10629

1

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

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

МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ

Учебно-методическое пособие для обучающихся по дисциплине «Механическое оборудование инженерных

комплексов и систем» по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение, Теплогазоснабжение и вентиляция

Нижний Новгород

2022

1

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

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

МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ

Учебно-методическое пособие для обучающихся по дисциплине «Механическое оборудование инженерных

комплексов и систем» по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение, Теплогазоснабжение и вентиляция

Нижний Новгород ННГАСУ

2022

2

УДК 628.16

Васильев А.Л. / Механическое оборудование инженерных комплексов и систем: учебно-методическое пособие / А.Л. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева, О.В. Кащенко, М.О. Жакевич, С.В. Кулемина; Нижегородский государственный архитектурностроительный университет. – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2022. – 43 с. – Текст: электронный.

В учебно-методическом пособии излагаются сведения о насосах и насосных станциях систем водоснабжения и водоотведения. Приводятся методики, основные принципы и последовательность расчета насосов и насосных станций систем водоснабжения и водоотведения. Определение основных характеристик наосов и насосных станций.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Механическое оборудование инженерных комплексов и систем» направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение, Теплогазоснабжение и вентиляция.

© А.Л. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева, О.В. Кащенко

М.О. Жакевич, С.В. Кулемина, 2022 © ННГАСУ, 2022

3

ОГЛАВЛЕНИЕ

4

ВВЕДЕНИЕ

Насосные станции систем водоснабжения и водоотведения городов являются основными потребителями электроэнергии. Электроэнергия затрачивается на перемещение по трубопроводам жидкости с расчетного уровня во всасывающей камере на более высокий уровень. Приобретение навыков проектирования и расчета насосных станций студентами является основной целью при выполнении курсового и дипломного проектов. В методических указаниях рассматриваются последовательность проектирования и расчета:

•водопроводных насосных станций первого и второго подъѐмов;

•главных и районных насосных станций системы водоотведения.

1.ОБЩИЕ ВОПРОСЫ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ

1.1.РЕЖИМ РАБОТЫ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ ПЕРВОГО ПОДЪЁМА (НС-1) подают воду на водопро-

водные очистные сооружения, как правило, равномерно по часам суток. Поэтому режим работы НС-1 будет равномерным (одноступенчатым).

НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ ВТОРОГО ПОДЪЁМА НС-2) подают воду непосред-

ственно в водопроводную сеть города. В зависимости от степени неравномерности отбора воды из сети работы НС-2- по часам суток может быть равномерным (одноступенчатым) или неравномерным (двух или трѐх ступенчатым).

НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ ВОДООТВЕДЕНИЯ (НСВ) подают сточную воду города

на очистные сооружения системы водоотведения (главные насосные станции) или от отдельных районов города поднимают еѐ в вышерасположенный коллектор (районные насосные станции). Режим их работы устанавливается в зависимости от режима притока сточных вод в приемный резервуар по часам суток и является неравномерным (много ступенчатым).

1.2. ВЗАИМНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ И РЕЗЕРВУАРОВ

Насосные станции могут быть совмещены с резервуарами, из которых забирается жидкость (совмещенный тип) или располагаться вблизи этих резервуаров (раздельный тип). В зависимости от расположения насосных станций относительно резервуаров, а также компоновки насосных агрегатов в насосных станциях принимается конкретная схема всасывающих и напорных трубопроводов (рис. 1).

В насосных станциях систем водоснабжения и водоотведения раздельного типа (рис. 16) количество всасывающих (9) и напорных (7) водоводов принимается не менее двух [1, 2]. Всасывающие водоводы (9) объединяются в распределительный коллектор (8). Напорные водоводы (7) подсоединяются к сборному коллектору (5).

5

Рис. 1. Принципиальные схемы трубопроводов насосных станций.

