Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технико-экономическое сравнение и выбор наилучшего варианта системы подачи и распределения воды (СПРВ). Учебное пособие
.pdf
мой области работы выбирают две точки 1 и 2 с координатами Н1, Q1,
2
1
0
1
0
QS
НН
+
=
2
2
0
2
0
QS
НН
+=
2
0
0
k
S
S
k
=
и Q2 и далее определяют значения Н0 и S0, смотри рис. 4:
Н
2
S
0
H1–H
=
или
2
2
2
, (21)
2
–
1
. (22)
Гидравлическое сопротивление k параллельно работающих насосов определяется по формуле:
(23)
Значения S0 и Н0 для насоса Д 1250-125 [13] равны:
Q1 = 1000 м3/ч = 0,278 м3/с; Н1 = 136 м,
Q2 = 1550 м3/ч = 0,417 м3/с; Н2=107 м,
S0 = (136 – 107) / ( 0,4782 – 0,2782 ) = 300,19,
Н0 = 136 + 300,19 ⋅ 0,2782 = 159,20.
Следовательно, в аналитическом виде характеристика насоса
Д1250-имеет вид:
Н =159,2 – 300,19 ⋅ Q2.
Проверка при Q = 0,3 м3/с показала, что Н = 132,18 м, располагается на кривой Q-H насоса Д1250-125.
Для двух параллельно работающих агрегатов кривая Q-H имеет
следующий аналитический вид:
Н =159,2 – (300,19 / 4) ⋅ Q2 = 159,20 – 75,05 ⋅ Q2.
В каждом варианте при необходимости предусматривается возможность обточки рабочего колеса или изменения числа оборотов
с целью изменения характеристики насоса для оптимизации работы
системы и поддержания в диктующей точке требуемого свободного
напора 26 м.
Расчеты для оценки надежности работы СПРВ выполнены с применением существующей программы [11, 14].
Результаты расчета вариантов проекта СПРВ на надежность ее
функционирования представлены в табл.8. Для каждого варианта, по
данным расчета, установлен диктующий надежность системы узел.
31
Диктующим надежность узлом является тот, у которого сумма
Результаты расчетов
для вариантов
Среднее время работы с нормальным
Среднее время работы со сниженным
Среднее время работы с уровнем ниже
Среднее время работы исправной водо-
Среднее время работы с двумя и более
Номер участка, выключение которого
Максимальное снижение расчетного рас-
(Тс + Та) имеет максимальное значение или Тн – минимальное. В том
случае, если имеется несколько узлов с одинаковыми максимальными
величинами (Тс + Та), диктующим является тот, у которого больше
величина Та.
Таблица 8
Технико-экономические показатели вариантов проекта СПРВ
Наименование показателей
В-1 В-2 В-3 В-4
Номера узлов, диктующих надежность 7 6,7,8 8 8
уровнем Тн (в течение года)
уровнем (Тс + Та) (в течение года)
допустимого Та (в течение года)
проводной сети То (в течение года)
одновременно отключенными участками
приводит к максимальному снижению
хода при отключении одного участка, %
0,96346 0,96468 0,9609
3
0,03654 0,03532 0,03907 0,0402
0,03654 0,03532 0,03386 0,0296
0,96468 0,96093 0,9597
0,9634
0,00125 0,00117 0,00144 0,0015
3 3,4 3 4
35,25 32,84 42,85 37,78
0,9571
9
7
1
2
Из табл. 8 следует, что из всех рассмотренных вариантов нормативным требованиям отвечает только полностью исправная водопроводная сеть. Для варианта В-1 водопроводная сеть в течение года
бывает исправной 365 ⋅ 0,96346 = 351,7 суток, в остальное время она
неисправна, т. е. отключен один или более участков. При отключении
любого участка происходит снижение давления в диктующих узлах
ниже 10 м. Кроме того, отключение водоводов (участок 3 или 4) приводит к снижению подачи воды более чем на 30 %. Очевидно, все
представленные варианты не могут рассматриваться в качестве возможных проектных решений, так как не отвечают нормативным
требованиям [1].
