- •Кафедра гидротехнических сооружений и водоснабжения
- •Содержание
- •Введение
- •1 Обоснование схемы гидротехнического узла машинного водоподъема
- •1.1 Выбор места расположения насосной станции
- •1.2 Расчет подводящего канала
- •2 Подбор основного гидромеханического и энергетического оборудования
- •2.1 Определение расчетного напора
- •2.2 Определение расчетного расхода и числа агрегатов
- •2.3 Выбор основного насоса
- •Насос типа д.
- •2.4 Подбор электродвигателя
- •2.5 Определение допустимой геометрической высоты всасывания
- •3 Проектирование здания насосной станции
- •3.1 Выбор типа здания
- •3.2 Расчет всасывающих труб
- •3.3 Расчет внутристанционных напорных трубопроводов
- •3.4 Компоновка здания насосной станции
- •4 Проектирование водозаборного сооружения
- •4.1 Расчет водозаборного сооружения закрытого типа
- •4.2 Компоновка здания насосной станции и водозаборного сооружения
- •5 Подбор вспомогательного оборудования
- •5.1 Грузоподъёмное оборудование насосных станций
- •5.2 Вакуум-насосные установки
- •7 Проектирование водовыпускного сооружения
- •7.1 Выбор типа водовыпуска
- •7.2 Расчёт водовыпуска прямоточного типа.
- •8 Технико-экономические расчеты
- •8.1 Смета на капитальные вложения при строительстве гидроузла насосной станции
- •8.2 Смета на эксплуатационные расходы
- •8.3 Основные технико-экономические показатели
- •Литература
4 Проектирование водозаборного сооружения
По конструкции водозаборные сооружения разделяются на два типа: закрытый и открытый.
Принимаем закрытый тип водозаборного сооружения , т.к.при заборе воды из реки отсутствует подводящий канал, т.е. оно располагается непосредственно на урезе максимального уровня .
4.1 Расчет водозаборного сооружения закрытого типа
Водозаборное сооружение закрытого типа представляет собой прямоугольный железобетонный колодец, разделенный перегородками на камеры, число которых равно числу установленных насосов.
При положительной высоте всасывания насосов всасывающая труба опускается в колодец через верхнюю крышку, не достигая входным конусом h4=0,7…0,8м. но при этом низ конуса должен быть ниже минимального уровня в колодце на величину h5 (h5=0,5 Двх=0,5*1,13=0,565м.)
Длина камеры определяется по формуле:
Lк=
где Вк – расстояние между бычками в свету:
Вк = (2…3)∙Двх = 2∙1,13 = 2,26 м.
где Двх = 1,13 м.
Конструктивно примем Вк = 2,5 м.
К-Коэффициент секундного водообмена,( К=15…20с)
Lк = =5,69 м.
Окончательно длину камеры принимаем равной 6,0 м.
Высота камеры зависит от значения следующих величин : h1=1…1.5, h2=0.3, h0=0.5…0.6.
Размеры окон определяются расчетом из условия пропуска расчетного расхода насоса со скоростью Vдоп=0,5-0,7 м.
B=1,25h.
Принимаем размеры окон h=1,15м и b=1,4м.
4.2 Компоновка здания насосной станции и водозаборного сооружения
Насосные станции незаглубленного типа всегда строятся отдельно от водозаборного сооружения. Водозаборное сооружение удаляется на такое расстояние, чтобы линия откоса его котлована не пересекала траншею под фундамент стен здания насосной станции.
5 Подбор вспомогательного оборудования
Вспомогательное оборудование насосной станции необходимо для обеспечения нормальной работы основного оборудования и эксплуатации сооружений. Оно разделяется на гидромеханическое, энергетическое, грузоподъемное, пневматическое, вентяляционное и отопительное.
5.1 Грузоподъёмное оборудование насосных станций
Тип грузоподъемного оборудования подбирается по массе наиболее тяжелой монтажной единицы и по длине крана, которая должна быть меньше пролета верхнего строения насосной станции. За наиболее тяжелую монтажную единицу (с учётом 10%-ной надбавки) можно принять горизонтальный насос в сборе, электродвигатель, задвижку и т.д.
Т.к. в данном курсовом проекте масса наиболее тяжелой монтажной единицы не превышает более 4,5 тонн, то устанавливаем кран подвесной ручной с грузоподъемностью 5 т, длиной крана 3,6 м, пролётом крана 3 м, двутавр №30.
рис. 5.1 Схема подвесного крана
5.2 Вакуум-насосные установки
При запуске центробежных насосов с положительной высотой всасывания необходима заливка их водой. Для этих целей предусматривают установку не менее двух вакуумных насосов ( один резервный).
Производительность вакуумного насоса определяется по формуле:
, м3/с
Где W– объем всасывающей линии до задвижки насоса и напорного трубопровода;
–время заливки (принимается не более15 мин).
м3/с
6 ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАПОРНОГО ТРУБОПРОВОДА
Напорные трубопроводы служат для транспортирования воды от внутристанционных трубопроводов до водоприемника и являются одной из ответственных частей, входящих в комплекс сооружений машинного водоподъема. Их стоимость может превышать стоимость всей насосной станции с оборудованием.
