Водозаборные сооружения из поверхностных источников
Виды очистных сооружений системы питьевого водоснабжения. Этапы проектирования водозабора, разработка технологической и конструктивной схем. Выбор места забора воды из поверхностных источников. Расчёт самотечных, напорных и всасывающих трубопроводов.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.06.2016 |
| Размер файла | 804,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Кафедра: «Водоснабжение и водоотведение»
Пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине «Водоснабжение»
ВОДОЗАБОРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ
Выполнил: студент Габдрахманова Л.М.
Руководитель Мартяшева В.А.
Нормоконтроль Мартяшева В.А.
Уфа 2016
Введение
Водозаборными сооружениями, или водозабором, называют комплекс сооружений, предназначенных для забора воды из водоисточника, её предварительной очистки и подачи под необходимым напором в сеть или на очистные сооружения системы водоснабжения.
Водозаборные сооружения должны обеспечивать бесперебойность забора воды при самых неблагоприятных гидрологических, гидравлических, термоледовых и других условиях.
Этапы проектирования водозабора, в зависимости от местных условий состоят из:
а) выбор места забора воды;
б) разработки технологической и конструктивной схемы водозабора;
в) подбор основного и вспомогательного оборудования .
Все виды водозаборных сооружений могут быть разделены на две группы в соответствии с видом использования природных источников:
- сооружения для забора поверхностных вод;
- сооружения для забора подземных вод.
Водозаборные сооружения из поверхностных источников кроме основной задачи - обеспечения бесперебойного получения требуемого (заданного) количества воды из природного источника, выполняют также функции предварительной механической очистки забираемой воды, защиты от попадания в неё льда, а также рыбы.
1. Выбор и обоснование места расположения водозабора
Бесперебойность работы водозабора зависит от места его расположения и конструкции сооружений, входящих в технологическую схему водозаборного узла.
При выборе места водозабора рекомендуется учитывать следующие условия:
- место водозабора должно находиться на устойчивом участке русла реки;
- у места водозабора должны быть спокойные и благоприятные топографические формы берега русла без крутых косогоров;
- не допускается размещать водоприемники в пределах зон движения судов, и плотов, в зоне отложения и движения донных наносов, в местах зимовья и нереста рыб, на участках возможного разрушения берега, скопления плавника и водорослей, а также возникновения заторов.
Водозабор необходимо размещать лишь в том месте, где имеется реальная возможность организации зон санитарной охраны. Место забора воды для систем питьевого водоснабжения должно находиться выше по течению реки от населённых пунктов, животноводческих ферм и комплексов, выше выпусков сточных вод, выше стоянок судов и барж.
2. Выбор и обоснование типа водозабора и его технологической схемы. Продольный профиль
При проектировании водозаборных сооружений необходимо установить категорию водозабора по степени обеспеченности подачи воды по СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» табл. 11. Судя по минимальному и максимальному расходу в реке категория водозабора - Й.
Производительность водозаборных сооружений Qв определяется по максимальному суточному потреблению воды населенным пунктом, оно равно 1,6 м3/с. Из этого следует, что водозаборное сооружения средней производительности 1< Qв <6 м3/с.
Условия забора воды устанавливаются по наиболее тяжелому виду затруднений в работе водозаборных сооружений в зависимости от устойчивости берегов и ложа источника, русловых и шуголедовых режимов. Мутность равна 1,0 кг/ м3, количество шуги большое; травы, водорослей, сора и листьев небольшое, из этого следует, что условия забора воды средние.(таблица 12 [1]).
Для правильного выбора типа водозабора по исходным данным строится продольный профиль дна и берега реки, используя исходные данные. На него наносятся все расчетные уровни воды, ледостава и ледохода.
По профилю берега реки и дна мы определяем, что нам подходит водозабор руслового совмещенного типа. Выбираем водозабор руслового типа, так как их устраивают при пологих берегах и дне реки, когда требуемые для приёма воды глубины находятся на значительном расстоянии от берега.
Русловые водозаборы, как менее надежные, рекомендуется использовать при небольшой и средней производительности (в данном курсовом проекте производительность средняя Qв=1,6). При этом типе водозабора в месте приёма воды из реки или канала устраивают водоприёмное сооружение - оголовок, от которого вода по самотечным водоводам поступает в русловой колодец. В курсовом проекте грунты, слагающие берег реки - это глина и песок, поэтому принимаем насосную станцию I подъёма, совмещенную с русловым колодцем. Река судоходная.
Технологическая схема водозаборного узла из поверхностного источника состоит из следующих сооружений: русловой водоприемный оголовок, самотечных и сифонных водоводов, русловой колодец, совмещенный с насосной станцией подъёма.
Рисунок 1-Схема руслового водозабора
Возможность забора воды из поверхностного источника определяется по величине относительного водоотбора б:
;
При б?0,25 забор воды возможен без специальных сооружений (водоприемных ковшей, плотин, водоподводных каналов и т.д.).
3. Расчет и конструирование водозаборного сооружения
3.1 Гидравлический расчет
Гидравлические расчеты всех элементов водозаборов (решеток, сеток, самотечных линий и т.д.) производят на два возможных эксплуатационных режима:
- нормальный, когда все n секций сооружения работают, при этом расчетный расход воды для каждой секции равен
Qр = ==0,8 м3/с;
- форсированный (или аварийный), когда одна из секций выключена (на ремонт, очистку и т.п.), и весь расход распределяется между работающими секциями поровну:
Qф = ==1,12 м3/с,
где Q - расчетный расход воды водозабора,
k - коэффициент допустимого временного снижения количества воды, подаваемой потребителям, принимается в пределах 0,7…1,0.
n- количество секций сооружения.
