Главная канализационная насосная станция

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГЛАВНАЯ КАНАЛИЗАЦИОННАЯ НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ

1. Характеристика объекта

Проектируемая насосная станция системы водоотведения населенного пункта забирает воду из приемного резервуара и подает ее по водоводам на очистные сооружения.

Сточные воды поступают на насосную станцию по сборному ж/б коллектору. Отметка лотка коллектора располагается на 7,14 м ниже поверхности земли. В месте расположения насосной станции залегают преимущественно пески.

Место строительства - Московская область.

Глубина промерзания - 1,4 м.

Напряжение тока в сети энергоснабжения - U=10 000 В

Проектное (среднее за год) суточное поступление сточных вод на насосную станцию составляет - 17840 м^з/сут.

На основании анализа исходных данных и требований СНиП 2.04.03-85 - проектируется насосная станция 1 категории, совмещенная с приемным резервуаром; строительство подземной части станции предусматривается методом опускного колодца.

Схема станции выбирается по типовым проектам, а ее размеры и оборудование уточняются по расчетным и справочным данным о количестве и марках насосных агрегатов, запорно-регулирующей арматуры, по параметрам трубопроводов и другого технологического оборудования.

2. Расчетный приток сточных вод

Подача насосной станции назначается с учетом неравномерности поступления сточных вод по часам суток (СНиП 2.04.03-85) по формуле:

Q_раcч=1/24 * Q * К_общ,

где Q_расч- - расчетная подача, м^з/час;

Q - среднее за год суточное поступление сточных вод, м^з/сут;

К_общ. - общий коэффициент неравномерности.

На основании сводной ведомости суммарных расходов сточных вод от города Q_расч = 307,52 л/с.

Принимая во внимание, что сточные воды поступают на станцию неравномерно по часам суток, регулирующая емкость приемного резервуара имеет пределы, состав оборудования насосной станции не известен, предварительно минимальный объем регулирующей емкости приемного резервуара определяется по формуле:

W_рег = (Q_прит / n )* [ 1 - Q_пр/Q_н.ст],

где Q_прит - 50% от Q_{мах.час.} притока сточных вод, при котором возможно максимальное включение насоса в час, м^з/час;

Q_{н ст.} - подача насосной станции;

n - максимально-допустимое количество включений насоса в час.

Включения и отключения насосов в течение часа позволяют сократить объем приемного резервуара. Вместе с тем подобный режим работы насосов усложняет эксплуатацию насосной станции и оказывает неблагоприятное влияние на ее электроаппаратуру и оборудование.

Рекомендуется принимать не более 3-х включений насосного агрегата в час.

Принимая во внимание вышесказанное:

W_peг = (0,5 *1107 / 3)* [1 - 0,5 * 1107 / 1107 ] = 93 м³

Окончательный объем приемного резервуара выбирается после подбора насосных агрегатов и компоновки насосной станции.

Количество насосных агрегатов определяется на этапе анализа графика притока сточных вод и режима работы насосной станции по часам суток, с учетом возможности обеспечения этого режима существующими марками насосов.

Количество напорных водоводов принимаем 2.

Согласно СНиП насосная станция, при аварии на одном из водоводов, должна обеспечить 100 % отвод воды. Это осуществляется установкой на ней дополнительных насосных агрегатов и устройством переключений на водоводах (перемычек на водоводах), т.е. Q_ав= 307,52 л/с.

3. Определение подачи и числа насосов, регулирующей емкости приемного резервуара

Подача каждого насоса и количество насосов на насосной станции назначаются в зависимости от режимов поступления сточных вод, условий совместной работы насосов, водоводов, регулирующих емкостей и очередности ввода в действие объекта.

Принимаем однотипные насосные агрегаты на насосной станции в целях упрощения ее эксплуатации.

Подача насосной системы водоотведения принимается равной максимальному часовому притоку сточных вод: Q_нас.ст. =5,838 % от Q _сут.

Если допускать, что на насосной станции установить 3 однотипных рабочих насоса, то подача отдельно работающего насоса составит:

Q₁ = ( Q _нас.ст. / m) * k_p= (5,838/2) * 1,11 = 3,24 %

где k_p - коэффициент, учитывающий увеличение подачи насоса при отключении из работы двух насосов

m- количество рабочих насосных агрегатов.

Коэффициенты, учитывающие увеличение подачи насосной станции при отключении из параллельной работы насосов.



К-во насосов, m	1	2	3
Kp	1,11	1,18	1,25

При анализе графиков притока и откачки сточных вод по часам суток устанавливается, что количество рабочих насосных агрегатов на насосной станции равно m = 2.

Предварительно минимальная регулирующая емкость приемного резервуара была выбрана в пределах:

W_per = 93 м³ = 0,5% от Q_сут.

