прошлые курсачи по насосам / по курсачу / Настя Насосы / Обоснование схемы гидротехнического узла

1. Обоснование схемы гидротехнического узла

машинного водоподъёма

0. 1.1 Выбор места расположения насосной станции

В зависимости от расположения насосной станции по отношению к водоисточнику может быть русловой или береговой тип компоновки. Русловой тип применяется при пологом русле реки и больших колебаниях уровней воды. Так как в исходных данных нет сведений о русле, то его можно считать достаточно крутым, а это по­зволяет принять береговой тип компоновки независимо от величины колебания уровней воды в водоисточнике.

Для определения места расположения насосной станции необходимо построить про­дольный профиль по трассе напорного трубопровода, нанести на него максимальный и минимальный уровни воды в реке и ось насосной станции (Рис.1.1).

В нашем случае ось насосной станции располагается на урезе максимального уровня, длина отводя­щего канала L= 50м.

1.2 Расчёт отводящего канала

При заборе воды на орошение из реки, в случае совмещённой компоновки выполняется расчёт отводящего канала. В качестве расчётного расхода по графику работы насосной станции принимается максимальный расход:

(1.1)

Коэффициент заложения откосов m выбираем в зависимости от грунта. Для среднего суглинка m = 1,5. Коэффициент шероховатости принимаем n = 0,02.

Принимаем стандартную ширину канала по дну в зависимости от расхода в нём. При расходе принимаем ширину канала по дну равной 1м.

Определяем площадь живого сечения канала :

(1.2)

Глубину воды в канале :

(1.3)

Определяем смоченный периметр :

(1.4)

Гидравлический радиус :

(1.5)

Из формулы Шези определяем уклон канала :

(1.6)

где (1.7)

n = 0,02 – коэффициент шероховатости.

Расчетный уклон принимаем: i=0.0004.

Таблица 1.2 Гидравлический расчет канала.

h ,м	х ,м	w ,м	R ,м	с , с0,5/м	v ,м/с	Q ,м3/с
0	1,0	0	0	0	0	0
0,4	2,4	0,64	0,27	40,55	0,42	0,27
0,8	3,9	1,76	0,45	44,00	0,59	1,04
1,1	4,9	2,92	0,59	45,95	0,71	2,07
1,4	6,1	4,34	0,71	47,33	0,79	3,42
1,6	6,77	5,44	0,8	48,28	0,86	4,7

Расчетные формулы к таблице 1.2 :

1. Смоченный периметр: (1.8)

2. Площадь живого сечения канала: (1.9)

3. Гидравлический радиус: (1.10)

4. Скорость воды в канале: (1.11)

5. Расход воды в канале: (1.12)

где b – ширина канала по дну, м

h – глубина канала, м

i – уклон канала.

По данным таблицы строим график связи глубины, скорости и расхода (Рис. 1.2) по которому определяем max и min глубины и скорости в канале ( h_min=1.54м; h_max=1.60м; v_min=0.82м/с; v_max=0.86м/с).

Проверяем выполнение условия: v_max < v_р и v_min > v_н.з.,

где v_р - размывающая скорость, м/с

V_н.з.- допустимая скорость на заиление, м/с

v_max =0,86 < v_р=0,9 и v_min=0,82 > v_н.з=0,68 – условие выполняется.

2. Подбор основного гидромеханического и энергетического оборудования

2.1 Определение расчётного напора

Расчётный напор насоса оросительной насосной станции определяется по формуле :

(2.1)

где средневзвешенный геометрический напор, м;

суммарные гидравлические потери во всасывающей и нагнетательной линиях насоса, м.

свободный напор, м.

Для определения необходимо построить совмещенный график колебания уровней в нижним и верхним бьефах в отметках, по которому определяем геометрические напоры и их продолжитель- ность t (Рис 2.1).

Тогда

где L – длина напорного трубопровода, км.

2.2 Определение расчётного расхода и числа агрегатов

Расчётный расход насоса определяется из условия лучшего обеспечения графика водоподачи насосной станции с максимальной экономической эффективностью. При этом число рабочих агрегатов должно обеспечивать максимально потребный расход насосной станции.

Число рабочих агрегатов определяется по формуле :

(2.2)

где максимальная водоподача;

расчётный расход насоса.

В качестве расчётного расхода принимаем:

2.3 Выбор основного насоса

По расчетному напору Н _р и расчетному расходу Q _р насоса с по­мощью графика сводных полей выбирается тип и марка насоса.

Имея тип и марку насосу, в каталоге находится рабочая харак­теристика данного насоса с максимально допустимой частотой враще­ния.

В нашем случае принимаем насос типа Д - горизонтальный.

Принимаем марку насоса 20НДн, который имеет следующие параметры :

- диаметр рабочего колеса

- коэффициент полезного действия

- частота вращения колеса

Таблица 2.1 Габаритные параметры насоса типа Д, мм

Марка насоса	А	Б	Г	Д	Е	К	Л	Диаметр патрубков		Марка насоса, кг
20НДн	1020	740	525	600	900	1118	954	600	500	3000

Схема насоса типа НД представлена на рис. .

2.4 Подбор электродвигателя

Электродвигатели подбираются по максимальной потребной мощ­ности на валу насоса, частоте вращения и форме исполнения (гори­зонтальные или вертикальные).

Максимальная мощность двигателя определяется по формуле :

(2.3)

где и - расчетные расход и напор насоса;

- коэффициент запаса;

- коэффициент полезного действия насоса в долях от единицы, снимаемой с характеристики насоса для Q _p.

Первоначально расчетная мощность по формуле :

находим без учета коэффициента запаса К , после чего этот коэффициент оп­ределяется по таблице и уточняются значения мощности. Тогда

По найденной расчетной мощности двигателя подбирается марка электродвигателя . При этом мощность подобранного электродвигателя может отличаться от расчетной только в сторону увеличения до 30 % , а частота вращения его должна быть немного больше частоты вращения насоса .

В нашем случае подобран двигатель марки АО101–6, который имеет следующие параметры приведенные в таблице 2.2.

Марка двигателя	Мощность,	Частота вращения	КПД,%	Масса, т	, м	, м
Напряжение 380/500 В
АО101-6	305	980	93	2,5	1,45	1,05

2.5 Определение допустимой геометрической высоты всасывания

Геометрическая высота всасывания насоса - это расстояние по вертикали от минимального уровня воды в нижнем бьефе до оси цен­тробежного насоса или до середины входных кромок лопастей рабочего колеса осевых насосов. По этой величине устанавливается высотная посадка насоса при которой не должны возникать кавитационные явления во время его работы. С этой целью определяется допустимая геометрическая высота всасывания по формуле :

(2.4)

где - допустимая приведенная высота всасывания, м;

- гидравлические потери на трение ( по длине и местные) во всасывающем трубопроводе, м ( принимались ранее при подборе насоса ).

Допустимая приведенная высота всасывания для центробежных насосов, работающих на воде с температурой до 20 °С, определяется -по формуле :

(2.5)

где - допустимая вакуумметрическая высота всасывания , м ;

- скорость во всасывающем патрубке насоса, м / с .

Для центробежных насосов допустимую вакуумметрическую вы­соту всасывания снимают с кривой на рабочей характеристике при расчетном расходе насоса Q _р.

Рассчитаем площадь патрубка :

При этом скорость будет равна :

Тогда допустимая приведенная высота всасывания будет равна :

Окончательно высоту всасывания принимаем м.