3.2 Расчет водоприемных отверстий и сороудерживающих решеток
Площадь водоприемного отверстия одной секции определяется:
,
где ?бр - площадь водоприемного отверстия одной секции, м2;
vвт - скорость втекания в водоприемные отверстия, м/с, отнесенная к их сечению в свету, с учетом рыбозащиты,в водотоках со скоростями свыше 0,4 м/с допустимая скорость втекания - 0,25 м/с;
Qр - расчетный расход одной секции, м3/с;
1.25 - коэффициент, учитывающий засорение отверстий;
kст - коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решеток, принимаемый
kст =,
где аст - расстояние между стержнями в свету (5.0-10.0 см);
сст - толщина стержней (0.6-1.0 см).
kст ==1,12,
=4,48 м2;
Так как мутность воды в источнике составляет 1,0 кг/м3,условия забора воды средние и средняя производительность, принимаем к проектированию оголовок с трубчатой вихревой камерой конструкции ВНИИВодгео.
Достоинства: обеспечивает небольшие одинаковые по всей длине входного отверстия скорости входа воды в оголовок, может работать при шуге, хорошо промывается.
Недостатки: сложный в исполнении, недоступный для осмотра, требует устройства рыбозаградителей.
Рисунок 2 - Водоприемник с вихревой камерой конструкции ВНИИВодгео:
1 - сороудерживающая решетка на водоприемном отверстии;
2-подрешетчатая камера;
3 - вихревая камера;
4 - входная щель;
5- струенаправляющий патрубок;
6 - струенаправляющий козырек.
Размеры водоприемных окон оголовков принимаются конструктивно в соответствии с расчетной площадью.
Основание водоприемника заглубляют на 1,0…1,5м ниже дна реки для защиты от подмыва. Пространство между стенками водоприемника и откосами выемки заполняют камнем.
При размываемых грунтах предусматривают укрепление дна вокруг водоприемника.
Согласно п.5.96 СНиП низ водоприемных отверстий должен быть расположен не менее на 0,5 м выше дна водоема или водотока, верх водоприемных отверстий или затопленных сооружений не менее чем на 0,2 м ниже кромки льда.
Проектная высота расположения входных окон определяется для летнего и зимнего периодов. Проектная высота водоприемных окон водозабора может быть принята как наименьшее из двух значений :
Нокз = Низ -0,9hл -0,7,
Нокл= Нил -hв -0,8,
где Нок -проектная высота водоприемного окна, м;
Нокз -расчетная глубина источника зимняя, м;
Нокл - расчетная глубина источника летняя, м;
0,9 - коэффициент, характеризующий плотность льда и глубину его погружения в воду;
hл-расчетная толщина льда, м;
hв- высота полуволны, м.
Низ=НЗУВ-zдна=70,8-65=5,8 м,
Нил= УНВ-zдна=70-65=5 м,
hв==0,4 м,
Нокз=5,8-0,9 0,8-0,7=4,38 м,
Нокл=5-0,4-0,8=3,8 м.
Приемное окно будем перекрывать стандартными решетками размером 2000Ч2500 мм. (Таблица 7[2])
Таблица 1 - Технические характеристики сороудерживающей решетки
|
Размеры водоприем ного отверстия, мм |
Площадь окна,м2 |
Размеры решетки,мм |
Масса, кг |
|||||||
|
H |
H1 |
H2 |
h |
h1 |
L |
L1 |
||||
|
2000Ч2500 |
4,16 |
2866 |
2616 |
2500 |
140 |
80 |
2120 |
2000 |
582 |
Рисунок 3- Решетка съемная для входных окон
3.3 Расчет сеток
Основное назначение сеток - предварительная очистка воды источника от взвеси и планктона, прошедших через сороудерживающие решетки сооружения. питьевой водоснабжение трубопровод
Согласно справочнику выбор типа сеток следует производить с учетом особенностей водоема и производительности водозабора.
В данном курсовом проекте используем стационарно вращающиеся сетки, характерные для водозаборов производительностью более 1м3/с ,а также на водозаборах меньшей производительности при значительном загрязнении воды.
Используем лобовой подвод воды , которая характерна для водозаборов средней производительности на достаточно загрязненных плавающим сором источниках и при большом наличии шуги и внутриводного льда.
В этом случае передним полотном сетки при его перемещении вверх извлекается из воды шуга и внутриводный лед.
Расчётная площадь вращающейся сетки определяется по формуле:
;
где k1 - коэффициент. учитывающий стеснене потока через полотно сетки и определяемый по формуле:
где а -размер ячейки в свету (0.2-0.3) см,
k2 - коэффициент учитывающий степень загрязнений, k2=1,2,
D- толщина проволоки, принимается равной 0,1; 0,12 см,
k3- коэффициент, учитывающий уменьшение площади сетки опрными роликами и шарнирами, k3=1,3.
м2 .
Габариты вращающихся сеток принимаются по таблице 7.21 [3]
Таблица2 Технические данные вращающихся сеток
|
Тип сетки |
Производительность, м3/с |
Ширина полотна, м |
Скорость движения полотна, м/мин |
Мощность электродвигателей, кВт |
|
|
С лобовым подводом воды : Каркасного типа, конструкция Водоканал-проекта конструкции Гидростальпроекта |
1,3-1,7 |
1,84-2,24 |
4 |
2 |
Рисунок 4 - Схема расчета вращающейся сетки
Глубина погружения вращающейся сетки под аварийный уровень и ее общая высота определяется по следующим формулам:
- с лобовым подводом воды:
h ===4,368 м ,
где В - ширина полотна сетки, м.
Общая глубина погружения сетки рассчитывается по формуле :
Н=h+h1+h2+1+0,25=1,15+2,695+1,2+1+0,25=6,295 м.
где h- 1150 мм; h1 - величина заданного для данного источника колебания уровня,1200 мм; h2 - высота агрегата сетки (расстояние от оси верхней звездочки до пола, на котором устанавливается приводной механизм сетки),2695 м.
3.4 Расчёт самотечных трубопроводов
Диаметр самотечных труб определяется при УНВ по расходу при нормальном режиме работы водозабора и по скорости движения воды 0.7…2.0 м/с (Таблица 14 [1]).Скорость движения воды в самотечных трубопроводах принимается не менее скорости течения воды в реке при УНВ. Количество самотечных водоводов должно быть не менее двух. При укладке самотечных водоводов путём опускания под воду применяют стальные трубы с усиленной изоляцией.