Принимая во внимание результаты выполненного выше анализа, расчетные подачи насосной станции будут равны:

при работе одного насоса:

Q₁ = 3,24 % от Q_cyт или Q₁ = (17840 * 3,24) /100 = 578 м³ / час = 160,5 л/с;

при совместной работе двух насосов:

Q₁₊₂= 5,838% от Q_cyт =1041,5 м^з/ ч = 289,3 л/с

Общее количество насосных агрегатов на насосной станции, согласно требованиям СНиП, принимается равным:

m + n = 2+2 насосных агрегата,

где m - число рабочих агрегатов;

n - число резервных агрегатов.

4. Определение расчетного напора насосной станции

Полный рабочий напор насосов определяется для режима наибольшего притока воды, т.е. когда насосная станция должна подавать 307,52 л/с, а каждый насос - Q = 153,76 л/с, по формуле:

Н = Н_г + h + h_зап,

где H_г = Z_oc - Z_p - геометрическая высота, м,

Н_г= 86,00-75,20=10,80 м;

Z_oc - отметка уровня воды на очистных сооружениях, Z_oc = 86,00 м;

Z_p - отметка уровня воды в приемном резервуаре; Z_p = 75,20 м;

h=h_вс+h_нап

h_вc - потери напора на пути движения жидкости во всасывающем трубопроводе,м;

h_нап - потери напора в напорном трубопроводе, м;

h_зап =1 м - запас на излив жидкости из трубопровода, м.

h_в.c= i * L * 1,2+1,5

h_нач= i * L* 1,1 +2 ,

где 1,5 и 2 м - потери напора в коммуникациях насосной станции всасывающей и напорной линий;

1,2 и 1,1 - коэффициенты, учитывающие местные сопротивления в напорном и всасывающем трубопроводах. При аварии на водоводе подача воды по второму водоводу составит:

Q_авар = 1 * Q_н.ст ⁼ 307,52 л/с

Диаметры всасывающих и напорных трубопроводов насосной станции определяют по экономическим скоростям, которые в свою очередь назначаются по данным таблицы



Dусл, мм	v, m/c
	Всасывающий трубопровод	Напорный трубопровод
<250	0,6-1	0,8-2
300 - 800	0,8-1,5	1-3
>800	1.2-2	1,5-4

Всасывающие трубопроводы

При определении диаметра всасывающего трубопровода насоса учитывается, что насос имеет свою, не связанную с другими насосами, всасывающую линию (трубопровод). На насосной станции совмещенного типа длина всасывающей линии практически L --> 0 и потери напора незначительны.

Действительно, если принять для всасывающей линии каждого насоса стальные трубы и расчетную скорость движения воды vвс< 1,5 м/с (в пределах насосной станции все трубопроводы проектируются стальными), то по таблицам для гидравлического расчета трубопроводов определим:

при Q_вод =153,76 л/с, D=400мм, V=1,33 м/c, i = 0,0053, h_всас --> 0 м, здесь потери во всасывающей линии практически отсутствуют (h < 0,5 м)

Напорные трубопроводы

Насосная станция строится в Московской области с умеренным континентальным климатом. Глубина заложения напорных водоводов назначается с учетом условия исключения механического разрушения трубопроводов от внешних нагрузок:

Н_залож. = 0,7 + d м,

гдеd - диаметр напорного трубопровода, м.

Н_залож. = 0,7 + 0,4 м = 1,1 м.

Принимаем 2 нитки водоводов из чугунных труб с внутренним цементно-песчаным покрытием. Находим расход одного водовода по следующей формуле:

Q_{водовода} = = 307,52 / 2 = 153,76 л/с.

По «Таблицам для гидравлического расчета водопроводных труб» Шевелева Ф.А., Шевелева А.Ф. Q_{водовода} = 153,76 л/с подбираем d = 400 мм, v = 1,33 м/с, i = 0,0053.

Потери напора в водоводе по длине определяются по следующей формуле:

h_дл. = iL1,1

L - длина напорного водовода; L=150 м.

Тогда потери напора в напорном водоводе и насосной станции будут равны:

h_нап = 0,0053 * 1,1 * 0,150+2 =2,0 м.

Полный расчетный напор насосной станции или каждого насоса, при их совместной работе на водоводы, рассчитываются по формуле:

H=H_г+ h_нап +h_зап = 10,8+2,0+1= 13,9 м.

2.5 Предварительный подбор насосов и электрических двигателей

Выбор марки насоса осуществляем по каталогу насосов с учетом параметров:

Q_нас. =153,76 л/с, Н=13,9 м.

Данные параметры соответствуют характеристике насоса для

перекачивания сточных вод фирмы “KSB” марки Amarex KRT K 250-401/326XG-S

с электродвигателем мощностью N=54.1 кВт, n = 960 об.\мин.

