Противопожарное водоснабжение

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Явление кавитации и высота всасывания

Нарушение сплошности потока жидкости, обусловленное появлением в ней пузырьков или полостей, заполненных паром, называется кавитацией.

Кавитация возникает в насосе при снижении давления до давления насыщенных паров Рнп перекачиваемой жидкости. В лопастном насосе кавитация возникает обычно вблизи входной кромки лопасти рабочего колеса. Кавитация может возникнуть в насосе при больших геометрических высотах всасывания, при высокой температуре перекачиваемой жидкости, при большом сопротивлении всасывающей линии насоса (забита всасывающая сетка, большая длина и малый диаметр подводящего трубопровода и т.д.).

Кавитацию сопровождают следующие основные явления:

1. Конденсация пузырьков пара, которые уносятся потоком жидкости в область повышенного давления.

2. Эрозия материала стенок межлопастного канала в рабочем колесе насоса.

3. Звуковые явления (шум, треск, удары) и вибрация насоса, являющиеся следствием конденсации пузырьков пара, приводящей к мгновенным местным повышениям давления и ударам жидкости о стенки каналов.

4. В лопастных насосах кавитация сопровождается падением подачи, напора, мощности, КПД.

Нвак = Нвс + v_вс/2g + h_вс (1)

Нвак - вакуумметрическая высота всасывания, которая характеризует разряжение, возникающее у входа в насос.

Нвс - геометрическая высота всасывания, которая определяет высоту установки насоса над уровнем жидкости.

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания дается в каталоге или паспорте насоса. Она зависит от вида перекачиваемой жидкости, ее температуры, атмосферного давления, конструктивных особенностей насоса и др. Обычно допустимая вакуумметрическая высота всасывания указывается при атмосферном давлении 10⁵Па и температуре жидкости 20⁰С. Если давление отличается от атмосферного, то вакуумметрическая высота всасывания должна быть изменена по сравнению с данными каталога (паспорта) на величину отклонения давления от атмосферного (от 10 м вод.ст.).

Допустимая геометрическая высота всасывания меньше вакуумметрической на величину скоростного напора во всасывающем патрубке и на величину потерь напора во всасывающей линии.

Давление у входа в насос и , следовательно, в рабочем колесе насоса тем меньше, чем больше высота всасывания, гидравлическое сопротивление всасывающей линии и чем меньше давление в приемном резервуаре или чем ниже атмосферное давление. При снижении давления до давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости в насосе возникает кавитация, которая и ограничивает допустимую высоту всасывания.

Кавитационным запасом Дh называется превышение полного напора жидкости во всасывающем патрубке насоса над Рнп/сg, т.е. напором, соответствующим давлению насыщения:

Дh = Рвс/сg + v_вс²/2g - Рнп/сg (2)

Кавитационный запас, при котором происходит кавитация, называется критическим. Для определения критического кавитационного запаса производят кавитиционные испытания, в результате которых для каждого режима работы насоса получают кавитационную характеристику.

Кавитационная характеристика представляет собой зависимость напора и мощности от кавитационного запаса при постоянной подаче и числе оборотов. При больших кавитационных запасах кавитационные явления отсутствуют, и величины напора и мощности от кавитационного запаса не зависят.

Возникновение кавитации приводит к уменьшению напора и мощности насоса. для того чтобы насос не работал в режиме кавитации, назначают небольшое превышение допустимого кавитационногго запаса над критическим:

Дh_доп = цДh_кр (3),

где ц = 1,2 - 1,4

Зная допустимы кавитационный запас, можно найти для данной насосной установки допустимую геометрическую высоту всасывания:

Н_вс^д = h_ат - h_нп - h_вс - Дh_доп (4), где

h_ат - напор, соответствующий атмосферному давлению, м вод.ст. перекачиваемой жидкости;

h_нп - напор, соответствующий давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости, м вод.ст. жидкости. При перекачке холодной воды t< 20⁰С; h_ат = 10 м вод.ст.; h_нп ? 0 и

Н_вс^д = 10 - h_вс - Дh_доп (5)

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания

Н_вак^д = Рат-Рнп/ сg + v_вс²/2g - Дh_доп (6)

При перекачке холодной воды Рат-Рнп/ сg ? 10 м вод.ст. Величина v_вс²/2g обычно намного меньше 10 м. С учетом этого допустимая вакуумметрическая высота всасывания при перекачке холодной воды достаточно точно определится соотношением

Н_вак^д ? 10 - Дh_доп (7)

Величина h_кр зависит от типа и конструкции насоса и устанавливается экспериментально. Условились за величину h_кр принимать тот кавитационный запас, при котором снижение напора насоса при его кавитационном испытании достигает 2% номинального, т.е. при отсутствии явления кавитации. На основании обощения опытных данных получена формула для определения критического кавитационного запаса центробежных насосов

Дh_кр = 10(nvQ/Cкр)^4/3 (8)

n - число оборотов в минуту рабочего колеса;

Q - подача (для рабочих колес двустороннего входа, в формулу следует подставить Q/2);

Скр - постоянная, зависящая от конструктивных особенностей насоса и называемая кавитационным коэффициентом быстроходности.