Водоводы заглубляются под дно реки не менее, чем на 0,8-1,5м на судоходных для защиты от подмыва речным потоком, истирания песком, повреждения якорями судов и плотов. Водоводы не должны иметь резких поворотов, сужений, расширений. Могут укладываться горизонтально, с прямым и обратным уклоном.
Диаметр трубопровода:
0,824м,
где Qр - расчётный расход одной секции, равный 0,8 м3/с;
Vрасч - расчётная скорость.
Принимаем по сортаменту труб dфакт =800 мм.
Фактическая скорость:
1,6 м/с.
Фактически скорость в самотечных трубах должна отвечать двум условиям:
а) должна быть больше критической, т. е. скорости, при которой не происходит заиливание труб, транспортируемыми наносами:
Vф >Vкр,
=1,406
где: -количество наносов, кг/м3;
w - средневзвешенная гидравлическая крупность, м/с;
d - диаметр водовода, м;
u - скорость выпадения частиц взвеси в потоке, м/с;
=0,112
g - ускорение свободного падения, м/с2 .
При и категории надёжности самотечные водоводы проверяем на пропуск 70% расчётного расхода при аварийной ситуации.
Найдем скорость в трубопроводе при аварийном режиме:
2,23 м/с
Условие Vф >Vкр выполняется, т.к. 1,6>1,406.
б) должна быть больше скорости захватывания в трубе наносов крупностью D, м
,
где A - параметр, принимаемый равным 7.5-10.0;
d - диаметр частиц взвеси, м, (таблице 7.18 [3]),
Условие выполняется .
3.5 Расчёт всасывающих трубопроводов
Диаметр всасывающих трубопроводов определяется по формуле:
= 0,824
где Qр - расчётный расход воды по одному трубопроводу, м3/сут;
Vрасч - расчётная скорость, м/с, (таблица 33 [1]).
Принимаем по сортаменту труб dфакт =800 мм.
Фактическая скорость в трубопроводе рассчитывается по формуле:
.=1,6 м/с.
Расширительная воронка не устанавливается тк d=800 .
3.6 Расчёт напорных трубопроводов
Диаметр напорных трубопроводов рекомендуется выбирать на один сортамент ниже всасывающих трубопроводов.
Диаметр напорных трубопроводов рассчитывают по формуле:
м,
где Q - расчётный расход воды по одному трубопроводу, м3/с;
Vрасч - расчётная скорость, м/с, (таблица 33 [1]).
Принимаем по сортаменту труб dфакт =600 мм.
Фактическая скорость в трубопроводе рассчитывается по формуле:
=2,83 м/с
3.7 Определение уровней воды в камерах водоприемника и отметки оси насосов НС первого подъема
В приемном отделении колодца отметки наинизшего () и наивысшего () уровней воды определятся следующим образом:
|
При нормальном режиме: |
При аварийном режиме: |
|
|
= - , |
= - ав , |
|
|
= - , |
= - ав, |
где - минимальный уровень воды в источнике при различных режимах;
?h - общие потери напора, м,
- сумма потерь при аварийном режиме, м ,.
Для приемных отверстий с решетками общие потери напора рассчитывается по формуле:
?h=hp +hтр +hмс,
где hp-потери напора в сороудерживающей решетке, при нормальном режиме 0,005м, при аварийном режиме 0,1 м
hтр - потери напора по длине трубопровода L (L определяется графически по приложению А), м;
hмс - потери напора на местных сопротивлениях, м;
hтр =iL=0,003*120*0,36?м;
где L- длина самотечных линий, равна 120 м;
i - гидравлический уклон, i=0,003.
=0,18 м,
где v- скорость движения воды в самотечных трубопроводах, м/с;
- сумма коэффициентов местных сопротивлений (таблица 7.19 [3]) В сумму потерь напора на местные сопротивления входят потери напора на поворот трубы ж=0,5, на задвижку открытую ж=0,4, на вход в трубу ж=0,5.
.?h=0.05 +0.36 +0.18=0,59 м,
=70-0,59=69,41 м
=79-0,59=78,41 м
Во всасывающем отделении отметки уровней воды будут меньше, чем в приемном отделении на величину потерь напора в сетке, которые принимаются для нормального режима 0,1 м; для аварийного 0,2 м.
= -0,1=69,41-0,1=69,31 м
= -0,1=78,41-0,1=78,31м
Для приемных отверстий с решетками потери напора при аварийном режиме рассчитывается по формуле:
?= + +
=i•L=0,004•120=0,48 м
где i=0,004
=м
?=0.1+0.48+0.18=0.76 м
=70-0,76=69,24 м,
=69,24-0,2=69,04 м,
=79-0,76=78,24 м,
=78,24Размещено на http://allbest.ru
-0,2=78,04 м.
Отметка оси насоса определяется при аварийном режиме для самого низкого уровня воды во всасывающем отделении при УНВ в реке.
Наивысшая допустимая отметка оси насоса может быть определена по формуле:
Zон= +- - - hзап,
где - отметка минимального уровня воды во всасывающем отделении при аварийном режиме, м;
- допускаемая вакуумметрическая высота всасывания насоса, определяемая по техническим характеристикам насоса, м;
=10-4=6 м,
- допустимый кавитационный запас, равный 4 м( табл. 6.2 [4])
- потери напора при движении воды в сооружениях от водоприемных отверстий до насоса (во всасывающем трубопроводе), м;
- величина потерь динамического напора во всасывающем патрубке насоса, м;
hзап - величина запаса, принимается равной 0,5…1,5 м.
=0,28
где Qтр - расчетный расход по трубопроводу, =0,8м3/с;
l - длина всасывающего водовода,=120 м;
d - расчетный диаметр всасывающего трубопровода, 0,8м;
k, n, p - коэффициенты, которые следует принимать согласно таблице 2 приложения 10 [1]: k=0.00118; n=1.85; p=4.89.
zон=69,04+6-0,28-1,125-1,5=72,135 м.
