Общие введения о насосах, насосных установках и станциях

1. ВВЕДЕНИЕ

 

Для приобретения студентами практических навыков в выборе гидромеханического оборудования и проектировании сооружений, входящих в гидротехнический узел машинного водоподъема, учебной программой предусматривается выполнение курсового проекта по курсу.

В пособии изложены основные принципы проектирования мелиоративных насосных станций в соответствии с действующими нормативами, указаны способы подбора насосов, рассмотрены наиболее распространенные и экономичные схемы гидроузла машинного водоподъема, а также конструкций отдельных сооружений, приведены укрупненные показатели по стоимости отдельных элементов гидроузла.

Пособие предназначено для самостоятельной работы студента при подготовке курсового проекта.

 

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

 

2.1 Общие введения о насосах, насосных установках и станциях

 

Этот раздел знакомит с основными понятиями: насос, насосная установка, насосная станция. Насос представляет собой устройство, предназначенное для подъема жидкости на определенную высоту или для создания требуемого давления в системе.

По принципу работы все насосы разделяются на две основные группы динамические и объемные. В большинстве. Случаев к насосу подводится механическая энергиям. Сюда можно отнести динамические лопастные (центробежные, осевые, диагональные) насосы, вихревые, объемные (поршневые, роторные и др.) насосы. Часть насосов получает потенциальную или кинетическую энергию, заключенную в рабочей (подводимой извне) жидкости или газе. Сюда; относятся струйные (эжекторы, гидроэлеваторы), гидравлические тараны, воздушные водоподъемники-эрлифты.

В сельском хозяйстве наиболее распространены лопастные центробежные и осевые насосы. Находят также некоторое применение поршневые, винтовые и струйные насосы, эрлифты, ленточные и инерционные водоподъемники. Для привода насосов в настоящее время' чаще всего применяют электрические двигатели и реже - двигатели внутреннего сгорания. Насосная установка это - насос и двигатель,, оснащенные необходимой аппаратурой, всасывающий и напорный трубопроводы служащие для подвода; перекачиваемой жидкости из водоисточника к насосу и ее подъема к потребителю, например в оросительный канал или в водонапорную башню (схемы различных насосных установок показаны на (рис. 2.1).

 

Рис 2.1 а

 

Рис. 2.1 б

 

Рис 2.1 в

 

Насосная станция представляет - сложный комплекс гидротехнических сооружений, и. оборудования для подачи воды насосами. В самом общем случае это — водозаборное сооружение, здание станции с размещенным в нем оборудованием (насосы, двигатели и др.), напорные трубопроводы, сооружение для приема поднятой воды и другие сооружения.

При изучении насосных установок обратить внимание на расстановку измерительных приборов, предназначенных для измерения напора насоса (вакуумметров и манометров) для трех возможных схем установок; установок с положительной и отрицательной высотами всасывания насоса, сифонной установки, научаться определять расстояние между точками замера давления, разобраться с понятиями мощность насоса, полезная мощность насоса, коэффициент полезного действия насоса и насосной установки.

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Из каких элементов состоит насосная установка?

2. Какие приборы применяются для измерения напора насоса?

3. По каким формулам можно подсчитать напор насоса, .используя показания измерительных приборов?

4. Как определить мощность насоса и насосной установки?

Лопастные насосы

В данном разделе изучаются насосы с вращательным .движением рабочего органа (рабочего колеса): центробежные, диагональные и осевые. Лопастные насосы… В корпусе насоса имеется входной (всасывающий) патрубок, к которому… Наиболее часто в мелиорации и с.-х. водоснабжении используются центробежные насосы следующих типов:

Рис. 5.1 Профиль трасса водоподачи и сечение подводящего канала

 

Не рекомендуется устраивать водозаборные сооружения в нижнем бьефе плотин, в местах ежегодных образований полыней, которые способствуют образованию внутриводного льда.

При размещении водозаборного сооружения на водохранилищах следует учитывать наличие волнового режима и переработки берегов водохранилища.

 

6. СООРУЖЕНИЯ, ПОДВОДЯЩИЕ ВОДУ К НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

 

6.1.Общие положения

При колебаниях уровня воды в водоисточнике не более 5,0 м, малом содержании твердого стока и в целях сокращения длины напорного трубопровода насосную станцию целесообразно располагать подальше от береговой линии водоисточника. Иногда ее удаляют за пределы переработки берегов водохранилища. В этом случае соединение водоисточника и насосной станции осуществляют открытым подводящим каналом или трубопроводами.

Преимущество закрытого подводящего сооружения перед открытым является возможность сельскохозяйственного использования отчуждаемой земли по трассе трубопровода, сохраняется возможность беспрепятственного переезда сельскохозяйственной и другой техники.

Сечение подводящих трубопроводов подбирается так же, как и диаметр напорных трубопроводов. Скорость в подводящих трубопроводах принимают в пределах 1,5-2,5 м/с.

Закрытые подводящие трубопроводы устраивают самотечными напорными или сифонными.

 

Гидравлический расчет подводящего канала.

Определим основные соотношения размеров канала. Поперечное сечение принимается трапециидальное соотношение (6.1) где b – ширина канала по дну, м;

Таблица 6.1

Допускаемые неразмывающие скорости V_p для связанных грунтов при гидравлическом радиусе R = 1…2 м

 

Грунт	Vp, м/с	n
Супесь уплотненная		0,0225
Суглинки легкие	0,7…0,8	0,0225
Суглинки средние		0,0225
Суглинки плотные	1,1…1,2	0,0225
Глины нормальные	1,2…1,4	0,0225

 

Площадь живого сечения канала . (6.3)

Ширина канала по дну определяется из формулы (6.4)

; (6.5)

Коэффициент заложения откосов “m” принимается из табл.6.2 в зависимости от грунтов и глубины наполнения.

Таблица 6.2

Коэффициенты заложения откосов “m”

Грунт	Подводных откосов при глубине наполнения	Надводных откосов (выше бермы)
	1…2	2…3
Глина, суглинок тяжелый и средний		1,5	1,5
Суглинок легкий и супесь	1,5	1,5		1,5

 

Полученное значение “b” увязывается с рекомендованной шириной канала по дну

b_cm= 0,8; 1,0; 1,5; 2;2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 6; 7; 8; 9; !0; м

Принимаем “b” равной ближайшему большему стандартному значению.

b_cm= 0,6 м.

Уточняем при принятом стандартном значении “b_cm” глубину воды в канале, испоьзуя формулу ;

; м (6.6)

Проверяем ; (6.7)

Если полученное значение “” меньше рекомендуемого = 2,2…5, то принимаем b= 2,2h, следовательно

Определяем глубину воды в канале из формулы при b= 2,2h; вычисляем “b” и принимаем ближайшее рекомендуемое “b_cm”. b_cm=2,5м.

Уточняем глубину воды в канале при принятом значении “ b_cm ”.

Вычисляем смоченный периметр сечения

, м (6.8)

м

и гидравлический радиус , м (6.9)

Уклон дна канала определяем из формулы Шези:

; (6.10)

где ; (6.11)

при R < 1 м;

при R > 1 м; (6.12)

n – коэффициент шероховатости (см. табл. 1)

В результате выполненного расчета получаем характеристики поперечного сечения канала “b”, “h”, “m” и уклон дна канала.

Для того, чтобы иметь возможность определять глубины воды в канале при разных расходах, производим с использованием формулы Шези соответствующие гидравлические расчеты и строим график наполнения канала

Расчеты проводим в табличной форме (табл. 6.3)

 

Таблица 6.3

Таблица расчета

h			R	C
0,3	0,885	3,78	0,23	31,9	0,45	0,39
0,5	1,625	4,79	0,34	34,86	0,61	0,99
0,7	2,48	5,7	0,43	36,76	0,72	1,79
0,9	3,46	6,62	0,52	38,36	0,83	2,87
1,1	4,56	7,54	0,61	39,77	0,93	4,25
1,3	5,78	8,46	0,68	40,75	1,01	5,84

 

По данным таблицы строим на миллиметровке график зависимости , на который наносим расходы, взятые с графика водопотребления, и соответствующие им глубины воды в канале (рис. 6.1)

 

 

Рис. 6.1. Характеристика поперечного сечения канала

 

Для обеспечения забора необходимого количества воды из водосточника устанавливают отметку дна канала в его голове. Превышение уровня воды в источнике над уровнем воды в подводящем канале принимается 0,07 м как для оконного подтопленного водослива с широким порогом. Принимаем равномерное течение воды в канале, а отметку его дна определяем по отметкам уровня воды в источнике .

 

 

Расчет сводим в таблицу 6.4

Таблица 6.4

Определение отметки дна канала

№ п/п	Периоды с одинаковыми отметками уровней воды в источнике	Расход канала Q. М3/с	Глубина наполнения h
1.	0,4	0,5	0,34		174,23
2.	0,5		0,5	175,5	174,73
3.	0,6	1,5	0,65		175,23
4.	0,7		0,75	176,5	175,73
5.	0,8	2,5	0,65		175,23
6.	0,9		0,5	175,5	174,73
7.	1,0	0,5	0,34		174,23

 

Из таблицы 6.4 видно, что необходимо принимать наименьшую отметку дна =174,23, при которой обеспечивается забор воды необходимого расхода в любой период времени. Однако в период с большими расходами глубины наполнения будут больше, чем расчетные, а скорости заиляющими, поэтому саморегулирующие каналы со значительным количеством насосов необходимо проверять на условия незаиляемости.

 

Расчет отводящего канала

Колебание уровня воды и его отметки в отводящем канале определяются по режиму работы канала в его голове. В нашем примере параметры отводящего канала принимаются такими же, как и…  

ПОДБОР ОСНОВНОГО ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Определение расчетного напора.

Определение расчетного напора производим по формуле:

(8.1)

где :

H_Г.СР - средневзвешенный геометрический напор, М.

∑h - суммарные гидравлические потери во всасывательной и нагнетательной трубе.