Таком образом, критический кавитационный запас может быть определен опытным путем или по формуле. С увеличением подачи насоса Дh_кр увеличивается, а Н_вс^д и Н_вак^д уменьшаются.

2. Зонирование систем водоснабжения

Важной особенностью сети водоснабжения крупных населенных пунктов является наличие, как правило, зонных систем водоснабжения. Эти системы устраивают в городах, занимающих значительную территорию, если разница в отметках отдельных районов составляет 30 - 40 м.

Разделение единой системы на несколько зон позволяет снизить давление в трубах водопроводных сетей и уменьшить количество энергии, затрачиваемой на подъем воды. Разделение на зоны производят, исходя из следующих условий: в наиболее высоко или далеко расположенной точке сети должен быть обеспечен необходимый свободный напор, а в ее нижней точке (или начальной) напор не должен превышать 60 м.

Зонирование может быть осуществлено по последовательной и по параллельной схеме. По типам водопроводы бывают горизонтальными и вертикальными.

При параллельной системе зонирования вода подается в сеть каждой зоны отдельными группами насосов, установленными в общей насосной станции, по отдельным водоводам. Каждая группа насосов подает количество воды, требуемое только для обслуживаемой ими зоны.

При последовательном зонировании насосная станция каждой зоны подает воду в количестве, необходимом для всех вышележащих зон, но под напором требуемым только для данной зоны. Насосы верхней зоны могут брать воду или непосредственно из сети, или из промежуточного резервуара.

Горизонтальный тип зонного водопровода применяют для больших по протяженности территорий (более 7-10 км) в городах со сравнительно ровным рельефом.

Вертикальный тип зонирования применяют при больших разностях отметок в связи со слишком большими напорами в нижних районах сети. Зонирование осуществляется таким образом, чтобы на нижней границе каждого района давление не превышало допустимого предела.

Вертикальное зонирование может быть произведено как по параллельной, так и по последовательной схеме. Выбор той или иной схемы водоснабжения производится на основании технико-экономических расчетов для различных вариантов. По техническим соображениям число зон определяют, исходя из необходимости обеспечить в сети напоры, допускаемые техническими условиями эксплуатации водопровода.

Расчетная высота зоны, т.е. разность отметок местности в пределах зоны Д Z не должна превышать величины:

Д Z = (Z_max - Z_min) = H_max - H_св - h_max

Таким образом, задаваясь величиной H_max, зная отметки местности в пределах территории города и принимая приближенно возможную величину потерь напора в сети, можно сделать вывод о том, является ли зонирование необходимым. Зонирование приводит также к уменьшению затрат мощности на прокачку воды, т.е. снижению эксплуатационных затрат.

3. Классификация насосных станций. Выбор режима работы и типы насосной станции второго подъема

Насосные станции в системе водоснабжения - это сложный комплекс механического оборудования, энергетических установок, трубопроводов, арматуры, состав которых, как и оснащенность станций, зависит от ее целевого назначения. От того, насколько правильно запроектирована и построена насосная станция, зависит надежность работы насосной станции и всей системы водоснабжения.

Классификации насосных станций:

1. По назначению - станции 1, 2 подъема, повысительные и циркуляционные.

Станции 1 подъема забирают воду из источника и подают на очистные сооружения или, если не требуется очистка воды, непосредственно в резервуары или водопроводную сеть.

Станции 2 подъема предназначены для подачи воды в водопроводную сеть на различные нужды.

Повысительные, предназначены для местного повышения напора в водопроводной сети.

Циркуляционные устраивают в оборотных системах водоснабжения промышленных предприятий. В таких насосных станциях одни насосы подают воду на производственные цели, а другие отработанную воду на очистные сооружения или на охлаждение.

2. По расположению насосных станций относительно поверхности земли: наземные, заглубленные или шахтного типа.

3. По виду оборудования: насосные станции с вертикально и горизонтально расположенными насосами.

4. По характеру управления: с ручным управлением, с автоматическим, с дистанционным.