3.8 Определение отметок отдельных конструкций оборудования в приемнике
Отметки отдельных конструкций оборудования в береговом колодце принимаются конструктивно:
-отметка пола наземной части берегового колодца:
Zпола=УВВ+(0,5…1,0);
Zпола= 79+0,5= 79,5 м.
- отметка выхода самотечной трубы в приемное отделение определяется по следующей формуле:
Zс.тр= Zправ-0,3=69,24-0,3=68,94 м.
- отметка верхней кромки рабочей части полотна сетки должна быть ниже наименьшего уровня воды во всасывающем отделении колодца:
Zс1 = Zвс min - (0.1…0.2),
Zс1 =69,04-0,14=68,9м;
- отметка нижней кромки рабочей части полотна сетки:
Zс2 = Zс1-Hс ,
где Hс - высота рабочей части полотна, м;
Zс2 =68,9- 2,695 =66,205 м;
- отметка дна всасывающего отделения водозабора:
Zдна= Zс2 - h - 0,5=66,205-0-0,5=65,705
где h - расстояние от оси барабана до порожка, приведенное в технических характеристиках сетки, м;
0,5 - высота порожка за стенкой, м;
- отметки осей верхнего и нижнего барабанов вращающейся сетки:
Z д 1 = ZУВВ +c +д +A=79+1+0,25+1,2=81,45 м;
Z д2 = ZУНВ -Hс-0,5Д2=70-2,695-0,5•1,46=66,575 м.
где с - превышение перекрытия водозабора над расчетным максимальным уровнем воды в источнике, принимаемое равным 1.0; 0.8; и 0.5 м для водозаборов I, II и III категории надежности забора воды;
д - толщина плиты перекрытия водозабора, принимается равной 0.2-0.3 м;
А - высота расположения оси верхнего барабана (звездочки) сетки над верхней плоскостью перекрытия (над полом сеточного помещения), принимается 0.8…1.2 м в зависимости от типа сетки;
Д2 - диаметр нижнего барабана вращающейся сетки (для плоских сеток Д2=1,46).
4. Конструирование водозабора
Площадка для строительства берегового водоприемника должна быть выбрана выше на 0,5…1 м отметки УВВ расчетной обеспеченности с учетом высоты волны. Водоприемник выполняется железобетонным. Размеры отделений зависят от типа сеток.
В приемном отделении водозабора устанавливается не менее двух секций с целью обеспечения бесперебойности его работы. Расстояние от низа до дна колодца принимается от 0,5 до 1,5 м в зависимости от содержания взвеси в воде реки.
Глубина колодца определяется конструктивно в зависимости от отметки и минимальных необходимых размеров при размещении по высоте всасывающих труб в секциях.
Между приемными и всасывающими отделениями в перегородке устроены окна, в которых устанавливаются сетки. Верх нижних окон должен быть заполнен под аварийный уровень на 0,2 м. Высота окна и сетки подбирается по данным расчетов. Под нижним окном перегородке ставится порог, высота которого принимается 0,5…1,0 м со стороны приемного отделения и 0,3…0,5 м со стороны всасывающего. Дно во всасывающем отделении должно быть выше, чем в приемном на 0,2…0,5 м для уменьшения поступления песка к всасывающим трубам. Всасывающие трубы укладывают с подъемом i = 0,005 к насосам во избежание образования в них воздушных мешков.
Слой воды над входным отверстием всасывающей трубы принимается 2Dвх (не менее 1 м) для устранения образования воронок и подсоса воздуха; расстояние от входного отверстия до дна 0,8Dвх (не менее 0,5 м), от края воронки до стен (0,7…1,0)Dвх (не менее 0,7 м) для возможности ремонта.
Размеры и число секций всасывающего отделения зависят от диаметра всасывающих труб и их количества. При установке крупных насосных агрегатов число секций и труб принимается равным числу насосов. Приемное отделение рекомендуется принимать несколько больших размеров в плане, чем всасывающее.
Объем воды в каждой секции водоприемника должен быть не менее 30…35-кратного расхода воды, забираемого из секции по условию запуска насосов. Дно секций выполняется с уклоном 0,07…0,01 к приямкам для сбора осадка.
Толщина стен и дна колодца определяется при расчете железобетонной конструкции. Во многих случаях толщина стен и дна составляет 0,4…1,0 м, перегородок 0,2…0,3 м, бетонного основания 0,8…2,0 м.
Верх перекрытия шахты водоприемника должен быть на 1 м выше отметки УВВ с учетом высоты волны 0,6H. Для удобства эксплуатации над водоприемником устраивается павильон из кирпича или сборных железобетонных элементов.
В береговых водоприемниках предусматривается следующее оборудование: затворы, задвижки и колонки управления ими, устройства для очистки и промывки сеток, удаления осадка, подъема сеток, лестницы, насосные агрегаты и электроустройства к ним.
5. Конструирование насосной станции первого подъёма
5.1 Выбор количества и марки насосов
Согласно [1], количество рабочих насосов на насосной станции должно быть не менее двух. Количество резервных агрегатов на насосной станции для Й категории надежности равно двум.
Производительность одного насоса q вычисляется по формуле:
= м3/ч
где Q - производительность водозабора, м3/ч;
n - число насосов,=4 шт;
k - коэффициент параллельности=0,9.
После определения Q и H по программе намечается марка насоса и затем по каталогу насосов уточняется марка насоса.
При подаче Q = 1600 м3/ч и напору, равному Н = 45 м.
Выбираем два рабочих и два резервных насоса консольного,с односторонним всасыванием типа NB 250-400/385 .Характеристики насоса в приложении Б.
5.2 Выбор запорно-регулирующей арматуры
На самотечных, всасывающих и напорных трубопроводах расположены задвижки с электроприводом чугунные с невыдвижным шпинделем. Эти задвижки применяют на трубопроводах для воды и пара t?1000C, ру=0,25 МПа. Выберем параллельные и клиновые задвижки с электроприводом. Техническая характеристика задвижек параллельных и клиновых указана в таблице 6.
