Определение затрат электроэнергии на подачу воды

Расход электроэнергии за один часовой интервал составит:

кВт∙ч,

где m – количество работающих в данном часовом интервале насосов;

N - мощность, потребляемая электродвигателем из сети;

t – время, в мин, работы насосов в данном часовом интервале.

Полный расход электроэнергии при подаче суточного объема воды составит:

;

Тогда расход электроэнергии при подаче суточного объема воды насосами марки 1Д1600-90а составит:

кВт

6 Расчет на тушение пожара

Подача полного расчетного расхода воды на тушение пожара должна быть обеспечена в час максимального водозабора, т.е. в момент возникновения пожара насосы II подъема должны подать расход воды, равный сумме полного расчетного расхода на тушение пожара и расхода воды в час максимального водозабора, т.е. подача станции на пожаротушение:

=0,88 м /с.

Требуемый напор в момент пожара определяется по формуле

,

где h - потери напора во всасывающих линиях при расчетной подаче Q ;

h - потери напора в водоводе при той же подаче;

- свободный напор в расчетной точке пожара, принимаемый согласно [5] равным 10 м для системы пожаротушения низкого давления;

Н_ПГ - приведенная геометрическая высота подъема воды.

Приведенная геометрическая высота подъема воды определяется по формуле

=13,0 м,

где Н - статический напор, равный разности отметок в расчетной точке пожара и отметки дна резервуара чистой воды, т.е. 104,3-96,8 = 7,5 м;

5,5 – коэффициент запаса потерь во всасывающих и напорных коммуникациях насосной станции.

По [4] при л/с и d = 600 мм гидравлический уклон i = 0,00438.

Тогда:

м.

По [4] при л/с и d = 600 мм гидравлический уклон

i = 0,00503.

Тогда:

м.

Необходимый пожарный напор будет равен:

40,28 м.

Значение необходимого пожарного напора выходит за пределы рабочей части характеристики насоса 1Д1600-90а, однако, ввиду кратковременности пожаротушения, допускается работа насосов в пожарном режиме вне рекомендуемой рабочей части характеристики с некоторым снижением коэффициента полезного действия.

Определим необходимое число насосов при их работе в пожарном режиме:

.

В выбранном варианте для обеспечения водопотребления на хозяйственные нужды на станции устанавливаются шесть рабочих и два резервных насоса марки 1Д1600-90а. Согласно произведенному расчету для работы в пожарном режиме требуется шесть насосов. Учитывая, что в кратковременном режиме пожаротушения могут быть использованы резервные насосы, дополнительно не требуется установка противопожарного насоса .

7 Определение отметки оси насоса и заглубление

Геодезическая отметка расположения оси рабочего колеса насоса определяется исходя из условий обеспечения быстрого, надежного пуска насоса и безкавитационной его работы во всех режимах эксплуатации насосной станции.

Поэтому насосы на НС-2, как правило, устанавливаются под заливом. Исключение составляют станции, располагаемые на песчаных и супесчаных грунтах, при высоком уровне грунтовых вод и т.д. В этих условиях возможна установка насосов, работающих со всасыванием, что позволяет уменьшить заглубление и снизить строительную стоимость насосной станции.

Отметка расположения оси насоса z , м, определяется по формуле

,

где z - отметка дна резервуара чистой воды;

Н - допустимая геометрическая высота всасывания насоса, определяемая по формуле

.

При неточном определении величины Н , т.е завышении отметки оси насоса, может возникнуть кавитационный режим работы его, что приведет к снижению подачи и КПД насоса.

Для правильного определения отметки расположения оси насоса величину Н вычисляем для всех режимов работы станции. Расчеты представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Расчет отметки оси насоса

Q, м /с	m	Q , м /с	Н , м	,м	,м	Н ,м	z , м
0,468		0,234	5,96	0,25	0,51	5,20	102,0
0,657		0,110	7,46	0,06	0,11	7,29	104,09
0,880		0,146	6,98	0,09	0,20	6,69	103,49

В таблице 5 приняты обозначения:

Q – подача насосной станции на различных ступенях ее работы, в том числе и в режиме пожаротушения;

m – количество работающих на каждой ступени насосов;

Q - подача одного насоса при параллельной работе m насосов;

Н - допустимая вакуумметрическая высота всасывания насоса при данной подаче;

- скоростной напор во всасывающем патрубке насоса;

- потери напора во всасывающей линии.