32
2.4. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ
НАДЕЖНОСТИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Анализ вариантов проекта СПРВ позволил сделать следующие
выводы:
– длина водоводов от насосной станции до водопроводной сети
составляет значительную часть от общей длины всех трубопроводов
СПРВ и поэтому во всех вариантах их стоимость равна более половины капитальных затрат (табл.7);
– водоводы от насосной станции практически не имеют резерва
пропускной способности. Например, в В-1 скорость в водоводах
равна V3=2,17 м/с, V4=2,05 м/с, соответственно потери напора
h3=44,97 м, h4 = 44,78 м. В других вариантах наблюдается аналогичная картина;
– в водоводах от водонапорной башни (ВБ) до водопроводной
сети (участки 15 и 16) потери напора составляют 5 м, в то время
как разность отметок земли между ВБ и узлами 7 и 8, в которых эти
водоводы присоединяются к водопроводной сети, равна только 3 м.
Совершенно очевидно, что размещение ВБ на отметке 122 м нецелесообразно и ее следует расположить ближе к сети (уменьшить
длину водоводов) даже за счет некоторых потерь в высотном
расположении.
Проведенный анализ позволил внести коррективы в схему водопроводной сети и наметить для расчета следующий вариант СПРВ (В-5).
Вариант В-5:
1) изменена структура водоводов, идущих от насосной станции,
за счет сооружения перемычек с целью уменьшения длины отключаемого при аварии участка;
2) изменено местоположение ВБ за счет переноса ее на отметку
119,5 м, что позволяет уменьшить длину водоводов (участки 15 и 16)
до 50 м;
3) диаметр водоводов от узла 11 до узлов 5 и 9 принят равным
500 мм, длинна участков 3 и 4 принята по 300 м, остальных – 368 м.
Расчетная схема сети для В-5 представлена на рис. 5.
33
Рис. 5. Схема водопроводной сети В-5
34
Свободные напоры в узлах сети
Расчетный свободный напор в узле, м
3 6 7
8 1 8,86
> 10
> 10
6,20
2
7,42
> 10
> 10
3,88
3
8,38
6,11
5,11
4,68
4
> 10
8,58
6,38
5,55
5
> 10
8,31
6,35
5,67
7
> 10
9,69
6,83
6,16
8
> 10
9,77
7,46
6,63
9
> 10
> 10
7,56
6,23
10
> 10
9,76
5,14
4,51
11
> 10
2,77
3,22
3,19
14
> 10
> 10
> 10
1,7
15
> 10
9,88
7,68
6,94
16
> 10
9,88
7,68
6,94
19
> 10
> 10
3,87
3,71
20
> 10
8,31
6,35
5,67
22
> 10
8,31
6,35
5,67
23
> 10
8,31
6,35
5,67
24
> 10
8,31
6,35
5,67
25
> 10
8,31
6,35
5,67
26
> 10
8,31
6,35
5,67
27
> 10
8,31
6,35
5,67
29
> 10
8,31
6,35
5,67
30
> 10
8,31
6,35
5,67
31
> 10
8,31
6,35
5,67
32
> 10
8,31
6,35
5,67
33
> 10
8,31
6,35
5,67
34
> 10
8,31
6,35
5,67
при аварийном отключении участков сети В-5
Номер выключенного
участка
6 > 10 9,51 7,49 6,78
Таблица 9
12 > 10 8,77 5,48 5,18
13 > 10 > 10 6,10 8,75
21 > 10 8,31 6,35 5,67
28 > 10 8,31 6,35 5,67
35
Таблица 10
1
200
550
0,04715
9,89
1,50
2
300
250
0,13101
4,07
1,85
3
500
300
0,29459
1,76
1,50
6
400
580
0,07120
0,64
0,57
7
250
550
0,03286
1,50
0,67
8
200
580
0,00435
0,09
0,14
9
200
550
0,04366
8,48