а) совмещенного типа; б) раздельного типа; в) раздельного типа при коротких всасывающих водоводах. 1- резервуар, из которого забирается жидкость насосами 3; 2- всасывающий трубопровод для каждого насоса; 4- напорный трубопровод от каждого насоса; 5- сборный напорный коллектор; 6- машинный зал насосной станции; 7- напорные водоводы; 8- распределительный всасывающий коллектор; 9- всасывающие водоводы.

Внасосных станциях систем водоснабжения и водоотведения раздельного типа (рис. 16) количество всасывающих (9) и напорных (7) водоводов принимается не менее двух [1, 2]. Всасывающие водоводы (9) объединяются в распределительный коллектор (8).

Внасосных станциях совмещенного типа каждый насос имеет всасы- вающий трубопровод (2) (рис. 1а). Напорные водоводы (7) подсоединяются к сборному коллектору (5).

Внасосных станциях раздельного или совмещенного типа напорные трубопроводы (4) от каждого насоса объединяются в общий сборный коллектор (5), переходящий в напорные водоводы (7) (рис. 1а, 16, 1в).

1.3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

1.3.1. Определение расчетного расхода жидкости по трубопроводам Расчетный расход жидкости (q,.л/с), пропускаемый по одному всасываю-

щему (9) или напорному (7) водоводам (рис., 1), определяют по выражению

где QHC - максимальная подача жидкости рабочими насосами насосной станции, л/с; m - количество всасывающих или напорных водоводов.

Расчетный расход жидкости (q, л/с), пропускаемый по одному всасывающему (2) или напорному (4) трубопроводам при параллельной работе нескольких (cн) насосов с одинаковыми рабочими характеристиками, определя-

Если параллельно работают несколько насосов с разными рабочими характеристиками, то расчетный расход жидкости (q, л/с) будет равен подаче каждого насоса.

6

1.3.2. Onpe.uenettHe .mrnMeTpos rpy6

,[(m1 BCaCblBaJOllJ.ID{ -rpy6orrpoBO,lJ.OB BHYTpH H BHe HaCOCHOif CTaHI HH npHMem1IOT CTaJibHhte TPY6h , coe,lJ.HHSieMb e Me)J(ny co6oii Ha ceapKe. ,ZJm1 HanopHbIX -rpy6o­ npoeo,ll.os .BHYTPH HaCOCHOH CTaHUHU IIpHMCH.SllOT CTaJJbHhle Tpy6hI c BHyTpeHHHM aHTHKopp03HOHHb M IlOKpbITHeM Ha ceapKe. HanopHbJe BO,ll.OBO,lJ.bIBHe HaCOCHOH CTaH- 1,\HH MOryT fihITb qyryHHb MH HJ H H3 ,ll.pyrHX MaTepHaJIOB.

Pacl.feTHb e ,l],HaMelpbl (d, MM) BCaCblBaJOII.J.HX rpy6 BHyrpH H BHe HaCOCHOM CTaH­

r)le - 3l<OHOMlflfeCKH JlOilYCTHMaJI. CKOpOCTh ,ll.BH>KeHHJI >KH,ll.KOCTH, M c (Ta6Jt. 1).

no paclfeTHOMY JU,-IaMeTpy Tpy6onpoBO,l],a npHHHMaeTCSl 6JJHJKaHlliHH CTaH,ll.apTHblH.

Ta6mrna 1. )l,onycntMh e CKopocTH ,ll,BH:>KeH UJ JKHAKOCTH B Tpy6onposonax na­ COCHh X CTaHI.U1'H

,l],MaMeTphl HanopHhIX T})y6onpoBO.l1.0B BHe HacocHhIX cTaHU.Mii onpenem110Tc.s1 c y"'leTOM TCXHHK0-3KOHOMH'lfeCKHX IlOKa.JaTeneii.lpH npoeK'rn:poeamrn HaCOCHbJX CTaH­