Величина Н определялась по формуле

,

где - величина атмосферного давления, выраженная в м. вод. ст. (принята равной 10 м);

- давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости, выраженное в м. вод. ст. (принято равным 0,24 м);

- допустимый кавитационный запас, м.

Допустимый кавитационный запас определяется по формуле

,

где - минимальное значение кавитационного запаса, м.

Минимальное значение кавитационного запаса определяется:

,

где n – число оборотов вала насоса в минуту;

Q_н - подача насоса, м /с, (для насосов двустороннего входа в формулу подставляется половинная подача);

с – постоянная, зависящая от коэффициента быстроходности n .

Коэффициент быстроходности определяется по формуле

,

где Q - подача в оптимальной точке (при максимальном КПД) характеристики насоса выбранной марки, м /с;

Н - напор в оптимальной точке характеристики насоса, равен 65 м.

Тогда:

.

При n = 132 постоянная с = 940.

Из всех определенных отметок оси насосов (таблица 5) выбираем минимальную z = 102,0 м.

Дальнейшее вычисление отметок производится по формулам

1) Отметка верха насоса :

м;

2) Отметка оси насоса :

м;

3) Отметка верха фундамента:

м;

4) Отметка пола в машинном зале:

м;

5) Отметка пола в наземной части:

м.

Внутристанционные трубопроводы выполняют из стальных труб на сварке с применением фланцев для присоединения к арматуре и насосам. Диаметры внутристанционных трубопроводов должны соответствовать стандартным диаметрам выпускаемой арматуры.

Диаметры коллекторов принимаем конструктивно равными диаметрам наружных трубопроводов.

Результаты расчета сводятся в таблицу 6.

Таблица 6 – Определение диаметров внутристанционных трубопроводов

8 Выбор типа здания и основных размеров насосной станции

Тип здания насосной станции существенным образом влияет на технико-экономические показатели работы системы водоснабжения. Поэтому при выборе типа здания необходимо учесть все условия строительства и последующей эксплуатации насосной станции. Оптимальное решение достигается путем сравнения нескольких вариантов.

Однако, при выполнении курсового проекта представляется возможным ограничиться анализом лишь основных факторов, влияющих на выбор типа здания насосной станции. К таким факторам относятся: колебания уровня воды в месте водозабора; мощность основного оборудования; сезонность работы; необходимость перемещения в течении сезона; гидрогеологические условия в месте строительства; тип грунтов; судоходность русла реки в месте водозабора и т.д. Подробный анализ указанных факторов представлен в ,в данной же работе ограничимся указаниями по выбору типа здания в связи с колебанием уровня воды в источнике.

Практика показала, что при незначительных колебаниях уровня воды в источнике целесообразно принимать станции незаглубленного типа, а при существенных колебаниях уровня – заглубленные (блочного типа; блочно-шахтного; камерного), плавучие или на фуникулере.

При небольших величинах водоподачи широкое применение находят передвижные насосные станции.

Определяя размеры машинного зала и его надземной части, необходимо учитывать число, характер и варианты расположения агрегатов (размеры агрегатов принимаются по каталогам):

- оси насосных агрегатов перпендикулярны длинной оси машинного зала (однорядная и двухрядная установка);

- агрегаты устанавливаются на общей оси параллельно длинной оси машинного зала (однорядная установка);

- двухрядная установка, при которой все агрегаты каждого ряда располагаются на параллельных осях и в шахматном порядке.

При проектировании зданий насосных станций (Лист 1)следует учитывать следующие положения.

1) Расстояние между агрегатами при установке электродвигателей в зависимости от напряжения от 1,0 до 1,2 м.

2) Расстояния между агрегатами и стеной:

в шахтных насосных станциях – 0,7 м;

в прочих насосных станциях – 1,0 м.

3) Проход между фундаментами агрегатов и распределительным щитом – 1,5 м.

