Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Насосные станции систем водоснабжения и водоотведения. Учебно-методическое пособие.pdf
Приняв к установке на насосной станции четыре рабочих насоса, подача которых составит Q
= 6,14%, определим по формулам (1.2) и (1.3)
4н
подачу одного, двух и трех рабочих насосов:
Q
3н
,
=
= 1,92%; Q2н = 2· 0,9 ·1,92 % = 3,46%;
,
= 3 · 0,84·1,92% = 4,84%.
Распределим подачу насосов по часам суток (графа 8).
1.3 Насосные станции водоотведения
Расчет насосной станции системы водоотведения начинают с построения графика часового притока сточных вод (приведен в задании). Подача
насосной станции должна быть равна или несколько превосходить максимальный часовой приток стоков:
Q
н.с.
≥Q
max.ч.
(1.12)
В остальное время приток сточной жидкости меньше, и вода откачивается не всеми, а только частью установленных насосов. Насосы могут
полностью отключаться на некоторое время, в течение которого стоки
накапливаются в приемном резервуаре (рис.1.2).
Рис. 1.2. Ступенчатый график притока сточных вод на насосную станцию
и работы насосной станции системы водоотведения
Режим работы насосной станции зависит от емкости приемного резервуара. Размеры приемного резервуара в плане назначают обычно после разработки
схемы размещения насосных агрегатов и трубопроводов и определения размеров машинного зала (см. раздел 5.2.). Так как построение графика работы насосной станции водоотведения трудоемко, то расчет удобнее вести на компьютере.
11
=
,
hl = i · l,
(2.2)
hвс = 1,2· i · l.
(2.3)
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПОРОВ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ
Перед расчетом напора насосной станции рекомендуется составить
схему, на которой изображают насосную станцию, всасывающие и напорные трубопроводы, объект, куда подается вода и высотную схему с пьезометрическими линиями (рис. 2.1 – 2.5).
2.1. Насосные станции второго подъема в системе с водонапорной башей в начале сети
Напор насосной станции определяется в следующем порядке:
1. Определяем расчетную подачу насосной станции, переходя от по-
дачи в процентах от суточной производительности насосной станции к по-
3
даче, выраженной в м
/ч и в л/с. Расчетный расход воды одного трубопро-
вода определяется по формуле:
где n
– число трубопроводов.
тр
(2.1)
Согласно [3, п.7.5 и п.7.6], количество всасывающих линий к насосной станции и напорных линий от насосных станций I и II категорий
должно быть не менее двух. Для насосных станций III категории допускается устройство одной всасывающей и одной напорной линии.
2. По расчетному расходу водовода определяем диаметры всасыва-
ющих и напорных трубопроводов D, скорость движения воды в них V
и гидравлический уклон (потери напора на единицу длины) i, пользуясь
таблицами [19] или приложением А, исходя из скоростей движения воды
в пределах, указанных в [3, табл. 24] или в таблице 7.1.
При этом диаметры 450, 700, 900 мм принимать нежелательно, так
как не выпускается арматура указанных диаметров. Полученные результаты можно свести в таблицу (табл. 2.1).
3. Определяем потери напора в трубопроводах, которые складывают-
ся из потерь на преодоление трения при движении жидкости по трубопроводу h
и потерь на преодоление местных сопротивлений hм, которые учи-
l
тываются в процентах от потерь напора по длине и могут быть приняты
равными для всасывающих трубопроводов – 20%; для напорных трубопроводов – 10%.
Потери напора по длине могут быть определены по формуле:
где l –длина трубопровода.
Потери напора во всасывающих трубопроводах:
12
hн = 1,1· i ·l.
