Ступенчатый график водопотребления и подачи воды насосами.

Введение.

Насосные станции систем водоснабжения представляют собой комплекс сооружений и оборудования, обеспечивающий водоподачу в соответствии с нуждами потребителя. Состав сооружений, их конструктивные особенности, тип и число основного и вспомогательного оборудования определяют исходя из принципов комплексного использования водных ресурсов и охраны природы с учётом назначения насосной станции и предъявляемых к ней технологических требований.

По своему назначению подразделяются на станции I подъёма и II подъёма.

Насосные станцииI подъёма забирают воду из источника водоснабжения и подают её на очистные сооружения.

Насосные станции II подъёма служат для подачи очищенной воды потребителям, обычно из резервуаров чистой воды.

В данном курсовом проекте требуется запроектировать насосную станцию II подъёма для подачи воды в водопроводную сеть населённого пункта, расположенного в Самарской области.

Исходные данные для проектирования насосной станции

Максимально-суточный расход воды населенным пунктом составляет 83000 м³. Вода насосами забирается из резервуара чистой во­ды (РЧВ). Отметка самого низкого уровня воды в РЧВ – 103,00 м; отмет­ка поверхности земли у насосной станции – 105,50 м. Вода от нее по двум чугунным водоводам длиной 1300 м подается в водопроводную сеть, которая имеет водонапорную башню, расположенную в начале се­ти. Отметка поверхности земли у водонапорной башни – 135,00 м. Высота её ствола 15м. Расход воды на пожаротушение со­ставляет 60 л/с, кроме этого, дополнительно для внутреннего пожаротушения добавлено 5 л/с. Режим водопотребления в процентах от су­точного расхода приведен в табл. 1.

Глубина промерзания грунта в районе строительства равна 1,8 м, грунты - глины. Глубина залегания грунтовых вод – 4,3 м

 

3. Выбор режима работы насосной станции.

Определение расчетного напора в час максимального водопотребления

 

Потери напора в водоводах от насосной станции до башни следует подсчитывать по формуле

где А - удельное сопротивление труб; принимается по [2] в зависимости от диаметра и материала труб;

К - коэффициент, учитывающий значения местных сопротивлений в напорных водоводах. Можно при предварительном расчете напора при­нять в размере 10% от потерь напора по длине, т.е. К =1,1;

l — длина водоводов, м;

Q_в - расход по одному из водоводов, м³/с.

Для диаметра водовода 700 мм (трубы чугунные, ГОСТ 9583-75) удельное сопротивление А = 0,01154.

Полный напор насосов при подаче воды в часы максимального во­допотребления равен

 

Литература

1. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – М.: Стойиздат, 1985.

2. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб. Изд. 5-е доп. - М.: Стойиздат, 1973.

3. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий: Справочник проектировщика. - М.: Стойиздат, 1977.

4. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений / Под ред. А.С.Москвитина. - М.: Стойиздат, 1979.

5. Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации / Под ред. А.К.Перешивкина. Изд.3-е перераб. и доп. - М.: Стойиздат, 1978.

6. Турк В.И., Минаев А.В., Карелин В.Я. Насосы и насосные станции: Учебник для вузов. - М.: Стойиздат, 1976.

7. Справочник. Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения / Под ред. Б.Н.Репина. – М.: Высшая школа, 1995.

8. Насосы. Каталог-справочник. – М., 2003.

9. Методические указания к выполнению курсового проекта “Насосы и насосные станции” / Сост. Шмиголь В.В., Быкова П.Г., Катряев М.А. – Куйбышев. инж.-строит. ин-т, 1980.

Введение.

Насосные станции систем водоснабжения представляют собой комплекс сооружений и оборудования, обеспечивающий водоподачу в соответствии с нуждами потребителя. Состав сооружений, их конструктивные особенности, тип и число основного и вспомогательного оборудования определяют исходя из принципов комплексного использования водных ресурсов и охраны природы с учётом назначения насосной станции и предъявляемых к ней технологических требований.

По своему назначению подразделяются на станции I подъёма и II подъёма.

Насосные станцииI подъёма забирают воду из источника водоснабжения и подают её на очистные сооружения.

Насосные станции II подъёма служат для подачи очищенной воды потребителям, обычно из резервуаров чистой воды.

В данном курсовом проекте требуется запроектировать насосную станцию II подъёма для подачи воды в водопроводную сеть населённого пункта, расположенного в Самарской области.

