Материал: Канализационная насосная станция

Канализационная насосная станция

Содержание

1.Определение числа и подачи насосов

. Определение требуемого напора насосов

. Подбор насосов по каталогу

. Изменение характеристики насосов

. Построение совмещенных характеристик насосов и водоводов

. Анализ режимов работы насосной станции

. Подбор электродвигателей

. Определение отметки оси насоса

. Определение емкости приемного резервуара

. Подбор оборудования приемного резервуара

. Подбор вспомогательного оборудования

. Компоновка насосного оборудования, трубопроводов и арматуры

. Электроснабжение насосной станции

. Компоновка помещений насосной станции

. Расчет и подбор оборудования на 1-ю очередь

. Технико-экономические показатели работы насосной станции

Список использованной литературы

Приложение

насосная станция резервуар

. Определение числа и подачи насосов

При выборе типов насосов и определении количества рабочих агрегатов необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:

а) необходимо устанавливать как можно меньше рабочих насосов, принимая во внимание, что установка малого числа насосов приводит к увеличению мощности резерва, снижению маневренности и увеличению числа включений насосов в час;

б) целесообразно устанавливать насосы одного типоразмера, как рабочие так и резервные;

в) насосы должны работать в области наивысших КПД при возможно длительной подаче;

г) количество включений насосов в час не должно превышать трех;

д) подача рабочих насосов должна быть достаточной для обеспечения откачки максимального притока сточных вод.

Принимаем для предварительных расчетов количество насосов равное 3-м, а резервное - равно 3.

Расчет насосной станции начнем с построения графика притока сточных вод в соответствии с часовым распределением притока в процентах от суточного расхода равного 6% (принимаем суточный расход - 15000м3/сут).

Н.С. = QЧ.МАКС = QСУТ * РЧ.МАКС/100*3,6 (1)Н.С. = QЧ.МАКС = 20000 * 5,8/100*3,6 = 322,22л/с

Рис. 1.1. Ступенчатые графики притока и откачки для рассматриваемого случая

Количество рабочих насосов, ориентируясь на расчетный срок и график притока, принимаем равным 3. Насосы включаются параллельно, каждый насос будет подавать:

= QH.C./n = 322,22/3 = 107,4л/с

Количество резервных насосов, устанавливаемых на станции, принимается равным 3.

. Определение требуемого напора насосов

Для определения напора насосов вычерчивается расчетная схема водоподъема, на которой проставляются отметки, длины, диаметры труб и расчетные расходы.

Диаметры всасывающих и напорных трубопроводов внутри насосной станции определяют по допустимым скоростям движения воды. Все трубопроводы внутри станции выполняются из стальных труб.

Для напорных трубопроводов рекомендуются неметаллические трубы - железобетонные, асбестоцементные, пластмассовые.

Требуемый напор насосов определяется по формуле (приложение 1):

Н = НГ + hП.В. + hП.Н. + h3 (2)

Где Н = Z0 - ZP - геометрическая высота подъема воды, м;П.В. и hП.Н.потери напора во всасывающих и напорных трубопроводах, м; - запас напора, принимается равным 1 м.

Расчетный уровень воды в приемном резервуаре принимается на половине глубины резервуара, ориентировочно на 1 - 1,5 м ниже лотка подводящего коллектора. Глубина приемного резервуара принимается равной 1,5 - 2,5 м, считая от лотка подводящего коллектора до дна приямка резервуара. При отсутствии приемного резервуара принимается равной отметке минимального уровня воды в подводящем коллекторе.

Потери напора во всасывающих и напорных трубопроводах следует определять по формуле:

= K * (1000i)l/1000 + hk (3)

где К - коэффициент, учитывающий потери напора на местных сопротивлениях, принимается для всасывающих трубопроводов равным 1,2, напорных - 1,1;

- потери напора на 1000 м длины трубопровода, определяются по таблицам Ф.А.Шевелева [16]; - длина трубопровода, м; - потери напора в коммуникациях внутри насосной станции, принимаются на всасывающем участке hк.в = 1,5 м, напорном - hк.н = 2м.

Геометрическая высота подъема Hг = 40,0 - 25,0 = 15,0м

Учитывая рекомендации п. 5.7 [1], что каждый насос имеет свою, несвязанную с другими насосами всасывающую трубу, а расчетный расход равен 111,11 л/с, принимаем всасывающие трубопроводы из стальных труб диаметром 300 мм.