4) Расстояние между неподвижными выступающими частями оборудования – 0,7 м.

9 Выбор подземно-транспортного оборудования и определение высоты верхнего строения здания насосной станции

Выбор типа подъемно-транспортного механизма зависит от размеров здания, массы поднимаемого элемента, компоновки технологического оборудования и схемы подъемно-транспортных операций.

Определяется необходимая грузоподъемность подъемно-транспортого оборудования (ПТО) и его тип. Грузоподъемность определяется по массе наибольшей монтажной единицы с учетом 10%-ной надбавки. За монтажную единицу принимаем: насос, электродвигатель, насосный агрегат, задвижку.

Поскольку масса наибольшей монтажной единицы около одной тонны, то в качестве грузового автомобиля выбираем – УАЗ-451М. Размеры автомобиля, платформы и площадки приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Грузоподъемность и габариты грузового автомобиля

Вид ПТО также принимаем в зависимости от массы монтируемого агрегата. В нашем случае целесообразно будет использовать краны подвесные ( кран-балки) с ручным приводом. Основным преимуществом оборудования с ручным приводом – простота и безотказность в работе, особенно в помещения с повышенной влажностью.

Неподвижные балки располагаются вдоль длинной стороны помещения. Длина подвижных балок изменяется в широких пределах и принимается в зависимости от ширины помещения. В нашем случае ширина помещения – 9 м, следовательно, принимаем длину крана – 10,2 м. Технические характеристики его приведены в таблице 8.

Таблица 8 – Технические характеристики подвесного ручного крана

В подземной части могут размещаться: машинный зал, водоприемно - сеточные камеры, приемные резервуары. Так как в нашем случае уровень грунтовых вод расположен ниже уровня пола машинного зала, то подземная часть насосной станции выполняется как у обычных промышленных зданий: с раздельными фундаментами под насосное оборудование и под строительные конструкции.

Если глубина подземной части позволяет разместить технологическое и подъемно-транспортное оборудование, на ней сооружают перекрытие, то есть проектируют заглубленный тип насосной станции. Минимально допустимое заглубление, при котором возможно такое решение, определяется:

,

где - высота установленного оборудования, через которое надо переносить груз;

0,5 – расстояние между грузом и оборудованием;

- высота переносимого груза;

- высота строповки;

- размеры подъемно-транспотрного оборудования при максимальном поднятии крюка;

- высота подкранового пути;

- высота перекрытия.

Тогда .

В нашем случае, м, следовательно, вариант заглубленной насосной станции нам не подходит.

Значит, принимаем полузаглубленный тип здания.

Затем определяем высоту верхнего строения над машинным залом:

,

где - погрузочная высота платформы автомобиля, м.

Тогда м.

Полученную высоту верхнего значения округляем до ближайшего стандартного, равного 3 м.

Заключение

В процессе работы выбрали насос марки 1Д1600-90а, который обеспечивает требуемый напор и подачу при минимальных затратах на электроэнергию. Определили режим работы насосной станции, количество и оптимальный режим работы насосов. Выбрали камерный тип здания, определили его размеры в соответствии с расположенным в нем оборудованием и разработали проект насосной станции второго подъема .

Список использованных источников

1. Расчет и проектирование систем водоснабжения и водоотведения населенного пункта.Часть III. Водопроводные насосные станции/сост.: Ю.С.Кашенков; ЯГТУ-Ярославль,2007.

2. СНиП 2.04.02-85. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.

3. Насосы центробежные двустороннего входа. Каталог. – М.: Изд. Цинтихимнефтемаш, 1982.

4. Шевелев, Ф.А. Таблицы гидравлического расчета наружных водопроводных труб: Справочное пособие / Ф.А. Шевелев, А.Ф. Шевелев. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1985.

5. Насосы общего назначения типа К. Каталог. – М.: Цинтихимнефтемаш, 1977.

6. Карелин, В.Я. Насосы и насосные станции: Учебник для вузов / В.Я. Карелин, А.В. Минаев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1986.

7. Насосные станции. Курсовое проектирование / Э.В. Залуцкий, А.И. Петрухно. – К.:Вища шк. Головное изд-во, 1987.