Таблица 6- Характеристика задвижек
|
Условное обозначение |
Dу |
L |
D |
D1 |
D2 |
H |
d |
n |
масса |
|
|
30ч515бр |
600 |
1000 |
1020 |
950 |
1325 |
2215 |
39 |
24 |
2400 |
|
|
30ч930бр |
800 |
1200 |
1220 |
1160 |
1110 |
2588 |
33 |
28 |
3523 |
Рисунок 10 - Задвижка клиновая с электроприводом
Обратные клапаны применяют чаще всего на насосных станциях, для того чтобы после нормальной эксплуатационной или аварийной остановки насоса воспрепятствовать обратному току через него воды, находящейся в напорном трубопроводе. Наличие обратного клапана обеспечивает практически мгновенное отключение напорного водовода. Устанавливаются обратные клапаны между напорным патрубком насоса и задвижкой, что позволяет отключать клапаны от напорного трубопровода для периодического их осмотра и ремонта. Выберем обратный клапан поворотный однодисковый на давление Ру=2,5-40 кгс/см2. В таблице 7 указаны технические характеристики обратного клапана.
Таблица 7- Характеристики обратного клапана
|
Dy, мм |
Размеры, мм |
Py, МПа |
Условное обозначение |
Масса, кг |
||
|
L |
H |
|||||
|
800 |
1500 |
865 |
10; 80 |
19ч18р |
3300 |
Рисунок 11 -Клапаны обратные однодисковые
5.3 Выбор фасонных частей
Для соединения всасывающих и напорных патрубков насосов с всасывающими и напорными трубопроводами соответственно, используют переходники концентрические и эксцентрические.
Концентрические переходы устанавливаются на напорные патрубки, эксцентрические - на всасывающие (для избежания скапливания воздуха в полостях).
В таблице 4 указаны размеры и масса переходов сварных из углеродистой стали концентрических и эксцентрических.
Таблица 4 -Характеристика сварных переходов из углеродистой стали
|
x |
D |
d |
S |
L |
Масса, кг |
|||
|
концентрических |
эксцентрических |
|||||||
|
1000х450 |
806 |
410 |
10 |
933 |
489 |
147 |
||
|
800х400 |
614 |
355 |
10 |
610 |
610 |
76,8 |
Рисунок 8 - Переходы концентрические и эксцентрические
Тройники проходные из углеродистой стали указаны в таблице 5.
Таблица 5 - Размеры тройников проходных из углеродистой стали
|
L |
L1 |
s |
масса |
|||
|
800 |
820 |
1700 |
670 |
9 |
354 |
Рисунок 9 - Тройник проходной из углеродистой стали
6. Оборудование водозаборного сооружения
6.1 Вакуум-насосы
Для залива центробежных насосов 1-го подъема применяют вакуум- насосы. Требуемая производительность вакуум-насоса определяется по формуле:
, м3/ч,
где Wтр - объем воздуха во всасывающем трубопроводе, м3;
Wн - объем воздуха в корпусе насоса, м3 ;
Hат - атмосферное давление в м вод. ст. ;
Нs - геометрическая высота всасывания насоса, м;
Т - время, необходимое для обеспечения расчетного разряжения, принимаемое равным 3 мин.;
К- коэффициент запаса, принимаемый равным 1.05-1.1.
Подбор марки вакуум-насоса производится по [4].
Подбираем насос марки ВВН-3 Q=3,0 м3/мин.
Габариты насоса: 1255х515х800
6.2 Дренажные насосы
Дренажные насосы служат для откачки из помещений насосной станции фильтрационных вод, которые просачиваются через стенки и днище подземной части насосной станции, строительные швы и сальниковые устройства насосов.
Определить подачу дренажных насосов расчетом довольно сложно, поэтому ее принимают равной: средней - 2-5 л/с.
Для сбора фильтрационных вод в помещении насосной станции 1-го подъема устраивают сборный дренажный колодец, вода в который должна поступать по дренажным лоткам, для этого пол делается с уклоном 0.002-0.0005 в сторону лотков.
Объем дренажного колодца принимают равным 10-15 минутной подаче дренажного насоса.
Для откачки воды из насосного отделения принимаем насос марки ВКС-5/24 (таблица 13.5 [5]). В таблице 9 указаны технические характеристики дренажного насоса ВКС - 5/24.
Принимаем:
Qдр = 5 л/с.
Vприёмника = 5 •10 • 60 = 3000 л/с = 3 м3/с
Таблица 9 - Технические характеристики дренажного насоса ВКС-5/24
|
Типоразмер насоса |
Подача |
Напор |
Частота вращения, мин-1 |
Электродвигатель |
Масса агрегатов, кг |
|||
|
л/c |
м3/ч |
|
тип |
Мощность, кВТ |
||||
|
ВКС 5/24 |
5 |
18 |
24 |
1450 |
4А132М4 |
11 |
150 |
6.3 Подбор оборудования для удаления осадка из водоприемных камер
Водоструйные насосы (гидроэлеваторы) применяют для удаления осадков из водоприемных камер небольших водозаборов. Гидроэлеваторы бывают стационарные (рисунок 5) и переносные (рисунок 6).
Количество ила и грязной воды, подлежащей откачке, принимается равным объему водоприемной части при высоте слоя осадка 1м.
Перед удалением осадок разбавляют, для гидроэлеватора или эжектора коэффициент разбавления 2-3; для насосов 8-10. При этом продолжительность работы гидроэлеватора или эжектора 2-3 часа; насоса 0,5-1 час.
Осадок с водой сбрасывается вниз по течению водоема.
Часовая производительность установки для удаления осадка определяется по формуле:
где W- объем осадков, м;
Кр - коэффициент разбавления (Кр=2);
t - время работы гидроэлеватора(эжектора) или насоса;
W=Fh,
где F - площадь приямка;
h - глубина приямка;
По производительности и напору подбираем оборудование (приложение 7 [7]).