H_св - свободный напор, (м), учитывается в том случае если водоприемником служит гидрант.

Для определения Н_г.ср пользуемся совмещенный график колебаний уровней верхнего и нижнего бьефа (Рис. 7.1), по которому устанавливаются геометрические напоры Н_ri и их продолжительность t_i .

Тогда: (8.2)

=14956,14/214=69,9 м

Таблица 8.1

№	Число дней периодов	Отметка УВ в отв. канала	Отметка УВ в источнике	Нpi геодез сост. В данный период	Произведение Нpi*ti
		245,34		70,34	2110,2
		245,5	175,5
		245,65		69,65	2089,5
		245,75	176.5	69,25	2146,75
		245,65		69,65	2159,15
		245,5	175,5
		245,84		70,34	2180,54
					14956,14

Суммарные гидровлические потери напора состаят из гидравлических потерь на трение по всасывающего и трубопроводов и гидравлических потерь на местные сопротивления ,т.е.

∑h_т = h_тв+ h_тн + H_{m ,}м (8.3)

∑h_т = 0,75 + 0,4 + 1,5= 2,65 м

Так как насосная станция и трубопровод ещё не запроэктированы, то потерями напора можно задаться на основе существующего опыта проэктирования. Местные потери напора можно принять равным h_m=0,7…1,2 и при использовании осевых насосов Q > 1 м³/c, h_m=1.0…1,5 – для центробежных насосов. Потери насоса на трение по длине во всасывающем трубопроводе принимают предварительно равным=0,5…0,75 м, а в напорном трубопроводе их рекомендуют вычислять следующим образом:

 

h_т.н = i · L_т.н ,м (8.4)

h_т.н=4·0.1=0.4 м

где: i – удельное сопротивление по длине трубопровода, м

L_т.н – длина напорного трубопровода, определяемая предварительно по продольному профилю;км.(рис.5.1)

Удельное сопротивление трубопроводов.

Таблица 8.2

Максимальная подача насосной станции, м3/c.Q	Сопротивление i на 1 км напорного трубопровода, м.
До 3	4,0
3…10	3…3,5
Больше 10	2,5…3.0

 

8.2 Определение расчетного расхода насоса и числа агрегатов

 

Расчетный расход насоса определяется из условия лучшего обеспечения графика водопотребления и максимальной экономической эффективности работы насосной станции.

В качестве расчетной подачи основного насоса Q_P принимается минимальная подача насосной станции Q_min , которая соответствует минимальной ординате графика потребления (рис. 7.1). Тогда число рабочих агрегатов определяется по формуле:

 

n_P = Q_max / Q_min (8.5)

 

n_P = 2 / 0,5 = 4

 

где : Q_min , Q_max – минимальная и максимальная ордината графика водопотребления, м^з/c.

На насосных станциях (НС) должны устанавливаться резервные агрегаты:

На НС первой категории надежность подачи (с. 5-6 [2]) при числе основных агрегатов 1-4 = 1, при небольшом числе = 2.

На НС второго категории надежность подачи при числе основных агрегатов 1-8 =1, при большем = 2.

На НС третьей категории надежность подачи, резервные агрегаты как правило не предусматриваются.

Таким образом, число установленных агрегатов с учетом резервного агрегата:

n_y = n_p + 1 (8.6)

 

n_y = 4 + 1=5

 

При выборе числа агрегатов следует учитывать, что на мелиоративных насосных станциях оптимальное число агрегатов 4…5, минимальное 2…3, максимальное 8.

 

8.3 Выбор марки основного насоса.

 

Насос выбирают в приделах устойчивой зоны характеристики с максимальной КПД и хорошими кавитационными показателями при гарантированной заводом производителем допустимой высоты всасывания;

а) он должен обеспечивать наиболее точно Нр и Qр;

б) в условиях переменного режима напоров наиболее целесообразно

применять осевые насосы;

в) насос должен иметь большее число оборотов, что уменьшает его вес, а также вес двигателя, снижая стоимость агрегата;

г) насос должен обладать лучшими эксплуатационными (удобство монтажа и демонтажа, более совершенные подшипники и сальники);

д) насосы должны быть серийного изготовления. Марку насоса подбирают согласно Qp и Нр по каталогам насосного оборудования.

 

 

Рис. 8.1. Характеристика насоса Д 1600-90

 

Согласно расчетным напору Нр и расходу Qp по сводным характеристикам насосов (с. 77,..79 [2]) выбирают тип и марку насосов. В [3] или приложении 2 находят частную рабочую характеристику выбранного насоса, которую снимают на кальку и на нее наносят расчетную точку А с координатами Up и Qр (рис. 8.1).

Центробежный насос (для орошения чаще применяется тип Д и В)

считается правильно подобранным том случае, если расчетная точка А расположится на кривой Н = f (Q) или несколько ниже нее и в пределах рабочей области. При этом расчетный напор Нр и напор, снятый с кривой Н = f (Q) или расчетном расходе Qp, не должен отличатся более чем на 5... 10%.

Если процент расхождения более указанного, необходимо:

а) пользуясь законами динамического подобия, выполнить пересчет

рабочей характеристики на новую частоту вращения насоса;

б) применить пересчет рабочей характеристики насоса по формулам

обточки рабочего колеса;

в) одновременно выполнить оба пересчета, указанные в пунктах “а” и “б”.

 

Затем на скалькированную безразмерную характеристику наносят

расчетную точку Л, которая должна попасть в зону максимальных КПД. В противном случае, изменяя частоту вращения или диаметр рабочего колеса (или то и другое одновременно) и высчитывая новые коэффициенты К_H и К_Q, добиваются требуемого положения точки А. Схему подобранного типа насоса калькируют и выписывают его основные габаритные размеры и массу

из приложения 3, каталога [3] или с 23..,66 [4].

 

Для полученных параметром Qp = 0.5 м³/с, Нр = 72,55 м может быть принят насос Д-1600-90 (рис. 8.1.) с обточенным диаметром рабочего колеса или уменьшенным числом оборотов, так как разница в капоре составляет:

 

(8.7)

 

Используя законы гидродинамического подобия, изменим число оборотов n = 1450 об/мин на число оборотов n , которое удовлетворяло бы Qp = 0,5 м^з/c и Нр = 72,55 м, для чего вычислим координаты параболы пропорциональности (табл.5.2). где

 

(8.8)

 

Таблица 8.3

Координаты параболы пропорциональности

 

H, м		2,9	11,6	26,1	46,4	72,5	104,4
Q, мз/c		0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6

 

Кривую пропорциональности наносим на график характеристик насоса (рис. 5.1) и находим точку в пересечении кривой с характеристикой насоса

при n = 1450 об/мин.

Имея значения: Qв = 0,55 м^з/c, Н в = 80 м, Qp = 0,5 м/с, Нр = 72,55 м, находим число оборотов насосов n₁, которое будет соответствовать заданному (Qp и Нр):

 

об/мин. (8.9)

Если n₁ соответствует стандартной частоте (с.85 [2] ), то осуществляют пересчет характеристик по формулам:

 

Q_i= i_n ·Q; H_i= i²_n · H; N_i= i³_n·N; ∆h= i²_n·∆h, где i_n= n₁/n (8.10)

 

Пример расчета дан на с.82-83 [2]. Полученная в рассматриваемом примере новая частота вращения n₁=1318 об/мин не соответствует стандартным частотам, поэтому необходимо сделать обточку рабочего колеса, сохранив начальную частоту вращения n=1450.

Допустимая обточка колеса центробежного насоса зависит от быстроходности n_s и устанавливается в следующих пределах:

n_s=60-120 об/мин на 20-15% ;

n_s=120-200 об/мин на 15-10% ;

n_s=200-300 об/мин на 10-5% ;

 

 

(8.11)

 

где Q и H - подача и напор насоса, соответствующие, максимальному значению ή_max подача насосов с двойным входом воды на колесо делится пополам Q , м/с; Н , м;

n - частота вращения насоса, об/мин;

 

При n ≤ 200 об/мин можно пользоваться следующими экспериментальными формулами для пересчета характеристик насоса с обточенным колесом:

 

Q_об = i_д · Q , H_об = i²_д · H , N_об = i³_д · N , i_д = Д_об / Д (8.12)

 

где Д, Д_об - соответственно диаметры рабочих колес стандартного и обточенного.

При определении диаметра обточенного колеса так же, как и при определении n₁, строят параболу пропорциональности, затем находят точку ее пересечения с характеристикой H=f(Q) при нормальном диаметре рабочего колеса (рис.5.1). Этой точкой, как н при изменении числа оборотов, является точка В с координатами Q_B = 0,55 м^з/c, Н_B = 80 м, тогда

 

Д_об = Д·Q_p/Q_B = 540·0,5/0,55=695 мм. (8.13)

 

Процент обточки колеса составляет

∆Д = (540-500)·100/540 = 4,4%, что меньше 20%, допустимых для данного насоса с n_s = 106.

При обточке колеса КПД насоса уменьшается. Практикой установлено, что при n_s > 60-120 на каждые 10% обточки он уменьшается на 1%, при n_s>l20 на каждые 4% - на 1%. Для нашего примера на 1,5% (n_s = 290).

Перерасчет характеристик насоса при i_д = 500/540 = 0,92 дан в табл.8.4. По полученным значениям Q_вб , H_oб , N_o6 , ή_об строим характеристики насоса с обточенным колесом Д_oб⁼ 695 мм (рис.8.1.).Окончательно выбираем марку насоса Д-1600-90 с обточенным рабочим колесом Д₁=500 мм. Мощность двигателя, рекомендуемая заводом, N = 470 КВт, КПД насоса 0,85. Габаритные размеры насоса Д 1600-90: высота - 1012, ширина - 1345, длина - 1438, диаметр входного патрубка - 400, напорного - 350 мм, высота от опорных лапок до оси насоса - 650 мм, масса насоса - 1520 кг (приложение 3).

