Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Насосная станция системы водоотведения. Методические указания для студентов бакалавриата, обучающихся по специальности 270800 «Водоснабжение и водоотв
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра водоснабжения
НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ
СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ
Методические указания для студентов бакалавриата,
обучающихся по специальности 270800
«Водоснабжение и водоотведение»
Москва 2014
УДК 628.12
ББК 38.761
Н31
Р е ц е н з е н т :
кандидат технических наук, доцент А.Ф. Шевелев,
старший научный сотрудник ФГБУ «ДЕЗЗ» Минздравсоцразвития;
доктор технических наук В.И. Баженов,
профессор Московского института коммунального хозяйства и строительства
С о с т а в и тел ь :
кандидат технических наук Л.Г. Дерюшев,
доцент кафедры водоснабжения ФГБОУ ВПО «МГСУ»
Н31 Насосная станция системы водоотведения : методические указа-
ния для студентов бакалавриата, обучающихся по специальности
270800 «Водоснабжение и водоотведение» / М-во образования и науки
Росс. Федерации, Моск. гос. строит. ун-т, каф. водоснабжения ;
сост. Л.Г. Дерюшев. Москва : МГСУ, 2014. 40 с.
Приведены исходные данные по объекту проектирования, примеры
расчетов.
Для бакалавров, обучающихся по специальности 270800 «Строи-
тельство», профиль «Водоснабжение и водоотведение».
УДК 628.12
ББК 38.761
© ФГБОУ ВПО «МГСУ», 2014
Введение
Выполнение курсовых проектов по дисциплине «Насосные и воздуходувные станции» связано с решением комплекса задач по обоснованию выбора технологического, энергетического, грузоподъемного оборудования, размеров сооружений и помещений насосных и
воздуходувных станций.
Материалы учебного пособия в совокупности с методическими
указаниями, приведенными в задании по одноименному курсовому
проекту, дают возможность правильно подходить к решению перечисленных выше задач на стадии учебного проектирования насосных станций систем водоотведения.
При выполнении графической части курсового проекта целесообразно пользоваться типовыми проектами, учебной и справочной
литературой.
Размеры сооружений и помещений следует назначать в соответствии с действующими правилами по унификации производственных зданий и сооружений.
Состав оборудования по виду и количеству необходимо выбирать
в соответствии с требованиями потребителей по перекачке сточных
вод, условий эксплуатации и режима поступления сточных вод.
Проектные решения должны приниматься с учетом возможности
модернизации насосной станции, замены установленного оборудования и изменения ее энергетических параметров по подаче, напору
и мощности.
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО ОБЪЕКТУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Объектом проектирования является главная насосная станция
системы водоотведения населенного пункта. Насосная станция забирает воду из приемного резервуара и подает ее по водоводам на
очистные сооружения. Схема подачи воды представлена на рис. 1.
Система водоотведения выбирается полной раздельной, предусматривается для отвода и очистки бытовых сточных вод населенного
пункта. Число жителей в городе 300 тыс. чел. Сточные воды поступают на насосную станцию по сборному железобетонному коллектору. На подводящем коллекторе предусматривается аварийный
выпуск и запорное устройство с приводом, управляемым с поверхности земли.
Отметка поверхности земли у насосной станции — 95 м.
3
Рис. 1. Схема подачи сточных вод на очистные сооружения:
1, 2, 3 … 10 — размеры, привязки
Отметка лотка железобетонного коллектора — 87 м (располагается на 8 м ниже поверхности земли). Отметка уровня воды в камере
решеток на очистных сооружениях — 110 м. Длина напорных
водоводов — 2900 м. Трубы чугунные ЧШГ с внутренним цементно-песчаным покрытием.
Насосная станция относится к 1-й категории надежности системы
водоотведения.
Система водоотведения увеличивается по мере планового строительства объекта. В этой связи насосную станцию целесообразно
проектировать с учетом принятой очередности строительства: и
(этапов развития)
Срок (первой) очереди строительства объекта принимается в
пределах Т1 5 лет, а (второй) — Т2 20–50 лет, соответственно.
В этой связи при проектировании предусматривается, что конструкции, объемы станции должны обеспечивать возможность замены ее
основного и вспомогательного оборудования на интервале всего
срока эксплуатации Т2.