5. По надежности: подразделяют на три категории надежности:

- перерыв в работе насосов не допускается (НС противопожарных и объединенных хозяйственно-производственно-противопожарных водопроводов);

- допускается кратковременный перерыв в работе насосов на время, необходимое для включения резервного электроснабжения обслуживающим персоналом (НС противопожарных и объединенных водопроводов, при наличии на сети емкостей с необходимым противопожарным запасом воды, обеспечивающих требуемый напор);

- допускается перерыв в подаче воды потребителям на время ликвидации аварии, но не свыше одних суток (НС противопожарных и объединенных водопроводов при расходе воды на наружное пожаротушение до 20 л/с в населенных пунктах с количеством жителей до 5000 че., а также при подаче воды по одному водоводу).

Режим работы НС-2. НС-2 могут иметь равномерный и неравномерный режим работы.

Равномерный режим работы НС-2 - режим, при котором подача воды остается постоянной в течение суток.

Неравномерный (ступенчатый) режим работы НС-2 - режим, при котором подача воды периодически меняется в течение суток за счет включения различного числа насосов.

Выбор режима работы НС-2, а следовательно, количество и подач насосов, зависят от графика водопотребления

В моменты, когда подача НС-2 больше водопотребления, избыток воды поступает в бак водонапорной башни, а когда подача НС-2 меньше водопотребления, недостаток воды поступает из башни. При неравномерной работе НС-2, в сравнении с равномерной, как правило, значительно уменьшается объем бака водонапорной башни, но при этом увеличивается количество насосов, но с меньшей подачей, а, следовательно, площадь насосной станции тоже увеличивается. Увеличивается также и объем РЧВ, т.к. НС-1 обычно работает равномерно. В ряде случаев увеличивается диаметр водоводов, т.к. при неравномерной работе НС-2 водоводы должны обеспечивать пропуск большего количества воды, чем при равномерной работе. Обычно для малых водопроводов выгодна равномерная работа, для больших - неравномерная.

Окончательный режим работы НС-2 следует устанавливать на основании технико-экономического сопоставления вариантов. При этом необходимо учитывать, что КПД насосов с большей подачей выше, чем КПД насосов с меньшей подачей.

Выбор типа НС-2. НС-2 бывают двух типов - низкого и высокого давления. Выбор типа зависит от соотношения требуемых напоров насосов при работе сети в обычное время (без пожара) и при пожаре. В обычное время НС-2 обеспечивает подачу воды на хозяйственно-питьевые, производственные и другие цели (без расхода на пожаротушение).

Если выполняется условие Н_пож - Н_хоз ? 10 м, то устанавливается насосная станция высокого давления

Если Н_пож - Н_хоз < 10 м; или Н_пож ? Н_хоз,, то устанавливается насосная станция низкого давления.

Насосная станция высокого давления - станция, на которой устанавливаются специальные пожарные насосы, создающие напор Нпож и обеспечивающие подачу вода на пожаротушение, на хозяйственно-питьевые и производственные цели (кроме расхода воды на промышленных предприятиях на душ, на поливку территории, мойку технологического оборудования).

На насосной станции высокого давления в обычное время работают хозяйственные насосы; при пожаре включается пожарный насос, и т.к. напор, создаваемый пожарным насосом больше, чем напор хозяйственных насосов, то пожарный насос своим напором закрывает обратные клапаны на напорных трубопроводах хозяйственных насосов и они работают в холостую. Поэтому после включения пожарного насоса хозяйственные насосы выключают. При этом пожарный насос обеспечивает полный расход воды. Насосная станция низкого давления - станция, на которой устанавливаются одинаковые насосы, т.е. специальных пожарных насосов нет. Насосная станция низкого давления работает следующим образом: в обычное время работают основные (рабочие) хозяйственные насосы, а при пожаре для обеспечения дополнительного расхода включается дополнительный насос такого же типа, что и рабочие.

4. Классификация напорно-регулирующих емкостей. Резервуары чистой воды

Значительное повышение надежности систем водоснабжения обеспечивается за счет использования напорно-регулирующих емкостей и водонапорных башен или гидроколонн.

Емкости в системе водоснабжения в зависимости от назначения должны включать регулирующий, пожарный, аварийный и контактный объем воды.

Они могут быть классифицированы следующим образом:

По функциональному назначению: регулирующие, запасные и запасно-регулирующие.

По способу подачи воды из них в сеть:

напорные, обеспечивают напор, необходимый для непосредственной подачи воды в сеть (водонапорные башни, водонапорные резервуары, пневматические водонапорные установки);

безнапорные, из которых воду нужно забирать насосами.

Регулирующие емкости позволяют обеспечить равномерную работу насосных, т.к. отпадает необходимость в подаче максимальных расходов воды в часы наибольшего водопотребления, а также уменьшить диаметры труб, что снижает стоимость водопровода.