При d = 300 мм, v = 1,32 м/с, 1000i = 8,46 потери напора по пути всасывания:

П.В. = 1,2 * 8,46 * 10/1000 + 1,5 = 1,60м

Принимаем два напорных трубопровода от насосной станции до очистных сооружений из пластмассовых труб. Расчет ведем по таблицам Ф.А.Шевелева [16]. При расчетном расходе Q = 107,4 л/с, d = 300 мм, v = 1,68 м/с, 1000i= 8,53 потери по пути нагнетания

П.Н. = 1,1 * 8,53 * 322,22/1000 + 2 = 5,02м

Учитывая рекомендации п. 5.8 [1], производим расчет напорных трубопроводов на пропуск аварийного расхода, при отключении одного трубопровода на ремонт. Расчетный расход при аварии Qав = QH.C./2 = 107,4 л/с т.е. увеличение расчетного расхода R = 1

Н.П.АВ = (hП.Н. + hЗ - 2)R2 + 2 = 6,36м

Напор насосов:

Н = 15,0 + 1,60 + 4,81 + 1 = 22,41 м;

Нав = 15,0 + 1,60 + 6,36 = 22,96 м.

. Подбор насосов по каталогу

Предварительный подбор насосов по требуемой подаче и напору Н производится по сводным полям характеристик насосов [13,14]. Сводный график скомпонован из полей, каждое из которых каждое из которых ограничивает область параметров насоса близких к оптимальным и рекомендуемых при длительной эксплуатации насоса.

Верхняя граница поля соответствует рабочей части напорной характеристики насоса с нормальным, а нижняя - с предельно срезанным рабочим колесом. На верхней границе поля показана оптимальная режимная точка соответствующая максимальному значению КПД насоса. Боковые линии ограничивают 5 % рабочую часть напорных характеристик насоса.

Положение точки с расчетными параметрами и на сводном графике полей характеристик позволяет определить марку насоса, который обеспечивает требуемую подачу и напор, а также число оборотов рабочего колеса насоса (рис. 1.2).

По подаче Q=107,4 л/с и напору Н = 22,41 м, определенных ранее, подбираем насос марки СЭ 500-70-16 с числом оборотов 500 об/мин, диаметр рабочего колеса 500 мм. Чертеж насоса представлен в приложении.

Рис. 1.3. рабочая характеристика насоса

Для решения вопроса подачи воды при аварии на напорном водоводе на поле рабочих характеристик насоса нанесена расчетная точка С и аварийная А.

Поскольку напор насоса превышает требуемый предлагается произвести срезку рабочего колеса насоса так, чтобы характеристика насоса прошла через точку С.

Проведем на поле характеристик кривую равноотстоящую от напорной характеристики насоса - срезанную характеристику (кривая 1). Как видно из построения, аварийная точка А лежит выше срезанной характеристики.

Воспользуемся рекомендациями п. 5.8 [1].

Если подключить резервный насос, подача каждого работающего насоса будет равна:

(4)

Нанесем эту точку на поле характеристик (точка А1). Точка А перекрывается срезанной характеристикой, т. е. напора двух насосов достаточно для подачи аварийного расхода.

. Изменение характеристики насосов

Так как напор, развиваемый подобранным насосом, значительно превышает расчетный, целесообразно произвести изменение его рабочей характеристики путем срезки рабочего колеса или уменьшения числа оборотов.

При потребной подаче Q = 107,4 л/с насос развивает напор 70 м против 22,41 по расчету, поэтому целесообразно уменьшить диаметр рабочего колеса насоса путем его срезки так, чтобы характеристика насоса со срезанным колесом прошла через расчетную точку С.

Определяем значение коэффициента быстроходности насоса:

(5)

Т.к. n < 150, производим расчет и построение кривой соответствия

Таблица 1. Расчет кривой соответствия

Точка пересечения кривой 2 и характеристики насоса определяет координаты QБ = 180,3 л/с; НБ = 30,1 м.

Диаметр срезанного колеса:

Д = 500·100 / 19,8 = 460 мм.

Срезка колеса составляет 10 %, что допустимо для насосов данного типа. КПД насоса изменяется приблизительно на 1 %.

