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
сечения «А» соответствуют расчетным значениям подачи и напора
нас.ст
Q
m
j
Qj, м3/с
Q
j
2
, м3/с
k
Нj = k Q
j
2
1
0,1
0,01
1050
10,50
2
0,2
0,04
1050
42 3 0,3
0,09
1050
94,5
0,208
0,200
1
1450
n
1450 0,2
0,208
1
n
n
1450
1394
1
H
H
45
42
насосной станции);
из точки «А» проводится горизонталь (линия расчетного напора
— Н = 42 м);
на горизонтали, начиная от оси ординат, откладывается отрезок,
длина которого соответствует параметру Q1 =
, где m = 3 —
количество насосов, работающих параллельно.
Таким образом, на графике рис. 6 определяется точка «а» с координатами: Q1 = 200 л/с, Н1 = 42 м. Через точку «а» должна проходить
характеристика насоса Н1–Q1 с измененным числом оборотов n1.
Выше отмечалось, что при изменении n n1 точки на характеристике Н–Q смещаются по кривой Н = kQ2.
Выполнив построение кривой Н = 1050Q2 (по данным табл. 7),
проходящей через точку «а», на первоначальной характеристике
Н–Q получим точку «с», с координатами: Qс = 208 л/с, Нс = 45 м.
Таблица 7
Расчетные параметры для построения кривой
подобия режимов работы насоса
Далее, в соответствии с пропорциональностью Q/Q1 = n/n1, рассчитываются искомые величины:
=
; n1 =
= 1394,2 1394 об/мин;
k =
=
= 1,04; kн =
=
= 1,071,
где kq, kн — коэффициенты пропорциональности.
Заметим, k
2
kн. Это неравенство обусловлено рядом допущений,
q
которые были приняты при выводе «закона пропорциональности».
Чтобы выполнить построение новой характеристики Н1–Q1 при
n1 = 1394 об/мин, необходимы дополнительные точки. Координаты
этих точек рассчитываются по координатам дополнительных точек
2, 3, 4, выбранных произвольно на кривой Н–Q (табл. 8).
21
Расчетные параметры насоса до и после
n,
об/мин
Точка 2
Точка 3
Точка 4
Н, м
Q, м3/с
, %
Н, м
Q, м3/с
, %
Н, м
Q, м3/с
, %
1450
54
0,1
55
37
0,25
77
32,5
0,3
72
1394
50,42
0,097
54,6
34,5
0,244
76,8
30,11
0,293
71,8
регулирования частоты вращения ротора насоса
Примечание: kq = 1,04; kн = 1,071.
Таблица 8
Рис. 6. Графики для определения необходимых
длин прямых участков трубопроводов перед
диафрагмами, соплами и соплами Вентури:
а — прямые участки за местными сопротивлениями, создающими винтовое движение потока; б — то же за двойными поворотами потока; в — то же за местными сопротивлениями, не создающими винтового движения потока,
и за конически сходящимися патрубками; г — то же за
полностью открытыми вентилем и задвижкой; 1, 2, 3, 4 —
кривые соответственно для колен и тройников, переходов,
вентиля и задвижки; m = (d/Dу)2, d — диаметр участка
сужения, Dу — условный диаметр трубопровода
22
При новом числе оборотов n1 изменяется и значение к.п.д. насоса
1. Пересчитать характеристику 1–Q1 при n1 = 1394 об/мин можно
если воспользоваться формулой Moody:
н = 1 – [(1 – н) (Dм / Dн)
н = 1 – [(1 – н) (Dм / Dн)
0,25
(nм /nн)
0,25
] при n
0,1
],
/nн = 1.
м
Таким образом, меняя число оборотов колеса (вала) насоса можно
регулировать подачу и напор насоса в оптимальных пределах.
Для уточнения режима работы насосной станции, у которой энергетические параметры насосов будут соответствовать данным графических построений (рис. 6), составляется таблица баланса поступлений и откачки сточных вод при выбранной емкости W
= 0,6% от Q
По графику рис. 6 находим: Q
Q
= 599,6 л/с = 6,46 %.
1+2+3
(табл. 9).