Запасные емкости повышают надежность систем водоснабжения. В них хранится запас воды на нужды очистных сооружений, пожарные, производственные и хозяйственно - питьевые.

Резервуары чистой воды.

Резервуары чистой воды (РЧВ) выполняют роль регулирующих и запасных емкостей и располагаются между насосными станциями первого и второго подъемов.

Емкость РЧВ определяется по формуле:

V_Р.Ч.В. = V_рег. + V_н.з.

V_рег.- объем, предназначенный для регулирования неравномерности работы насосных станций. кавитация водоснабжение противопожарный

Регулирующий объем воды в емкостях должен определяться на основании графиков поступления и отбора воды, а при их отсутствии по формуле (СНиП 2.04.02-84 п. 9.2).

Обычно регулирующий объем равен примерно 20%.

Регулирующие объемы на промышленных предприятиях, присоединенных к централизованной системе водоснабжения, надлежит определять на основании графика водопотребления каждого предприятия и графика подачи воды в соответствии с режимом работы всей системы.

V_н.з. - объем неприкосновенного противопожарного запаса воды.

Неприкосновенный противопожарный запас воды должен приниматься из условия, что пожаротушение осуществляется из наружных гидрантов и внутренних пожарных кранов, а также специальных установок пожаротушения (если эти установки не имеют собственных резервуаров), и на весь период пожаротушения обеспечивются максимальные хозяйственно-питьевые и производственные расходы.

V_н.з. = V_пож. + V_хоз. + V_ус

V_пож. - запас воды, необходимый для тушения пожара.

V_хоз. - запас воды на хозяйственно-производственные нужды, необходимый на время тушения пожара.

V_ус - запас воды необходимый для работы установок.

Q - расходы воды, соответственно, на пожаротушение, хозяйственно-производственные нужды и на работу установок;

t - продолжительность тушения пожаров из гидрантов и внутренних пожарных кранов;

t₁ - продолжительность тушения пожара установками пожаротушения.

Продолжительность тушения пожара должна приниматься 3 ч; для зданий 1 и 2 степени огнестойкости с несгораемыми несущими конструкциями и утеплителем с производствами Г и Д - 2 ч. (СНиП 2.04.02-84 п. 2.24)

Время работы пожарных кранов принимается равным 3 ч. При установке пожарных кранов на системах автоматического пожаротушения, время их работы принимают равным времени работы систем автоматического пожаротушения. (СНиП 2.04.01-85 п. 6.10).

В случае прокладки одного водовода в РЧВ хранится аварийный запас на время ликвидации аварии на водоводе.

V_Р.Ч.В. = V_рег. + V_н.з.+ V_ав

Аварийный объем воды должен обеспечивать:

- хозяйственно - питьевые расходы в размере 70 % расчетного расхода;

- производственные расходы по аварийному графику;

- наружное пожаротушение в течение 2 или 3 часов при расчетном расходе до 25 л/с и в течение 4 или 6 ч при расчетном расходе свыше 25 л/с в зависимости от степени огнестойкости зданий и категорий пожарной опасности производств.

Дополнительный объем воды на пожаротушение допускается не предусматривать:

- при длине одной линии не более 500 м для населенных пунктов с числом жителей до 5000 чел.;

- для промышленных и сельскохозяйственных предприятий при расходе воды на наружное пожаротушение не более 40 л/с. (СП 8.13130.2009, СНиП 2.04.02-84 п. 9.6).

Если во время пожара гарантирована бесперебойная подача воды в РЧВ, то при расчете объема РЧВ допускается учитывать пополнение РЧВ за время тушения пожара. Тогда объем неприкосновенного запаса уменьшится.

Емкости и их оборудование должны быть защищены от замерзания воды.

Общее количество резервуаров одного назначения должно быть не менее 2. Устройство одного резервуара допускается в случае отсутствия противопожарного объема воды.

Зная расчетную вместимость резервуара, подбирают типовой.

При выключении одного резервуара в остальных должно храниться 50% пожарного и аварийного объемов воды.

Оборудование резервуаров должно обеспечивать возможность независимого включения и опорожнения каждого резервуара.

Конструкции камер, задвижек при резервуарах не должны быть жестко связаны с конструкцией резервуаров.

Резервуары должны оборудоваться подающими и всасывающими трубопроводами, переливной и грязевой трубами. На них устраивают также смотровые колодцы и вентиляционные трубы.

Способы сохранения неприкосновенного противопожарного запаса в резервуарах определяется типом НС - II подъема.

На насосных станциях низкого давления с общими всасывающими линиями для отбора хозяйственно-питьевых и пожарных расходов применяют автоматические указатели уровней. Их показания передаются на НС - I подъема или на диспетчерский пункт управления и используются для включения дополнительного насоса на НС - I подъема или выключения хозяйственно-питьевых насосов в НС - II подъема.

