1.2. Оформление расчетно-пояснительной записки

Расчетно-пояснительная записка должна быть написана рукописно (возможен набор на ЭВМ) на одной стороне листа стандартного формата, быть краткой и не содержать общих положений и описаний. Листы записки должны быть пронумерованы и скреп­лены. На обложке указывается название университета и кафедры; тема проекта; факультет; фамилия и инициалы исполнителя; должность, фамилия и инициалы руководителя курсового проекта.

За обложкой следует задание на проектирование, оглавление, введение, основная часть записки. В пояснительную записку рекомендуется включать следующие разделы:

1. Общее описание условий работы насосной станции (назначе­ние, производительность, классность, расположение в общей схеме водоснабжения);

2. Гидравлические расчеты всех элементов станции и трубопроводов;

3. Подбор насосов и построение совмещенных графиков харак­теристик насосов и трубопроводов;

4. Подбор электродвигателей для насосов;

5. Расчет гидравлического удара и проектирование противоударной защиты

6. Расчет и подбор вспомогательного оборудования (вакуум-насосов, дренажных насосов, грузоподъемных устройств, защит­ных и контрольно-измерительных приборов, трансформаторов);

7. Описание строительной части насосной станции;

8. Определение технико-экономических показателей насосной станции.

9. Спецификация основного оборудования.

В расчетно-пояснительной записке приводятся обоснования принятых решений и все необходимые расчеты с соответствующими пояснениями и ссылками на литературные источники. Таблицы и схемы должны иметь номера и названия.

В конце записки приводится список литературы (библиография), на которую были сделаны ссылки в тексте записки.

Расчетные формулы даются с расшифровкой обозначений и указанием размерностей всех входящих в формулу параметров. Чис­ленные значения величин проставляют в формулу в той последова­тельности, в какой написаны буквенные обозначения. Сокращения чисел и промежуточные вычисления не допускаются.

Записывается только конечный результат с обязательным ука­занием размерности полученной величины.

Пояснительная записка оформляется в соответствии с требованиями ГОСТ 2.105-95.

2. Последовательность расчета водопроводной насосной станции первого подъема (нс–I)

Насосная станция I-ого подъема подает воду из источника водос­набжения, как правило, на очистные сооружения и работает равно­мерно либо круглосуточно, либо одну - две смены в сутки.

Последовательность расчета НС–I.

1. Прежде всего на основании данных задания и указаний [1, п.4.4; 2, стр. 7] определяется категория проектируемой насосной станции по необходимой степени обеспеченности подачи воды. К первой категории относятся насосные станции объединенных хозяйственно-питьевых и производственных водопроводов населенных пунк­тов при числе жителей в них более 50000 человек (ориентировоч­но, максимальное суточное водопотребление свыше 40000 м³); ко второй категории - при числе жителей от 5000 до 50000 человек (ориентировочно максимальное суточное водопотребление более 3000 м³); к третьей категории – при числе жителей менее 5000 человек.

2. На основании данных задания определяется часовая произ­водительность насосов Q_ч и расчетный секундный расход q, необхо­димый для гидравлического расчета самотечных, всасывающих и на­порных трубопроводов.

Станцию I-ого подъема рассчитывают на подачу среднего часового расхода воды в сутки максимального водопотребления с учетом рас­хода воды на собственный нужды очистных сооружений

, м³/ч (2.1)

, л/с (2.2)

где: Q_{макс.сут.} – максимальная суточная производительность НС–I, м³/сут;

– коэффициент, учитывающий расход воды на соб­ственные нужды очистных сооружений, принимается 1,04-1,1;

Т – продолжительность работы НС, обычно Т = 24 ч.

3. По величине расчетного расхода q и значениям экономичных скоростей определяется количество и диаметры самотечных, всасывающих и напорных трубопроводов. Согласно [1], количество трубопроводов всех назначений на насосных станциях первой и второй категории надежности независимо от числа групп насосов должно быть не менее двух. Трубопроводы в насосных станциях, а также всасывающие линии за пределами машинного зала, как правило, следует выполнять из стальных труб на сварке с применением фланцев для присоединения к арматуре и насосам. Самотечные водоводы, как правило, следует принимать из стальных труб. Допускается применение пластмассовых и железобетонных труб.

Для напорных водоводов, как правило, следует применять неметаллические трубы (железобетонные напорные, асбестоцементные напорные, пластмассовые и др.). Отказ от применения неметаллических труб должен быть обоснован. Применение чугунных напорных труб допускается для водоводов в пределах населенных пунктов, территорий предприятий. Применение стальных труб допускается на участках с расчетным внутренним давлением более 1,5 МПа; для переходов под железными и автомобильными дорогами, через водные преграды и овраги; в местах пересечения хозяйственно-питьевого водопровода с сетями канализации; в особых условиях (сейсмические районы, подрабатываемые территории, вечномерзлые грунты, просадочные грунты).

Для выбора диаметра труб следует принимать скорости движения воды в пределах, указанных в табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Рекомендуемые скорости движения воды в трубопроводах

Диаметр труб, мм	Скорости движения воды в трубопроводах насосных станций, м/с
	самотечных	всасывающих	напорных
До 250 От 300 до 800 Более 800	0,7-0,9 1,0-1,2 1,2-1,5	0,6-1,0 0,8-1,5 1,2-2,0	0,8-2,0 1,0-3,0 1,5-4,0

Для выбора диаметров труб и при их гидравлическом расчете рекомендуется использовать таблицы Ф.А. Шевелева [3].

