Насосы и насосные станции

График Н=Н_А∙(Q_Х/ 2Q_A)² строится от начала координат на расстоянии, равном Н_св+Н_г=13+40=53м.

Таблица 2.1 Координаты для построения кривой Н=Н_А∙(Q_Х/2 Q_А)²

QХ,л/с	110	220	330	440	550	660
Н, м	1,36	5,4	12,25	21,78	34,0	49

 

 

Положение режимной точки Р определяется координатами:

Q_Р=490л/с; Н_Р=80м, следовательно, при работе одновременно двух насосов будет обеспечиваться подача, равная 490 л/с, и напор, равный 80м, при этом к.п.д. насосов уменьшится до 79%.

 

 

 

 

 

 

 

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ.

3.1Обоснование типа здания.

Тип здания насосной станции принимается  в соответствии с допустимой геометрической высотой всасывания выбранного насоса и колебаниями уровня воды в  источнике.

1. Определим допустимую геометрическую  высоту всасывания:

Н_вс=(Р_а-Р_n)/γ- Δh_доп-∑h_вс,             (3.1)

где Р_а – атмосферное давление, Р_а=10⁵Па;

      Р_n – давление насыщенных паров жидкости при температуре 20^оС, 

      Р_n=2335Па;

      Δh_доп – допустимый гравитационный запас, определяем  по характеристике всасывающей способности насоса Δh_доп=f(Q) для самого невыгодного случая, Δh_доп=7м;

       ∑h_вс – потери напора во всасывающем трубопроводе, ∑h_вс=0,8м;

       γ =10⁴ .

    Допустимая геометрическая  высота всасывания:

Н_вс=(100000-2335)/10000-7-0,8=2м.

2. Найдем отметку оси насоса:

▼_о.н= ▼_min+Н_вс,                  (3.2)

где ▼_min – отметка минимального уровня в источнике, ▼_min=65м.

                                  ▼_о.н.=65+3=68м.

3. Вычислим отметку пола здания:

▼_п.з.= ▼_о.н – р -h_ф,              (3.3)

где р – расстояние от оси насоса до лап, р=0,6м;

      h_ф – высота фундамента, h_ф=0,4м.

                                  ▼_п.з.=68-0,6-0,4=67м.

Так как ▼_min <▼_п.з <▼_max, т.е. 65 <67<70, то тип здания принимаем полузаглубленный.

 

3.2 Компоновка оборудования и  определение размеров здания.

Размеры машинного зала в плане  определяются с учетом количества, габаритных размеров и размещения насосных агрегатов, внутристанционных труб с арматурой и фасонными частями, проходов между оборудованием и стенами, расположения и размеров монтажной площадки.

При компоновке оборудования следует  использовать типовые решения, обеспечивающие рациональное использование площади  здания. Размеры насосных агрегатов  принимаем по установочным чертежам:

• длина насосного агрегата: 3269мм;
• ширина насосного агрегата: 1645мм;
• высота насосного агрегата: 1075мм.

 Размеры фасонных частей и арматуры из справочной литературы /4/. Проходы между оборудованием и стенами должны быть не менее: между агрегатами – 1м, между агрегатами и стеной – 1м. Монтажные расстояния от стен здания до фланцев предусматриваются не менее 0,4м.

Ширина машинного зала должна быть достаточной для размещения насоса, задвижки, обратного клапана, монтажной  вставки, конфузора, диффузора и принимается по условию использования стандартной балки перекрытия, равной 6м.

В здании насосной станции кроме  машинного зала следует предусматривать  вспомогательные помещения: для  размещения электротехнического оборудования (силовых трансформаторов, распределительных устройств, щитов управления), обслуживающего персонала. Обычно помещения для трансформаторов и распределительных устройств оборудуют в одном помещении с машинным залом, а в заглубленных станциях – над машинным залом или в пристрое. Щитовое помещение может быть отдельным, однако в небольших насосных станциях щиты управления монтируют непосредственно в машинном зале с соблюдением определенных требований.

Высота здания включает высоту подземной  части и верхнего строения.

Высота заглубления подземной части:

Н_п.ч.= ▼_н.с.-_.▼_п.з.+Z,            (3.4)

где    ▼_н.с  - отметка земли у здания насосной станции;

           Z - превышение верха подземной части над землей;

Н_п.ч.=73-67+0,15=6,15м.

Высота верхнего строения принимается  в зависимости от принятого грузоподъемного оборудования. Расстояние между низом перемещаемого груза и верхом установленного оборудования должно быть не менее 0,5м, а общая высота машинного зала принимается не менее 3м.

Н_{верх.стр..}=4,0м

Окончательные размеры здания насосной станции увязываются с унифицированными размерами строительных конструкций.

Определим длину здания L, ширину здания В, высоту здания Н:

L=3269∙3+2∙1000+3500+1000+846,5∙2=18000мм;

В=1645+3250+1105=6000мм;

Н= Н_п.ч.+ Н_{верх.стр..}=6,15+4,0=10,15м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ПОДБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

4.1 Вакуум-насосы

Для заливки основных насосов применяют  водокольцевые насосы типа ВК, ВВН, КВН. Обычно предусматриваются два  вакуумных насоса: рабочий и резервный. Работают они совместно с циркуляционным резервуаром (вакуум-котлом), который поддерживает насос в залитом состоянии.

Расчетом определяют производительность вакуум-насоса и объем вакуум-котла.