 

Таблица 8.4

Пересчет характеристик насоса

Д – 740 мм   Д- 740мм	Д-695 мм
ή %	Q, л/с	Н, м	N, кВт	ή %	Q, o6	Н, м	N, кВт
		0,1			28,8	0,09	84,5
		0,2			52,8	0,18	82,8
		0,3				0,27	81,1
		0,4			81,65	0,36
		0,5			78,76	0,45	70,4
		0,6			74,8	0,54	66,2

 

 

Подбор электродвигателя

Максимальная мощность двигателя определяется по формуле :   Nдв = (9,81 · Qн / ήн · ήпер)·К = (9,81·92·0,42/0,82·1)·1,05=485 кВт (8.14)

Таблица 8.5

Коэффициент запаса мощности электродвигателя.

Мощность двигателя. кВт	1…2	2…10	10…50	50…100	100…200	> 200
Коэффициент К		2…1,3	1,3…1,2	1,2…1,1	1,1…1,05	1,05

 

Марку двигателя подбирают по справочникам или приложению

При этом мощность подобранного электродвигателя может отличаться от расчетной только в сторону увеличения до 30%, частота вращения его должна быть немного больше частоты вращения насоса. Схему марки электродвигателя снимают на кальку и выписывают габаритные размеры и параметры. В рассматриваемом примере принимаем двигатель СД 12-42-473, высота 1630мм .ширина 1360мм,длина 1880мм, ή = 1500 об/мин, ή_дв = 0,935 ; N_дв=500кВт; U=380В, масса 1630кг.

Насосы типа К, Д, В, О и ОП, применяемые на мелиоративных насосных станциях, поставляют насосостроительные заводы комплектно с электродвигателями. Если комплектуемые с насосами электродвигатели не отвечают требованиям установки или проектируется новый тип насоса, то необходимо учитывать следующие рекомендации ВСН-П-18—76:

для насосов мощностью до 200 кВт следует применять низковольтные асинхронные электродвигатели, при большей мощности и необходимости частых пусков — высоковольтные асинхронные двигатели;

для насосов мощностью 250 кВт и более следует применять высоковольтные синхронные электродвигатели желательно с тиристорным возбуждением; напряжение и мощность электродвигателя необходимо согласовывать со схемой внешнего электроснабжения; при подборе электродвигателя необходимо обеспечивать заданную для вала насоса частоту вращения и мощность, которая рассчитывается по формуле (8.14).

Номинальная мощность электродвигателя в каталогах дается при температуре окружающей среды 35 °С. В тех случаях, когда эта температура выше, номинальная мощность электродвигателя снижается согласно формуле

 

N_дв = К₂·N _ном (8.15)

 

где К₂—температурный коэффициент.

Для асинхронных электродвигателей: К₂= 0,95 при t = 40 °С; К₂=0,9 пpи t = 45⁰C; К₂ = 0,85 пpи t =50 ⁰C.

Для синхронных электродвигателей: К₂ = 0,95 при t = 40°С; К₂=0,875 пpи t = 45⁰C и К₂ = 0,75 пpи t = 50⁰C.

С учетом этих данных электродвигатель следует выбирать с большей номинальной мощностью.

Форма исполнения электродвигателя должна соответствовать условиям окружающей среды, учитывая указания ГОСТ 15150—69 и технические характеристики оборудования. Как правило, для мелиоративных насосных станций выбирают обдуваемые электродвигатели с влагоустойчивой изоляцией.

Электродвигатели мощностью более 630 кВт желательно применять закрытые, чтобы исключить чрезмерный нагрев воздуха в машинном зале здания насосной станции.

 

9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ВЫСОТЫ ВСАСЫВАНИЯ И ОТМЕТКИ ОСИ НАСОСА

 

Отметка оси насоса устанавливается исходя из условий бескавитационной работы насоса.

Кавитаций - опасное явление, приводящее к разрушению pa6очих органов насоса, поэтому ее необходимо предупреждать. Для нормальной работы насосов необходимо, чтобы минимальное абсолютное давление в области входных кромок лопаток рабочего колеса “P_min” превышало упругость паров жидкости при данной температуре “Р_нж”, то есть “ P_min > Р_нж” Для соблюдения этог( условия прежде всего требуются правильные расчеты геометричес кой высоты всасывания и размеров всасывающей линии.

Практически отметка оси установки насоса определяется по кавитационным характеристикам "∆h_доп – Q " или " H_доп - Q ", которые используются для получения допустимой геометрической высоты всасывания “ h^в_доп ”

(9.1)

h^в_доп = 10 – 0.75 - 1.5 / 2 · 9.81 = 9.1 м (9.2)

 

или по формуле: (9.3)

h^в_доп = 10 - 0,2- 10 - 0,75 = -0,95 м

 

где

- допустимая вакуумметрическая высота всасывания насоса (снимается с характеристики “- Q” минимальное значение "" в рабочей зоне насоса);

h_ВТ - потери напора на всасывающем тракте насоса, обычно задаются в пределах h_ВТ = (0,5 ^- 0,6)м;

V_В - скорость течения жидкости во-всасывающем патрубке насоса при расходе, соответствующем принятому значению " " V_В = (1-1,5) м/с.

H_A - атмосферное давление, выраженное в м водяного столба жидкости, Н_А= 10 м;

h_пж - давление насыщенных паров жидкости при температуре t = 20°, принимать h_пж = 0,2м;

∆h_доп –допустимый кавитационный запас ( снимается с характеристики “∆h_доп” в рабочей зоне насоса).

Учитывая возможности колебаний уровней воды в водоисточнике и недопустимости кавитации в насосе при всех возможных его работы, отметки установки оси насоса предварительно принимаем равной (с учётом знака у “h^в_доп”):

∆ _{оси.нас}=∆_min ГВНБ + h^в_доп (9.4)

 

∆ _{оси.нас} = 175 + (- 0,95) = 174,05 м

 

10. ВЫБОР ТИПА ЗДАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

Конструкция здания мелиоративной насосной станции зависит от типа и производительности насосов, режима водоисточника и других условий.

Насосные станции подразделяются на заглубленные (блочные, шахтно-блочные, камерные, шахтно-камерные) и незаглубленные.

Местоположение сооружений на трассе водоподачи, протяженность каналов и особенно напорных трубопроводов определяются технико-экономическими расчетами.

При выборе типа здания станции можно руководствоваться следующими указаниями:

а) "Блочный" тип здания станции применяется при установке насосов с вертикальным валом типа В, О или ОП и подаче одного насоса более 2 м³/с. Рабочее колесо насоса должно быть расположен ниже минимального уровня воды в водоисточнике.

б) Здание насосной станции камерного типа с сухой камерой применяется при подаче одного насоса менее 2м /с. Насосы для этого типа здания устанавливаются любой конструкции. Насосы могут устанавливаться с любой высотой всасывания: положительной или отрицательной. Колебания уровней воды в водоисточнике могут быть любыми.

в) Здание насосной станции "камерного" типа "с мокрой камерой" и затоплением насоса оборудуется осевыми вертикальными насосами с подачей одного насоса менее 2 м³/с, насосы устанавливаются только с отрицательной высотой всасывания (подпор не менее 1.0 м). Колебания уровней воды в водоисточнике должны быть такими, чтобы не затапливался сальник насоса, т.е. величина колебаний уровней воды имитируется габаритами насоса. Это устаревший, редко применяемый в настоящее время, тип здания. В случае, если колебания уровней воды будут больше, чем указано, и происходит затопление сальника насоса, то применятся здание насосной станции с мокрой камерой и сухим помещением для насоса, либо здание блочного типа.

г) Незаглубленный тип здания станции применяется при подаче одного насоса менее 1.5 м³/с, оборудуется насосами с горизонтальным валом, имеющими положительную высоту всасывания. Колебания уровней воды в водоисточнике должны быть в пределах допустимой геометрической высоты всасывания насоса.

д) Плавучие насосные станции применяются для забора воды из рек и водохранилищ при колебаниях уровней воды более 5 м, размываемых руслах и наличии глубин не менее 1 м. Подача насосных станций, как правило, не превышает 10-18 м³/с. В табл. 10.1 даются основные факторы, определяющие тип здания стационарной насосной станции.

Таблица 10.1

Тип здания насосной станции.

Наименование факторов	Тип здания насосной станции
Блочный	Камерный	Незаглубленный
С сухой камерой	С мокрой камерой и затопленным насосом	С мокрой камерой и сухим насосным помещением
1. Подача одного насоса Q, м3/с	>2,0	<2,0	<2,0	<2,0	<1,5
2. Тип насоса	В, О, Оп	Любой		Любой	Центробежный с горизонтальным валом
3. Геометрическая высота всасывания	Отрицательная	Любой	Отрицательная	Отрицательная	Положительная
4. Колебания УВ в водоисточнике	Любые	Любые	Малые в пределах габаритов насосов	Средние до 8.0 м	В пределах допустимой высоты всасывания насоса

 

Определение размеров здания насосной станции сводится установлению ширины, высоты и длины надземной и подземной частей здания» При этом следует учитывать следующие рекомендации

1. В здании применять однорядную компоновку основных агрегатов.

2. Верхнее строение проектируют из облегченных или сборных железобетонных конструкций заводского изготовления; пролеты зданий назначают равными (6, 9, 12, 15) м при шаге колонн 6 и 12 м.

3. Высоту помещений Н_н.ч. (от отметки чистого пола низа несущих конструкций на опоре) назначают равной 3; 3,6; 4,2;4,8; 5,4; 6,0; 8,4; 9,6; 10,8; 12,6 м (рис. 10.1).

4. При компоновке вертикальных агрегатов электродвигатели устанавливать на незатопляемых отметках.

5. Подземную часть здания проектируют из монолитного железобетона; толщину стен и днища подземной части здания принимать равной 0,1 Н_ст , где Н_ст - максимально возможный напор на конструкцию в рассматриваемом сечении ( м ).

