Размещено на http://www.allbest.ru/

19

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический Университет

Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»

Курсовой проект

по курсу «Насосные и воздуходувные станции»

Канализационная насосная станция

Исполнитель:

студент гр. 110219

Градуша А.В.

Руководитель:

Майорчик А.П.

Минск 2003

Содержание

Введение

Определение подачи и количества насосов. Определение регулирующей емкости бака

Определение количества напорных трубопроводов и их диаметра

Определение полного напора насосов, подбор насосов и электродвигателей

Гидравлический расчет трубопроводов насосной станции

Графоаналитический расчет совместной работы насосов и водоводов. Анализ работы насосной станции

Определение размеров машинного зала и здания насосной станции

Подбор вспомогательного оборудования

Определение экономических показателей насосной станции

Требования техники безопасности

Литература

Введение

Водоотведение - это комплекс мероприятий и инженерных сооружений, предназначенных для отведения требуемого количества сточных вод от различных потребителей.

Система водоотведения состоит из приёмников сточных вод, выпусков и магистральных и разводящих канализационных коллекторов, насосных станций и водоочистных комплексов, резервуаров и других устройств.

Состав сооружений, их конструкторские особенности, тип и число основного и вспомогательного оборудования определяется исходя из принципов и охраны природы и водных ресурсов с учетом назначения насосной станции и предъявляемых к ней технологических требований.

По своему назначению и расположению в общей схеме водоотведения насосные станции подразделяются на главные /городские/, районные и повысительные канализационные насосные станции.

Городские насосные станции подают воду на городскую очистную станцию из приёмных резервуаров в которые поступает сточные воды из главного городского канализационного коллектора. Их производительность изменяется в течение суток и зависит от режима водоотведения города или населенного пункта. На городской канализационной станции число одновременно работающих насосов в течение суток изменяется.

По размещению оборудования относительно поверхности земли насосные станции подразделяют на наземные, заглубленные, шахтного типа.

По характеру оборудования насосные станции могут быть центробежными или вертикальными насосами.

По виду управления различают насосные станции:

· с ручным управлением;

· автоматические;

· с дистанционным управлением;

· полуавтоматические.

Определение подачи и количества насосов. Определение регулирующей емкости бака

Расход воды по часам суток в населенных пунктах зависит от режима ее потребления. Его можно представить ступенчатым графиком. Неравномерность потребления воды населения в отдельные часы суток характеризуется коэффициентом часовой неравномерности K_ч.

Число рабочих насосов определяется путем сравнения максимальных и минимальных расходов:

=> 2 насоса

Подача воды насосами может быть равномерной или ступенчатой. Мы принимаем ступенчатую работу насосной станции.

Максимальная подача насосной станции:

м³/с

Уточняем подачу одного насоса:

%Q_сут

2,6+0,1*2,6=2,86%

Q_сут = 1430 м³/ч =0,397 м³/с

Максимальный остаток воды в баке P_ост. Емкость бака:

W_бака = 6,9%

Q_сут = 3450 м³

Определение количества напорных трубопроводов и их диаметра

Количество напорных водоводов определяется на основе технико-экономического расчета.

Расчетный расход одного трубопровода:

м³/c

где n - число напорных трубопроводов.

Экономически наивыгоднейший диаметр водовода определяется по формуле:

D = Э^0.14 ·Q^0.42

где Э - экономический фактор;

где G - стоимость электроэнергии.

b - величина, принимаемая в зависимости от материала труб(b = 150 для пластмассовых труб).

0,0029

D = 0,287 м.

Принимаем диаметр пластмассового напорного водовода D = 350 мм, а диаметр всасывающего принимаем на сортамент больше - D = 400 мм.

Определение полного напора насосов, подбор насосов и электродвигателей

Полный напор определяется:

H = H_ст + Уh

H_ст = H_г + H_св

где H_г - геометрическая высота подъема

H_г = Z_{приемн.камеры} - Z_дна^пр.рез. = 177,000-153,000=24 м.

H_св - свободный напор, м ; H_св =1,7 м

H_ст = 24+1,7=25,7 м.

У h = h_вс + h _нс+ h_н,

где h_вс - потери напора во всасывающих трубопроводах;

h _нс - потери напора в насосной станции;

h_н - потери в напорных водоводах, м;

h_н = h_м + h_l = 1.1·i·l

(h_l = i·l и h_м = 0.1h_l)

1000i =7

l - длина напорного водовода, l = 1,6 км

h_н = 1,1?7?1,6=12,32

h_вс +h _нс = 2…2.5 м

У h =2,5+2,32=14,82 м.

H = 40,52 м.

Насос выбирается по свободным графикам полей Q-H. В нашем случае насос марки СД. Затем по известной марке насоса в каталоге находим графики характеристики насоса и проверяем правильность выбора. Режимная точка (Q_н,H_н) должна находиться по характеристике Q-H или несколько ниже характеристики приведенной для насоса с максимально обточенным колесом.