На насосных станциях высокого давления хозяйственно-питьевые и пожарные насосы имеют самостоятельные всасывающие линии. Сохранение неприкосновенного противопожарного запаса воды обеспечивается в этом случае за счет того, что при снижении уровня воды в резервуаре до уровня неприкосновенного запаса во всасывающую трубу хозяйственно-питьевого насоса через отверстие попадает воздух и происходит срыв работы насоса.

5. Особенности противопожарного водоснабжения в зданиях повышенной этажности

В зависимости от этажности и высоты зданий предусматривают различные схемы внутренних противопожарных водопроводов.

В зданиях высотой не более 50 м (до 17 эт.) развившийся пожар тушат привозными насосами от наружных водопроводных сетей. В большинстве случаев в таких зданиях внутренний противопожарный водопровод используют только в первоначальный период возникновения пожара. Поэтому в зданиях до 17 этажей. проектируют объединенные хозяйственно-противопожарные сети с минимальным напором у пожарного крана (одна-две струи по 2,5 л/с каждая и напором у ПК около 10 м). Во всех случаях внутренний противопожарный водопровод 10-17 этажных зданий имеет кольцевую сеть с 2 вводами. В 10-12 этажных зданиях может быть кольцевая сеть с тупиковыми стояками.

Согласно требованиям СНиП, тупиковые внутренние противопожарные сети предусматривают в случае, если пожарных кранов 12 и менее. Это требование относится и к пожарным стоякам.

В зданиях высотой до 12 этажей в тупиковых пожарных стояках вода застаивается, а при изменении напора в сети поступает к хозяйственно-питьевым кранам. Поэтому, в объединенных водопроводах целесообразнее кольцевать сети по вертикали.

В 13-17 этажных зданиях на пожарных стояках устанавливают 13-17 ПК, все они должны быть закольцованы по вертикали.

В жилых многоэтажных домах, где нет чердачных или технических этажей, выполняют попарное кольцевание пожарных стояков, установленных в секции и присоединенных к разным участкам горизонтального кольца.

Для повышения постоянного или периодически недостающего напора в наружной водопроводной сети всего квартала, микрорайона, во внутренних сетях зданий предусматривают общие квартальные насосные станции. При этом могут быть применены периодически или постоянно действующие насосы с дистанционным или автоматическим управлением. Часто насосы и гидробаки устанавливают не в насосной станции, а в здании центрального теплового пункта (ЦТП). Вода от наружной городской сети по двум вводам поступает в ЦТП или НС, а затем в наружную водопроводную сеть квартала или микрорайона.

Квартальная сеть обеспечивает подачу воды к нескольким многоэтажным зданиям. Если невозможно осуществить кольцевание квартальной сети, то предусматривают схему, закольцованную вводами, на которых устанавливают пожарные насосы.

Здания высотой 50 м и более.

К зданиям повышенной этажности относятся здания с 17 этажами и более. При такой (более 50 м) высоте подача стволов на верхние этажи затруднительна, а надежная работа насосно-рукавных систем при пожаре не гарантируется, так как для создания струй с радиусом компактной части 16 м на насосах необходимо поддерживать напор 100 м и более, тогда как рукава, бывшие в употреблении, выдерживают напор 70 - 90 м. Поэтому в таких зданиях устраивают специальные противопожарные водопроводы со своими насосными станциями, водонапорными и гидропневмобаками, обеспечивающими создание полного напора воды для целей пожаротушения.

Для уменьшения напора во внутренних водопроводных сетях высотное здание разбивают на зоны, в каждой из которых устраивают самостоятельные сети противопожарного и хозяйственно-питьевого водопровода.

Зонное водоснабжение.

Водопроводы, расположенные в зонах, называют зонными. Высота зоны не должна превышать величины:

ДЖ = H_max - Н_пк -h_c

ДЖ - высота зоны, т.е. разность отметок между зонами;

H_max - максимальный напор на отметке нижних пожарных кранов, величина которого в противопожарном водопроводе должна быть не более 90 м;

Н_пк - требуемый свободный напор у самого высоко расположенного пожарного крана;

h_c - потери напора в сети.

Кроме того число зон должно быть обосновано экономически. С увеличением числа зон возрастают строительные затраты, но уменьшается количество энергии, необходимой для подъема воды. Поэтому число зон должно быть таким, чтобы, во-первых, выполнялось техническое требование эксплуатации пожарного водопровода, обеспечитвающее надежность подачи воды, во-вторых, строительные и эксплуатационные затраты были минимальными.

Зонное водоснабжение осуществляется по двум основным схемам: параллельной и последовательной.