6.1 Определение числа ниток напорных трубопроводов
Принимаем 2 нитки напорных трубопроводов, т.е. каждые два насоса подключены к одной нитке напорного трубопровода.
6.2 Определение расчетного расхода напорного трубопровода
Т.к. количество насосов, подключенных к каждой нитке одинаковое, то расчетный расход ее определяется по формуле:
qр.т.=
n- число ниток напорного трубопровода.
Qi-расход насосной станции, соответствующий периоду времени ti
qр.т.=
6.3 Выбор материала стенок
Диаметр напорного трубопровода определим по формуле:
Д=1,13×
где, Vдоп принимаем равной 1,8 м/с.
Д= 1,13×=0,89 м.
Принимаем стандартный Д=0,9 м.
Расчетное давление определяется по формуле:
Нтр=Нст+Σhтн+Нуд
Где Нст- статический напор (332-330=2)
Σhтн=0,7
Нуд- повышение давления при гидравлическом ударе.
Нуд=
V=
Нтр=107.73+0.7+2=110.43м=1,06МПа
Принимаем железобетонные трубы.
6.4 Определение экономического диаметра напорного трубопровода
Выбор экономически наивыгоднейшего диаметра осуществляется путем сопоставления нескольких вариантов по минимуму приведенных затрат, которые включают в себя капитальные вложения и эксплутационные издержки, то есть ПЗ=Ен∙К+С,
где Ен – нормативный коэффициент, принимаем 0,12;
К – стоимость укладки 1 м напорного трубопровода;
С – суммарные эксплутационные издержки, которые находятся по формуле:
С=а′∙Э+b∙К
где а′ – стоимость 1 кВт∙ч электроэнергии;
b – процент отчислений на капитальный ремонт и восстановление, для асбестоцементных труб 3,75%;
Э – количество электроэнергии на преодоление потерь напора в трубопроводе:
Э=
где hт – потери напора в метрах на 1 м трубопровода, определяемые по формуле:
hт=0,00056∙;
–длина напорного трубопровода, =1 м;
T – количество суток работы данного трубопровода в году;
t – число часов работы в сутки;
ηн.у. – КПД насосной установки:
ηн.у.=ηн.×ηдв×ηс=0,82×0,93×1 = 0,76
ηдв – КПД двигателя по паспорту;
ηн. – КПД насоса;
ηс – КПД сети.
Расчет экономического диаметра сводим в таблицу 6.4.1.
Таблица 6.4.1 Расчет экономического диаметра
Диаметр трубопровода Дтр,м |
Стоимость 1м. Трубопровода (К), руб. |
Скорость V, м/с |
Потери напора в трубопроводе h,м. |
Потери электроэнергии Э, кВт |
Стоимость потерянной энергии а'Э, руб. |
Отчисления на ремонт и восстановление bk, руб. |
Суммарные эксплуатационные издержки С=а'Э+bk, руб |
Приведенные затраты ПЗ=ЕК+С |
0,40 |
30,50 |
8,84 |
0,22422 |
6322,340 |
18967,020 |
1,144 |
18968,164 |
18971,214 |
0,50 |
46,50 |
5,66 |
0,07272 |
2050,489 |
6151,467 |
1,744 |
6153,211 |
6157,861 |
0,60 |
50,00 |
3,93 |
0,02895 |
816,304 |
2448,912 |
1,875 |
2450,787 |
2455,787 |
0,70 |
81,00 |
2,89 |
0,01331 |
375,303 |
1125,909 |
3,038 |
1128,947 |
1137,047 |
0,80 |
89,00 |
2,21 |
0,00677 |
190,894 |
572,682 |
3,338 |
576,020 |
584,920 |
0,90 |
105,20 |
1,75 |
0,00375 |
105,739 |
317,217 |
3,945 |
321,162 |
331,682 |
1,00 |
126,20 |
1,41 |
0,00218 |
61,470 |
184,410 |
4,733 |
189,143 |
201,763 |
1,10 |
140,20 |
1,17 |
0,00136 |
38,348 |
115,044 |
5,258 |
120,302 |
134,322 |
1,20 |
156,00 |
0,98 |
0,00087 |
24,531 |
73,593 |
5,850 |
79,443 |
95,043 |
1,30 |
186,00 |
0,84 |
0,00059 |
16,636 |
49,908 |
6,975 |
56,883 |
75,483 |
1,40 |
229,80 |
0,72 |
0,00040 |
11,279 |
33,837 |
8,618 |
42,455 |
65,435 |
1,50 |
240,00 |
0,63 |
0,00028 |
7,895 |
23,685 |
9,000 |
32,685 |
56,685 |
1,60 |
260,00 |
0,55 |
0,00020 |
5,639 |
16,917 |
9,750 |
26,667 |
52,667 |
Принимаем наиболее экономический диаметр равный 1,6 м, при наименьших приведённых затратах.