Количество рабочей воды, потребляемое гидроэлеватором или эжектором, определяется по формуле:
Qв=, (4.3)
где q - производительность гидроэлеватора или эжектора;
h - высота подъема гидроэлеватора или эжектора, м (принимается от низшего уровня воды в водоприемной камере до отметки верха сбросной трубы);
- КПД, равный 0,15-0,25;
Н - высота напора линии находится конструктивно.
Если напор насосов первого подъема превышает высоту подъема гидроэлеватора в 3-3,5 раза, то этого напора будет достаточно для создания необходимого давления у сопла гидроэлеватора и откачки ила.
Если напор насосов первого подъема небольшой, то для создания необходимого давления у сопла необходимо предусматривать специальные насосы подпитки, которые забирая воду из нагнетательной линии, повышают напор до требуемой величины.
В этом случае требуемый напор подпиточного насоса определяется из выражения:
Нпод=,
где h - высота подъема гидроэлеватора или эжектора с учетом потерь на трение, м;
Н0 - напор, создаваемый НС-1.
Диаметр гидроэлеватора или эжектора определяется по формуле
D=,
где Qв - количество потребляемой воды гидроэлеватором;
v - скорость движения рабочей жидкости в гидроэлеваторе или эжекторе (принимается 1,5 м/с).
По сравнению с другими насосами гидроэлеваторы имеют ряд преимуществ: простота конструкции, обслуживания и ремонта, низкая металлоемкость, надежность работы, не требуют специальных производственных помещений для установки.
К недостаткам гидроэлеваторов относятся большой расход воды и низкий КПД, равный 0,15-0,25.
Гидроэлеваторы промышленностью не выпускаются, изготавливаются как нестандартизированное оборудование по чертежам проектных организаций.
Гидроэлеватор стационарный разработан двух типоразмеров (таблице 7.15[3]), приложение Г.
7. Подбор грузоподъёмного оборудования
Для монтажных, ремонтных и демонтажных работ обычно применяют краны подвесные и краны мостовые с ручным приводом. Для мостовых кранов здание вдоль стен оборудуется специальными путями, которые опираются или на консоли железобетонных колонн, или на кирпичные пилястры. Принимаем мостовой кран электрический грузоподъёмностью 5 т. В таблице 8 указаны технические характеристики мостового крана грузоподъемностью 5 т.
Таблица 8- Характеристика мостового крана
|
Длина крана L,м |
Напряжение U,В |
Пролёт крана Lп,м |
Длина консоли lк,м |
Высота подъёма Н,м |
База В,м |
Ширина В1,мм |
Скорость, м/мин |
Грузоподъёмность, т |
||||||
|
Передвижения |
5 |
|||||||||||||
|
Подъёма |
Тали |
Крана |
h, м |
h1, мм |
Подкрановый путь |
Масса крана с иалью, т |
||||||||
|
16,8 |
380 |
15,0 |
1,2 |
18 |
0,9 |
2,07 |
8 |
20 |
3,2 |
2010 |
700 |
45 |
2,48 |
Рисунок 12 - Схема мостового крана
8. Определения высоты здания НС первого подъёма
Определим высоту наземной части водозаборного сооружения:
H ? h+h1+h2+hc+hгр+hз+hтр, (5.4.1)
где h - монтажный запас, 0,2м;
h1 - высота монорельса кран-балки, 0,74 м;
h2 - минимальная длина полностью втянутого грузового троса, 1,57;
hc - высота строп, 0,5м;
hгр - высота груза, 1,44 м;
hз - размер, зависящий от типа здания, принимается конструктивно (0,5 м);
hтр - высота грузовой платформы транспорта (1,2 м)
Высота здания принимается равной ближайшему большему строительному модулю.
H =0,2+0,74+1,57+0,5+1,44+0,5+1,2=6,15 м
Высоту здания принимаем равной 6 м.
9. Промывка элементов водозабора
Линии средних (350…600 мм) и больших (более 600 мм) диаметров обычно промывают водо-воздушным или импульсным способами.
Импульсный способ заключается в одновременной подаче воды от напорной линии насосов и сжатого воздуха от вакуум-насосов. Для этого в водоприемном колодце на выходе из самотечной линии устанавливают герметически закрывающийся затвор. Перед ним подключают к линии напорную колонну высотой 6-8 м и диаметром в 1.5-3 раза большим диаметра самой промываемой линии.
Вверху в колонне создается разряжение с помощью вакуум-насоса. Если закрыть затвор и создать в напорной колонне вакуум, вода в ней поднимается до уровня, соответствующего степени разряжения, и при срыве вакуума в колонне устремляется в самотечную линию и промывает ее обратным током. Она промывает также оголовок сооружения и установленные на нем решетки или фильтрующие кассеты.
Описанный процесс промывки повторяют несколько раз до полного очищения от отложений. Такую импульсную промывку обычно проводят в период низкого уровня воды в источнике.
Решетки и кассеты, установленные на горизонтальных отверстиях, требуют для промыва дополнительного подвода сжатого воздуха в количестве 16-20 л/см2 - в водотоках и 20-25 л/см2 в водоемах.
Диаметр трубы для подвода промывной воды от насосной станции к самотечным линиям назначается по наибольшему потребному расходу (для очистки труб или решеток) и скорости 2-3 м/с.
Промывочная скорость определяется из условия, м/с
,
где - расчетная скорость движения воды по самотечной линии, м/с.
Потребный расход воды на промывку, м3/с
,
Расход воды на промывку сеток:
,
где N - число одновременно работающих промывных устройств;
- коэффициент расхода отверстий промывных устройств: =0.62-0.64;
- площадь отверстий, через которые происходит истечение промывной воды (диаметр отверстий равен 15-32 мм);
H - напор воды в промывном устройстве, равный 50% от напора насосной станции первого подъема.
10. Мероприятия по борьбе с шуголедовыми помехами для бесковшовых водозаборов
Главным условием, обеспечивающим надёжный приём воды из источника, является правильный выбор места расположения водозаборных сооружений, типа водозабора и его конструктивных элементов.