6. В здании должны быть обеспечены следующие минимально допустимые проходы:

- между горизонтальными насосными агрегатами или их фундаментами с электродвигателями напряжением: до 1000 В - I м более 1000 В - 1,2 м

- между стеной у. горизонтальными насосным агрегатом в зависимости от напряжения электродвигателя соответственно -1...1,2 м;

- между вертикальными агрегатами в зависимости от подачи насоса (2 - 10)м^з/c соответственно - 1,5 ... 2,5 м;

- от стены до фланцевого соединения - 0,3…0,4 м;

- высота между проносимым с помощью гибких строп грузом и оборудованием - 0,5...0,7 м;

- между проносимым оборудованием и выступающими частями - 0,3....0,5 м;

-ширина служебных мостиков - 0,8 м.

7. Всасывающие и напорные трубопроводы укладываются чтобы низ трубы возвышался над чистым полом не менее, чем 0,15....0,25 м.

8. Верх фундаментов .под оборудование должен возвышаться над уровнем чистого пола не менее, чем на 0,1 м.

9. Превышение уровня пристанционной площадки над максимальным уровнем воды в источнике принимать равным 0,35 м при водозаборе из магистрального канала и 0,8....1,0 м при водозаборе ив рек и водохранилищ.

10. Превышение уровня чистого пола над уровнем пристанционной площадки равно 0,15...0,2 м.

11. Размеры окон принимать в соответствии со следующим модулем - ширина окна кратна 50см, высота окна кратна 60 см.(например (150х240) см).

Рассмотрим отдельно для насосов различных типов принципы конструирования зданий насосных станций.

Рис. 10.1 Поперечный разрез и план здания насосной станции наземного типа

 

 

 

Рис. 10.2. Продольный разрез здания насосной станции наземного типа.

 

10.1 Расчет подводных, всасывающих и напорных внутристанционных трубопроводов.

 

Внутри здания насосной станции располагаются трубопроводы основных насосов с переключающимиих соединениями у а также арматура, устанавливаемая на них: задвижка, обратные клапана, монтажные вставки, компенсаторы и др.

Трубопроводы внутри здания станции можно разделить на две группы (кроме трубопроводов вспомогательных систем); всасывающие и напорные.

По всасывающему трубопроводу вода из источника забирается насосом, а по напорным линиям подается насосами к внешним напорным водоводам.

В мелиоративных насосных станциях всасывающие трубы обычно имеют большой диаметр и малую длину. С целью уменьшения размеров здания станции для упрощения эксплуатации насосов в таких станциях, как правило, на каждый насос проектируют свою всасывающую линию.

Диаметры всасывающих трубопроводов назначают в соответствии с действующими сортаментами и в зависимости от допустимой скорости воды в трубах - (I - 1,5) м/с. Задвижки на всасывающих линиях ставят только тогда, когда насос работает под заливом. Монтажные вставки (длиной (50-60) см) устанавливаются для удобства монтажа и демонтажа насоса во всех случаях. Схема коммуникаций напорных трубопроводов зависит от назначения и условий работы насосной станции» числа установленных на ней насосов и количества ниток внешних напорных водоводов.

При длине напорного трубопровода до 200 и (для насосов марки "О" и "ОП" до 300 м) на мелиоративных насосных станциях принимают свой трубопровод на каждый установленный на станции насос. Параллельная работа насосов в этом случае исключается.

(рис. 10.3а).

Рис. 10.3 Схемы соединений коммуникаций

напорных трубопроводов: I - насос;

2 - обратный клапан; 3 - задвижка

При длине трубопровода более 200 м (для осевых насосов “O” и "ОП" более 300 м) обычно устраивают две нитки напорного трубопровода, К одному напорному трубопроводу рекомендуется подсоединять не более трех насосов (рис.10.3 г).

Диаметры внутристанционных напорных коммуникаций назначь в зависимости от допустимой скорости воды - (2,5 -3) м/с»

В схему внутристанционных напорных коммуникаций входят следующие фасонные части и арматура (рис. 11):

 

Рис. 10.4 Внутристанционные коммуникации насосных станций:

1 - косой переход, 2 - монтажная вставка, 3 - насос, 4 - монтажная вставка, 5 - обратный клапан, 6 - задвижка, 7 - диффузор, 8 - напорная труба.

 

- монтажная вставка (подбирается по диаметру напорного патрубка насоса);

- обратный клапан (отсутствует на станциях с насосами тин "В", ОП", "О", атакже на станциях с насосами типа "Д", имеющих длину напорного трубопровода до 200 м и геодезическую высоту подъема до 20 м);

- регулирующая задвижка (отсутствует на станциях сосевыми насосами, работающими на самостоятельные трубопроводы);

- переход от диаметра задвижки к диаметру внутристанционного напорного трубопровода.

Арматуру трубопроводов (задвижки и обратные клапана) подбирают по требуемым размерам (диаметру присоединительного фланцы) и давлению, которое определяется по формуле:

 

атм. (10.1)

 

Типы задвижки и обратного клапана подбирают по табл. 4...6 (рис. I0.5..10.7.)

Таблица 10.2

Основные размеры и масса параллельных задвижек с ручным приводом
Условный проход ДУ в мм	Тип задвижки	Размеры мм	Масса кг
L	Н	d
	30ч6бр
	"
	"
	к
	30ч15бр
	"
	К
	30с514нж1
	30с514нж1

 

Таблица 10.3

Габаритные размеры и масса обратных клапанов ритные размеры и масса обратных клапанов
Диаметр условного прохода ду мм	Тип обратного клапана	Длина 1 мм	Масса М кг
	Обратный поворотный клапан фланцевый		52,5
		45,5
	Обратный клапан с эксцентричной поездкой

 

 

Скорость течения жидкости в задвижке и обратном клапане при расчетном расходе не должна превышать 4 м/c. Если скорость будет превышать 4 м/с, рекомендуется вставку конусного типа и увеличить диаметр задвижки и обратного клапана.

 

 

Рис. 10.5. Схема задвижки параллельной

С электроприводом на давление до 64 кгс/с

  Рис. 10.6 Схема задвижки параллельной с ручным приводом на давление до 10 кгс/см2

Таблица 10.4

Техническая хорактеристика подвесных кранов

 

Длина крана 1 м	Грузоподем ностып	Пролет крана1к м	Размеры мм	Размеры тележки,мм	Мощность двигателя «ВТ	№ двутавра Для подкранового пути	Масса крана
Г)	т	и		база	ширина	подъема	передвижение
тали	крана
4,2									1,7	0,18	0,36
						2,8	0,4	0,54
3,2						4,5	0,4	0,8
							1,2	1,2
7,2									1,7	0,18	0,36
						2,8	0,4	0,54
3,2						4,5	0,4	0,8
							1,2	1,2
10,8									1,7	0,18	0,36
						2,8	0,4	0,54
3,2						4,5	0,4	0,8
							1,2	1,2

 

Таблица 10.5

Техническая хорактеристика мостовых кранов
Грузоподьемность,т	Пролет Lk,м	Размеры	Масса крана ,т
Н	h	H1					В1	В2
	11...32								5000...6500	3500...5000	13,6...33,3
	10,5...34.5								5508...5802	4400...5000	11...34,9
12,5	10,5...34,5								6200...7200	4500...5500	16,3...40,8
	11...26										20,5...34,4
15\3	11...26										20,5...34,4
20\5	10,5...25,5										23...40,5
30\5	10,5...31,5										33,5...66
5\12,5	19,5...31,5										45,5...82,5

 

 

Рис.10.8. Кран грузоподъемностью (0,5...5) т подвесной однобалочный электрический.

 

Грузоподъемность крана принимается по массе наиболее тяжелой монтажной единицы с учетом 10% надбавки на массу траверс и строп. За монтажную единицу можно принимать: ротор вертикального электродвигателя, если электродвигатель поставляется в разобранном виде (в каталоге указан вес ротора); горизонтальный агрегат в сборе при наличии заводской фундаментной плиты;

в остальных случаях в отдельности насос, электродвигатель, задвижку.

- определяется высота здания станции по формуле:

 

Нн.ч.з ⁼ h₁ + h_зап+ h_{габ.дет} + h_стр + h_кр + h_м +0,2 (10.5)

 

где h₁ - расстояние от чистого пола до верха корпуса насоса (или двигателя), размер снимается по чертежу;

h_зап - запас на пронос детали над установленным оборудованием; h_ЗАП = (50- 70) см,

h_{габ.дет} - размер самой габаритной монтажной единицы;

h_стр - размер строп для захвата поднимаемой детали, h_СТР= (70 - 100) см;

h_кр - высота крана при стянутой тали, принимают по данным каталога на краны;

h_м - высота монорельса, принимают по каталогам на краны.

 

Рис. 10.9 Кран грузоподъемностью (5…50) т мостовой электрический

 

Полученную высоту здания округляют до ближайшей большей

стандартной высоты в соответствии с вышеизложенными рекомендациями.

- определяется длина машинного зала по уравнению:

 

L_зд = L₁ + m·L_агр + L₂ ·(m-1) + L_м.п;м (10.6)

 

где L₁ - расстояние между торцом оборудования и стеной (см. стр. 30 настоящего пособия);

т - количество установленных на станции агрегатов;

L_агр - габаритные размеры насосного агрегата в сборе,

L₂- расстояние между торцами оборудования; может быть различным в случае, если внутристанционные трубопроводы совпадут сместами установки колонн каркаса (см. стр. 30);

L_м.п - длина монтажной площадки, определяется из условия расположения ремонтируемого оборудования,

 

L_м.п = L_{гат.дет} + 2,5 ; м (10.7)

 

L_м.п = 1,88 + 2,5 = 4,38

 

где L_{гат.дет} - длина самой габаритной ремонтируемой детали, м.

Примечание: L_м.п ≥ 1,5 ( L_агр + L₂) = 1,5·(3,318 + 1) = 6,477 м

Окончательную длину здания принимают с учетом стандартного шага колонн (6 и 12 м).