Исходные данные для проектирования насосной станции

Максимально-суточный расход воды населенным пунктом составляет 83000 м³. Вода насосами забирается из резервуара чистой во­ды (РЧВ). Отметка самого низкого уровня воды в РЧВ – 103,00 м; отмет­ка поверхности земли у насосной станции – 105,50 м. Вода от нее по двум чугунным водоводам длиной 1300 м подается в водопроводную сеть, которая имеет водонапорную башню, расположенную в начале се­ти. Отметка поверхности земли у водонапорной башни – 135,00 м. Высота её ствола 15м. Расход воды на пожаротушение со­ставляет 60 л/с, кроме этого, дополнительно для внутреннего пожаротушения добавлено 5 л/с. Режим водопотребления в процентах от су­точного расхода приведен в табл. 1.

Глубина промерзания грунта в районе строительства равна 1,8 м, грунты - глины. Глубина залегания грунтовых вод – 4,3 м

 

3. Выбор режима работы насосной станции.

Ступенчатый график водопотребления и подачи воды насосами.

При выборе режима работы насосной станции требуется найти оп­тимальный вариант подачи воды насосами, т.е. минимальную аккумули­рующую емкость регулирующих резервуаров при наименьших затратах электроэнергии.

В нашем случае водопроводная сеть запроектирована с водонапор­ной башней, которая будет регулировать несовпадение режимов подачи и водопотребления. В часы, когда водопотребление превышает подачу, недостающее количество воды будет поступать в сеть из бака водона­порной башни, а при подаче, превышающей водопотребление, избыток воды будет поступать в бак водонапорной башни.

Таблица 1

Режим водопотребления

Часы суток	Водопотребление, % от сут.	Часы суток	Водопотребление, % от сут.
0-1	2,34	12-13	4,23
1-2	2,18	13-14	4,20
2-3	2,18	14-15	4,22
3-4	2,18	15-16	4,22
4-5	1,45	16-17	5,48
5-6	3,35	17-18	5,34
6-7	4,50	18-19	5,36
7-8	4,50	19-20	5,50
8-9	5,38	20-21	5,38
9-10	5,34	21-22	6,09
10-11	4,22	22-23	4,96
11-12	4,36	23-24	3,04
Всего:	100%

Рис.1. График водопотребления и режима работы насосов.

На основании графика, представленного на рис. 1, оцениваем неравномерность водопотребления и назначаем режим работы насосной станции.

Принимаем двухступенчатую работу насо сов:

на первой ступени подается 2,20% от Q_cyт; на второй - 4,82% от Q_cyт.

При назначении режима работы насосов необходимо учитывать следующее:

- максимальную подачу воды в бак нужно осуществлять в часы мини­мального водопотребления;

- максимальную подачу воды из бака башни следует производить в пи­ковые часы, когда водопотребление достигает своего максимального значения;

- назначаемые режимы работы насосов являются ориентировочными, и после подбора насосных агрегатов подлежат уточнению.

4. Определение производительности насосов для двух режимов работы: в час максимального водопотребления и в час подачи противопожарного расхода.

Объем бака водонапорной башни вычисляется по формуле

где W_p - регулирующий объем,

W_п.п - неприкосновенный 10-минутный противопожарный запас во­ды.

Регулирующий объем бака определяется на основании принятого графика работы насосной станции (рис. 1). Результаты расчета пред­ставлены в табл. 2.

При расчете W_p остаток воды вбаке начинаем подсчитывать с на­чала суток, считая условно, что бак полностью опорожнен в последний час предыдущих суток. В этом случае остаток может быть как со знаком «плюс», так и со знаком «минус», a W_p будет равен сумме максималь­ных значений остатка

воды в баке со знаком «плюс» и со знаком «ми­нус», взятых по абсолютной величине.

Полный остаток воды в баке равен

Регулирующий объем

Противопожарный объем бака водонапорной башни должен содержать запас воды на тушение одного внутреннего и одного наружного пожара в течение 10 минут при одновременном рас­ходе воды на другие хозяйственно-бытовые нужды в час максимального водопотребления.

где q^н =60 - расход воды на наружное пожаротушение принимается по заданию

q^в=5 -расход воды на внутреннее пожаротушение принимаем по заданию

-заменить на Q_мах.ч.

