6.4.5. Построение графиков совместной работы насосов и водоводов

Анализ совместной работы насосов и водоводов выполняется с целью уточнения рабочих параметров и для проверки аварийных и пожарного режимов. Анализ выполняется графическим способом с помощью совместных характеристик насосов и системы трубопроводов.

На насосных станциях обычно применяется параллельная работа насосов. Суммарная характеристика нескольких параллельно работающих насосов строится графическим сложением их характеристик. С этой целью на графике Н – Q строятся характеристики всех рабочих насосов, взятые из каталога.

Далее на том же графике в координатах Н – Q строятся необходимые характеристики системы водоводов, совместно с которыми работает насосная станция. Уравнение характеристики водоводов:

Н = Н_ст +SQ² , м, (6.12)

где Н_ст – статический напор в м;

Q – расход воды по водоводам в м³/с;

S – сопротивление системы водоводов в с²/м⁵.

Статический напор:

Н_ст = Н_г + Н_св , м, (6.13)

где Н_г – геометрическая высота подъема жидкости в м;

Н_св – свободный напор в точке питания.

Величина SQ² в (6.12) представляет собой суммарные потери напора в системе водоводов, поэтому сопротивление S можно определить как сумму:

S = S_вс + S_ст + S_н , с²/м⁵, (6.14)

где S_вс – сопротивление всасывающей линии;

S_ст – сопротивление внутристанционных коммуникаций;

S_н – сопротивление напорной линии.

Значения этих сопротивлений могут быть найдены на основании выполненных ранее гидравлических расчетов трубопроводов по формулам:

, (6.15)

, (6.16)

, (6.17)

где Q_р – расчетная подача насосной станции, м³/с;

h_вс – суммарные потери напора во всасывающей линии в м;

h_ст – внутристанционные потери напора в м;

h_н – суммарные потери напора в напорной линии в м.

Задаваясь различными Q по (6.12) определяют соответствующие напоры Н и по результатам расчета строят графическую характеристику системы водоводов.

Для дальнейшего анализа режимов работы насосов в аварийных ситуациях потребуется характеристика системы водоводов с одной отключенной ниткой на напорной линии (авария на водоводе). Для ее построения необходимо найти сопротивление напорной линии в аварийной ситуации, которое с достаточной для практики точностью определяется выражением:

, (6.18)

где S_н – сопротивление напорной линии в расчетном режиме;

N – число параллельных ниток напорных водоводов.

Сопротивление системы водоводов в аварийной ситуации определяется по формуле (6.14), где вместо S_н берется . Построение характеристики ведется тем же способом, что и для расчетного режима, но в (6.14) вместо S принимается .

При недопустимо большом снижении подачи насосной станции часто имеется возможность увеличить подачу за счет секционирования водоводов. Секционирование осуществляется с помощью задвижек в начале и в конце каждой секции.

В результате такого секционирования при аварии выключается не вся нитка водовода, а только одна секция. Поэтому на длине аварийной секции вода идет по N-1 нитке, а на остальной длине – по всем N ниткам.

Перемычки устанавливаются вдоль водовода таким образом, чтобы разделить всю его длину на секции равной длины. Если число перемычек N_п, то секций N_п+1.

При аварийном отключении одной секции на одной нитке водовода сопротивление напорной линии определяется по формуле:

(6.19)

Подставляя вместо S_н в (6.14), получим аварийное сопротивление системы водоводов . Используя вместо S в (6.12), можно найти характеристику системы водоводов для случая аварии при использовании любого числа перемычек.