9. Определение геометрической высоты всасывания и отметки оси насоса

Отметка оси насоса устанавливается исходя из условий бескавитационной работы насоса.

Кавитаций - опасное явление, приводящее к разрушению pa6очих органов насоса, поэтому ее необходимо предупреждать. Для нормальной работы насосов необходимо, чтобы минимальное абсолютное давление в области входных кромок лопаток рабочего колеса “P_min” превышало упругость паров жидкости при данной температуре “Р_нж”, то есть “ P_min > Р_нж” Для соблюдения этог( условия прежде всего требуются правильные расчеты геометричес кой высоты всасывания и размеров всасывающей линии.

Практически отметка оси установки насоса определяется по кавитационным характеристикам "∆h_доп – Q " или " H_доп - Q ", которые используются для получения допустимой геометрической высоты всасывания “ h^в_доп ”

(9.1)

h^в_доп = 6 – 0.5 – 1 / 2 · 9.81 = 5,45 м (9.2)

где: - допустимая вакуумметрическая высота всасывания насоса (снимается с характеристики “-Q” минимальное значение "" в рабочей зоне насоса);

h_ВТ - потери напора на всасывающем тракте насоса, обычно задаются в пределах h_ВТ = (0,5 ^- 0,6) м;

V_В - скорость течения жидкости во-всасывающем патрубке насоса при расходе, соответствующем принятому значению " "V_В = (1-1,5) м/с.

H_A - атмосферное давление, выраженное в м водяного столба жидкости, Н_А= 10 м;

h_пж - давление насыщенных паров жидкости при температуре t = 20°, принимать h_пж = 0,2 м;

∆h_доп –допустимый кавитационный запас ( снимается с характеристики “∆h_доп” в рабочей зоне насоса).

Учитывая возможности колебаний уровней воды в водоисточнике и недопустимости кавитации в насосе при всех возможных его работы, отметки установки оси насоса предварительно принимаем равной (с учётом знака у “h^в_доп”):

∆ _{оси.нас}=∆_min ГВНБ + h^в_доп (9.4)

∆ _{оси.нас} = 99 + 5,45 = 104,45 м

10. Выбор типа здания и определение основных размеров насосной станции

Конструкция здания мелиоративной насосной станции зависит от типа и производительности насосов, режима водоисточника и других условий.

Насосные станции подразделяются на заглубленные (блочные, шахтно-блочные, камерные, шахтно-камерные) и незаглубленные.

Местоположение сооружений на трассе водоподачи, протяженность каналов и особенно напорных трубопроводов определяются технико-экономическими расчетами.

При выборе типа здания станции можно руководствоваться следующими указаниями:

а) "Блочный" тип здания станции применяется при установке насосов с вертикальным валом типа В, О или ОП и подаче одного насоса более 2 м³/с. Рабочее колесо насоса должно быть расположен ниже минимального уровня воды в водоисточнике.

б) Здание насосной станции камерного типа с сухой камерой применяется при подаче одного насоса менее 2м /с. Насосы для этого типа здания устанавливаются любой конструкции. Насосы могут устанавливаться с любой высотой всасывания: положительной или отрицательной. Колебания уровней воды в водоисточнике могут быть любыми.

в) Здание насосной станции "камерного" типа "с мокрой камерой" и затоплением насоса оборудуется осевыми вертикальными насосами с подачей одного насоса менее 2 м³/с, насосы устанавливаются только с отрицательной высотой всасывания (подпор не менее 1.0 м). Колебания уровней воды в водоисточнике должны быть такими, чтобы не затапливался сальник насоса, т.е. величина колебаний уровней воды имитируется габаритами насоса. Это устаревший, редко применяемый в настоящее время, тип здания. В случае, если колебания уровней воды будут больше, чем указано, и происходит затопление сальника насоса, то применятся здание насосной станции с мокрой камерой и сухим помещением для насоса, либо здание блочного типа.

г) Незаглубленный тип здания станции применяется при подаче одного насоса менее 1.5 м³/с, оборудуется насосами с горизонтальным валом, имеющими положительную высоту всасывания. Колебания уровней воды в водоисточнике должны быть в пределах допустимой геометрической высоты всасывания насоса.

