- •3.2. Построение графика подачи насосной станции, определение количества рабочих и резервных насосов и их расчетной подачи.
- •3.3. Расчет отводящего канала.
- •3.4. Определение средневзвешенного геодезического напора насоса
- •3.5. Определение экономически наивыгоднейшего диаметра напорного водовода
- •3.6. Определение расчетного напора насоса
- •3.7. Подбор насоса
- •3.8. Построение графика совместной работы насосов и водоводов.
- •3.9. Подбор электродвигателей к насосам
- •3.10. Трубопроводная арматура
- •3.11. Подбор грузоподъемного оборудования
- •3.12. Определение отметки оси насоса
- •3.13. Выбор типа и определение основных размеров здания насосной станции
- •3.13.1. Определение основных размеров здания насосной станции наземного типа
- •3.13.2. Определение основных размеров здания насосных станций камерного типа с горизонтальными насосами типа д, к, цнс
- •3.13.3. Определение основных размеров здания насосных станций камерного типа при установке насосов типа в, о, оп с вертикальным валом
- •3.13.4. Здания насосных станций блочного типа с вертикальными насосами в, о, оп
- •3.14. Подбор вспомогательного гидромеханического оборудования
- •3.15. Выбор типа и определение основных размеров водозаборного сооружения
- •3.15.1. Береговое раздельное водозаборное сооружение камерного типа
- •3.15.2 Береговые совмещенные водозаборные сооружения
- •3.16. Выбор типа и гидравлический расчёт водовыпускных сооружений
- •3.16.1. Сифонные водовыпускные сооружения
- •Прямоточные водовыпускные сооружения с механическими запорными устройствами
- •Водовыпускные сооружения с переливными стенками
- •З) Плавный поворот трубы
- •И) Колено
- •К) Мерные сопла типа Вентури
- •Л) Всасывающий клапан
- •М) Сетка на входе в трубу
- •Н) Тройник косой
3.4. Определение средневзвешенного геодезического напора насоса
Средневзвешенный геодезический напор Нг.ср определяют из условия равенства работы, затрачиваемой на подъем всей воды при этом напоре за весь год и работы, необходимой для подъема воды по периодам графика водоподачи при переменных условиях:
3.16
где и - подача и геодезический напор насосной станции по периодам времени ti, принимаемый по графикам водоподачи и колебаний уровней воды в водоисточнике и водоприемнике:
Нг.і. = (дн.к + hк) - НБ 3.17
где НБ – отметка воды в нижнем бьефе (источнике водоснабжения), по заданию;
дн.к – отметка дна канала, по заданию;
hк – глубина воды в канале, определяется по рис.3.2 на основании расхода Qi.
Расчеты выполняем в табличной форме.
Таблица 3.9
Месяц |
ti, дни |
Qi, м3/с |
дн.к м |
hк, м |
дн.к + hк м |
НБ, м |
Нг.і., м |
ti |
Нг.і ti |
апрель |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
май |
31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
июнь |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
июль |
31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
август |
31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
сентябрь |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
При малых колебаниях уровней воды в водоисточнике и канале (Нг.max - Нг.min) менее 2 м Нг.ср. можно определить по формуле:
3.18
3.5. Определение экономически наивыгоднейшего диаметра напорного водовода
Количество ниток напорных трубопроводов зависит от их длины и числа установленных насосов. В первом приближении можно руководствоваться такими соображениями:
При длине трассы до 100 м число ниток принимают равным числу установленных насосов.
При установке осевых насосов, как правило, число ниток также равно числу устанавливаемых насосов.
Однониточным проектируют и напорный трубопровод для насосной станции 3 категории надежности.
Для насосных станций 1 и 2 категорий надежности проектируют две нитки трубопроводов, так как до ликвидации аварий вода будет подаваться по второй нитке.
На станциях большой и средней производительности (Q > 5м3/с) число ниток назначают таким, чтобы на одну нитку приходилось не более 3-х рабочих насосов, резервный насос может быть подсоединен одновременно к двум ниткам (приложение 2).
Материал трубопровода зависит от его внутреннего диаметра и максимального перепада давления, Рmax на стенке в начальном сечении трубопровода:
3.19
где Рвых – давление на выходе насоса, Па;
Ра – атмосферное давление, Па.
Давление Рвых определяется напором насоса, а Рmax может быть определено по формуле:
, МПа 3.20
где Кр = 1,2 ÷ 1,3 – коэффициент запаса;
Нг.max – геодезическая высота подъема при форсированной подаче;
hвс – суммарные потери во всасывающей линии насоса, 0,3÷0,5 м;
hм.п. – местные потери в напорном трубопроводе, 0,2÷0,3 м;
hl = (2÷4)lt – потери на трение в напорном трубопроводе, длиной lt.