сут
=
280 л/с = 3 %; Q
1
= 200,5 м3 =
рег
= 480 л/с = 4,0 %;
1+2
Время работы насосов по минутам в часы суток рассчитывается:
с 0–1 ч 1,8 = 3x, x = 0,6 или 1 насос работает 36 мин;
с 6–7 ч 3,1 = 3x + 4 (1–x), x = 0,9 или 1 насос работает 54 мин., а
2 насоса — 6 мин;
с 9–10 ч 5,18 = 4x + 6,46 (1–x), x = 0,52 или 2 насоса работают
31 мин, а 3 насоса — 29 мин;
с 11–12 ч 4,8 = 4x + 6,46 (1–x), x = 0,32 или 2 насоса работают
20 мин, а 2 насоса — 40 мин;
с 12–13 ч
с 13–14 ч 6,4 = 4x + 6,46 (1–x), x = 0,02 или 2 насоса работают
2 мин, а 3 насоса — 58 мин;
с 14–15 ч 6,3 = 4x+ 6,46 (1–x), x = 0,06 или 2 насоса работают
4 мин, а 3 насоса — 56 мин;
с 16–17 ч 5 = 4x+ 6,46 (1–x), x = 0,59 или 2 насоса работают 36 мин,
а 3 насоса — 24 мин;
с 17–18 ч 5,5 = 4x + 6,46 (1–x), x = 0,39 или 2 насоса работают
23 мин, а 3 насоса — 37 мин;
с 22–23 ч 2,42 =3x, x = 0,8 или 1 насос работает 48 мин;
с 23–24 ч 2,2 = 3x, x = 0,73 или 1 насос работает 44 мин.
Итого за сутки режим работы насосов:
1 насос t = 506 мин = 8,43 ч,
2 насоса t = 203 мин = 3,38 ч,
3 насоса t = 544 мин = 9,07 ч.
23
Таблица 9
Часы
суток
Приток
Q, %
Подача
Q
н.с
., %
Поступление, %
W
рег
, % Режим работы
насосов
в рез.
из резер.
0-1
1,8
1,8 - -
0
1 насос — 36 мин
1-2
1,8
1,8 - - 0 «
2-3
1,8
1,8 - -
0 « 3-4
1,8
1,8 - -
0 « 4-5
1,8
1,8 - -
0
«
5-6
3,0
3,0 - - 0 1 насос
6-7
3,6
3,1
0,5 0,5
1 нас. — 54мин,
2 нас. — 6 мин
7-8
6,2
6,46
0,26
0,24
3 насоса
8-9
6,4
6,46
-
0,06
0.18
3 насоса
9-10
5,0
5,18
-
0,18
0
2 нас. — 31 мин,
3 нас. — 29 мин
10-11
4,3
4, 0
0,3 - 0.3
2 насоса
11-12
4,5
4,8 - 0,3
0
2 нас. — 40мин,
3 нас. — 20 мин
12-13
5,0
4,8
0,2 - 0,2
2 нас. — 40 мин,
3 нас. — 20 мин
13-14
6,2
6,4 - 0,2
0
2 нас. — 2 мин,
3 нас. — 58 мин
14-15
6,3
6,3 - -
0
2 нас. — 4 мин,
3 нас. — 56 мин
15-16
3,5
3,0
0,5 - 0,5
1 насос
16-17
4,5
5,0 0,5
0
2 нас. — 36 мин,
3 нас. — 24мин
17-18
5,5
5,5 - -
0
2 нас. — 23 мин,
3 нас. — 37 мин
18-19
6,46
6,46 - - 0 3 насоса
19-20
6,46
6,46 - - 0 3 насоса
20-21
6,46
6,46 - - 0 3 насоса
21-22
3,22
3
0,22
-
0,22
1 насос
22-23
2,2
2,42
-
0,22
0
1 нас. — 48 мин
23-24
2,2
2,2 - -
0
1 нас. — 44 мин
Итого
100
100
1,72
1,72
Баланс поступления и откачки сточных вод выбранными насосами
Примечание:
280 л/с — подача одного насоса, определенная по графику (рис. 5).
Q1 = 2803,6 = 1008 м3/ч; Q1 = (1008100) / 33417,3 3 %.