Сравнение двух схем:

Последовательная схема имеет меньшее число труб, следовательно, она дешевле. Но при последовательной схеме в каждой зоне необходимо самостоятельное помещение под НС, в котором должны быть усилены перекрытия под насосы, специальная звукоизоляция, подводка электроэнергии и т.д. Выделить одно помещения для насосной при параллельной схеме удобнее и экономически выгоднее.

В последовательной схеме водонапорные баки всех зон, кроме верхней, служат не только регулирующими емкостями, но и источниками питания всех вышележащих зон. Последовательная схема менее надежна чем параллельная, т.к. при аварии одного элемента все вышележащие этажи могут остаться без воды. Поэтому последовательная схема должна быть дополнена общей емкостью со своим насосом, который может подавать воды в любой бак.

При параллельной схеме все насосы расположены в одном месте, это удобно при обслуживании. Кроме того, каждая зона работает независимо от других.

Как при последовательной, так и при параллельной схемах каждая зона имеет свои хозяйственные и пожарные насосы и водонапорные баки (или пневмобаки).

При понижении уровня воды в баке от рыле уровня включаются хозяйственно-питьевые насосы, которые дополняют запас воды.

При работе пожарных кранов уровень воды в баке резко падает, и тогда рыле от уровня неприкосновенного запаса включается пожарный насос зоны, в которой произошел пожар.

От наружной водопроводной сети вода поступает во внутреннюю зонную систему к насосам по двум вводам. Если в наружной сети расход воды недостаточен, то у здания предусматривается запасной резервуар.

При зонном водоснабжении в здании чаще всего предусматривается две водопроводных сети: хозяйственно-питьевая и противопожарная. Это деление обусловлено разностью напоров. Для пожаротушения минимальный напор у ПК расположенных в самом высоком месте должен быть равен 25-30 м, при радиусе компактной части 16 м и расходе двух струй не менее 5 л/с каждая. Для хозяйственно-питьевых нужд минимальный напор 2-4 м.

Т.к. напор у нижних кранов зоны больше чем у верхних, для обеспечения одинаковых условий работы и получения струй с одинаковой производительностью у нижних ПК устанавливают диафрагмы, которые увеличивают сопротивление ПК, за счет этого уменьшается расход воды из него. Диаметр отверстия диафрагмы может быть определен по номограмме. (СНиП 2.04.01-85, стр. 52).

6. Причины снижения водоотдачи и способы улучшения противопожарного водоснабжения

Основными причинами снижения водоотдачи водопроводной сети при пожаре являются:

· увеличение расхода воды в системе водопровода за счет различного рода утечек через неплотности в стыках труб, неисправности водопроводной арматуры или в результате аварии в сети;

· ухудшение характеристик, развиваемых насосами, за счет их износа;

· неисправности в насосной станции (неплотности во фланцевых соединениях, нарушение работы обратных клапанов, нарушение центровки осей насоса и электродвигателя, нагрев сальников и т.п.);

· неисправность обводной линии или задвижки на ней на водомере;

· увеличение гидравлического сопротивления стенок трубопроводов вследствие их коррозии и эрозии;

· уменьшение диаметров трубопроводов за счет их зарастания, отложения осадков и солей;

· подключение дополнительных (свыше проектных) водопотребителей;

· отключение на ремонт или по другой причине (замерзание) кольцевых участков сети.

Способами улучшения противопожарного водоснабжения являются:

1) содержание в исправном состоянии всех сооружений и оборудования, для чего производится периодический осмотр всех сооружений и устройств;

2) проведение мероприятий по обеспечению оптимальных режимов работы водопроводных сооружений (главным образом, насосных станций);

3) повышение давления в водопроводной сети путем установки более мощных насосов, замены или ремонта насосов при их износе;

4) проведение планово-предупредительных ремонтов;

5) борьба с непроизводительными тратами воды (утечками) и за снижение ее расходов на обслуживание водопроводов, а также выявление и ликвидация аварий;

6) повышение производительности водопроводных сооружений путем интенсификации работы, изменения их эксплуатационного режима и устранения причин, ограничивающих производительность водопровода (замена отдельных участков труб или в целом водоводов и сетей на трубы большего диаметра, кольцевание тупиковых участков, и др);

7) работа налаженного водомерного хозяйства, что снижает непроизводительные траты воды потребителями, позволяет выявить и принять меры к ликвидации утечек воды;

8) проведение мероприятий по сохранению пропускной способности водоводов и сетей, уменьшение их гидравлических сопротивлений (очистки труб от отложений на стенках, нанесение на стенки труб защитных покрытий, стабилизация воды, усиление контроля за соблюдением технических требований к качеству монтажных работ) и др;

9) наблюдение за исправностью контрольно-измерительной аппаратуры и своевременный ее ремонт;

10) подготовка водопроводных сетей и сооружений к работе в зимних условиях;

11) проведение работ по механизации и автоматизации водопроводных сооружений;

12) осуществление контроля за работой и состоянием внутренних противопожарных водопроводов;

13) своевременное и высококачественное проведение обследований систем противопожарного водоснабжения с обязательным испытанием на водоотдачу.