(2.4)
H = (Z
в/б
– Z
рчв
) + H
в/б
+ H0 + hвс + hн + hнс,
(2.5)
H
max
= (Z
тсх
– Z
рчв
) + Hсв + hвс + hн + hнс + h
сети
,
(2.6)
Hсв = 10 + 4 · (nэт – 1),
(2.7)
Потери напора в напорных трубопроводах:
4. Напор насосной станции определяется по формуле (рисунок 2.1):
где Z
– отметка поверхности земли в месте расположения водонапорной
в/б
башни;
Z
H
H
h
отметка расчетного уровня воды в РЧВ;
рчв –
– высота водонапорной башни от поверхности земли до дна бака;
в/б
– высота слоя воды в баке водонапорной башни;
0
– потери напора в коммуникациях насосной станции, принимаемые
нс
равными 2 – 4 м.
2.2. Насосные станции второго подъема в системе с контррезервуаром
Особенность расчета насосной станции второго подъема заключается
в том, что напор насосов определяется для двух режимов работы станции
(рис. 2.2):
- в час максимального водопотребления, когда в сеть часть воды пода-
ется насосной станцией, а другая часть поступает из водонапорной башни;
- при транзитной подаче воды в башню.
Максимальное водопотребление. Расчетная подача насосной станции, потери напора определяются по разделу 2.1 (п.1 – п.3).
Напор насосной станции при максимальном водопотреблении вычисляют по формуле:
где Z
H
св
h
сети
– отметка поверхности земли в точке схода;
тсх
– свободный напор в сети, зависит от этажности застройки nэт [3, п.5.11]:
– потери напора в сети до диктующей точки при максимальном водо-
потреблении (по заданию).
Подача транзитного расхода воды в водонапорную башню. Заполнение водонапорной башни желательно производить в часы малого водораз-
бора при уменьшенной подаче насосной станции. Подачу при транзите
определяют по графику водопотребления и ступенчатому графику работы
насосов.
Подача при транзите равна подаче насосной станции для часа, когда
наблюдается наибольшая разность между подачей насосов и водопотреблением.
Напор насосной станции при транзите определяется по формуле:
13
=
/
+
/
+ +
+
+
+
,
(2.8)
Рис. 2.1. Схема к определению напора насосной станции второго подъема
в системе с башней в начале сети
Рис. 2.2. Схема к определению напора насосной станции второго подъема
в системе с контррезервуаром
14
=
,
H = (Zдт – Z
рчв
) + Hсв + hвс + hн + h
н.с.
+ h
сети
,
(2.10)
где
,
– потери напора во всасывающих трубопроводах, в напорных
трубопроводах при транзите, определяемые по формулам (2.3) и (2.4) с
учетом того, что диаметры трубопроводов уже подобраны;
– потери напора в коммуникациях насосной станции при транзите, ко-
торые можно принять пропорциональными квадрату расходов:
(2.9)
– потери напора в сети до водонапорной башни при транзите (по
заданию).
Напор насосной станции следует принимать равным большему из
полученных по расчету. Как правило, больший напор получается при транзите воды в башню.
2.3. Насосные станции второго подъема в безбашенной системе
Расчетная подача насосной станции, потери напора определяются по
разделу 2.1 (п.1 – п.3).
Напор насосной станции вычисляют по формуле (рис. 2.3):
где Zдт – отметка поверхности земли в диктующей точке;
h
– потери напора в сети до диктующей точки.
сети
Безбашенная система является закрытой, и создаваемый в ней насосами напор будет зависеть от подачи насосов и от водоразбора. При уменьшении водоразбора напор в сети будет повышаться, при увеличении – снижаться. При расходах, меньших подачи насосной станции, в сети возникают
избыточные напоры, снижающие КПД насосной станции, увеличивающие
энергозатраты на подачу воды и ведущие к утечкам и непроизводительным
расходам. На рисунке 2.4 приведен пример работы трех насосов станции
второго подъема, подающих воду в безбашенную систему.
2.4. Насосные станции второго подъема при подаче воды на тушение пожара
1. Подача расчетного расхода воды на тушение пожара Qп должна
быть обеспечена в час максимального водопотребления, т.е., в момент
наиболее напряженной работы насосной станции и водопроводной сети.
