод из заглубленного коллектора в вышерасположенный самотечный коллектор (рисунок 2);

Транзитные насосные станции используются для уменьшения глубины заложения коллекторов на последующих участках.

4

Рисунок 2. Транзитная (повышающая) насосная станция.

3)главные, подающие сточные воды на очистные сооружения (рисунок 3).

Рисунок 3. Главная насосная станция.

В рамках дисциплины выполняется РГР, в которой предусмотрен расчет основных технологических параметров главной насосной станции.

Согласно п. 8.1.1 [1] (табл. 16) главные насосные станции относятся к I категории надежности. Для данных насосных станций не допускается перерывы или снижение подачи сточных вод, т.е. должна обеспечиваться 100%-ая производительность при аварийном отключении одного из насосов или одного из напорных водоводов.

5

2.2. Расчет подводящего коллектора

При выполнении РГР среднесуточная подача станции является равной среднесуточному притоку.

2.2.1. Определение среднесекундного расхода:

где:

qd – суточная производительность насосной станции (по заданию), м3/сут.

Пример:

qmid = qd ×1000 = 30000×1000 =347,22 л/с 86400 86400

2.2.2.Определение общего коэффициента неравномерности притока сточных вод (Kgen max)

Все категории стоков поступают в системы водоотведения неравномерно по часам суток, что учитывается коэффициентами часовой неравномерности.

Общий коэффициент неравномерности притока сточных вод (Kgen max) определяется по среднесекундному (qmid) притоку для 5%-ой обеспеченности по табл. 1 [СП 32.13330.2018] или табл. 1 настоящего пособия.

Таблица 1.

Примечания:

1. Общие коэффициенты притока сточных вод, приведенные в таблице, допускается принимать при количестве производственных сточных вод, не превышающем 45 % общего расхода.

2. При средних расходах сточных вод менее 5 л/с максимальный коэффициент неравномерности принимается 3.

6

3.5%-ная обеспеченность предполагает возможное увеличение (уменьшение) расхода в среднем 1 раз в течение суток. 1% – 1 раз в течение 5-6 сут.1

4.При промежуточных значениях среднего расхода сточных вод общие коэффициенты неравномерности следует определять интерполяцией.

2.2.3. Определение расчетного расхода:

qr = qmid ×Kgen.max , л/с

Пример:

Для расхода qmid =347,22 л/с

qr = qmid ×Kgen.max = 347,22×1,54 = 534,72 л/с

Диаметр подводящего коллектора определяется по расчетному расходу с использованием таблиц гидравлического расчета, соответствующих принятому материалу труб.

Согласно п. 5.4.1 и таблицы 2 [1] (см. таблица 2 настоящего пособия) на-

полнение труб не должно превышать максимальное допустимое. Скорость движения сточной воды должна быть не менее минимальной расчетной, обеспечивающей самоочищение труб.

Таблица 2

7

2.2.4. Определение диаметра самотечного подводящего коллектора.

Так как в задании к РГР не указываются данные о характере рельефа местности в районе расположения насосной станции, уклон самотечного коллектора принимается минимальным возможным.

Пример:

С учетом требований п. 5.4.1 [1] по таблицам гидравлического

расчета [2] для расчетного расхода находим: qr =534,72 л/с

qr = qmid ×Kgen.max = 347,22×1,54 = 534,72 л/с

Диаметр D = 800 мм

Уклон i =0,0030

Наполнение H/D = 0,69 Скорость v = 2,00 м/с

2.2.5. Определение расчетной часовой подачи насосной станции

Режим работы канализационных насосных станций является неравномерным и зависит от режимов поступления различных видов сточных вод в водоотводящую сеть. Поэтому расчет насосной станции производится по максимальному часовому расходу сточных вод, поступающему в приемный резервуар, который определяется в следующей последовательности:

1)определяются среднесуточный (qd), среднесекундный (qmid) расходы и коэффициент общей неравномерности притока бытовых сточных вод

(Kgen.max);

2)по таблице 3 на основании величины Kgen.max принимается распределение притока бытовых сточных вод по часам суток в % (см. рисунок 4);

3)составляется таблица притока сточных вод в приемный резервуар насосной станции (см. рисунок 5), максимальная часовая производительность принимается за расчетную часовую подачу (qh.max).

8