Диаметр напорного трубопровода принимается равным экономически наивыгоднейшему диаметру.
При выборе материала труб следует руководствоваться следующими рекомендациями: асбестоцементные трубы следует применять при давлении до 1,2 МПа и диаметре до 500 мм; железобетонные сборные центрифугированные – диаметром 250 – 2500 мм при давлении до 1МПа; железобетонные сборные вибропрессованные – диаметром 250 – 2500 мм при давлении до 1,5 МПа; стальные трубопроводы применяют для любых диаметров и любом давлении, но в целях экономии металла рекомендуются только для насосных станций с короткими напорными водоводами.
Расчетный расход напорного водовода (qр) зависит от графика водопотребления, числа ниток и схемы их соединения с насосами и может быть определен по формуле:
3.21
где Qрн – расчетная подача насоса, м3/с;
- коэффициент, зависящий от схемы соединения насосов с напорными водоводами и количества одновременно работающих насосов (приложение 2);
t – периоды времени, в сутках, на протяжении которых обеспечивается подача определенным числом насосов;
n – количество ниток напорных трубопроводов;
Т – продолжительность работы насосной станции в течение года, в сутках.
Предварительный диаметр трубопровода определяем по формуле:
3.22
где Vдоп – скорость, принимаемая равной 1,6-2 м/с.
Полученные значения диаметра округляют до ближайшего из стандартного ряда: 300, 350, 400, 450, 500 и далее через 100 мм до 3000 мм.
Для каждого диаметра при определенных условиях строительства и эксплуатации, которые характеризуются так называемым фактором «Эф» существуют определенные расходы, при которых экономически оправдано применение именно этого диаметра.
Величину экономического фактора вычисляют по формуле:
3.23
где m и k – показатель степени при диаметре та коэффициент в формуле для гидравлического уклона, табл. 3.10;
- стоимость электроэнергии, коп/кВт час (по заданию);
и - показатель степени при диаметре и коэффициент для определения строительной стоимости водоводов, табл. 3.10;
R – отчисления на амортизацию, %, табл. 3.10.
Значения коэффициентов, зависящих от материала труб
Таблица 3.10
Трубы |
m |
k |
|
|
R |
Стальные |
5,1 |
0,00179 |
1,4 |
53 |
4,6 |
Чугунные |
5,1 |
0,00179 |
1,6 |
107 |
3,3 |
Асбестоцементные |
4,89 |
0,00118 |
1,95 |
78 |
7,3 |
Железобетонные |
4,89 |
0,00169 |
1,3 |
100 |
3,3 |
Пластмассовые |
4,77 |
0,00105 |
1,95 |
150 |
4,6 |
В таблице 3.11 для трубопроводов соответствующего материала и диаметра приведены предельные наиболее экономичные расходы для условий, которые характеризуются значением экономического фактора Э = 1. Для выбора экономически выгодного диаметра вычисляют расход, приведенный к значению экономического фактора, равного единице. По таблице 3.11 подбирают экономически выгодный диампетр.
, 3.24
где Эф – экономический фактор, формула 3.23
Qн.в. – расчетный расход одного напорного водовода, л/с:
, 3.25
где QНС – расчетная подача насосной станции, л/с;
nн.в. – число напорных водоводов.
Наиболее экономичные расходы, л/с, для трубопроводов из различных материалов при Э = 1
Таблица 3.11
Условный проход |
Трубы |
||||
Стальные |
Чугунные |
А/ц |
Ж/б |
Пластмассовые |
|
100 |
10,6 |
8.4 |
9,2 |
- |
9,2 |
150 |
19,8 |
22,4 |
19,9 |
- |
19 |
200 |
42 |
40,6 |
40,7 |
- |
32,6 |
250 |
65 |
65,3 |
65,3 |
- |
61,5 |
300 |
93 |
96 |
95,6 |
- |
81,5 |
350 |
128 |
132 |
133 |
- |
121 |
400 |
167 |
175 |
201 |
- |
162 |
450 |
213 |
227 |
- |
- |
222 |
500 |
286 |
313 |
361 |
329 |
294 |
600 |
402 |
461 |
- |
380 |
491 |
800 |
705 |
857 |
- |
731 |
- |
1000 |
1213 |
1532 |
- |
1305 |
- |
1200 |
1744 |
- |
- |
1714 |
- |
1400 |
2231 |
- |
- |
2438 |
- |
1600 |
2666 |
- |
- |
3052 |
- |
После подбора диаметра по экономичному расходу, сравним его с рассчитанным по формуле 3.22.