 

Таблица 2

Определение регулирующего объема бака контррезервуара

Часы суток	Водопотребление, %	Подача воды насосами %	Поступление воды в бак, %	Расход воды из бака. %	Остаток воды в баке, %
0-1	2,34	2,2		0,14	-0,14
1-2	2,18	2,2	0,02	-	-0,12
2-3	2,18	2,2	0,02	-	-0,10
3-4	2,18	2,2	0,02	-	-0,08
4-5	1,45	2,2	0,75	-	+0,67
5-6	3,35	4,82	1,47	-	+2,14
6-7	4,5	4,82	0,32	-	+2,46
7-8	4,5	4,82	0,32	-	+2,78
8-9	5,38	4,82	-	0,56	+2,22
9-10	5,34	4,82	-	0,52	+1,7
10-11	4,22	4,82	0,6	-	+2,3
11-12	4,36	4,82	0,46	-	+2,76
12-13	4,23	4,82	0,59	-	+3,35
13-14	4,20	4,82	0,62	-	+3,97
14-15	4,22	4,82	0,60	-	+4,57
15-16	4,22	4,82	0,60	-	+5,17
16-17	5,48	4,82	-	0,66	+4,51
17-18	5,34	4,82	-	0,52	+3,99
18-19	5,36	4,82	-	0,54	+3,45
19-20	5,50	4,82	-	0,68	+2,77
20-21	5,38	4,82	-	0,56	+2,21
21-22	6,09	4,82	-	1,27	+0,94
22-23	4,96	4,86	-	0,10	+0,84
23-24	3,04	2,2	-	0,84
Всего			6,39	6,39

 

Полный объем бака равен

 

W _б =4407,3+881,45=5288,75

Размеры бака определены из условия, что высота его составляет половину диаметра: тогда

_/

5. Определение полной производительности насосов

При двухступенчатой работе насосов (рис. 1) суммарная расчетная производительность в час максимального водопотребления равна

где n - подача воды насосами в час максимального водопотребления, %.

В период пожара насосная станция должна подавать полный мак­симальный расход на хозяйственно-бытовые нужды и пожаротушение.

Максимальное водопотребление наблюдается с 22 до 23 часов и со­ставляет 6,09% суточного расхода, т.е.

 

С учетом расхода воды на тушение пожаров, полная подача воды насосами насосной станции в период тушения пожара равна:

 

 

6. Определение диаметра водоводов от насосной станции до расчётной точки.

Диаметр водоводов рассчитывается на период максимальной пода­чи воды насосами в водопроводную сеть. В нашем случае на второй сту­пени работы насосная станция подает в сеть 4,86% от Q_cyт.

 

По одному водоводу подается половина расчетного расхода

Диаметр водоводов принимают на основании технико-экономического расчета, исходя из скоростей движения воды в преде­лах, указанных в табл. 33 [1].

Площадь живого сечения водовода можно определить по формуле

где ω - площадь живого сечения водовода, м²;

V - скорость движения воды в нем, величину которой можно при­нимать от 1,5 до 3,0 м/с.

Принимаем стандартную величину диаметра водовода, равной 0,7 м или 700 мм.

 

 

7. Определение расчетного напора насосов

На рис. 2 показана расчетная схема для определения напора насо­сов насосной станции второго подъема.

 

 

Рис. 2. Расчетная схема определения напора насосной станции

второго подъема при расположении башни в начале сети:

1 - резервуар чистой воды; 2 - насосы второго подъема; 3 - водонапорная башня

Полный напор насосов, м, определяется по формуле

где Z_в.б - отметка поверхности земли у водонапорной башни, м;

Z_РЧВ - отметка минимального уровня воды в РЧВ при сохранении неприкосновенного противопожарного запаса воды, м;

Н_с.б - высота ствола водонапорной башни, м;

Н_б.б - максимальная высота слоя воды в баке башни, м;

h_н.с - потери напора в коммуникациях внутри насосной станции, ори­ентировочно могут быть приняты равными м;

Н_св - свободный излив воды в бак башни, ориентировочно может быть принят равным м;

h_в - потери напора во всасывающих водоводах, соответствующих подаче насосов в период максимального водозабора, м;

h_н - потери напора в напорных водоводах от насосной станции до водонапорной башни, соответствующих подаче насосов в период мак­симального водозабора, м.

В соответствии с [1], работа насосной станции второго подъема должна быть проверена на подачу воды при тушении пожара.

При возникновении пожаров насосы второго подъема должны по­давать в населенный пунктрасход воды, равный сумме расчетного про­тивопожарного и максимального часового расходов. Требуемый напор насосов в период тушения пожаров

где Z_п - отметка поверхности земли в точке пожара, м;

Н_св.п = 12 м -свободный напор в период тушения пожара, м;

h_в.п - потери напора во всасывающих водоводах при пожаротушении.

h_н.п - потери напора в напорных водоводах от насосной станции до расчетной точки при пожаротушении, м.

В нашем случаерасчетной точкой при пожаротушении является во­донапорная башня.

Потери напора во всасывающих трубопроводах до подбора кон­кретных насосов, обвязки их трубопроводами и расстановки запорно-регулирующей арматуры при определении напора насосов отдельно можно не учитывать, считая что они включены в потери напора внутринасосной станции.