 

10.3 Здания насосных станций камерного типа

 

Насосная станция камерного типа состоит из подземной и надземной части здания (рис.10.10, 10.11).

Верхнее (надземное) помещение, в котором размещаются пусковые и распределительные устройства, грузоподъемное оборудование, монтажная площадка и другие вспомогательные помещения, представляет собой конструкцию обычного промышленного здания, которая разобрана в предыдущем параграфе. Фундаментом каркасных колонн и стеновых панелей верхней части здания являются массивные стеныподземной части.

Подземная часть здания служит для размещения основного и вспомогательного насосно-силового оборудования, всасывающих и напорных коммуникаций, трубопроводной арматуры и представляет собой камеру, выполненную из гидротехнического бетона марки не ниже 150, водонепроницаемостью не ниже В-4, морозостойкостью М_рз - 50 и выше.

Для повышения водонепроницаемости бетона и стойкости его против агрессивного воздействия вод камера с наружной стороны покрывается гидроизоляцией.

При грунтах, обладающих достаточной несущей способностью, под здание насосной станции укладывают подготовку из гравия или щебня слоем (5…10) см, втрамбованного в грунт и выравнивающего поверхность основания, затем укладывают подготовку из тощего бетона марки 40-60 слоем (15...20) см, По подготовке укладывают гидроизоляционный слой из асфальта толщиной (2…3) см, армированного сеткой из проволоки, предохраняющей асфальт

от выдавливания.

Основные размеры здания определяются по размерам подземной части. При этом следует учитывать, что в отличие от станции наземного типа, на всасывающих линиях насосов в данном случае необходима установка задвижек.

Конструирование здания станции производится в следующей

последовательности:

- с учетом вышеуказанных рекомендаций определяется расчетный

пролет здания (см.рис.10.10):

 

 

Рис. 10.10. Поперечный разрез и план здания насосной станции камерного типа с горизонтальными насосами типа «Д».

 

Рис. 10.11 Продольный разрез здания насосной станции камерного типа с горизонтальными насосами типа Д

В_п.ч = b₁ + L_з.в + L_м.в + b_нас + L_мв + L_обр.кл + L₃ +b₂;м (10.8)

 

В_п.ч = 0.4 + 0.6 + 0.5 + 1.345 + 0.17 + 0.5 + 0.8 = 4.315 м

 

где b₁ - минимально допустимое расстояние между стеной и

фланцевым соединением;

L_з.в - длина задвижки на всасывающей линии насоса, onpеделяемая по чертежу;

b₂ - минимально допустимое расстояние между стеной и фланцевым соединением, если у стены подземной части здания предполагается устройство служебного мостика, то принимать b₂ ≥ 80 см.

Толщину стены подземной части здания рекомендуется принимать в зависимости от ее высоты Н_ств (см рис. 10.11):

 

 

Нств, м.	Бп.ч, см.
До 4
4…6
6…10

 

При высоте подземной части здания Н_ств более 10 и необходимо устраивать железобетонные пилястры или выполнять стены переменной толщины.

Полученную ширину подземной части здания увязываем с шириной надземной части здания, которая должна быть стандартной. -Некоторую разницу в ширине надземной и подземной частей здания можно компенсировать устройством консолей в подземной части(в

пределах (100-150) см).

· по грузоподъемности и габаритной ширине здания выбирается подъемно-транспортное оборудование;

· определяется высота подземной части здания по формуле:

 

Н_п.ч = h_ф + h₁ +∆h +h_зап – h^в_доп ;м (10.9)

 

Н_п.ч = 1+0,3+1,5+1+0,95 = 4,75 м

 

h_ф - толщина фундаментной плиты в основании камеры;

h_ф = (100 - 120) см;

h₁ - расстояние от чистого пола до оси рабочего колеса насоса, размер снимается по чертежу;

∆h - расстояние между максимальным и минимальным уровнями воды в водоисточнике;

h_зап - превышение верха фундамента над максимальным уровнем воды в водоисточнике, h_зап = (80-120) см;

h^в_доп - см. параграф 9 (принимать с учетом знака);

 

· определяется высота надземной части здания:

 

H_нч = h_огр + h_зап + h_{габ.дет} + h_кр + h_стр + 0,2;м (10.10)

 

H_нч = 1+ 0,5+ 1,63+ 1,35 + 1 + 0,2 = 5,68м

 

где h_огр - высота ограждения монтажной площадки h_огр =1.0 м.

Полученную высоту наземной части здания увязывают с размером стеновых панелей. Колонны каркаса замоноличиваются в стены подземной части здания не менее чем на 60 см.

· вычисляется длина подземной части здания по уравнению:

 

L_пч = L₁ + m ·L_агр + L₂·(m – 1) + L_мп +L_зап;м (10.11)

 

L_пч = 1 + 5·3,18 + 0,4(5-1) + 4,38 + 0,5 = 24 м

 

Окончательную длину подземной части здания увязывают с длиной надземной части здания с учетом стандартного шага колонн.

 

 

10.4 Выбор типа и определение основных размеров здания насосной станции при установке на ней насосов с вертикальным валом типа В, 0, ОП.

 

Насосы с вертикальным валом типа В, 0, ОП обычно устанавливаются в зданиях блочного или камерного типа. Камерный тип здания рекомендуется принимать при подаче одного насоса менее 2 м³/с.

Насосы с вертикальным валом обязательно устанавливаются ниже минимального уровня воды в водоисточнике. Минимально допустимая величина заглубления насосов под уровень воды равна I м. Поэтому полученная в параграфе 5 отметка оси установки насоса уточняется е учетом данного требования.

Разберем в отдельности последовательность компоновки здания насосной станции камерного и блочного типа.

 

10.5 Здания насосных станций камерного типа с насосами В, 0, ОП

 

В отличие от рассмотренных в параграфе 10.3 станций камерного типа с горизонтальными агрегатами эти станции имеют межэтажное перекрытие, разделяющее подземную и надземною части здания. Подземная часть здания состоит из одного помещения, в котором располагаются основные насосы, всасывающие и напорные коммуникации. Электродвигатели основных насосов располагаются в надземной части (см. рис.10.12…10.14).

Междуэтажное перекрытие выполняется на месте из монолитного железобетона. Толщина плиты равна (12 - 15) см. Главные железобетонные балки, на которые опираются электродвигатели, иду поперек здания насосной станции и защемляются в стенах подземной части; второстепенные балки идут вдоль здания и располагаются между главными балками. Высоту балок можно ориентировочно принимать равной h_б = (1/8…1/10) В_пч где В_пч - расчетный пролет подземной части здания); ширина балки b_б = 0,5 h_б.

Надземная и подземная части здания соединяются лестничной клеткой, расположенной под монтажной площадкой. Часто пространство под монтажной площадкой в подземной части разделяется по высоте на две части: в нижнем помещении устанавливается вспомогательное гидромеханическое оборудование, в верхнем размещают масляное хозяйство, пневматическую установку и др.

Для выноса-крупного оборудования из подземной части зданий на монтажную площадку в междуэтажном перекрытии предусматриваются люки. Размер люка определяется возможностью проноса самой габаритной детали с запасом (20-30) см. Обычно принимают один люк на два насоса, который размещают между двигателями.

Рис. 10.12. План здания насосной станции камерного типа

с вертикальными насосами типа "B" и “O”

 

Рис.10.13 Поперечный разрез здания насосной станции камерного типа с насосами типа “В”и “О”

Рис.10.14 Продольный разрез здания насосной станции камерного типа с вертикальными насосами типа "В" и "О"

 

Иногда люки располагают перед двигателем или за ним. В этом случае на каждый насосный агрегат предусматривается люк. Крышка люка опирается на главные балки.

Для выноса малогабаритных деталей устраивается люк на монтажной площадке размером (100х100) см или (150х150)см.

Для подхода к задвижкам и, перехода через всасывающие напорные трубы, укладываемые в подземной части, устраиваются;

железобетонные служебные мостики шириной не менее1,2 м.

Основные размеры здания определяются по размерам подземной части. Конструирование здания станции производится в след последовательности:

· с учетом вышеуказанных рекомендаций определяется расчетный пролет здания (см. рис. 10.16):

 

В_пч = 0,8 + L_з.в + L_мв + b_нас + L_м.в + L_з + 1,2;м (10.12)

Увязываем ширину подземной части здания со стандартной шириной "В_ст" надземной части;

· по грузоподъемности и габаритной ширине здания выбирается подъемно-транспортное оборудование;

· определяется высота подземной и надземной частей здания толщина стены подземной части

 

Н_п.ч = h_ф + h₁ + h^в_доп + ∆h + h_зап (10.13)

 

H_н.ч = h_г + h_зап + h_{габ.дет} + h_ст + h_кр + 0,2 (10.14)

 

(обозначения смотри на чертеже 10.13 и в тексте).

Полученная высота наземной части здания увязывается с мерами стеновых панелей;

· вычисляется длина подземной части здания.

 

10.6 Здания насосных станций блочного типа с насосами В, О, ОП

 

Конструктивно здание насосной станции блочного типа чается от здания станции камерного типа наличием в основании здания массивного железобетонного блока. Подвод воды в этом случае осуществляется по всасывающим трубам, расположенным в бетонном блоке (рис. 10.15....10.17).

В настоящее время имеется ряд разработанных всасывающих труб, предназначенных для установки с насосами. Для крупных осевых насосов рекомендуется применять два типа всасывающих труб: суженную в плане и уширенную в плане (см. приложение 2). При большой глубине воды в водоприемном сооружении, что обуславливается значительной отрицательной высотой всасывания, следует применять всасывающую трубу, суженную в плане, и при малой глубине - уширенную в плане. Размеры всасывающих труб определяются в зависимости от диаметра всасывающего патрубка насоса.

В бетонном массиве станции устраиваются, потерны, в которых

располагаются осушительные трубопроводы, дренажные канавки, иногда вспомогательное оборудование и др. Потерны позволяют контролировать состояние бетона в основании станции.