15
=
+ ,
(2.11)
Рис. 2.3. Схема к определению напора насосной станции второго подъема
в безбашенной системе
Рис. 2.4. График работы насосной станции второго подъема в безбашенной системе
Подача насосной станции второго подъема при пожаре определяется
по формуле:
16
Qп = (q
нар
+ qвн) · nп.
(2.12)
=
+
+
+
+
+
,
(2.13)
Вид трубо-
Количество
Расход одно-
Q
1тр
, л/с
Диаметр D,
Скорость
Гидравли-
i
Всасывающий
2
153,5
400
1,16
0,00454
Напорный
2
153,5
400
1,16
0,00454
где Qп – расход воды на тушение расчетного количества одновременных
пожаров n
:
п
Расчетный расход воды одного водовода при пожаре определяется по
формуле (2.1).
2. При известном диаметре по расчетному расходу водовода при пожаре определяем скорость движения воды в трубопроводах V и гидравлический уклон (потери напора на единицу длины) i при пожаре (табл. 2.2).
3. Определяем потери напора во всасывающих и напорных трубопроводах по формулам (2.3) и (2.4).
Потери в коммуникациях насосной станции
можно принять про-
порциональными квадрату расходов по формуле (2.9).
4. Напор насосной станции при пожаре определяют по формуле (рис. 2.5):
где – отметка поверхности земли в расчетной точке пожара;
– отметка дна в резервуаре чистой воды;
– свободный напор при пожаре, принимается равным 10 м [17];
– потери напора в сети до расчетной точки пожара.
Пример 2.1. Определить напор насосной станции второго подъема в
системе с водонапорной башней в начале сети при подаче хозяйственнопитьевого расхода и при пожаротушении. Суточная подача насосной станции 20 000 м
3
/сут. Максимальное часовое водопотребление 6,14%, подача
насосной станции 5,53 %. Количество одновременных пожаров 2, расход
воды на один наружный пожар 35 л/с. Отметка расчетного уровня воды в
РЧВ 20,4 м, отметка дна РЧВ 18,0 м. Отметка земли в месте расположения
водонапорной башни 28,0 м, отметка земли в расчетной точке пожара 25,0
м. Высота водонапорной башни 24 м, высота слоя воды в баке 8,2 м. Расстояние от резервуаров чистой воды до насосной станции второго подъема
(длина всасывающих трубопроводов) 20 м, длина напорных водоводов
1500 м. Потери напора в сети при пожаротушении составят 19,36 м.
1106 м
Подача насосной станции составит Q
3
/ч = 307 л/с.
= 5,53% · 20 000 м3/сут =
н.с.
Принимаем две всасывающих и две напорных линии, выполненные
из стальных труб.
Таблица 2.1
Результаты расчета трубопроводов при хозяйственно-питьевом расходе
провода
линий n
го водовода
17
мм
V, м/с
ческий уклон
Вид трубопро-
Количество
Расход од-
л/с
Диаметр
Скорость
Гидравлический
Всасывающий
2
210,5
400
1,58
0,00845
Напорный
2
210,5
400
1,58
0,00845
Потери напора: во всасывающем трубопроводе hвс = 1,2. 0,00454 ·20
= 0,11 м; в напорном трубопроводе h
= 1,1·0,00454 · 1500 = 7,49 м. Потери
н
напора в коммуникациях насосной станции принимаем равными 3 м.
Напор насосной станции при подаче хозяйственно-питьевого расхода
Н = (28,0 – 20,4) + 24 + 8,2 + 0,11 + 7,49 + 3 = 50,4 м.
Рис. 2.5. Схема к определению напора насосной станции второго подъема при пожаре
Максимальное часовое водопотребление Q
= 1228 м
= 341 + 2 ·(35 + 5) = 421 л/с.
3
/ч = 341 л/с. Подача насосной станции при пожаре
Потери напора: во всасывающем трубопроводе
= 0,20 м; в напорном трубопроводе
= 1,1· 0,00845 · 1500 = 13,94 м.