Эффективны также общие средства, как выпрямление русла реки на участках расположения водозабора или изменение динамического состояния потока у водозабора различными струенаправляющими дамбами и сооружениями. Однако лучше приспосабливаться к естественному режиму реки, чем изменять его.
Достаточно надёжным общим средством защиты водозаборных сооружений от шуги является обеспечение очень малых скоростей поступления воды в их водоприёмные отверстия. При этом, чем интенсивнее происходит шугообразование в речной воде, тем меньшей должна быть скорость её поступления(0.05…0.01 м/с).
Для водозаборов средней и большой производительности в этих условиях следует использовать электрообогрев стержней сороудерживающих решеток. Русловые водозаборы должны быть оборудованы промывными устройствами, позволяющими в любое время освободить самотечные водоводы и решетки оголовков от шуги и сора.
Как одно из средств борьбы с обледенением и закупоркой решеток шугой в тяжелых шуголедовых условиях применяютсярешетки с электрообогревом. В основу расчета электрообогрева решеток водозаборных сооружений положено условие поддержания температуры поверхности решеток выше температуры таяния льда.
Расчет решеток с электрообогревом :
Определяется часовой расход электроэнергии по формуле:
Э=QвЭо=0.00048=0.004,
где Qв - часовая производительность водозабора, м3/ч;
Эо - удельные затраты электроэнергии на подогрев воды 3.5-8 кВт•ч/мі
Подводимая к решеткам мощность:
N = k (Тр - Тв)бр /3600=1,55591,2(0,04-0,02) 4,48=751,5, кВт
где К - коэффициент запаса ,k=1,5;
Тр - температура на поверхности стержня решетки 0,04-0,050С;
Тв - температура речной воды во время шугохода -(0,02-0,08)0С;
р - площадь поверхности стержней решетки, мІ;
- коэффициент теплоотдачи от решетки к воде.
=13978(0,05+1,5)=139780,5(0,05+1,50,5)=5591,2, кДж/(м2ч0С),
где - скорость движения воды через решетку, м/с;
Необходимо учитывать, что чем больше опасность обмерзания решеток, тем меньшую скорость течения воды через них нужно принимать, так как большим скоростям соответствует большее переохлаждение воды. При скорости 1,5 м/с и выше следует принимать переохлаждение минус 0,080С.
Ток и напряжение для электрообогрева решеток определяются по формулам:
I =;
U =RI=0,000028•5189,8=0,15,
где R - омическое сопротивление решетки;
R =,
где 8 - коэффициент увеличения сопротивления решетки при питании ее переменным током;
- удельное сопротивление материала стержней решеток, принимаемое равным 0,09810-6Омм для стальных стержней;
Нр - высота решетки, м;
N - число стержней решетки, шт;
- площадь поперечного сечения стержня, мІ.
11. Расчёт сооружения на устойчивость
При выполнении курсового проекта в качестве обязательных расчетов следует выполнить для водоприемного колодца водозабора руслового типа расчет на всплытие, а для водоприемного колодца водозабора берегового типа - расчеты на всплытие и на опрокидывание.
Водозаборные сооружения и их элементы днища, которых расположены ниже возможного уровня воды в источнике, при опорожнении могут всплыть.
Расчет на устойчивость к всплытию выполняется для случая, когда уровень воды в источнике достигает максимальной отметки, а все рабочие секции водозабора или часть их полностью опорожняются для производства в них монтажно-демонтажных и ремонтных работ, выполнения профилактических осмотров и обследований.
11.1 Расчет на всплытие
При возведении колодца опускным способом проверка на всплытие производится с учетом бокового трения стенок о грунт по формуле
где G-вес сооружения в период постройки, когда стены возведены на 0.2-0.3м выше максимального уровня воды, кН;
W-вес воды в объеме наружных размеров сооружения, когда котлован затоплен при максимальном уровне воды, кН;
1,3-коэффициент запаса.
G - вес подземной части колодца, т
=((3,14*(21+2*1,5)2)/4-
-(3,14*212/4))*14,632*2,5+(3,14*212/4*8*1,5)=10800,266 кН.
где W - выталкивающая сила воды;
Н - глубина колодца;
где
=(3,14*(21+2*1,5)2)/4)*14,632*1=6616,005 кН.
Площадь по которой происходит трение сооружения о грунт
=(21+2*1,5)*3,14*14,632=1102,668 м2.
ф=1*tg5+0,1=0,179
1102,668*0,179+10800,266?1,3*6616,005
10997,64?8600,81- условие выполняется
12. Мероприятия по берегоукреплению в месте расположения водозабора
Берегоукрепление в составе узла водозаборных сооружений предназначено для защиты берегового сооружения от подмыва и волнением водных масс; для сохранения благоприятных форм русла рек или побережья водохранилищ; для закрепления положения русла реки и сохранения необходимых глубин у водозабора.
В данном курсовом проекте было предусмотрено бетонное покрытие береговой линии. Это накладка бетонных плит на пологие откосы водоема. Единственный минус, что бетон чувствителен к перепадам температуры, не долговечен и не эстетичен.
13. Зона санитарной охраны
Зоны санитарной охраны создаются на всех водозаборах коммунальных водопроводов. Они обеспечивают санитарно-эпидемиологическую надежность водозаборов. Различают три пояса зоны санитарной охраны: 1 - строго режима, 2, 3 - режимов ограничения.
Границы 1-го пояса зоны санитарной охраны поверхностного источника водоснабжения, включая и водоподводящие каналы, устанавливают на расстояниях:
вверх по течению - не меньше 200 м;
вниз по течению - не меньше100 м;
по прилегающему к водозабору берегу - не меньше 100 м от уреза воды при летне-осенней межени;
по направлению к противоположному берегу - вся акватория источника и его противоположный берег с шириной 50 м от уреза воды в летне-осеннюю межень при ширине источника меньше 100 м и полоса акватории шириной не меньше 100 м при ширине источника больше 100м.