По каталогу насосов:

· частота вращения рабочего колеса n = 750 об/мин;

· D_вс =400 мм;

· D_нап = 350 мм.

Подбираем электродвигатель по мощности насоса:

, кВт

где с = 1000 кг/м³, g = 9.8 м/с²;

Q_н - производительность насоса, м³/с

H_н - напор насоса, м

з_н - КПД насоса (80%)

k - коэффициент запаса мощности.

333,83 кВт

Выбор марки электродвигателя зависит от мощности насоса, частоты вращения, компоновки агрегата, напряжения питающей сети, особенностей среды производственных помещений. Выбираем электродвигатель типа А3-13-52-8, мощность N =500 кВт, m =8460 кг.

Гидравлический расчет трубопроводов насосной станции

водоотведение трубопровод канализационный насосный

При гидравлическом расчете трубопроводов насосной станции определяют их диаметры и величины потерь напора. Результат гидравлического расчета используется при графоаналитическом расчете совместной работы насосов и водоводов и определении размеров насосной станции в плане.

Кроме рабочих насосов на насосной станции подлежит предусмотреть

установку резервных насосов. Принимаем 2 рабочих, 2 резервных.

Потери напора в местных сопротивлениях во всасывающей линии:

Потери напора в местных сопротивлениях в напорном соединительном трубопроводе:

Скорости движения воды:

· во всасывающей линии:

3.16 м/с

· во всасывающем патрубке:

3.16 м/с

· в напорном патрубке:

5.69 м/с

· в напорном водоводе:

4,13 м/с

Коэффициенты местных сопротивлений:

· на входе:

о_вх = 0.5

· в колене:

о_к = 0.6

· в задвижке:

о_з = 0.05

· в переходе:

о_п = 0.1, о_п = 0.25

· в обратном клапане:

о_кл = 1.7

· в тройнике присоединения к магистрали:

о_{тр 1} = 1.5

· в проходном тройнике:

о_{тр 2} = 1.5

Таким образом:

h_вс = 0.585 м; h_н.соед. = 4.586 м

Потери напора в напорном водоводе определены ранее:

h_нап = 12.32 м

Графоаналитический расчет совместной работы насосов и водоводов. Анализ работы насосной станции

Целью графоаналитического расчета является установление расчетных значений подачи насоса, его напора, потребляемой мощности и коэффициента полезного действия при различных режимах работы насосной станции. Режим работы насосов определяется точкой пересечения характеристики Q-H насосов с характеристикой трубопроводов.

Для построения графической характеристики трубопровода пользуемся уравнением:

Н_в = Н_ст + S?Q²

где Н_ст - статический напор, м;

S - сопротивление системы трубопроводов, с²/м⁵;

Сопротивление трубопроводов насосной станции определяется:

· для всасывающей линии:

3,71 с²/м⁵

· для напорной соединительной линии:

29,1 с²/м⁵

· для напорного водовода:

78.17 с²/м⁵

Сопротивление системы трубопроводов определяется для основных режимов работы насосной станции:

· подача воды одним насосом (с характеристикой Q₁-H) по одному напорному водоводу:

 110,90 с²/м⁵

· подача воды одним насосом (с характеристикой Q_I-H) по двум напорным водоводам:

52,35 с²/м⁵

· подача воды двумя насосами (с характеристикой Q_I-II-H) по одному напорному водоводу:

86,38 с²/м⁵

· подача воды двумя насосами (с характеристикой Q_I-II-H) по двум напорным водоводам:

27,17 с²/м⁵

Определение координат для построения графической характеристики трубопроводов сведено с таблицы. При этом:

Н_ст = Н_г + Н_св = 25,7 м

Сопротивление системы трубопроводов при аварии на одном из водоводов и наличии одного переключения:

= 57,07 с²/м⁵

Анализ насосной станции должен включать определение подачи насосов при различных вариантах их совместной работы. Подача станции при включении всех рабочих агрегатов должна быть на 10-15% больше расчетной максимальной подачи. В нашем случае:

Q^гр_НС = 1.035 м³/с

Q^расч_НС = 0.772 м³/с

25,4% > 15%

Следовательно, требуется обточка рабочего колеса.

Коэффициент быстроходности насоса:

107,40 < 150

=> => 770 мм

Процент обточки:

6.67% < 15%

На исходной характеристике Q-H выбираем несколько точек через произвольные интервалы, определяем для них Q_обт, Н_обт:

= 0.934

Q	0,10	0,20	0,30	0,41	0,55	0,64
Qобт	0,09	0,19	0,28	0,38	0,51	0,60

= 0.8723

H	65,5	64	62,5	60	52	40
Hобт	57,14	55,83	54,52	52,34	45,36	34,89

Определение размеров машинного зала и здания насосной станции

1. Определение отметки оси насоса.