= 6,14% · 20 000 м3/сут
max ч
= 1,2· 0,00845 · 20
Таблица 2.2
Результаты расчета трубопроводов при подаче воды на пожаротушение
вода
линий n
ного водо-
вода Q
1тр
D, мм
,
V, м/с
уклон i
Потери напора в коммуникациях насосной станции при пожаре
= 3 · (421/307)2 = 5,64 м. Напор насосной станции при пожаре
п
Н
= (25,0 – 18,0) + 10 + 0,20 + 13,94 + 5,64 + 19,36 = 56,14 м.
18
H = (Z – Z
рез
) + hн + h
н.с.
+ h
з
(2.14)
Z
рез
= Zл - 1
(2.15)
2.5. Насосные станции водоотведения
1. Определяем расчетную подачу насосной станции, переходя от подачи в процентах от суточной производительности насосной станции к подаче, выраженной в м
3
/ч и в л/с.
Расчетный расход воды одного трубопровода определяется по фор-
муле (2.1).
Согласно [9, п.8.2.6] число напорных трубопроводов от насосных
станций любой категории надежности действия необходимо принимать на
основании технико-экономических расчетов с учетом возможности
устройства аварийного выпуска (перепуска), регулирующей емкости, использования аккумулирующей вместимости подводящей сети, допускаемого снижения водопотребления согласно [3].
Как правило, для насосных станций первой категории необходимо
принимать не менее двух напорных трубопроводов. Для насосных станций
второй и третьей категорий допускается предусматривать один напорный
трубопровод.
2. По расчетному расходу трубопровода определяем диаметр напорных
трубопроводов D, скорость движения воды в них V и гидравлический уклон
(потери напора на единицу длины) i, пользуясь таблицами [14] или приложением Б. Согласно [9, п.8.2.8], скорости движения сточных вод во всасывающих и напорных трубопроводах должны исключать осаждение взвесей в них.
Для бытовых сточных вод наименьшие скорости следует принимать не менее
1 м/с. Если на насосной станции установлено два и более рабочих насоса,
скорость движения воды в напорном трубопроводе в периоды работы одного
насоса должна быть проверена на незаиливание труб.
3. Определяем потери напора в напорных трубопроводах по формуле
(2.3). Потерями напора во всасывающих трубопроводах можно пренебречь
из-за их малой длины.
4. Напор насосной станции водоотведения определяется по формуле
(рис. 2.6):
где Z – отметка максимального уровня в приемной камере очистных сооружений или в приемном колодце вышележащего коллектора;
Z
отметка среднего уровня сточных вод в приемном резервуаре, прини-
рез -
маемая на 1 м ниже лотка подводящего коллектора:
hнс – потери в коммуникациях насосной станции, принимаемые равными
2 – 4 м;
h
– запас на излив жидкости из трубопровода, принимаемый равным 1 м.
з
19
Рис 2.6. Схема к определению напора насосной станции системы водоотведения
Пример 2.2. Определить напор насосной станции системы водоотве-
дения. Суточная подача насосной станции 18 000 м
3
/сут. Максимальный
часовой приток сточных вод на насосную станцию 6,10%. Отметка лотка
подводящего коллектора 20,6 м, отметка уровня воды в приемной камере
очистных сооружений 31,0 м. Расстояние от насосной станции до очистных сооружений (длина напорных трубопроводов) 1200 м.
1098 м
Подача насосной станции составит Q
3
/ч = 305 л/с. Принимаем две напорных линии. Расход воды по од-
= 6,10% · 18 000 м3/сут =
нс
ному трубопроводу составит 305 : 2 = 152,5 л/с. По приложению Б находим: диаметр трубопровода D = 400 мм, скорость движения воды V = 1,22 м/с
i = 0,0051. Потери напора в напорном трубопроводе h
= 1,1· 0,0051 · 1200
н
= 6,73 м. Потери напора в коммуникациях насосной станции принимаем
равными 3 м. Отметка среднего уровня сточных вод в приемном резервуаре Z
= 20,6 – 1 = 19,6. Напор насосной станции Н = (31,0 – 19,6) + 6,73
рез
+ 2 + 1 = 21,13 м.
20