д) Плавучие насосные станции применяются для забора воды из рек и водохранилищ при колебаниях уровней воды более 5 м, размываемых руслах и наличии глубин не менее 1 м. Подача насосных станций, как правило, не превышает 10-18 м³/с. В табл. 10.1 даются основные факторы, определяющие тип здания стационарной насосной станции.

Таблица 10.1

Тип здания насосной станции.

Наименование факторов	Тип здания насосной станции
	Блочный	Камерный				Незаглубленный
		С сухой камерой	С мокрой камерой и затопленным насосом	С мокрой камерой и сухим насосным помещением
1. Подача одного насоса Q, м3/с	>2,0	<2,0	<2,0	<2,0	<1,5
2. Тип насоса	В, О, Оп	Любой	0	Любой	Центробежный с горизонтальным валом
3. Геометрическая высота всасывания	Отрицательная	Любой	Отрицательная	Отрицательная	Положительная
4. Колебания УВ в водоисточнике	Любые	Любые	Малые в пределах габаритов насосов	Средние до 8.0 м	В пределах допустимой высоты всасывания насоса

Определение размеров здания насосной станции сводится установлению ширины, высоты и длины надземной и подземной частей здания» При этом следует учитывать следующие рекомендации

1. В здании применять однорядную компоновку основных агрегатов.

2. Верхнее строение проектируют из облегченных или сборных железобетонных конструкций заводского изготовления; пролеты зданий назначают равными (6, 9, 12, 15) м при шаге колонн 6 и 12 м.

3. Высоту помещений Н_н.ч. (от отметки чистого пола низа несущих конструкций на опоре) назначают равной 3; 3,6; 4,2;4,8; 5,4; 6,0; 8,4; 9,6; 10,8; 12,6 м (рис. 10.1).

4. При компоновке вертикальных агрегатов электродвигатели устанавливать на незатопляемых отметках.

5. Подземную часть здания проектируют из монолитного железобетона; толщину стен и днища подземной части здания принимать равной 0,1 Н_ст , где Н_ст - максимально возможный напор на конструкцию в рассматриваемом сечении ( м ).

6. В здании должны быть обеспечены следующие минимально допустимые проходы:

- между горизонтальными насосными агрегатами или их фундаментами с электродвигателями напряжением: до 1000 В - I м более 1000 В - 1,2 м

- между стеной у. горизонтальными насосным агрегатом в зависимости от напряжения электродвигателя соответственно -1...1,2 м;

- между вертикальными агрегатами в зависимости от подачи насоса (2 - 10) м^з/c соответственно - 1,5 ... 2,5 м;

- от стены до фланцевого соединения - 0,3…0,4 м;

- высота между проносимым с помощью гибких строп грузом и оборудованием - 0,5...0,7 м;

- между проносимым оборудованием и выступающими частями - 0,3....0,5 м;

-ширина служебных мостиков - 0,8 м.

7. Всасывающие и напорные трубопроводы укладываются чтобы низ трубы возвышался над чистым полом не менее, чем 0,15....0,25 м.

8. Верх фундаментов .под оборудование должен возвышаться над уровнем чистого пола не менее, чем на 0,1 м.

9. Превышение уровня пристанционной площадки над максимальным уровнем воды в источнике принимать равным 0,35 м при водозаборе из магистрального канала и 0,8....1,0 м при водозаборе ив рек и водохранилищ.

10. Превышение уровня чистого пола над уровнем пристанционной площадки равно 0,15...0,2 м.

11. Размеры окон принимать в соответствии со следующим модулем - ширина окна кратна 50 см, высота окна кратна 60 см. (например (150х240) см).

Рассмотрим отдельно для насосов различных типов принципы конструирования зданий насосных станций.

Принимаем незаглубленный тип здания

Рис. 10.1 Поперечный разрез и план здания насосной станции наземного типа

Рис. 10.2. Продольный разрез здания насосной станции наземного типа.

10.1 Расчет подводных, всасывающих и напорных внутристанционных трубопроводов.

Внутри здания насосной станции располагаются трубопроводы основных насосов с переключающими их соединениями у а также арматура, устанавливаемая на них: задвижка, обратные клапана, монтажные вставки, компенсаторы и др.

Трубопроводы внутри здания станции можно разделить на две группы (кроме трубопроводов вспомогательных систем); всасывающие и напорные.