Конструирование здания станции производится аналогично конструированию здания станции камерного типа.

Распределительные устройства и служебные помещения насосных станций располагаем в пристройке. Схема размещений служебных помещений и основные размеры их показаны на рис.10.17.

 

Рис. 10.15 «Поперечный разрез здания насосной станции блочного типа»

 

 

 

Рис. 10.17 План здания насосной станции блочного типа.

 

11. ВЫБОР ТИПА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Водозаборное устройство - это гидротехническое сооружение в голове узла машинного водоподъема, предназначенное для гарантированного забора практически чистой воды из водоисточника при любых колебаниях уровней воды и независимо от погодных условий.

По соединению с насосной станцией водозаборные устройства бывают совмещенного и раздельного типа. В первом случае здания водозаборных устройств и насосной станции объединены в одно целое, во втором случае они расположены раздельно и соединены водоподводящим сооружением.

Рассмотрим наиболее часто применяемые типы водозаборных сооружений.

 

11.1 Раздельное водозаборное сооружение насосной станции на тупиковом канале.

 

Водозаборное сооружение конструктивно представляет собой камеру с ремонтным затвором и сороудерживающей решеткой, устанавливаемой вертикально или наклонно (рис. 11.2).Обычно применяется для подачи воды к насосам станции незаглубленного типа. Число сооружения равно числу насосов. Решетка очищается "вручную" или решеткоочистной машиной.

Основные размеры сооружения представлены на рис. 11.2. диаметр входного отверстия всасывающей трубы принимается:

D_вх = (1,2 – 1,25) или по рекомендуемой скорости входа жидкости равной (0,8 - I) м/с. Заглубление входного отверстия трубы под минимальный уровень воды водоисточника принимается равным h₂ = (0.6 - 0,8) D_x , но не менее 50 см; расстояние от дна сооружения до входного отверстия – h₁ = (0,5 - 0,6) D_вх;

ширина камеры – b = (1,2…1,5) D_вх. Длина камеры получается конструктивно исходя из условия размещения в ней водозаборных устройств (затвора и решетки), но не менее 3 D_вх.

Высота сороочистной решетки при известной ширине камеры, определяется по рекомендуемой скорости течения-жидкости через решетку, равной V(0,4 - 0,6) м/с. Площадь водоприемного отверстия, в этом случае равна:

ω = k · Q_p / V_реш (11.1)

где k - коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решетки и ее засорение k ≈ 1,25…1,3

Q_p - подача насоса.

 

Из камер вода подается к насосам по всасывающим трубам.

Максимальный угол поворота труб 45°. Соединения труб сварные. Минимальное расстояние от водозаборного сооружения до здания насосной станции - 8м.

 

11.2. Береговое раздельное водозаборное сооружение камерного типа.

 

Раздельное водозаборное сооружение камерного типа обычно применяют при средних амплитудах колебаний уровней воды в реке (до 8 м) и использовании насосов с положительной высотой всасывания.

Водозаборное сооружение выполняют прямоугольного сечения из железобетона. Сооружение разделено на водоприемные камеры по числу всасывающих труб насосов. Вода из водоисточника посыпает в камеры непосредственно через отверстия, перекрываемые вертикально расположенными сороудерживающими решетками (рис. 11.3).

При достаточно большой амплитуде колебаний уровней воды

Рис. 11.2 Водозаборное сооружение раздельного типа на тупиковом канале.

Рис. 11.3. Береговое раздельное водозаборное сооружение камерного типа

 

страивают два ряда водоприемных отверстий. Верхнее отверстие работает при высоких уровнях воды, когда в нижних слоях потока может быть большое количество наносов. При малой амплитуде колебаний уровней делают лишь нижний ряд отверстий.

Каждое окно имеет самостоятельные пазовые конструкции для решеток и стальных плоских затворов. Площадь водоприемного отверстия определяется по формуле приведенной выше. Рекомендуемая скорость сечения жидкости через решетку - (0,6 - 0,8) м/с.

У задней стенки каждой камеры размещаются всасывающие трубы насосов. Заглубление входного отверстия всасывающей трубы под минимальный уровень воды h₂ = (1,0 - 1,5) D_вх , но неменее 50 см. Расстояние между входным отверстием всасывающей трубы и дном камеры h₁ = 0,8 D_вх. Ширину камеры принимают равной b = (1,5…2,0) D_вх. Длина камеры определяется из условия, чтобы ее объем составлял I5...20 - секундных расходов насоса при минимальном уровне воды в водоисточнике.

(11.2)

Для борьбы с донными наносами сооружение имеет порог высотой не менее 50 см. Наверху находятся колонки управления затворами, люки, а на стенах - скобы для спуска в камеры. Для сбора наносов в дне камеры устраивают приямки.

 

11.3 Береговое совмещенное водозаборное сооружение.

 

Совмещенное водозаборное сооружение камерного типа приме-1яют при значительных колебаниях уровней воды в источнике и при установке на станциях насосов с отрицательной высотой всасывания. Конструкция сооружения аналогична конструкции раздельного водозаборного сооружения камерного типа (рис. 11.4).

Ширина каждой камеры водозаборного сооружения в этом случае будет определяться расстоянием между осями агрегатов; длина камеры - ее объемом при минимальном уровне воды в источнике:

 

(11.3)

 

Q -подача насоса, м³/c.

h_min - расстояние от днакамеры до минимального уровня воды, м.

 

 

 

Рис. 11.4. Береговое совмещенное водозаборное сооружение камерного типа

 

Минимальная длина камеры 150 см.

Водозаборное сооружение оборудуется грузоподъемным устройством.

11.4 Совмещенное водозаборное сооружение насосной станции на тупиковом канале

 

Водозаборное сооружение данного типа применяют при больших подачах насосной станции и любых колебаниях уровней воды в источнике. Конструкция сооружения представлена на рис.31.

В основном размеры сооружения принимаются конструктивно. Ширина камеры " b " определяется шириной водозаборного окна в теле здания насосной станции, длина - условиями размещения необходимых водозаборных устройств. Ориентировочно минимальное заглубление верхней кромки суженного отверстия всасывающей трубы определяется по формуле:

 

S = 0,7 · V · h^0.5 (11.4)

 

где V - средняя скорость в сжатом сечении, м/с;

h - высота сжатого сечения, м.

Высоту отверстия " h_вх ", перекрываемого решеткой, определяют, используя формулу 11.1

 

Расчет аванкамеры.

Компоновка насосной станции с забором воды из тупикового канала возможна при подводе воды к ней от водоисточника каналом или при использовании её в качестве перекачивающей на крупных магистральных каналах.

Для улучшения растекания потока в аванкамере средних и крупных насосных станций следует устанавливать продольные разделительные стенки

(рис 11.5 ).

Рис.11.5 Схема аванкамеры.

 

Высота стенок в начале аванкамеры назначается равной 1/3 глубины воды в канале. Расстояние конечной части стенок от оголовков бычков водоприемника насосной станции принимается равной (1,6 · В).

Аванкамеры представляют собой расширяющиеся в виде воронки и заглубляющуюся часть канала и служат для сопряжения подводящего канала со всей шириной водозаборного фронта Вф и глубиной водозаборного сооружения. Для аванкамеры в плане представляет собой трапецию, меньшее основание которой Вк, а большее В. Центральный угол конусности принимается равным 30...45 . уклон аванкамеры I 0.2.

При использовании СУС и расположение его в пределах аванкамеры она компонуется следующим образом (рис 11.6) СУС устанавливается на расстоянии 1/3 Lот начала. Расширение аванкамеры от ширины канала по дну др ширины СУС производится с центральным углом а=40º при горизонтальном дне. За СУС дно аванкамеры выполняет ся с уклоном. Далее расширение аванкамеры назначается углом, определяемым соотношение ширины фронта забора и ширины пролета СУС. В ряде случаев стенки аванкамеры за СУС могут выполняться вертикально до отметки дна канала, а выше с заложением откоса, равным заложению откоса канала.

 

Рис.11.6 Схема аванкамеры с сороудерживающим сооружением.

Рис 11.7 Схема аванкамер с поперечной водозаборной стенкой.

Уклон дна аванкамеры принимается равным (0,2 - 0,25). Если длина аванкамеры больше длины, необходимой для выполнения дна

с укачанным углом, то начальную часть аванкамеры выполняют

расширяющейся с горизонтальным дном.

Перд фронтом водозабора выполнять горизонтальный участок дна

аванкамеры не рекомендуется.

Водоприемник.

В водоприемнике насосной станции размещается механическое оборудование, обеспечивающее отчистку воды от мусора (сороудерживающис решетки и средства их отчистки) и прекращения поступления во всасывающие трубы насосов (основные и аварийные системы затворов).

Водоприемники насосных станций могут быть объеденины в единое сооружение со зданием станции (совмещенные) или быть отдельными от здания станции (рис 11.7).

Рис 11.8 Водоприемники насосных станций.

А — совмещенный со зданием станции; Б, В - раздельный со зданием станции.

1- пас для затвора; 2 - пас для сороудерживающей решетки; забральная балка; 4 - всасывающая труба.

Водоприемники могут иметь следующее решение:

- сороудерживающая решетка устанавливается в пазызатвора или впазыдля нес предназначенные;

- сороудерживающая решетка устанавливается вертикально или под углом 70-80 градусов за пазами для решетных затворов.

- сороудерживающая решетка выдвигается перед оголовками бычков и устанавливается наклонно. В бычках за решеткой делаются прорези, допускающие опок освобожденной от мусора воды между пролетами.

При возможности попадания в канал большого количества мусора решетка выносится в специальное сооружение СУС и устанавливается перед аванкамерой или в ее пределах- Способ очистки решетки определяется технико-экономическим сравнение вариантов. При заборе воды из водохранилища водоприемник выполняется в виде камер, оборудованных окнами. Окна водоприемника делаются в один или два яруса.

