1.1 По данным задания определяем часовую подачу насосной станции О_ч в м³/ч. по формуле:

Q_ч=Qсут. макс.,/ Т

где Qсут. макс - максимальный суточный расход, равный 20000 м³/сут;

коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды насосной станции и очистных сооружений. Так как максимальный суточный расход воды по заданию составляет 20000 м³ /сут., то принимаем =1,05.

Т - продолжительность работы насосной станции в часах, равна 24 часа;

Тогда, Qч = 1,05 * 20000/24 = 875 м³/ч

1.2 Устанавливается величина подачи насосной станции первого подъема в период восстановления противопожарного запаса воды, хранящегося на насосной станции второго подъема.

Qч _осст =0,7 * Qч + Qn * 3 + Qмакс. i - Q₄ * 3/Твост.

где Q_n*3 - полный пожарный расход за 3 часа, т.е. расчетную продолжительность тушения пожара в населенном пункте или на предприятии, м³. Складывается из расхода воды на тушение n_нар наружных пожаров и расхода на тушение внутреннего пожара q_внутр.

Qn = q_нар*n_нар+q_внутр*1 = 35*3+5 = 110 л/с = 396 м³/ч.

Qмакс i - суммарный расход в течение 3 часов наибольшего водопотребления, м³, (приближенно равен 15,4% от Qсут);

Qмакс i =15,4*20000/100 = 3080 м³

Qx*3 - подача нормально работающих насосов насосной станции первого подъема за расчетную продолжительность тушения пожара, т.е. за 3 часа, м³.

Твосст - продолжительность восстановления противопожарного запаса.

Тогда:

Qч восст = 0.7*875 +396*3 + 3080 - 875*3 /24 = 612,5 + (1188 + 455) /24

= 681

Так как Q_{ч. восст.} <Q_{ч (}681<875), то восстановление противопожарного запаса будет обеспечено рабочими насосами первого подъема и расчетную подачу ее окончательно принимаем равной Q_ч.

Q_{ч. расч.} = Q_ч = 875 м³/ч

1.3 По [1] на насосной станции первой и второй категории надежности действия число напорных водоводов n_вод должно быть не менее двух; обычно n_вод. равно двум. Тогда расход по одному водоводу будет равен

Q_вод. = Q_{ч. расч.} / n_вод. =875/2= 437,5 м³/ч = 121,5 л/с

Из-за отсутствия необходимых подробных данных о трассе и исходя из требования надежности работы водоводов, в качестве напорных водоводов выбираем стальные трубы.

насосная станция водоснабжение канализация

Насосная станция расположена в районе города Красночрска, тогда, согласно [2], экономический фактор Э можно принять равным 0,5. По [3, прил.1] для найденного расхода Q_вод. = 121,5 л/с, выбранного материала труб и значения Э определяем экономически выгодный диаметр d_вод. = 450 мм. Однако трубы с таким диаметром являются малоупотрекбительными, поэтому принимаем d_вод. = 400 мм.

1.4 Вычисляются потери напора h_вод., в напорных водоводах для нормальных условий их работы:

h_вод. = 1.1AK₁l_вод. Q²_вод.,

где 1,1 - поправочный коэффициент на местные сопротивления, имеющиеся на водоводах;

А - удельное сопротивление трубопровода. По [4, прил.1] для d_вод. = 400мм. А=0,1859;

К_{1 -} поправочный коэффициент на неквадратичную зависимость потерь напора от средней скорости движения воды. По [4, прил.2] для V ™1.2 м/с

К₁ = 1,0.

l_{вод. -} длина водовода.

Тогда, h_вод. = 4,02 м.

1.5 Предварительно устанавливается значение потребного напора насосов по формуле:

H_потр. =Z_{смес. -} Z_{вс. отд.} + h_{н. с.} + h_вод. + H_зап.,

где Z_{смес. -} отметка уровня воды в смесителе очистных сооружений, равная 47,0 м;

Z_{вс. отд. -} отметка наинизшего уровня воды во всасывающем отделении водоприемного колодца, равная 23,5 м;

h_{н. с. -} потери напора во внутренних коммуникациях насосной станции, предварительно принимаемые равными 2 - 2,5 м. Но так как в [5] рекомендуется к этим потерям добавлять еще запас на взаимное влияние местных сопротивлений в размере 1,5 м во всасывающей трубе и 3 м на нагнетательном трубопроводе, то h_{н. с.} принимаем равными 6,5 м;

H_{зап. -} запас напора на излив воды из трубопровода в смеситель, принимается равным 1. H_потр. = 26,02 м.