По всасывающему трубопроводу вода из источника забирается насосом, а по напорным линиям подается насосами к внешним напорным водоводам.

В мелиоративных насосных станциях всасывающие трубы обычно имеют большой диаметр и малую длину. С целью уменьшения размеров здания станции для упрощения эксплуатации насосов в таких станциях, как правило, на каждый насос проектируют свою всасывающую линию.

Диаметры всасывающих трубопроводов назначают в соответствии с действующими сортаментами и в зависимости от допустимой скорости воды в трубах - (I - 1,5) м/с. Задвижки на всасывающих линиях ставят только тогда, когда насос работает под заливом. Монтажные вставки (длиной (50-60) см) устанавливаются для удобства монтажа и демонтажа насоса во всех случаях. Схема коммуникаций напорных трубопроводов зависит от назначения и условий работы насосной станции» числа установленных на ней насосов и количества ниток внешних напорных водоводов.

При длине напорного трубопровода до 200 и (для насосов марки "О" и "ОП" до 300 м) на мелиоративных насосных станциях принимают свой трубопровод на каждый установленный на станции насос. Параллельная работа насосов в этом случае исключается.

(рис. 10.3а).

Рис. 10.3 Схемы соединений коммуникаций

напорных трубопроводов: I - насос;

2 - обратный клапан; 3 - задвижка

При длине трубопровода более 200 м (для осевых насосов “O” и "ОП" более 300 м) обычно устраивают две нитки напорного трубопровода, К одному напорному трубопроводу рекомендуется подсоединять не более трех насосов (рис.10.3 г).

Диаметры внутристанционных напорных коммуникаций назначь в зависимости от допустимой скорости воды - (2,5 -3) м/с»

В схему внутристанционных напорных коммуникаций входят следующие фасонные части и арматура (рис. 11):

Рис. 10.4 Внутристанционные коммуникации насосных станций:

1 - косой переход, 2 - монтажная вставка, 3 - насос, 4 - монтажная вставка, 5 - обратный клапан, 6 - задвижка, 7 - диффузор, 8 - напорная труба.

- монтажная вставка (подбирается по диаметру напорного патрубка насоса);

- обратный клапан (отсутствует на станциях с насосами тин "В", ОП", "О", а также на станциях с насосами типа "Д", имеющих длину напорного трубопровода до 200 м и геодезическую высоту подъема до 20 м);

- регулирующая задвижка (отсутствует на станциях с осевыми насосами, работающими на самостоятельные трубопроводы);

- переход от диаметра задвижки к диаметру внутристанционного напорного трубопровода.

Арматуру трубопроводов (задвижки и обратные клапана) подбирают по требуемым размерам (диаметру присоединительного фланцы) и давлению, которое определяется по формуле:

атм. (10.1)

Типы задвижки и обратного клапана подбирают по табл. 4...6 (рис. I0.5..10.7.)

Таблица 10.2

Основные размеры и масса параллельных задвижек с ручным приводом
Условный проход ДУв мм	Тип задвижки	Размеры мм				Масса кг
		L	Н	d
250	30ч6бр	450	1084	320	179
300	"	500	1265	360	253
350	"	550	1490	400	444
400	к	600	1660	500	360
500	30ч15бр	700	1205	640	821
600	"	800	1695	640	1255
800	К	1000	2250	800	2560
1000	30с514нж1	550	3980	640	1252
1200	30с514нж1	630	4670	1000	1800

Таблица 10.3

Габаритные размеры и масса обратных клапанов ритные размеры и масса обратных клапанов
Диаметр условного прохода ду мм	Тип обратного клапана	Длина 1 мм	Масса М кг
250	Обратный поворотный клапан фланцевый	12	52,5
300		130	45,5
400		170	128
500		200	183
600		240	237
800	Обратный клапан с эксцентричной поездкой	350	808
1000		400	1176
1200		650	1620
1400		800	2500

Скорость течения жидкости в задвижке и обратном клапане при расчетном расходе не должна превышать 4 м/c. Если скорость будет превышать 4 м/с, рекомендуется вставку конусного типа и увеличить диаметр задвижки и обратного клапана.

Рис. 10.5. Схема задвижки параллельной