Подача вакуум-насоса (в м³/мин):

Q_В=К∙Н_ат(W_тр+W_н)/t(Н_ат-Н_вс),        (4.1)

где   К - коэффициент запаса; рекомендуется К=1,05-1.1;

        W_тр   - объем воздуха во всасывающем трубопроводе основного

              насоса, м³, определяется по формуле:

W_тр = πd²/4∙l,                                (4.2)  

                              W_тр =(3,14∙0,55²/4)∙25=5,9м³;

         W_н - объем воздуха в корпусе насоса, м³; принимают W_н=0,1-0,2м³;

         Н_ат  - напор, соответствующий нормальному атмосферному

              давлению, Н_ат=10 м;

         Н_вс - геометрическая высота всасывания насоса, Н_вс=2 м;

          t - время, необходимое для заполнения насоса водой, мин;

              принимают t =2мин для пожарных насосов и t =3-5мин для           

              насосов другого назначения.

Q_В=1,1∙10(5,9+0,1)/4∙60(10-2)=0,034м³/с.

По найденной величине  из каталога или справочной литературе выбирается стандартный вакуум-насос.

Объем вакуум-котла определяется из условия обеспечения не более 4-х включений вакуум-котла за час:

W_в.к=900Q_n(1- Q_n/ Q_в),         (4.3)

где    Q_n   - подсос воздуха, л/с, Q_n=0,056 л/с;

          Q_в - подача вакуум-насоса, Q_в=20 л/с.

 Величину подсоса воздуха через неплотности соединений принимаем в зависимости от диаметра всасывающего патрубка заливаемого насоса.

 

W_в.к=900∙0,056∙(1-0,056/34)=50,32л/с=0,05м³/с.

 

4.2 Дренажные насосы

 

Для откачки скапливающейся в машинном зале воды обычно используют самовсасывающие насосы небольшой производительности, например, вихревые насосы типа ВКС.

Расчетом определяются подача насоса и объем колодца, в котором  он устанавливается.

Подача дренажного насоса:

Q_дн=1,7(∑q₁+q₂),               (4.4)

где ∑q₁  - суммарные утечки через сальник; принимают по 0,05-0,1л/с на   

             одно уплотнение;

        q₂ - фильтрационный расход через стены и пол здания.

При ориентировочных расчетах  q₂  можно вычислить следующим образом:

q₂=1,5+0,001W,               (4.5)

где    W  - объем части машинного зала, расположенный ниже

             максимального уровня грунтовых  вод, м³.

W=L∙В∙(▼_зд.-▼_п.з),         (4.6)

где L – длина здания, L=18м;

      В – ширина  здания, В=6м;

       ▼_зд – отметка здания, ▼_зд=▼_max+3=70+3=73м.

W=18∙6∙(73-67)=648м³.

Фильтрационный расход через стены  и пол здания найдем по формуле (4.5):

q₂=1,5+0,001∙648=2,15 л/с;

Подача дренажного насоса:

Q_дн=1,7(0,08+2,15)=3,8 л/с.

 

Согласно рекомендациям подача дренажного насоса может быть принята 1л/с для насосной станции малой мощности, 3,5-6л/с – средней мощности, 8-10л/с – большой мощности.

Объем колодца принимают равным подаче дренажного насоса в течение 10-15минут:

W_к=15∙60∙3,8=3,42м³/с.

 

4.3 Подъемно-транспортное оборудование

 

Для монтажа и демонтажа основного  и вспомогательного оборудования в  насосной станции предусматривают  грузоподъемное устройство. Его тип  выбирается с учетом размеров сооружения, компоновки технологического оборудования, размеров и наибольшей массы поднимаемого груза. Во внимание принимают также степень загрузки и периодичность работы грузоподъемного устройства, безопасность подъемно-транспортных операций.

Следует иметь в виду, что грузоподъемность механизма должна быть на 10% больше массы наиболее тяжелой монтажной единицы.

Грузоподъемное оборудование с  ручным приводом используется при массе  узлов: кошка и таль по монорельсу – не более 1000кг, подвесная кран-балка  – не более 5000кг.

 

                       

 

 

4.4 Контрольно-измерительные приборы.

 

   Контрольно-измерительные приборы и системы автоматизации (КИП и А) включают в себя устройства контроля за состоянием основных агрегатов и другого оборудования (измерение мощности, давления, расхода, температуры различных частей, подачи смазки, охлаждающей воды и т. д.), сосредоточенные в специальных щитах и при отклонениях режима сверх допустимых значений дающие сигнал, а при необходимости и импульс на автоматическую установку агрегата.

Уровнемеры (поплавковые, электроконтактные и акустические) предназначены для измерения уровней воды и масла в открытых водоемах и резервуарах. Для дистанционного  измерения уровней воды в открытых водоемах при их больших колебаниях (до 20м) применяют датчик ДСУ-1М.

Уровни воды в корпусах насосов, вакуум-котлах, колодцах дренажа и откачки, скважинах контролируют с помощью регулятора-сигнализатора уровня ЭРСУ-3.

Расходомеры используют для измерения мгновенных расходов и количества перекачиваемой воды. Наиболее распространены на насосных станциях водосчетчики, преобразователи расхода, парциальный, ультразвуковой и электромагнитный расходомеры.

Сигнализаторы протока используют для определения наличия протока (движения) жидкости в трубопроводах. К ним относят реле РП и РКПЖ.

В систему КИП и А входят также  органы управления, обеспечивающие возможность комплексной автоматизации насосной станции, работающей с минимальным количеством дежурного персонала или без него. На крупных станциях все наиболее важные органы управления и контроля выводятся на центральный пульт управления ЦПУ, из которого осуществляется управление агрегатами станции.