На канализационной насосной станции рекомендуется устанавливать насосы под заливом. Тогда отметку пола машинного зала принимают равной отметке дна приёмного резервуара. Отметка оси насоса определяется с учётом высоты насоса от основания до его оси (h_нас).

ОН = _полМЗ - h_ф+h_нас = 153,000+0.3+0,805 = 154,105 м

где h_ф - высота фундамента.

2. Определение высоты здания насосной станции.

Высота здания НС слагается из высоты подземной части заглубленного строения и высоты верхнего строения.

Высота подземной части заглубленного строения определяется как разница отметки поверхности земли у здания станции и отметки пола машинного зала: Н_подз. = 158,800 - 154.800 = 4,695 м

Высота верхнего строения, оборудованного подвесной кран-балкой:

Н_{верх.стр.} =0,15+ h₁ + h₂ + h₃ + h₄ + 0.5

где h₁ - высота монорельса кран-балки с учетом конструкции и крепления к перекрытию, h₁ = 0.5 м;

h₂ - минимальная высота от крюка до низа монорельса, h₂ = 0.56 м;

h₃ - длина строп, h₃ = 1 м;

h₄ - высота груза, h₄ = 1.44 м;

0.5 м - высота от груза до оборудования.

Н_{верх.стр.} = 0,15+0.5 + 0.56 + 1 + 1.81 + 0.5 = 4,52 м

3. Определение размеров машинного зала в плане.

Машинный зал станции располагается в одном здании с приемным резервуаром. Резервуар отделен от машинного зала глухой водонепроницаемой стеной с тщательно выполненной гидроизоляцией.

Размеры машинного зала станции в плане зависят от схемы расположения насосных агрегатов. Ширина машинного зала слагается из суммы длин участков трубопроводов, фасонных частей и арматуры, а также самих насосов. Длина прямоугольного в плане машинного зала определяется проходами между стенами и насосами, между самими агрегатами и др.

Ширину и длину фундамента насоса принимаем равными ширине и длине фундаментной плиты агрегата плюс 50-150 мм с каждой стороны. Высота фундамента назначается в зависимости от удобства монтажа трубопроводов, но не менее чем 150-200 мм над уровнем пола.

В насосных станциях надлежит предусматривать монтажную площадку, размеры которой должны обеспечивать проход шириной не менее 0.7 м вокруг установленного оборудования.

Подбор вспомогательного оборудования

Для обеспечения нормальных условий эксплуатации основного оборудования насосной станции необходимо устройство различных вспомогательных систем, состав и характеристики которых определяются типом и технологической схемой установки основного оборудования, компоновкой сооружений станции и особенностями местных условий.

Подбор дренажного насоса.

Дренажная система с насосной установкой необходима на заглубленных шахтных насосных станциях для отлива воды, которая фильтруется через ограждающие конструкции и вытекает через неплотности сальников насосов и арматуры. Пол машинного зала или самого нижнего подвального помещения, а также все каналы для трубопроводов делаются с уклоном i>0.005 в сторону внешних стен. По периметру помещения делают водоотводящий лоток с уклоном к дренажному колодцу, откуда вода по мере накопления отводится за пределы насосной станции. Объем дренажного колодца принимают равным 10-15-минутной подаче насоса:

286 м³

Для откачки используются самовсасывающие центробежные насосы (один рабочий и один резервный). Подбирают насосы на основе практики эксплуатации - для нашего случая - насос типа ГНОМ Q_др = 10 л/с. Работу дренажной установки автоматизируют.

Грузоподъемное оборудование.

Подъемно-транспортное оборудование на канализационных насосных станциях служит для монтажа и демонтажа насосов, электродвигателей, задвижек, трубопроводов и фасонных частей.

Грузоподъемное оборудование выбирается в зависимости от максимальной массы поднимаемой детали.

Тип кранового оборудования зависит от конструкции здания НС.

Максимальная масса поднимаемой детали m_max = 8.460 т. Выбираем мостовой двубалочный кран с длиной пролета 8-17 м, грузоподъемностью 7-20 т. Для мостового крана здание оборудуется подкрановыми путями, которые опираются на консоли железобетонных колонн.

Определение экономических показателей насосной станции

Сравнение вариантов проектов решений осуществляется по приведенной стоимости, определяемой по формуле:

П = Е?К + С

где П - приведенная стоимость;

К - капитальные затраты;

Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, Е=0.12;

С - эксплуатационные затраты.

К строительным показателям относятся капитальные вложения, приходящиеся на 1 м³ насосной станции, на 1 м³ поданной воды или на 1 кВт установленной мощности насосных агрегатов.