L(HH CHCTeM BOJf.OCHa6JKe1rn11 ,lJ.HaMeTPbl i'py6onpOBO,ll.OB (d, MM) onpeAeJl.sltOTCSI no Ta6m11.1,aM )1.JUI n1,npaBJ1HtiecKoro pac'tleTa BOJl.Orrpoeo.u.Hh X TPY6 [3] B 3asi-lc11MocTH oT HX MaTep mna,pacxo,!J,a (q, JI/c) H 3KOHOMWieCKOro <f>aKTopa 3. 3HalieHHe 3 npMHH­ MaJOT B 3aBHCMMOCTM OT pa foHa CT})OlfTeJlbCTBa OT 0,5 )J,0 J ,0.

,ll,m1 HaCOCHbIX CTaHUMH CJICTeM BO)l;OOTBe.n;emu1 onpe.n.eneHHe )J.HaMeTpOB (d, MM) MO/KHO npOH3BO,l.{MTb no pacxo.ny (q, n/c), MCilOJlh3Y.SI Ta6mn.J,h1 pactJeTa HanopHblX Kal.famnalJ,HOHHhlX lpy6 [4) rrpH 3KOHOMM'lfCCKHX CKOpoCTSIX: 0,7-0,9 Mic - .l1.J151 -rpy6 ,l.{1-UlMeTpoM )1.0 400 MM H 0,9-1,4 Mic - AJISl Tpy6 )lHaMC1'pOM 6onee 400 MM.

00 Ta6JlHI.J,aM (3 11 4) MO/KHO 011pe.u.em1Tb H )J.HaMeTphl 1'py6onpOBO,Il.OB (d, MM) no pac'L!eTHOMY pacxci,n.y (q, n/c) TaK, Y.T06bICKOpOCTb JI:BH)KeHHSl JKM.UKOCTM (V, M/c) Ha­

KaMH no,nKJll0'4eH.H.SI K HMM BCaCbIBaJOHX H Hanopm,1x 80,ll.OBO,ll.OB B HaCOCHOH CTaH- 1.(HH, npHHMMatOTCjl paBHb MH J].HaMe1paM COOTBeTCTBYlOll.l,HX BOOBO)J.OB.

7

8

1.4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПОРАНАСОСОВ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

Напор насосов (НН, м) рассчитывается по конкретной схеме размещения насосных станций в системах водоснабжения и водоотведения и должен быть достаточным, чтобы:

•обеспечить подъѐм жидкости с расчетного уровня жидкости (Zp, м) во всасывающей камере (см. табл. 13) до максимального уровня (Zn, м) у потребителя (смеситель очистных сооружений, бак башни, резервуары, сеть города и т.п.), определяемого расчетами или по заданию на проектирование;

•преодолеть суммарные потери напора Σh, м) в системе всасывающих и напорных трубопроводов;

•создать некоторый запас напора жидкости (Hf := 1,0 м) у потребителя. Поэтому напор насосов должен быть

где Нг - геометрическая высота подъема жидкости в м, определяемая по выражению:

Напор насосов уточняется после компоновки насосов и разработки технологической части проекта (см. п. 1.14).

1.5.ВЫБОРТИПАИ МАРКИНАСОСА

На насосных станциях систем водоснабжения и водоотведения следует принимать типы центробежных насосов, указанные в табл. 2.

Таблица 2. Рекомендуемые к применению типы насосов

Марки насосов выбираются по подаче одного насоса (Q1 л/с; м3/ч)

и напору (Нн, м).

Зависимости напора (Н), мощности (N), КПД (η), кавитационного запаса (∆h) насоса от его подачи (Q) при постоянной частоте вращения рабочего ко-

Характеристики насосов в каталогах представлены в виде графических зависимостей. В области оптимальных значений КПД (г| ) насоса характеристики насосов можно выразить аналитически:

где a0, a2, b0, b1 - постоянные величины, значения которых для насосов отечест-

венного производства приводятся в [8]; р, g - соответственно, плотность жидкости (кг/м3) и ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2.

9