1,39
10
250
350
0,07463
4,93
1,52
12
200
930
0,02597
5,08
0,83
13
200
1050
0,03438
10,04
1,10
14
250
250
0,07458
3,52
1,52
15
250
50
0,08500
0,91
1,73
16
250
50
0,08500
0,91
1,73
21
500
368
0,26470
1,75
1,35
22
500
368
0,26470
1,75
1,35
23
500
368
0,26470
1,75
1,35
24
500
368
0,26470
1,75
1,35
25
500
368
0,26470
1,75
1,35
27
500
368
0,26470
1,75
1,35
28
500
368
0,26470
1,75
1,35
29
500
368
0,26470
1,75
1,35
30
500
368
0,26470
1,75
1,35
31
500
368
0,26470
1,75
1,35
32
500
368
0,26470
1,75
1,35
34
500
368
0,26470
1,75
1,35
Результаты гидравлического расчета водопроводной сети В-5
Номер
участка
Диаметр
трубы, мм
Длина
участка, м
Расход
воды, м
3
/с
напора, м
Потери
Скорость,
4 500 300 0,23481 1,12 1,20
5 500 368 0,26470 1,75 1,35
11 250 930 0,02176 1,11 0,44
м/с
19 200 230 0,02604 1,26 0,83
20 500 368 0,26470 1,75 1,35
26 500 368 0,26470 1,75 1,35
33 500 368 0,26470 1,75 1,35
36
Проведенные гидравлические и технико-экономические расчеты
варианта В-5 показали следующее:
1) свободный напор в узлах 3, 6, 7 и 8 при аварийном отключении
участков водопроводной сети ниже 10 м (табл. 9), что не отвечает
техническим требованиям надежности [1];
2) расходы, потери напора и скорости движения воды в участках
сети (табл. 10) показывают, что диктующая точка (узел 3) расположена на 8 м ниже наиболее высоко распложенных узлов водопроводной
сети. Это объясняется тем, что в участках сети, где вода движется от
высоких отметок к низким (участки 12 и 13), гидравлический уклон
больше уклона поверхности земли. Такое положение приводит к увеличению высоты водонапорной башни и, соответственно, напора
в насосной станции. Исходя из сказанного, можно предположить, что
повышение диаметров участков 12 и 13 позволит уменьшить высоту
ВБ и напор насосной станции, а также повысит надежность работы
системы водоснабжения;
3) участки водопроводной сети 1, 2, 9, 10, 14 и 19 расположены
вдоль горизонталей и имеют направление, совпадающее с основным
направлением движения воды. Учитывая, что в них наблюдаются
высокие потери напора и значительные скорости, можно сделать
вывод, что в них, по сути, исчерпан резерв пропускной способности.
Проведенный анализ В-5 позволил внести коррективы и наметить
следующий вариант расчета СПРВ (В-6).
Вариант В-6: для повышения надежности водоснабжения диамет-
ры участков 1, 2, 9, 10, 12, 13, 14 и 19 увеличены на один сортамент.
Проведенные гидравлические и технико-экономические расчеты
варианта В-6 показали следующее:
1) свободный напор в узлах 6, 7 и 8 при аварийном отключении
участков водопроводной сети ниже 10 м (табл.11), что не отвечает
техническим требованиям надежности [1].
Учитывая, что недостаток свободного напора в отдельных узлах
при отключении участков сети относительно небольшой, предлагается установить на насосной станции вместо двух рабочих насосов
Д1250-125 три рабочих насоса этой же марки.