Задаваясь рядом подач и соответствующих им напоров производим расчет характеристики насоса со срезанным колесом.

Таблица 2. Расчет характеристики насоса со срезанным колесом

Рис. 1.4. Совмещенные характеристики насосов и водоводов

5. Построение совмещенных характеристик насосов и водоводов

Так как каждый насос имеет отдельный всасывающий трубопровод, удобно пользоваться приведенной характеристикой насоса, которая рассчитывается по формуле:

НПР = Н - hПВ(6)

где hпв = SBCQ2 - потери напора во всасывающем трубопроводе; - гидравлическое сопротивление всасывающего трубопровода.

Для рассматриваемой ситуации при Q = 107,4 л/с и Н = 1,60м:

= hПВ/Q = 1,60/107,42

Задаваясь рядом значений подачи в пределах характеристики насоса, по формуле (6) рассчитаем (табл. 3) и построим приведенную характеристику насоса (кривая 4, рис. 1.5).

Таблица 3. Расчет приведенной характеристики насоса

Для построения совместных характеристик параллельно работающих насосов необходимо просуммировать подачи при одинаковых произвольно выбранных напорах. По полученным точкам проведены кривые 5 и 6.

Приведенные совместные характеристики получают аналогично. Расчет и построение приведенных характеристик водоводов производится по формуле

= HГ + hП.Н.(7)

где h = SQ2 - потери напора в водоводе и напорных коммуникациях станции с учетом h3; п.н - гидравлическое сопротивление напорного водовода.

Для рассматриваемого случая, при Q = 107,4 л/с и Н = 4,81м

ПН = 4,88/107,42

Задаваясь рядом расходов в пределах Qнс, производим расчет ординат приведенных характеристик водоводов, табл. 4

Таблица 4. Расчет приведенных характеристик водоводов

. Анализ режимов работы насосной станции

Анализ режимов работы насосной станции производится по совместным характеристикам насосов и водоводов. Подача насосов определяется точками пересечения приведенных характеристик насосов и водоводов.

Для анализа работы насосной станции при аварии на напорном водоводе на поле характеристик (рис. 5) нанесена аварийная точка А и совмещены характеристики 2-х параллельно работающих насосов (кривые 7 и 8). Так как характеристики насосов в критичной ситуации перекрывают точку А, то устройства переключения не требуется.

. Подбор электродвигателей

Мощность электродвигателя насосного агрегата определяется по формуле:

= KNB N = QH/102h

где К - коэффициент запаса, принимается в зависимости от мощности на валу насоса 1,2; - подача насоса, л/с;

Н - напор, м.

= 107,4*22,41/102h = 50,4= 1,2*50,4 = 60,48

Примем следующий вид электродвигателя в зависимости от мощности: низковольтные, асинхронные с коротко замкнутым ротором;

При подборе электродвигателей в первую очередь необходимо ориентироваться на электродвигатели, рекомендуемые в каталогах насосов[13,14], или подбирать по справочнику [10]. Количество оборотов вала двигателя должно соответствовать числу оборотов насоса.

Таблица 7. Параметры работы насосов и электродвигателей

Поскольку станция наземная, то принимаем открытые электродвигатели.

Подбор двигателя производится по наибольшей мощности 72,8 кВт и = 800 об/мин на низкое напряжение 380 В. Выбираем двигатель марки 5АИ250S2. КПД = 92%, cosj = 0,75

Нагрузка двигателя определяется по формуле:

НАГР = (NB/N) * 100% (8)

НАГР = (85/72,6) * 100% = 117%

. Определение отметки оси насоса

Насосы в станциях водоотведения, как правило, необходимо устанавливать под залив, п. 5.9 [1]. Для этого корпус насоса располагают на 0,3 - 0,4 м ниже минимального уровня включения насосов.

ВКЛ = ZЛ - 200(n - 1) = 216,4 - 200 = 16,4м

Предварительно рекомендуется проверить геометрическую допустимую высоту всасывания насоса:

НГВ.ДОП= 10 - hП.В. - ht - Dhдоп = 10 - 1,60 - 2,3 - 3,9 =2,20 м

где hПВ - потери напора во всасывающем трубопроводе при наибольшей подаче насоса, м; - напор, соответствующий давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости, м;