Тогда:
Q1 = 3 %; Q
Wp = 0,5 %; Q
=280 л/с; Q
сут
= 33417,30,50,01 = 167 м3.
сут
= 4 %; Q
1+2
= 480 л/с; Q
сут
24
= 6,46 %; Q
1+2+3
= 599,6 л/с;
сут
8. ПРОВЕРКА ПОДАЧИ НАСОСНОЙ СТАНЦИЕЙ
3zz
2
а
2
17
0,5996
2
18
0,5996
a
S
S
50
47,28
3zz
СТОЧНЫХ ВОД ПРИ АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ
И НА I ОЧЕРЕДЬ СТРОИТЕЛЬСТВА
Согласно требованиям СП, насосная станция, имеющая аварийный выпуск, должна обеспечить 100 %-ю подачу воды от Q
pacч
на
очистные сооружения при аварии на одном из водоводов, что составляет Qав = 599,6 л/с.
Из графика рис. 5 видно, что если один из водоводов полностью
перекрыть, то подача воды насосной станцией будет снижена более
чем на 30 % от Q
. Избежать снижения подачи воды и сброса сто-
расч
ков через аварийный колодец можно либо установкой на насосной
станции дополнительного насосного агрегата и устройством переключений на водоводах (водоводы делятся на ремонтные участки с
переключениями между ними), либо устройством дополнительной
аварийной емкости Wав.
Допускается, что в случае аварии на водоводе в работу включается дополнительно один резервный насосный агрегат и отключается
ремонтный участок на отказавшем водоводе. Количество ремонтных
участков на каждом водоводе рассчитывается.
Выразим удельное сопротивление водоводов при аварии в долях
от удельного сопротивления водоводов в период нормальной их работы S:
Sa = S; =
,
где z — число ремонтных участков на каждом из водоводов.
Известно
h = S Q2; ha = Sa Q
.
При нормальном режиме
h = 17 м, Q = 599,6 л/с = 0,5996 м3/с, S =
При аварии на водоводах (по графику рис. 6) необходимо и достаточно, чтобы:
hа = 18 м, Qа = 599,6 л/с = 0,5996 м3/с.
Тогда:
Sa =
1,06 =
= 50, а =
=
= 1,06
, 0,06 z = 3, следовательно, z .
25
= 47,28.
Следовательно, в данной ситуации устройство большого числа
33417,3
24
330
1 0,55.
599,6
ремонтных участков на водоводах не целесообразно, поэтому предусматривается аварийно-регулирующий резервуар АРР емкостью
Wав = Qtав = 785,812 = 9429,6 м3, где Q — среднечасовое снижение
подачи воды при аварии на одном из водоводов; Q =
0,55 =
= 785,8 м3; tав — среднее время ликвидации аварии на водоводе
D 400 мм (см. СП); tав = 12 ч.
Возможная подача насосной станции при аварии на одном из водоводов и дополнительном включении в работу резервного агрегата
(определяется по графику совместной работы насосов и водоводов)
равна 350 л/с. Вероятная доля снижения подачи воды насосной
станцией при аварии на одном из водоводов
В связи с этим на насосной станции предусматривается аварийнорегулирующий резервуар (АРР), куда будут поступать сточные воды
в период аварии на водоводе. В часы минимального притока Q
min
накопленные в АРР сточные воды будут откачиваться насосной
станцией. Дополнительно АРР будет выполнять функции регулятора
при неравномерности поступления сточных вод в целях обеспечения
оптимальной работы насосной станции.
При анализе характеристик совместной работы насосов и водоводов можно убедиться также, что на I очередь строительства расчетный приток сточных вод Q = 291,6 л/с откачивается двумя насосами
при работе на один водовод.
Вывод: выбранные марки насосов и электродвигателей обеспечивают
подачу воды при всех расчётных режимах работы насосной станции.
9. ПОДБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ
Выбранные по каталогу электрические двигатели для привода
насосов рассчитаны на работу при напряжении электрического тока
U = 660 В (см. марку электродвигателя).
По заданию напряжение тока в сети энергоснабжения: U = 6000 В.