Стоимость строительства НС определяется по укрупненным показателям стоимости для всех видов работ с учетом накладных расходов и плановых накоплений.

К = К₁ + К₂ + К₃

где К₁ - стоимость здания НС:

Наименование	Объем, м3	Стоимость 1 м3, руб.	Стоимость, руб.
Наземная часть	504	12	6048
Подземная часть	856.8	18	15422
Всего	21470

К₂ - стоимость установленной мощности:

Мощность	Количество насосов	Установленная мощность	Стоимость 1 кВт, руб.	Стоимость, руб.
500	2	1000	25.1	25 100

К₃ - стоимость прокладки напорных водоводов - зависит от глубины заложения, диаметра и длины водоводов:

· l_вод = 2?2.74 = 5.48 м

· D = 600 мм

· h = h_пром + 0.5 = 1.2 + 0.5 = 1.7 м (h_пром - глубина промерзания грунта)

Исходя из приведенных данных по табл. 3.6 [1] стоимость 1 км напорного трубопровода составляет 27.1 тыс.руб.:

К₃ = 27.1?5.48 = 148 508 руб.

К = 21 470 + 25 100 + 148 508 = 195 078 руб.

Эксплуатационные затраты определяются по формуле:

С = в?(С₁ + С₂ + А₁ + А₂ + Т₁ + Т₂)

где С₁ - расходы на содержание штата обслуживающего и административно-управленческого персонала - определяются по среднемесячным тарифным ставкам:

· административный работник - 1 - 120 руб./мес.;

· цеховой работник - 1 - 130 руб./мес.;

· рабочий - 2 - 100 руб./мес.

С₁ = (130 + 120 + 2?100)?12 = 5 400 руб.

С₂ - годовая стоимость электроэнергии:

где 2.72 - удельный расход электроэнергии, кВт?ч, затрачиваемой на подъем 1000 м³ на 1 м при КПД = 1;

W - объем перекачиваемой за год воды:

W = 57000?365 = 20 850 000 м³,

Н - средняя за год высота подъема воды, Н = 61 м;

з_н = 0.88, з_д = 0.95;

S - стоимость 1 кВт?ч, S = 0.01 руб.

41 291 455 руб.

А₁ - амортизационные отчисления для капитального ремонта здания - принимаются в размере 3.5% от капитальных вложений:

А₁ = 0.035?195 078 = 6 828 руб.

А₂ - амортизационные отчисления на ремонт оборудования - принимаются в размере 12% от капитальных вложений:

А₂ = 0.12?195 078 = 23 409 руб.

Т₁ - затраты на текущий ремонт здания - принимаются в размере 2.2% от капитальных вложений:

Т₁ = 0.022?195 078 = 4 292 руб.

Т₂ - затраты на текущий ремонт оборудования - принимаются в размере 3.8% от капитальных вложений:

Т₂ = 0.038?195 078 = 7 413 руб.

в - коэффициент, учитывающий неучтенные расходы в размере 3% от эксплуатационных затрат, в = 1.03.

С = 1.03?(5400 + 41291455 + 6828 + 23409 + 4292 + 7413) = 42 578 960 руб.

П = 0.12?195078 + 42578960 = 42 602 370 руб.

Себестоимость 1 м³ поданной воды:

2.04 руб.

Стоимость 1 т-м поданной воды:

0.03 руб.

где Н_ср - средний напор в течение года.

Требования техники безопасности

В разрабатываемом проекте предусмотрено решение комплекса вопросов, связанных с выполнением основных требований техники безопасности и охраны труда при строительстве насосной станции, монтаже, эксплуатации оборудования. К ним относятся:

1. Соблюдение допустимых расстояний между установленным оборудованием и конструктивными элементами здания

2. Размещение задвижек, обратных клапанов, водомеров, измерительных приборов и другого оборудования таким образом, чтобы они не затрудняли передвижение обслуживающего персонала.

3. Расположение фланцев трубопроводов на расстояниях от пола и стен, обеспечивающих возможность и безопасность работы по их монтажу.

4. Устройство ограждений, лестниц, площадок, проемов в полу и т.д.

5. Механизация процесса сборки, разборки, транспортировки и установки оборудования насосной станции.

6. Устройство переходных мостиков через трубопроводы, уложенные на полу машинного зала.

7. Обеспечение требуемых по санитарным нормам температуры и чистоты воздуха в помещении станции.

8. Разработка мероприятий по защите обслуживающего персонала от поражений током (заземление корпусов двигателей и т.п.)

Литература

1. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Насосные и воздуходувные станции».

2. Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчёта канализационных сетей и дюкеров по формуле Н.Н. Павловского. - М. Стройиздат, 1974. - 156 стр.

3. СНиП 2.04.03-84 «Канализация. Наружные сети и сооружения».

4. Каталог насосов - М.; 1998.

Размещено на Allbest.ru