В самотечных, всасывающих и напорных трубопроводах потери напора определяются по формуле

(2.3)

где: – коэффициент местных сопротивлений, имеющихся на трубопроводе (значения коэффициентов местных сопротивлений, наиболее часто встречающихся на трубопроводах насосных стаций, приведены в прил. 2);

V – скорость движения жидкости в трубопроводе, м/с;

g – ускорение силы тяжести, м/с²;

i – гидравлический уклон, определяемый по [3];

l – длина трубопровода, м.

4. Потери напора в местных сопротивлениях, имеющихся на на­порных водоводах, могут быть приняты равными 5-10% от потерь на­пора по длине. В этом случае для определения потерь напора в на­порных водоводах следует пользоваться формулой

, м (2.4)

Потери напора вычисляются только при нормальных условиях работы станции, так как при прокладке трубопроводов в две и бо­лее линии, в случае отключения одной из них, должна быть обеспе­чена подача воды на хозяйственно-питьевые нужды в объеме не ме­нее 70% расчетной потребности. При этом необходимо учитывать возможность использования запасных емкостей и резервных насосных агрегатов.

При расположении насосной станции в непосредственной бли­зости от очистных сооружений, при аварии на напорных водоводах из работы выключается полностью одна линия. Если же напорные во­доводы имеют длину 1,5 км и более, то они разбиваются на отдель­ные участки одинаковой длины, соединяемые перемычками. Расстоя­ние между перемычками принимается, обычно, в пределах 0,8 - 1,2 км. В случае аварии отключается один такой участок.

5. По данным задания и вычисленной величине потерь напора в самотечных линиях устанавливается отметка наинизшего уровня воды в береговом водозаборном колодце (Z_бк)

(2.5)

где: Z_гнв – отметка минимального уровня воды в источнике, м;

h_p – потери напора в решетке при заборе воды, h_p=0,05–0,1 м;

h_с – потери напора в самотечных линиях, м;

h_сет – потери напора в сетках, установленных в месте поступления воды из приемного отделения во всасывающее отделение водозаборного колодца; h_сет =0,1-0,15м;

6. Определяется значение потребного напора насосов. Напор насосов на НС–I Н при подаче воды на очистные сооружения определяется по формуле

(2.6)

где: Z_о.с - отметка подачи воды насосами на очистные соору­жения, м;

Z_бк – отметка наинизшего уровня воды в береговом ко­лодце, м;

h_вс – потери напора во всасывающем трубопроводе, м;

h_н – потери напора в напорном водоводе, м;

1,5 – запас напора на излив воды из трубопровода, м.

7. По Q и Н производится выбор марки насоса по каталогу или с использованием специальных программ на ЭВМ. При выборе количества рабочих насосов для проектируемой станции можно придерживаться следующих правил: Количество рабочих насосов одной группы должно быть не менее двух. В насосных станциях II и III категорий при обосновании допускается установка одного рабочего агрегата. На НС–I, работающей равномерно в течение суток, целесообразно устанавливать следующее количество рабочих агрегатов: 2 – при производительности станции до 20000 м³/сут; 3 – при производительности станции 20000 - 40000 м³/сут; 3, 4 – при производительности станции более 40000 м³/сут.

Для подбора насосов по расчетным параметрам используются сводные графики характеристик центробежных насосов (прил. 3) и каталоги насосов [4, 5, 6]. На насосных станциях чаще всего устанавливаются горизонтальные насосы двухстороннего входа типа Д, а при подачах до 250 м³/ч – консольные насосы типа К. При обосновании можно устанавливать насосы зарубежных фирм [7]. Рекомендуется использовать программы подбора насосов с помощью ЭВМ.

Для выбранного насоса в пояснительной записке необходимо привести схематический чертеж насоса с указанием основных размеров, веса, а также привести на миллиметровке его полную графическую рабочую характеристику.

Действительные параметры работы насосных агрегатов опреде­ляют по общему графику характеристик совместно работающих насо­сов и трубопроводов (методика построения совмещенных графиков приведена в разделе 3).

8. Подбирается электродвигатель к насосу. Подбор электродви­гателя производится по мощности на валу N_в, числу оборотов n, типу насоса (горизонтальный или вертикальный). Для подбора двигателя необходимо подсчитать максимальную мощность на валу насоса по формуле

, кВт (2.7)

где: – плотность воды, 1000 кг/м³;

Q – действительная максимальная подача насоса, м³/с;

H – напор, развиваемый насосом при максимальной подаче, м;

– коэффициент полезного действия насоса (определяется по совмещенному графику), в долях единицы.

Мощность двигателя N_дв должна превышать мощность на валу насоса на величину коэффициента запаса на перегрузку К_з т.е.

(2.8)

Величину К_з принимают в зависимости от мощности на валу: при N_в < 100 кВт К_з = 1,15-1,1; при N_в > 100 кВт К_з = 1,1-1.05.

Для насосов малой и средней мощности (при N_дв < 250кВт) следует принимать асинхронные электродвигатели с коротко замкнутым ротором единой серии 4А [2, 9], для агрегатов с большей мощностью следует принимать синхронные двигатели.

В современных каталогах для каждого насоса приводятся тип и марка рекомендуемого электродвигателя.

9. Определяется количество резервных агрегатов, подлежащих установке на станции. Число резервных агрегатов следует назна­чать в соответствии со СНиП 2.04.02-84* [1], в зависимости от ка­тегории надежности действия насосной станции.

10. Определяется тип станции (полузаглубленная, заглубленная, шахтная) и решается вопрос о размещении насосных агрегатов в плане, производится конструирование внут­ристанционных трубопроводов, выполняется расчет гидравлического удара и при необходимости проектируется противоударная защита и подбор вспомогательного оборудования, проектируется здание насосной станции (см. раздел 4), определяются технико-экономические показатели насосной станции (раздел 5). Составляется спецификация основного оборудования.