Проектной принимается II-я очередь строительства насосной
станции. I-я очередь — промежуточный этап строительства.
Средний приток сточных вод на I-ю очередь составляет Q
ср.сут 1
=
= 13545,25 м3/сут.
Средний приток сточных вод на II-ю очередь развития составляет
Q
= 27847,75 м3/сут.
ср. сут. 2
Грунтовые воды не агрессивные и наблюдаются на глубине 3,7 м
от поверхности земли. В месте расположения насосной станции залегают преимущественно суглинки.
4
Место строительства — центральная часть России. Глубина про-
сут
max
сут
ср
сут
max
сут
min
сут
ср
сут
min
сут
max
сут
min
сут
max
сут
max
мерзания — 1,5 м.
Напряжение тока в сети энергоснабжения U = 3000 В.
Схема и конструктивные решения здания насосной станции
(круглая или прямоугольная в плане, совмещенная с приемным резервуаром или раздельная и т.д.) выбираются в зависимости от условий строительства, глубины заложения и вида применяемых насосных агрегатов. Размеры станции, состав технологического оборудования уточняются по расчетным и справочным данным о количестве, марках насосов, запорно-регулирующей арматуры, трубопроводов и другого технологического оборудования.
В районе строительства проектируемого объекта грунтовые воды
залегают на глубине менее чем 5 м, сточные воды не содержат горючих и взрывоопасных веществ (с опасной концентрацией для воспламенения), поэтому насосная станция проектируется совмещенной с приемным резервуаром. Подземная часть станции (круглая в
плане) строится методом опускного колодца.
Напорные трубопроводы укладываются на глубину: h = h
где h
— глубина промерзания земли, м
пром
пром
– 0,3 м,
2. РАСЧЕТНЫЕ ПРИТОКИ СТОЧНЫХ ВОД
Подача воды насосной станции назначается в зависимости от
расчетных максимальных и минимальных притоков сточных вод в
ее приемный резервуар (п. 5.1.6 СП 32.13330). Расчетные суточные
расходы сточных вод следует принимать как произведение среднесуточного (за год) расхода на коэффициенты суточной неравномерности, принимаемые согласно СП 31.13330.
Максимальный приток сточных вод определяется по формуле:
Q
= Q
К
;
минимальный приток сточных вод определяется по формуле:
Q
= Q
К
,
где Q — среднесуточный (за год) приток сточных вод;
К
, К
— коэффициенты суточной неравномерности притока
сточных вод, максимальный и минимальный, принимаемые в пределах (1,1–1,3) и (0,7–0,9) соответственно (п. 5.2. СП 31.13330).
Q
= 13545,251,2 = 16254,3 м3/сут;
I
Q
= 27847,751,2 = 33417,3 м3/сут.
5
Расчетные расходы сточных вод в л/с принимаются по формулам:
общ
max
1
24
сут
max
общ
max
общ
min
1
24
сут
max
общ
min
общ
max
общ
min
Общий коэффициент
неравномерности
притока сточных вод
Средний расход сточных вод, л/с
5
10
20
50
100
300
500
1000
5000
и
Максимальный при 1 %
обеспеченности
3
2,7
2,5
2,2 2 1,8
1,75
1,7
1,6
Минимальный при 1 %
обеспеченности
0,2
0,23
0,26
0,3
0,35
0,4
0,45
0,51
0,56
Максимальный при 5 %
обеспеченности
2,5
2,1
1,9
1,7
1,6
1,55
1,5
1,47
1,44
Минимальный при 5 %
обеспеченности
0,38
0,46
0,5
0,55
0,59
0,62
0,66
0,69
0,71
16254,3
24
16254,3
24
Q
=
Q
К
,
Q
=
Q
K
,
где К
, К
— коэффициенты неравномерности max и min для
определения расчетных расходов сточных вод, принимаемые с учетом требований по п. 5.1.7 СП 32. 13330 либо по табл. 1.
Таблица 1
Коэффициенты неравномерности для расчетных расходов сточных вод
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. 5 %-я обеспеченность предполагает возможное увеличение (уменьшение) расхода в среднем 1
раз в течение суток 1 % — 1 раз в течение 5–6 суток.