В тех случаях когда требуется тщательная оч чистка очистка воды в водоприемных насосных станциях помимо грубых решеток устанавливают либо плоские съемные решетки либо механически вращающиеся решетки.

11.6 Кампоновки здания насосной станции и водозаборного сооружения.

 

При взаимном расположении водозаборного сооружения и насосной станции следует учитывать следующее,

1. Насосные станции блочного типа всегда совмещены с водозаборным сооружением открытого или закрытого типа.

2. Насосные станции камерного типа совмещены с водозабором в том случае, если ширина водозаборного фронта (т.е. расстояние между осями крайних всасывающих труб) насосной станции равна расстояния между осями крайних водозаборных камер. Если такое равенство не соблюдается, то водозаборное сооружение удаляют от насосной станции на такое расстояние, чтобы всасывающие трубы можно было изогнуть на угол не более 45°.

3. Насосные станции незаглубленного типа всегда строятся отдельно от водозаборного сооружения. Водозаборное сооружение удаляется на такое расстояние, чтобы, линяя откоса его котлована не пересекала траншею под фундамент стен здания насосной станции, т.е. чтобы траншея выполнялась в грунте ненарушенной структуры и не было опасности сползания фундамента в котлован.

 

12. ПОДБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

Вспомогательное оборудование насосной станции необходимо для обеспечения нормальной работы основного оборудования и эксплуатации сооружения. Оно разделяется на гидромеханическое, энергетическое, грузоподъемное, пневматическое, вентиляционное и отопительное.

 

12.1. Вакуум - насосные установки

 

При запуске центробежных насосов ч; положительной высотой всасывания необходима заливка их водой. Для этих целей предусматривают установку не менее двух вакуумных насосов (один из них резервный).

Производительность вакуумного насоса определяется по формуле:

 

q = W / t (12.1)

 

где W - объем всасывающей линии, насоса и напорного трубопровода до задвижки, м³; W = (πd² / 4) · L _трубы

t - время заливки, которое не должно превышать 0.25 часа.

По производительности подбирается марка насосов, которые выпускает промышленность КВН, ВВН (с.66 – 71) .

 

12.2. Осушительные насосные установки

Они предназначены для удаления воды из всасывающих труб и приемных камер основных насосов, установленных в насосных станциях заглубленного типа. Расчетный расход одного осушительного насоса определяется по формуле:

 

Q_ос = W₁ / nt + q / n (12.2)

 

где W - суммарный объем, подлежащий откачке, м²;

n - принятое число насосов (не менее 2);

q - расход фильтрационной воды через уплотнение затворов, шандор и т.д. Принимается 0,5 - 1 л/с на 1м уплотнения.

Применяются центробежные, вихревые и артезианские насосы. Для удаления грязевого осадка применяются фекальные, песковые или водоструйные насосы.

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАПОРНОГО ТРУБОПРОВОДА

 

Напорные трубопроводы служат для транспортировки воды от внутристанционных трубопроводов до водоприемника и являются одной из ответственных частей, входящих в комплекс сооружений машинного водоподъема. Их стоимость иногда превышает стоимость всей насосной станции с оборудованием, поэтому выбор

материала стенок, количества ниток и диметра напорного трубопровода должен быть тщательно обоснован.

Определение числа ниток напорного трубопровода

 

В рассматриваемом примере для технико-экономического обоснования числа ниток напорных трубопроводов приняты 2 варианта (а и б) соединения напорных трубопроводов с насосами (рис. 13.1).

 

 

Рис 13.1. Варианты соединения трубопроводов с насосами

Определение расчетного расхода напорного трубопровода

Величина qрт зависит от графика водопотребления, числаниток напорных трубопроводов, числа насосов и схемы их соединения. Расчетный расход для напорного трубопровода в схемах а,б, г, д (рис. 13.1) и…  

Выбор материала стенок

Напорные трубопроводы изготовляются из монолитного и сборного железобетона, стали, асбестоцемента, пластмасс и других материалов. Материал выбирают… Предварительно диаметр можно определить по формуле  

Определение экономически выгоднейшего числа ниток и диаметра напорного трубопровода

Выбор экономически выгоднейшего диаметра осуществляется путем сравнения нескольких вариантов по минимуму приведенных затрат, которые включают в себя капитальные вложения и эксплуатационные издержки, т.е.  

Таблица 13.1

Технике — экономические расчеты по трубопроводу

 

 

Материал труб.	Расчетный расход,qРТ	Диаметр трубопровада,ДТР	Потери напора на 1 пог.м.J=0,001735·qРТ2/ДТР5/3	Количество затраченной элект. Энергии,Э,кВт·ч.	Стоимость электроэнергии,Э·а,руб.	Стоимость 1 пог. м. трасы водоподачи.	Отчисления на ремонт и востановление.	Сумма эксплуатационных издержек.	Приведенные затраты.
ж/б сборные.		0,3	0,075	6625,1			3,9	5709,5	5725,3
	0,4	0,016	1413,3	1130,6		5,4	1913,6	1935,4
0,27	0,5	0,005	441,7	353,4	192,5	7,2	1739,4	1768,3
	0,6	0,002	176,7	141,4	247,5	9,3	2443,15	2480,3
	0,7	0,0008	70,7	56,6		11,6	3652,6	3699,1
ж/б сборные.		0,5	0,031	2718,1	2174,5		2,9	2397,8	2409,4
	0,6	0,012	1052,2	841,8		3,7	1208,1	1222,9
0,67	0,7	0,005	438,1	350,7		4,6	921,1	939,7
	0,8	0,003	263,1	210,5		5,6	1050,5
	0,9	0,001	87,7	70,16		6,7	1262,8	1289,5

 

Для заполнения графы 3 табл. 13.1 задаются 5...7 стандартными диаметрами трубопровода, которые больше или меньше ранее определенных в разделе 13.3 "Дтр". В графе 7 стоимость 1 пог.м трассы водоподачи при наличии нескольких трубопроводов определяется произведением стоимости 1 пог.м трубопровода и числа ниток.

В рассматриваемом примере экономически выгоднейшим вариантом соединения напорных трубопроводов с насосами является схема «б» с диаметром железобетонных труб 0,7 м, так как в этом случае имеем минимум приведенных затрат ПЗ.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ НА ТРАССЕ ВОДОПОДАЧИ

Расчет выгоднейшего места расположения насосной станции выполняется только в случае, когда в состав гидротехнического узла машинного водоподъема… Данный технико-экономический расчет начинается с определения объемов работ но… Площади сечений Fи Fопределялись по формулам

Рис. 15.1 Водовыпускное сооружение сифонного типа с удлиненным нижним отводом

 

 

Рис. 15.2. Водовыпускное сооружение сифонного типа с укороченным нижним отводом

1 - напорный трубопровод, 2 - восходящая ветвь сифона,

3 - люк для установки клапана срыва вакуума, 4 - горло сифона,

5 - нисходящая ветвь сифона, 6 -успокоительный колодец.

применять три типа проточной части сифонов:

· круглого сечения с укороченным нижним отводом, для напорных трубопроводов D_тр ≤ 1,2 м;

· круглого сечения с удлиненным нижним отводом, для напорных трубопроводов 1,2< D_тр ≤ 2,2 м

· прямоугольного сечения с удлиненным отводом, для напорного трубопровода D_тр > 2,2 м

Определение основных размеров сифонных водовыпусков

Таблица 15.1

VВЫХ	1,5…2,0м/с.	z1	Vвых/2q
ДВЫХ.		a	0,35…0,8м
НВЫХ.		θ	8º
ДС.С.	ДГ.С.=ДТР	β1	8º
h	(0,5…0,6)ДТР	β2	8º
b	(1,57…1,31)ДТР	l	(1,25…1,5)ДВЫХ
LКОЛ.	(1,5…2,0)ДВЫХ (1,5…2,0)НВЫХ	l1	2ДТР
LСОПР	mhл·(4…5)hл	l2	(0,3…0,4)h
α1	30…40º	dГР.	(׃)ДТР
α2	30…45º	dС.	(2…3)dТР
δ	0,2м	hКР.	HКР.М.ДГ,С 0,482(Q/b)⅔
r0	(1,5…3,5)ДГ.С. 3,5h	t	HОБР.-dТР/4 h-HПР
R1	(1,5…2,0)ДТР	ΔHОБР.	(6׃8)
R2	(2,0…2,5)ДВЫХ (2,5…3,0)h	ΔHПР.	(8׃10)
z0	(4…5)V2ВЫХ/2q,но 0,2м

 

 

При конструировании проточной части сифонов необходимо руководствоваться следующими положениями (табл. 11):

- зарядный расход сифона должен быть меньше минимальной подачи по напорному трубопроводу; для сифонов круглого сечения САНИИРИ предложена формула:

 

(15.1)

 

а для прямоугольного сечения

 

(15.2)

 

где Q_min - минимальный расход, м³/с;

Q_зар - зарядный расход, обеспечивающий работу сифона

полным сечением, м³/^;

D_r.c - диаметр горлового сечения сифона,м;

h - высота горлового сечения, м;

b - ширина горлового сечения, м;

а₁ - угол наклона восходящей ветви сифона к горизонту;

а = 1,05 - коэффициент-Кориолиса;

g = 9,81 - ускорение свободного падения, м/с² ;

Д = 1,06 - 0,16 (b/h) - коэффициент, зависящий от форм

сифонного водовыпуска. Если Q_зар > Q_min сифонный водовыпуск не применяем;

· угол наклона восходящей ветви сифона принимать равным 30..., . 45°, что снижает величину зарядного расхода и улучшает условия работы сифона;.