Практическая часть

Задача 1

Центробежный насос с подачей 62 л/с работает при частоте вращения 1470 об/мин. Определить допустимую высоту всасывания Н_ВС, если диаметр всасывающей трубы 200 мм, а ее длина 15 м. Коэффициент кавитации в формуле С.С.Руднева принять равным С = 800. Температура воды t = 20^о С (давление насыщенных паров Р_Н.П = 2,4 кПа). Коэффициенты сопротивления колена о_пов = 0,2, входа в трубу - о_вх = 1,8. Эквивалентная шероховатость стенок трубы Д = 0,15 мм.

Дано:

Q = 62 л/с = 0,062 м³/с Н_вс^д = Рат - Рнп/ сg - h_вс - Дh_доп , где

n = 1470 об/мин Рат - атмосферное давление, при температуре жидкости 20⁰С

d_вс = 200 мм = 0,2 м Рат = 10⁵ Па;

lвс = 15 м Рнп - давление насыщенных паров, Па;

Скр = С = 800 с - плотность жидкости, для воды с = 1000 кг/м³;

t = 20⁰C hвс - потери напора во всасывающем трубопроводе, м;

Рнп = 2,4 кПа Дhдоп - допустимый кавитационный запас.

ж _пов = 0,2 h_вс = h_л + h_м

ж _вх = 1,8

Д = 0,15 мм

Н_вс^д - ?

Определим л - коэффициент гидравлического трения. Для этого рассчитаем число Рейнольдса (режим движения жидкости) и относительную шероховатость (Д/d) стенок всасывающей линии. Скорость потока во всасывающем трубопроводе

,

где н = 10^-6 м²/с - коэффициент кинематической вязкости.

R_e > R_eкр - режим турбулентный

Определим область течения потока выполняется условие

10 < R_e · Д/d < 500- область гидравлически шероховатых труб

Рассчитаем значение л

Рассчитаем потери напора по длине

Рассчитаем местные потери напора

Определим потери напора во всасывающей линии h_вс = h_л + h_м = 0,28 + 0,396 = 0,68 м.

Определим допустимый кавитационный запас Дh_доп = цДh_кр, где ц = 1,2 - 1,4;

принимаем 1,4. Дh_кр = 10(nvQ/Cкр)^4/3 - критический кавитационный запас Дh_доп = цДh_кр= 1,4 ·3,5 = 4,9 м.

Определяем допустимую высоту всасывания Н_вс^д = Рат - Рнп/ сg - h_вс - Дh_доп = 10⁵ - 2,4· 10³/ 1000 9,8 - 0,68 - 4,9 = 4,4 м

Ответ: допустимая геометрическая высота всасывания 4,4 м.

Задача 2

Центробежный насос при нормальном числе оборотов рабочего колеса n₁ = 3000 об/мин и КПД з = 0,8 подает 20 л/с воды при полном напоре 20 м. Требуется определить: подачу насоса Q₂, напор Н₂ и потребляемую насосом мощность N₂, если число оборотов рабочего колеса уменьшится до n₂ = 1500 об/мин (при решении считать, что КПД не изменяется).

Дано:

з = 0,8

n₁ = 3000 об/мин Для решения задачи используем формулы подобия лопастных насосов

n₂ = 1500 об/мин

Q₁ = 20 л/с

Н₁ = 20 м

Q₂ - ? H₂ - ? N₂ - ?

Ответ: Q₂ = 10 л/с; Н₂ = 3,75 м; N₂ = 612,5 Вт.

Задача 3

По данным методических указаний, определить предельную длину магистральной рукавной линии по расчетному расходу воды на тушение пожара и напору насоса (пожарные струи рабочие); начертить схему подачи воды.

Дано:

АЦ-40(375) Ц1 Т.к. струи рабочие, то R_к = 17 м.

d_м = 77 мм, прорезиненные определяем расход воды из стволов q_ст1 = 3,4 л/с;

d_р1 = 51 мм, прорезиненные q_ст2 = 6,5 л/с. По условию задачи рабочих линий две,

d_р2 = 66 мм, прорезиненные следовательно, расход воды в магистральной линии равен

n_р1 = 3 шт Q = 6,5 + 3,4 = 9,9 л/с

n_р2 = 2 шт Для решения задачи используем главную рабочую характери

d_н1 = 13 мм стику насоса и характеристику рукавной системы.

d_н2 = 19 мм H = a-bQ²; H = (S_м + S_p)Q² + z

z₁ = 4 м

l_м - ?