При анализе исходных данных и нормативных требований по
проектированию канализационных насосных станций установлено,
что общие коэффициенты неравномерности притока сточных вод
при 5 % обеспеченности равны: К
общ.max
= 1,55 и К
= 0,62. В этой
общ.min
связи расчетные параметры притока сточных вод составляют:
для первой очереди развития системы водоотведения:
Q
Q
max1 =
min1
=
1,55 = 1050 м3/ч;
0,62 = 420 м3/ч;
6
для второй очереди развития системы водоотведения (на расчет-
33417,3
24
33417,3
24
ный период):
Q
max2
Q
min2
=
=
1,55 = 2158,2 м3/ч;
0,62 = 836,2 м3/ч.
На этапе учебного проектирования насосной станции рассматривается случай только максимального притока сточных вод.
Все дальнейшие расчеты приводятся ниже для II-й очереди развития системы водоотведения. Работа насосной станции на I-ю очередь развития системы водоотведения проверяется.
3. КОЛИЧЕСТВО НАСОСОВ,
РАСЧЕТНЫЕ ПОДАЧИ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ,
ЕМКОСТЬ ПРИЕМНОГО РЕЗЕРВУАРА
Подача и количество насосов на насосной станции назначаются в
зависимости от режимов поступления сточных вод, условий совместной работы насосов, водоводов, регулирующих емкостей и очередности ввода в действие объекта. В целях обеспечения взаимозаменяемости и упрощения эксплуатации оборудования на станциях
чаще устанавливают однотипные насосы.
Расчетная подача насосной станции назначается по величине
максимального притока сточных вод, т.е.:
– на I-ю очередь
Q
нас. ст. расч I
= 1050 / 3,6 = 291,6 л/с;
– на II-ю очередь
Q
нас. ст. расч II
= 2158,2 / 3,6 = 599,5 л/с.
Насосная станция -й категории при авариях на водоводах должна обеспечить подачу воды 100 % от Q притока сточных вод, т.е.
Q
нас. ст. ав
= 599,5 л/с.
Это условие может обеспечиваться за счет дополнительного
включения в работу резервных насосов, применения аварийных емкостей и мероприятий по уменьшению потерь напора по длине водоводов (за счет переключений на ремонтных участках водоводов).
Количество насосных агрегатов на насосной станции должно
приниматься с учетом неравномерности режима поступления сточных вод в приемный резервуар, условий обеспечения оптимальности
работы насосной станции и возможности откачки сточных вод в
7
соответствии с требованиями потребителей. Чем меньше насосов,
двигателей, трубопроводов, запорной и регулирующей арматуры,
тем меньше габариты и стоимость насосной станции.
Минимальное количество насосных агрегатов на насосной станции водоотведения должно приниматься по условию:
m + n 1 + n,
где m — количество рабочих агрегатов;
n — количество резервных агрегатов.
Количество рабочих насосных агрегатов назначается по результатам анализа графика притока сточных вод и режима работы насосной станции в максимальные сутки. Число резервных насосных
агрегатов назначается в соответствии с требованиями нормативных
документов по обеспечению надежности насосной станции. Целесообразно на насосной станции принимать однотипные погружные
насосные агрегаты, что позволяет совмещать машинный зал с приемным резервуаром и откачивать из него сточные воды без всасывающих трубопроводов, сокращать число резервных агрегатов и упрощать их эксплуатацию.
Для насосной станции категории принимается не менее 2 напорных водоводов и 1 аварийный выпуск (см. п. 8.2.6 СП 32.13330).
Дальнейшие расчеты выполняются в последовательности, изложенной ниже.
Анализируя исходный режим поступления сточных вод на насосную станцию (рис. 2) выбираются количество и энергетические
параметры насосов: подача насосной станции равна максимальному
часовому притоку сточных вод, т.е. Q
Q
= 33417,3 м3/сут; количество однотипных рабочих насосных
сут
= 6,46 % от Q
нас. ст.
, где
сут
агрегатов m = 3 шт.
Рис. 2. График поступления и откачки сточных вод
8
Общее количество насосных агрегатов на насосной станции -й
нас.ст.
Q
m
6,46
3
р
m
k
1
1,11
Количество насосов, m
1 2 3
kр
1,11
1,18
1,25
33417,3
100
835,4
3,6
33417,3
100
категории, согласно требованиям СП, принимается равным:
m + n = 3 + 2 = 5.