· угол наклона нисходящей ветви сифона принимать в пределах 30... 40°, что обеспечивает безотрывный перевод потока в концевой диффузор;

· превышение гребня сифона над максимальным уровнем воды в водоприемнике должно быть не менее 20 см (с учетом ветровых волн и волн пуска основных агрегатов);

· рекомендуемые радиусы закруглений горлового сечения r = (2. ..3,5) D, нижнего колена нисходящей и восходящей ветви сифона r = (1,5... 2) D где D — диаметр круглого или высота прямоугольного горлового сечения;

· выходное сечение сифона должно быть заглублено под минимальный уровень воды в водоприемнике на величину (4...5) V²_вых / 2g , но не менее 0,2м;

· площадь выходного сечения сифона принимать по максимально допустимой скорости выхода 2 м/с, минимально допустимое расстояние между выходными сечениями в плане - 0,2 м;

· выходной диффузор выполнять раструбом вверх с углом конусности ß₂ до 8°; для улучшения гидравлической формы проточной части можно нисходящую ветвь сифона выполнить расширяющейся в плане с углом конусности Ө не более 8°;

· длину горизонтальной части колодца принимать равной L_кол=(1,5…2)*D_вых

· длину сопрягающей части колодца L_сопр = (4...5)h_n , где h_n - высота порога;

· длина переходного участка, который имеется в сооружениях, где ширина бассейна не равна ширине по дну отводящего канала, принимается равной:

 

(15.3)

 

B_кол - ширина бассейна водовыпускного сооружения;

B_к - ширина по дну отводящего канала;

ß - центральный угол конусности, равный 30°...40°;

· высота подпорных стенок и стенок бассейна устанавливается из условия возвышения их верха над форсированным уровнем воды на величину от 0,4 м до 0,6 м в зависимости от форсированного расхода воды в отводящем канале.

 

15.2 Водовыпускные сооружения с механическими запорными устройствами

 

Сооружение представляет собой несколько камер (по количеству ниток напорных трубопроводов), разделенных между собой бычками толщиной 60...100 см и оборудованных механическими запорными устройствами, предотвращающими обратный ток воды при остановке насосных агрегатов (рис. 15.3).

В качестве запорных устройств применяются:

· клапаны-захлопки однодисковые при диаметре выходного отверстия напорного трубопровода до 1,2 м;

· обратные клапаны (поворотные) или дисковые затворы при диаметре выходного отверстия напорного трубопровода от1,2 м до 1,6 м;

· поворотные затворы с гидроприводом при диаметре выходного отверстия напорного трубопровода более 1,6 м.

 

Рис. 15.3. Водовыпускное сооружение с механическими запорными устройствами

При конструировании водовыпуска необходимо руководствоваться следующими рекомендациями (см. табл. 15.2):

 

Определение основных размеров водовыпускных сооружений с механическими запорными устройствами

Таблица 15.2

VВЫХ	1,5…2,0 м/с	LСОПР	Mhn=(4…5)hn
ДВЫХ		LПЕР
HВЫХ		LКР	(4…5)hk
	(6…7)(ДВЫХ-ДТР)		45º
	15º		30…40º
P	0,3м	b	0,4м
Z0	(4…5)V2ВЫХ/2q но 0,2м	BК	ДВЫХ+2b
d	0,35…0,8	δ	0,1H,но 0,4м
t	0,7м	BОС	ДВЫХ+δδ+2b
	1,2м	BТР	0,7…1,5м
	0,2м	BКОЛ	ВОС+2b+ДВЫХ
LКОЛ	(2…3)ДВЫХ	dТР	(׃)ДТР

 

· площадь выходного отверстия принимать по максимально допустимой скорости выхода V_вых = 2 м/с;

· выходной диффузор выполнять с центральным углом конусности до 16°;

· выходное отверстие должно быть заглублено под минимальный Уровень воды в водоприемнике на величину (4...5) V²_вых / 2g, но не менее 0,2 м;

· ширину уплотнительного пояса вокруг выходного отверстия принимать равной (0,2-0,4) м (зависит от типа затворного устройства) ;

· длина бычков камеры 2Д_вых > L_б > Д_вых ;

· ширина пазов ремонтных затворов (0,2 -0,4)м;

_· длину горизонтальной части дна колодца принимать равной (2...3) Д_вых.

Длину сопрягающей части колодца, переходного участка, высоту подпорных стенок определяем в соответствии с рекомендациями, приведенными в предыдущем параграфе.

 

15.3 Водовыпускные сооружения с переливными стенками.

 

Сооружение конструктивно представляет собой специальный резервуар, в который вода поступает из напорного трубопровода. Через стенки резервуара вода переливается в бассейн и поступает в водоприемник. При остановке насосов вода из водоприемника в трубопровод, попасть не сможет, так как отметка гребня стенок резервуара выше, чем отметка максимального уровня воды в водоприемнике.

Конструкция бассейна и основные размеры приведены на рис. 15.4 и в таблице15.3.

Определение основных размеров водовыпускных сооружений с переливными стенками.

Таблица 15.3

 

VВЫХ	1,5…2,0 м/с	BОС
DВЫХ		BТР	0,7…1,5м
	(6…7)(ДВЫХ-ДТР)	BКОЛ	ВОС+ДВЫХ
Z0	(4…5)V2ВЫХ/2q но 0,2м		hk
H			5hКР
	0,35…0,8 м		hКР
	0,05…0,1 м		C1
LКОЛ			C2
LПЕР		C1	0,35 hk
LКР	(4…5)hk	C2	0,7 C1
b	(0,5…1,0)ДВЫХ

 

 

Рис. 15.4. Водовыпускное сооружение с переливными стенками

Верхняя кромка (шелыга) выходного отверстия трубопровода размещается на отметке максимального уровня воды в водоприемнике. Площадь выходного отверстия определяется по максимально допустимой скорости выхода V_вых=1,5 м/с. Выходной диффузор выполняется с центральным углом конусности не более 16°. Диаметр выходного отверстия принимается в соответствии с сортаментом на трубы. Толщина стенки резервуара определяется статическим расчетом в проекте можно приниматьб = (0,15 - 0,2) м.

Длина приемного резервуара, согласно рекомендациям УкрНИИ ГИМ принимается равной 4 Д_вых.

Отметка гребня водослива обычно принимается на (10...15)см выше максимального уровня воды в водоприемнике.

 

Максимальный геометрический напор на гребне водослива определяется по формуле:

 

(15.4)

 

где Q_мах - максимальный расход, подаваемый насосами по одному трубопроводу, м³/с,

m₁- коэффициент расхода, определяемый по формуле: m₁=0,25+0,043 Q_max/D_вых

L - длина гребня водослива, м

L = 2 L_кол + D_вых ≈ 9 D_вых

 

Выравнивание скоростей в бассейне достигается устройством

гасителя, состоящего из двух рядов зубьев. Высота зуба первого порога С₁ равна:

 

С₁ = 0,35 h_кр.ср.л м; (15.5)

 

где h_кр.ср.л - критическая глубина воды в среднем лотке,м;

 

м; (15.6)

 

м; (15.7)

 

где Q_мах.н.с - максимальная подача насосной станции, м³/с; д

n - количество ниток напорного трубопровода. угол между направлением порогов и осью канала принимается ß = (60...70)°. Высота зуба второго порога С₂ равна:

С₂ = (0,6 - 0,8) C₁ ;

С ≥ 0,1 м.

 

16. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

 

При составлении проекта мелиоративной насосной станции экономическая целесообразность запроектированных мероприятий может быть установлена путем определения технико-экономических показателей, которые не должны превышать нормативные. Технико-экономические показатели определяются на основе доставленных смет на капитальные s вложения и эксплуатационные затраты.

16.1. Смета на капитальные вложения при строительстве гидроузла машинного водоподъема

 

Смета составляется по укрупненным показателям, которые учитывают полную стоимость сооружений и оборудования с учетом накладных расходов, плановых накоплений и т.д. Укрупненными показателями могут быть 1 кВт установленной мощности, параметр QH 1 м³/с поданной воды, 1 м³ объема 'здания, 1 кг оборудования и т.д. Расчет по смете удобно вести в таблице 12.1. Числовой расчет соответствует рассматриваемому примеру.

 

Таблица 16.1

Смета капитальных вложений

 

Наименование сооружения и оборудования	Еденица измерения	Количество	Стоимость
Единицы, тыс. руб	Общая, тыс. руб
Здание насосной станции с водозабором Qмах, Hp=4,5*26
Подводящий канал L=291м, Qмах=4,5 м3/с
Напорный водовод с учетом 4% на неучтенные работы и 6% плановых накоплений
Водовыпускное сооружение Q=4,5 м3/с c учетом 10% на указанные выще статьи
Всего

 

Стоимость определяется по параметру Q_p H_p согласно приложению 6; напорного водовода - взята из табл. 10.2. с учетом коэффициента 1,1 (на плановые накопления 6% и неучтенные работы 4%), водовыпускного - по применению 6 с учетом указанного коэффициента сооружения 1,1

16.2. Смета на эксплуатационные затраты.

 

Эксплуатационные издержки включают в себя затраты на содержание штата, затраты на электроэнергию, амортизационные отчисления на ремонт и восстановление сооружений и оборудования и прочие затраты.

Для определения затрат на содержание штата необходимо его установись согласно приложению 7.

Зарплата начальнику станции, главному инженеру, наружной охране и уборщице предусматривается на весь год, а дежурным механикам, электрикам и рабочим - только на время работы насосной станции, плюс две недели на расконсервацию и необходимое время на отпуск Расчет затрат на содержание штата для рассматриваемого примера выполнен в табл. 16.2

Таблица 16.2.

За граты на содержание штата

№ п/п	Наименование ДОЛЖНОСТИ	Кол-во единиц	Зарплата в месяц, руб	Количество оплачиваемых месяцев	Сумма зарплаты, руб.
	Директор	I			19,20
	Дежурный Гидротехник				28,80
	Дежурный Электрик				28,8?
	Рабочий
Итого				82,80
Начисление на зарплату по соцстраху 4% от итого 311
ВСЕ 10 по смете 86,11

 

Для определения стоимости затраченной электроэнергии необходимо выполнить вводно-энергетический расчет по насосной станции и определить количество по потребляемой электроэнергии (табл. 16.3).