1.6. Предварительно назначаем количество рабочих насосов n_раб. на насосной станции первого подъема в зависимости от величины суточной подачи. При Q_{макс. сут.} = 20000 м³/сут число рабочих насосов будет равно 2.

1.7 Расчетная подача одного насоса

Q₁ = Q_{ч. расч.} = 875/2= 437,5 м³/ч = 121,5 л/с

1.8 По полю Q - H в [3, прил.2] c учетом Q₁ = 437,5 м³/ч и H_потр. = 26,02 м выбираем насос марки Д 1250-65, n=980 об/мин.

По 4, прил.3 определяем его основные параметры и размеры:

Старое обозначение - 12 НДс;

К. п. д. не менее 86%;

h_доп. для номинального режима - 4,5 м, для перегрузочного - 7,0 м;

Габаритные размеры: 1210 х 1390 х 1010 мм.

Масса - не более 1100 кг.

1.9 Устанавливаем число резервных насосов. При числе рабочих насосов n_раб. равном 2 по [1, табл.52] число резервных агрегатов должно равняться одному. С учетом рекомендаций [5] принимаем число резервных агрегатов n_рез. равным 2. По Q₁ =121,5 л/с и H_потр. = 26,02 наносим на рабочую характеристику Q - H режимную точку А.

1.10 Определяется мощность насоса

Мощность насоса N в кВт определяется по формуле:

N = gQ₁H_потр.,/1000

где - плотность воды, кг/м³

к. п. д. насоса, определяемый по рабочей характеристике насоса в режимной точке

N = 1000*9.81*0,1215*26,02/1000 * 0,82 = 66,21 кВт.

1.11 Потребная мощность электродвигателя N_дв. определяется по формуле:

N_дв. =kN,

где k - коэффициент запаса для учета возможных перегрузок электродвигателя в процессе эксплуатации насоса. По [5, с.166] при мощности насоса N = 66,21 k = 1.15.

N_дв. = 1,15*66,21 = 76,14 кВт.

По мощности N_дв. = 76,14 кВт и синхронной частоте вращения n_с, ближайшей к частоте вращения n рабочего колеса по [7, табл.2.2 и табл.5.9.] устанавливают типоразмер двигателя. Двигатель А3-315S-6, мощностью 110 кВт, сагрегированный с насосом на литой раме

Габариты, присоединительные размеры и масса агрегата.

Типоразмер насоса: Д 1250-65

n = 980 об/мин

Масса насоса 1157 кг

масса всего агрегата 2361 кг

А 2220

Б 1392

В 1200

Р 750

D_всас.350

D_3нагн.300

1.12 Допустимая геометрическая высота всасывания насоса может быть определена по зависимости

H_s^доп. = P_{атм. -} P_{пар. -} h_{доп. -} h_{вс. тр.,}

где P_{атм. -} атмосферное давление; величина P_атм. в курсовом проекте принимается равной 10 м; P_{пар. -} давление насыщенного пара при температуре перекачиваемой воды; в курсовом проекте рекомендуется условно принять температуру воды равной 20С, тогда величина P_пар будет равной 0,24 м водяного столба; h_доп - допустимый кавитационный запас. По характеристике насоса Д 1250-65 (n = 980 об/мин.) h_доп = 4,5 м. h_{вс. тр. -} потери напора во всасывающем трубопроводе насоса при подаче Q_1хоз., предварительно принимаемые по опыту ЛИСИ с учетом взаимного влияния местных сопротивлений равным 2 м

H_s^доп. = 10 - 0,24 - 4,5 - 2 = 3,3 м.

2. Определение основных размеров и разработка конструкции насосной станции