37
Свободные напоры в узлах сети
1
> 10
8,67
8,06
7,51
2
> 10
7,57
6,28
5,78
3
> 10
6,36
6,29
6,23
4
> 10
7,9
7,47
7,21
5
> 10
7,89
7,59
7,38
6
> 10
9,24
8,97
8,78
7
> 10
8,8
8,34
8,13
8
> 10
8,89
8,58
8,27
9
> 10
8,68
8,16
7,49
10
> 10
6,92
5,50
5,3
11
> 10
5,91
6,22
6,21
12
> 10
8,06
7,46
7,44
13
> 10
9,73
9,45
9,31
14
> 10
> 10
> 10
5,74
15
> 10
9,33
9,01
8,79
16
> 10
9,33
9,01
8,79
19
> 10
> 10
7,44
7,37
20
> 10
7,89
7,59
7,38
21
> 10
7,89
7,59
7,38
22
> 10
7,89
7,59
7,38
23
> 10
7,89
7,59
7,38
24
> 10
7,89
7,59
7,38
25
> 10
7,89
7,59
7,38
26
> 10
7,89
7,59
7,38
27
> 10
7,89
7,59
7,38
28
> 10
7,89
7,59
7,38
29
> 10
7,89
7,59
7,38
30
> 10
7,89
7,59
7,38
31
> 10
7,89
7,59
7,38
32
> 10
7,89
7,59
7,38
33
> 10
7,89
7,59
7,38
34
> 10
7,89
7,59
7,38
при аварийном отключении участков сети В-6
Таблица 11
Номер выключенного
участка
Расчетный свободный напор в узле, м
3 6 7 8
38
Таблица 12
1
> 10
> 10
> 10
> 10
2
> 10
> 10
> 10
9,75
3
> 10
9,17
9,10
9,04
4
> 10
> 10
> 10
> 10
5
> 10
> 10
> 10
> 10
6
> 10
> 10
> 10
> 10
7
> 10
> 10
> 10
> 10
8
> 10
> 10
> 10
> 10
9
> 10
> 10
> 10
> 10
10
> 10
> 10
9,83
9,54
11
> 10
> 10
> 10
> 10
12
> 10
> 10
> 10
> 10
13
> 10
> 10
> 10
> 10
14
> 10
> 10
> 10
> 10
15
> 10
> 10
> 10
> 10
16
> 10
> 10
> 10
> 10
19
> 10
> 10
> 10
> 10
20
> 10
> 10
> 10
> 10
21
> 10
> 10
> 10
> 10
22
> 10
> 10
> 10
> 10
23
> 10
> 10
> 10
> 10
24
> 10
> 10
> 10
> 10
25
> 10
> 10
> 10
> 10
26
> 10
> 10
> 10
> 10
27
> 10
> 10
> 10
> 10
28
> 10
> 10
> 10
> 10
29
> 10
> 10
> 10
> 10
30
> 10
> 10
> 10
> 10
31
> 10
> 10
> 10
> 10
32
> 10
> 10
> 10
> 10
33
> 10
> 10
> 10
> 10
34
> 10
> 10
> 10
> 10
Свободные напоры в узлах сети при аварийном отключении
участков сети при трех рабочих насосах В-6
Номер выключенного
участка
Расчетный свободный напор в узле, м
3 6 7 8
39
Проверка надежности работы сети В-6 при работе на насосной
Протяженность трубопроводов, м,
то же, D = 250 мм
2180
4890
4890
то же, D = 300 мм
250
600
250
то же, D = 350 мм
–
250
350
то же, D = 400 мм
580
580
830
то же, D = 500 мм
6488
6488
6188
то же, D = 600 мм
– – 300
№ диктующего узла
Высота водонапорной башни, м
32
27,7
27,6
Напор насосной станции, м, при
то же, при максимальном транзите
77
63,0
62,5
то же, при пожаре
100,4
80,8
79,5
Общая стоимость водопроводной
Годовые затраты на оплату элекОбщие годовые затраты, тыс. р.
Годовой экономический эффект,
станции трех насосных агрегатов Д1250-125 показала (табл. 12), что
проектируемая водопроводная сеть все еще не отвечает требованиям [1].
В узлах 6, 7 и 8 наблюдается недостаток напора.
В результате анализа представленных результатов принято ре-
шение увеличить диаметр участков 2, 4 и 10 на один сортамент
(вариант В-7), величина их соответственно будет 400, 600 и 350 мм.
Проведенные расчеты показали, что В-7 отвечает техническим
требованиям [1].
В табл. 13 представлены обобщенные технико-экономические
показатели рассмотренных вариантов.
Таблица 13
Технико-экономические показатели вариантов проекта СПРВ
Наименование показателей В-5 В-6 В-7
D = 200 мм
максимальном водопотреблении
3890 580 580
3 8 8
67,2 63,6 62,6
сети (включая водоводы), тыс. р.
троэнергии, тыс. р.
тыс. р.
154960,77 159816,26 162181,2
8928,9 8454,4 8317,4
29693,643 29869,778 30049,68
356,037 179,02 –
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]