Насос подает воду по одной магистральной линии, значит подача насоса равна расходу воды из стволов 9,9 л/с. Приравниваем правые части выражений a-bQ² = (S_м + S_p)Q² + z. Выразим сопротивление магистральной линии через n-рукавов.

a-bQ² = (n_м S_м + S_p)Q² + z, отсюда

Сопротивление рукавных линий определим по правилу параллельного соединения

а = 115, b = 0,07

S_м = 0,015, S_p1 = 0,13; S_p2 = 0,034

S_н1 = 2,89; S_н2 = 0,634

l_м = 20·49 = 980 м

Ответ: длина магистральной линии 980 м.

Задача 4

Определить объем бака водонапорной башни для города с числом жителей 8 тыс. чел с этажностью застройки 2 этажа. Здания оборудованы внутренним водопроводом с канализацией и централизованным горячим водоснабжением. В городе находится предприятие, расположенное в здании без фонарей, шириной 36 м, степенью огнестойкости V, категория производства по пожарной опасности Г, объемом 25 тыс. м³, суточный расход воды на предприятии 300 м³/сут. Коэффициент неравномерности работы насосной станции 1,1.

Дано:

N = 8 тыс. чел Для определения объема бака водонапорной башни необходимо знать

2 этажа максимальный расход воды в городе, расход воды на пожаротушение

Кн = 1,1 и коэффициент часовой неравномерности.

СО- V, ПО - Г Среднесуточный расход воды в городе на хозяйственно-питьевые

Q^пр_сут = 300 м³/сут нужды Q_сут = q_жN_ж/1000 м³/сут

q ^пр_max = 4 л/с Q_сут = 300·8000/1000 = 2400 м³/сут

V_вб - ? Суточный расход воды с учетом водопотребления на нужды промышленности, обеспечивающей население продуктами, и с учетом неучтенных расходов увеличиваются на 10 - 20 % (п. 2.1, прим. 4 [3]) Q^/ _сут = 1,1 - 1,2 Q_сут

Q^/ _сут = 1,2 Q_сут = 1,2·2400 = 2880 м³/сут

Расход воды в сутки наибольшего водопотребления Q_{сут max} = К_{сут. max} Q^/ _сут

К_{сут. max} - коэффициент суточной неравномерности, принимаем К_{сут. max} = 1,1 (п. 2.2 [3])

Q_{сут max} = 1,1·2880 = 3168 м³/сут

Общий расход воды по поселку и предприятию за сутки У Q_сут^об = Q_{сут max} + Q^пр_сут

У Q_сут^об = 3168 + 300 = 3468 м³/сут

Максимальны часовой расход воды в городе q_ч = К_ч· Q_{сут max}/24

К_ч -коэффициент часовой неравномерности К_ч = б_maxв_max; б_max = 1,2; в_max = 1,36 К_ч = 1,2·1,36 = 1,632 принимаем К_ч = 1,6

q_ч = 1,6·3168/24 = 211,2 м³/ч = 58,7 л/с

С учетом работы предприятия q^об_ч = 58,7 + 4 = 62,7 л/с

Расход воды на тушение одного пожара в городе составляет 10 л/с

Расход воды на тушение одного пожара на предприятии 35 л/с

Т.к. Q^нп_пож < Q^пр_пож в качестве расчетного значения берем Q^пр_пож = 35 л/с.

Объем бака водонапорной башни V_вб = V_рег + V_нз, где

V_рег - регулирующий объем воды, определяется по формуле п. 9.2 [3];

V_нз - неприкосновенный пожарный запас воды, V_нз = V^хп _нз + V^пож _нз

Неприкосновенный запас воды на хозяйственно-питьевые нужды города и промышленного предприятия

Неприкосновенный запас воды на пожаротушение

V_нз = V^хп _нз + V^пож _нз = 37,6 + 21 = 58,6 м³

V_вб = V_рег + V_нз = 416,2 + 58,6 = 4775 м³.

Ответ: объем бака водонапорной башни 475 м³.

Литература

Свод правил СП 8.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Источники наружного противопожарного водоснабжения. Требования пожарной безопасности.

Свод правил СП 10.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Требования пожарной безопасности.

СНиП 2.04.02-84^* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

СНиП 2.04.01-85^* Внутренний водопровод и канализация зданий.

Задания и методические указания для выполнения контрольной работы.

Размещено на Allbest.ru