Чтобы обеспечить поступление тока к электродвигателям с требуемым напряжением необходимо предусмотреть установку на насосной станции понижающих силовых трансформаторов.
26
«Кажущаяся» мощность трансформаторов оценивается по мощ-
c
η сos φ
н
KP
дв
γ
102 ηη
н
QH
0,9 132 3
0,8 0,94
ности приводных электродвигателей основной группы насосов и
мощности электроприводов задвижек, подъемного оборудования,
вспомогательных насосов, электроосветительных, электроотопительных устройств и рассчитывается по формуле:
где N =
S =
+ (1050);
+ (1050) [кВА], т.е. S N,
Кс — коэффициент спроса по мощности, зависит, от числа работающих электродвигателей: при двух двигателях Кс = 1, при трех
Кс = 0,9, при четырех Кс = 0,8, при пяти Кс = 0,7;
Рн — номинальная (паспортная) мощность электродвигателей
основных насосов (без резервных агрегатов);
сos = 0,92 — коэффициент мощности электродвигателя;
дв = 0,9–0,94 — к.п.д. электродвигателя;
– к.п.д. насоса;
н
1050 кВА — нагрузка от вспомогательного оборудования.
Нa насосной станции устанавливается 3 рабочих и 2 резервных
насосных агрегата. Номинальная мощность (паспортная ) каждого
электродвигателя 132 кВт, тогда:
S =
+ 30 = 504 кВА.
Таким образом, суммарная мощность трансформаторов на насосной станции должна находиться в пределах > 504 кВА.
Отечественной промышленностью выпускаются трансформаторы
мощностью: 75, 100, 180, 320, 420, 560, 750, 1000, 1800 кВА и т.д. На
насосной станции необходимо установить трансформаторы с оптимальным использованием их мощности. Недогруженные трансформаторы снижают сos . Поскольку режим работы насосной станции
не равномерный, то и мощность трансформаторов в течение суток
будет востребована не одинаково. При запуске электродвигателя
пусковой ток возрастает в 5–7 раз.
Если потребляемая мощность каждого устанавливаемого насосного
агрегата при работе на закрытую задвижку не превышает N
то в момент пуска: N
= 607 = 420 кВт.
пуск
= 60 кВт,
х.х
С учетом этой особенности и имеющего ряда трансформаторов,
на насосной станции предусматривается установка 3 трансформато-
27
ров марки ТМ 320/6-10 мощностью 3203 = 960 кВА. Данный выбор
Число
раб.
нас.
Q,
м3/с
H,
м
н дв
Про-
должи-
тель-
ность
t, ч
N = N
пуск
+
н дв
γ
102 ηη
QH
+ 3050, кВт
Мощность
включенных
трансформа-
торов, кВт
%
перегруз.
(+),
недогруз.
(–)
трансфор-
маторов
1
0,28
28
68
0,92
8,43
607+30=450*
(122+30=153)
2320
(320)
–29 %
(–0,52)
2
0,48
37
74
0,93
3,38
450+122=572*
(253+30=283)
2320
(320)
–10 %
(–0,11)
3
0,5996
42
0,8
0,94
9,07
450+253=703*
(328+30=358)
3320
(2320)
–27 %
(–0,44)
3 3 3
1 1 1 2 2 2
102 1
02 102
Q H T
Q H T Q H T
1 1 1
н1 дв1
1
102 ηη
Q H T
2 2 2
22
1
102 ηη
Q H T
3 3 3
33
1
102 ηη
Q H T
280 28 8,43 480 37 3,38 599,6 42 9,07
102 102 102
280 28 8,43 1 480 37 3,38 1 599,6 42 9,07 1
102 0,68 0,92 102 0,74 0,93 102 0,8 0,94
обосновывается расчетами, которые представлены в табл. 9.
Таблица 9
Расчетные параметры насосной станции
Примечание. При выходе из строя одного трансформатора перегрузка других
составит: 640 – 703 = –63 или 9,8 %, что меньше допустимой временной перегрузки
мощности на 20–40 %.
*Первое значение — пусковая мощность, значение в скобках — мощность при
установившемся режиме.
10. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
РАБОТЫ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ
Коэффициент полезного действия насосной станции определяет-
ся по формуле
н.ст
=
/
/
=
/
= (647,95 + 588,52 + 2239,32) / (1035,72 + 855,15 + 2977,82) = 0,71.
+
28
+
=
/
=
Расход энергии рабочими насосами в сутки составляет
3 3 3
1 1 1 2 2 2
1 1 2 2 3 3
1 1 1
102 η η 102 η η 102 η η
Q H T
Q H T Q H T
оп оп
н дв
24 γ
102 ηη
m Q H
24 3 215 40
102 0,8 0,94
А
фак
=
= 4868,69 кВт.
Если бы все установленные насосы работали в оптимальном режиме в течение 24 ч в сутки, то при этом было бы израсходовано
энергии
А
опт
=
=
= 8072,59 кВт,
где m — число рабочих агрегатов.
Коэффициент полезного использования установленной мощности
исп
= А
факт
/А
= 4868,69 / 8072,59 = 0,6.
опт
Удельная норма затрат энергии, отнесенная к 1000 тонналитрам
полезной работы, определяется по формуле
н 1000 м
3
= 2,72 /
= 2,72 / 0,71 = 3,83.
нас.ст
Y
11. ПОДБОР РЕШЕТОК И ДРОБИЛОК
На насосной станции (в приемном резервуаре) устанавливаются
решетки и дробилки. При определении типоразмера решеток для
каждого конкретного случая необходимы следующие исходные данные: максимальный секундный приток сточных вод, требуемая ширина прозоров решетки и глубина наполнения канала. Тип решетки
выбирается по таблице справочника по специальным работам [1].
Необходимая суммарная площадь живого сечения всех рабочих
решеток F
где Q
mаx
, м2, рассчитывается по формуле
сум
F
сум
= Q
/ = 0,599 / 0,9 = 0,665 м2,
mаx
— максимальный приток жидкости, м3/с;
— скорость движения жидкости в прозорах решетки, м/с, выбираемая в увязке с числом рабочих решеток; = 0,6–0,9 м/с.
Необходимая площадь живого сечения одной решетки
F = F
/ 1= 0, 665 / 1 = 0, 665 м2,
сум
где n — число рабочих решеток (следует принимать минимальное
число).
Проектируются одна рабочая и одна резервная решетки, одна
дробилка.
Учитывая межлопастные зазоры в насосах, установленных на
насосной станции, по справочнику выбираются:
29
• механизированные наклонные решетки марки МГ10Т поворот-
ного типа с шириной прозоров 100 мм, массой каждой 1800 кг;
• дробилка марки Д-3, производительностью 300–600 кг/ч, массой
437 кг.
Марка дробилки выбирается с учетом следующих расчетных
данных.
При ширине прозоров в решетках 16–124 мм количество отбросов, задерживаемых на решетках, находится в пределах 1,2 л/год на
одного человека [1].
При норме водоотведения на одного человека 300 л/сут число жителей
в заданном населенном пункте равно N = 33417,31000 / 300 = 111391 чел.
Количество отбросов, задерживаемых на насосной станции, составляет: 1,2111391 / 365 = 366,2 л/сут = 366,2 кг/сут = 15,2 кг/ч.
Дробилка работает периодически, по мере накопления отбросов.
12. ВЫБОР ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
Вид подъемно-транспортного оборудования принимается в зависимости от массы монтируемого оборудования и габаритов здания
насосной станции с учетом удобства их эксплуатации.
Принимаются:
• балки неподвижные (монорельсы) с кошками и талями при мас-
се груза до 1000 кг;
• краны подвесные (кран-балки) при массе до 5000 кг;
• краны мостовые при массе груза более 5000 кг.
Каждый насосный агрегат, монтируемый на насосной станции,
имеет массу 1200 кг, а каждая решетка — 1800 кг. В связи с этим, в
подземной части станции предусматривается подвесной кран для
обеспечения ремонта, монтажа и демонтажа насосных агрегатов,
трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры и т.д., в наземной
части станции также кран-балка. Для въезда автотранспорта на
станцию предусматриваются въездные ворота 33,6 м и монтажная
площадка (размеры приведены на чертеже).
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]