В этой связи подача каждого однотипного насосного агрегата при
индивидуальной работе должна быть в пределах:
Q1 =
kр =
1,18 2,5 %,
где kр — коэффициент (параллельности), учитывающий увеличение
подачи насоса при отключении из работы двух насосов (см. табл. 1);
m — количество рабочих насосов.
Подача двух насосов при совместной параллельной работе оценивается по формуле:
Q
= Q1 2 0,9 = 2.5 2 0,9 = 4,5 %,
1+2
где 0,9 =
=
— коэффициент снижения подачи двух насосов
при их совместной параллельной работе.
Таблица 2
Коэффициенты, учитывающие увеличение подачи насосной
станции при отключении из параллельной работы насосов
Принимая во внимание результаты выполненного выше анализа,
расчетные подачи насосной станции могут быть равными:
при работе одного насоса: Q
Q1 =
2,5 = 835,4 м3/ч =
= 2,5 % от Q
I
или
сут
= 232 л/с;
при совместной параллельной работе двух насосов:
Q
= 4,5 % от Q
1+2
при совместной параллельной работе трех насосов:
Сточные воды поступают в приемный резервуар, поэтому, его объем должен быть достаточен для приема сточных вод в период включения любого из насосных агрегатов в работу. Обычно время включения насосного агрегата в работу нормируется в пределах t ≤ 5 мин.
Q
= 6,46 % от Q
1+2+3
сут
=
4,5 = 1503,7 м3/ч = 417,7 л/с;
= 2158,3 м3/ч = 599,5 л/с.
сут
9
Баланс поступления и откачки сточных вод насосами,
Часы
суток
Приток
Q, %
Откачка
Q
нас
, %
Поступление, %
W
рег
,
%
Режим работы насосов
в резер.
из резер.
0–1
1,8
1,8 — —
0
1 насос — 43 мин
1–2
1,8
1,8 — —
0
То же
2–3
1,8
1,8 — —
0
“
3–4
1,8
1,8 — —
0
“
4–5
1,8
1,8 — —
0
“
5–6 3 2,5
0,5 — 0,5
1 насос
6–7
3,6
4,1 — 0,5
0
1 нас. — 12 мин, 2 нас. — 48 мин
7–8
6,2 6 0,2 — 0,2
2 нас. — 14 мин, 3 нас. — 46 мин
8–9
6,4
6,46 — 0,06
0,14
3 насоса
9–10 5 5,14 — —
0
2 нас. — 40 мин, 3 нас. — 20 мин
10–11
4,3
4,3 — —
0
1 нас. — 6 мин, 2 нас. — 54 мин
11–12
4,5
4,5 — —
0
2 насоса
12–13 5 4,5
0.5
—
0,64
То же
13–14
6,2
6,46 — 0,26
0,38
3 насоса
14–15
6,3
6,46 — 0,14
0,24
То же
15–16
3,5
3,6 — 0,1
0,14
1 нас. — 27 мин, 2 нас. — 33 мин
16–17
4,5
4,5 — —
0,14
2 насоса
17–18
5,5
5,5 — —
0,14
2 нас. — 30 мин, 3 нас. — 30 мин
18–19
6,46
6,46 — —
0,14
3 насоса
19–20
6,46
6,46 — —
0,14
То же
20–21
6,46
6,46 — —
0,14
“
21–22
3,22
2,76
0,46
—
0,6
1 нас. — 52 мин, 2 нас. — 8 мин
22–23
2,2
2,5 — 0,3
0,3
1 насос
23–24
2,2
2,5 — 0,3
0
То же
100
100
1,66
1,66
пр
Q
J
пр
н.ст
Q
Q
выбранными предварительно
Таблица 3
Примечание:
Q1 = 2,5 %, Q
= 835,4 м3/ч = 232 л/с; Q
сут
Если исходить из условия, что на стадии анализа исходных данных состав оборудования насосной станции не известен, минимальный объем регулирующей емкости приемного резервуара можно
задать с учетом зависимости:
где Qпр — расход сточных вод, равный 50 % от Q
ных вод, при котором наблюдается максимальное количество включений насоса за час, м3/ч;
W
рег
=
1+2
(1 –
10
= 4,5 %, Q
),
сут
; Q
= 6,46 %, Q
1+2+3
притока сточ-
max ч
сут
.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]