На территории 1-го пояса запрещаются все виды строительства (за исключением реконструкции и расширения основных водопроводных сооружений), размещение жилых и общественных зданий, а также выпуск в источники сточных вод, купание водопой и выпас скота, стирка белья, рыбная ловля, применение для растений ядохимикатов и удобрений. Должно быть исключено загрязнение территории при вывозе нечистот из водонепроницаемых выгребов и от поверхностных вод. Допускаются только санитарные рубки леса.
Территория 1-го пояса зоны поверхностного источника водоснабжения должна быть спланирована, огорожена и озеленена. Границы акватории обозначают предупредительными знаками и буями. Над затопленными водоприемниками водозабора, расположенными в несудоходной части водотока или водоема, устанавливают буи и освещение; при размещении буев в судоходной части их устанавливают вне судового хода. Для территории 1-го пояса зоны предусматривают сторожевую сигнализацию.
Границы 2-го пояса зоны в водотоках вверх по течению , включая притоки, принимают в зависимости от скорости течения воды, усредненной по ширине и длине водотока или на отдельных его участках, и времени протекания воды от границы пояса до водозабора в летне-осеннюю межень 95%-ной обеспеченности не меньше 5 суток;
вниз по течению - не меньше 250 м;
боковые границы - на расстоянии 500 м от уреза воды при равнинном рельефе или до вершины первого обращенного в сторону водотока склона при гористом рельефе местности, но не больше 700 м при пологом склоне и 1000 м - при крутом.
На судоходных реках и каналах в границы 2-го пояса зоны включают акваторию, прилегающую к водозабору в пределах фарватера. В зависимости от местных условий в отдельных случаях боковые границы второго пояса могут быть расширены по согласованию с органами СЭС.
Границы 2-го пояса зоны водоема, включая притоки , по акватории во всех направлениях принимают на расстоянии 3 км при количестве ветров до 10% в сторону водозабора и 5 км - при количестве ветров больше 10%. Боковые границы отсчитывают от уреза воды при нормальном подпертом уровне в водохранилище и летне-осенней межени в озере на расстоянии, рекомендованном выше для водотоков.
На территории 2-го пояса должны быть организованы водоснабжение и канализация, а степень очистки сточных вод, сбрасываемых в водотоки и водоемы, - отвечать требованиям “Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами”.
Территория должна быть благоустроена, ее отведение под различные объекты подлежит регулированию. В пределах 2-го пояса допускаются птицеразведение, стирка белья, купание, туризм, рыбная ловля в установленных местах по согласованию с органами СЭС. Запрещается загрязнение территории 2-го пояса нечистотами, мусором, навозом и промышленными отходами, размещение складов горюче-смазочных материалов, ядохимикатов и минеральных удобрений, накопителей, шламохранилищ, а также кладбищ, полей ассенизации и фильтрации, животноводческих предприятий идругих подобных объектов.
Границы 3-го пояса зоны санитарной охраны вверх и вниз по течению воды или во все стороны по акватории водоема такие же, как и для 2-го пояса. Боковые его границы должны проходить по водоразделу, но не ближе 3…5 км от водотока или водоема.
Добыча песка и гравия из водоема или водотока, дноуглубительные работы, а также расположение пастбищ в прибрежной полосе шириной не меньше 300 м запрещаются. Разрешается рубка леса лесозаготовительными предприятиями.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Выбор типа водозаборного сооружения и условий забора воды из источника. Определение производительности водозабора. Расчет и подбор решеток. Определение уровней воды в водоприемном отделении. Гидравлический расчет устройства для защиты сеток от прорыва.
курсовая работа [251,0 K], добавлен 05.11.2012Проектирование очистных сооружений с самотечным движением воды для городского водоснабжения. Анализ качества исходной воды. Расчетная производительность станции. Выбор технологической схемы, подбор оборудования. Подсобные и вспомогательные сооружения.
курсовая работа [545,1 K], добавлен 21.05.2015Канализационные сети и сооружения. Общие сведения о водоснабжении и канализации. Качество воды поверхностных источников. Отличие системы водоснабжения от системы канализации. Сточные воды и их классификация. Система водоснабжения населенного места.
дипломная работа [20,0 K], добавлен 05.01.2009Системы и схемы водоснабжения при использовании поверхностных и подземных источников воды. Нормы и режим водопотребления. Определение расчетных расходов воды. Схемы водопроводных сетей и правила их трассирования. Устройство водонапорных башен и насосов.
реферат [4,4 M], добавлен 26.08.2013Назначение и классификация инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источника водоснабжения. Виды и способы подачи воды. Гидравлический расчёт водопроводной сети системы водоснабжения и расхода воды городом на хозяйственные нужды.
контрольная работа [830,1 K], добавлен 11.02.2013Изучение технологических схем приема воды, в зависимости от требуемой категории потребителя и условий водозабора. Проект строительства водозаборного сооружения для города с населением сто тысяч человек. Конструирование и расчет берегового колодца.
курсовая работа [38,2 K], добавлен 17.05.2012Условия забора воды из поверхностного источника. Обоснование выбора водозаборного сооружения, его компонентов. Уровень воды в колодце. Оборудование для прочистки камер водозаборного сооружения. Насосное оборудование насосной станции первого подъема.
курсовая работа [339,1 K], добавлен 18.06.2015Основные источники водоснабжения и требования к качеству воды. Водные ресурсы РФ на современном этапе. Сети и сооружения системы водоснабжения. Проблемы обеспечения качества питьевой воды в населенных пунктах России. Пути решения проблем в водоснабжении.
курсовая работа [53,5 K], добавлен 31.05.2013Сущность, классификация, основные элементы систем водоснабжения. Режим подачи воды и работы водопроводных сооружений. Требования в отношении напоров. Проектирование схем и систем водоснабжения. Требования к качеству воды хозяйственно-питьевого назначения.
контрольная работа [31,5 K], добавлен 26.08.2013Составление водного баланса населенного пункта, определение систем водоотведения. Выбор источников и разработка схемы водоснабжения. Выбор методов очистки сточных вод и расчет сооружений. Технико-экономическая и экологическая оценка разработанных схем.
курсовая работа [869,0 K], добавлен 06.01.2015