Здесь паспортные данные электродвигателя несколько выше, чем расчетные параметры, полученные по формуле:

кВт

где Q - подача насоса, м^з/с;

Н - напор, м;

с - объемный вес жидкости, 1000 кг/м³;

з _пр - КПД привода = 0,93;

з_п - КПД насоса =0,78;

k-коэффициент запаса, принимается по табл. 3

Таблица 3.

Мощность N кВт	<20	20-50	50-300	>300
k	1,25	1,2	1,15	1,1

Окончательный выбор электродвигателя, также как и самого насоса (количество насосов), будет проведен после проверки работы насосной станции на случай подъема воды в час максимального притока, возможности подачи воды при аварии на водоводах. Проверка работы насосов в разных режимах производится по характеристикам совместной работы насосов и водоводов.

2.6 Построение характеристик насосов и водоводов при их совместной работе

Характеристики насосов вычерчиваются на графике совместной работы насосов и водоводов по паспортным данным выбранного насоса. Характеристика параллельно работающих однотипных насосов строится методом сложения подач Q_i (каждого насоса) при напорах Н_i.

Аналогично строятся характеристики водоводов. При этом учитывается:

Н_г = Z_ос - Z_увр + Н_зап

Н_г= 11,8 м,

Н_i=SQ²_i+H_г,

где Н - напор, м;

Q = 0,31- подача, м^з/с;

h=J * L * k + Н_зап = SQ²,

принимается в целях соблюдения единства функциональной зависимости при построениях H-Q и характеристики водоводов;

S =h/Q²- удельное сопротивление трубопровода;

h = SQ² = 3,5 м - потери напора в трубопроводе;

i = 1, 2, 3 ... - последовательность итерационных расчетов.

Построение характеристики водовода по формуле Н= Н_г + SQ².

Величины h = SQ ² приведены в таблице.

Если перенести на график ординаты H_i = Н_г+ h_i для расходов Q_i по одному водоводу, то получим точки, по которым строится характеристика SQ² одного водовода. Характеристика 2SQ² для двух водоводов строится методом сложения подач при равных напорах.

Баланс поступления и откачки сточных вод.

Часы суток	Приток, в %	Откачка, в %	Поступление в резервуар	Поступление из резер.	Wрег, %	Число и время работы насосов
0-1	1,662	1,662	0	0	0	1 насос - 31 минуту
1-2	1,662	1,662	0	0	0	--«--
2-3	1,662	1,662	0	0	0	--«--
3-4	1,662	1,662	0	0	0	--«--
4-5	1,662	1,662	0	0	0	--«--
5-6	4,236	4,236	0	0	0	1 насос - 37 минут 2 насоса - 23 минут
6-7	5,752	5,452	0,3	0	0,3	1 насос - 9 минут 2 насоса - 51 минут
7-8	5,752	5,752	0	0	0,3	1 насоса - 2 минут 2 насоса - 58 минуты
8-9	5,838	5,838	0	0	0,3	2 насоса
9-10	5,838	5,938	0	0,1	0,2	2 насоса - 3 минуты 3 насоса - 57 минут
10-11	5,838	6,038	0	0,2	0	2 насоса - 38 минут 3 насоса - 22 минуты
11-12	5,062	5,062	0	0	0	1 насос - 5 минут 2 насоса - 55 минут
12-13	4,248	4,148	0,1	0	0,1	2 насоса - 24 минуты 3 насоса - 36 минут
13-14	5,767	5,767	0	0	0,1	2 насоса - 7 минут 3 насоса - 53 минуты
14-15	5,791	5,841	0	0,05	0,05	2 насоса - 33 минуты 3 насоса - 27 минут
15-16	5,791	5,591	0,2	0	0,25	1 насос - 14 минут 2 насоса - 46 минут
16-17	5,791	5,991	0	0,2	0,05	2 насоса - 48 минут 3 насоса - 12 минут
17-18	5,696	5,596	0,1	0	0,15	2 насоса - 34 минуты 3 насоса - 26 минут
18-19	5,191	5,191	0	0	0,15	3 насоса
19-20	4,756	4,756	0	0	0,15	--«--
20-21	4,145	4,145	0	0	0,15	--«--
21-22	2,886	3,036	0	0,15	0	1 насос - 16 минут 2 насоса - 44 минуты
22-23	1,662	1,662	0	0	0	1 насос - 52 минуты 2 насоса - 8 минут
23-24	1,662	1,662	0	0	0	1 насос - 58 минут

Примечание:

Q₁ = 160,5 л/c=3,24% Q_cyт.

Q₁₊₂ =289,3 л/с = 5,838% Q_cyт,

Wp= 0,5%

Итого за сутки: 1насос должен работать 8 часов 43 минуты, 2 насоса - 6 часов 17 минут, 3 насоса - 8 часов 46 минут.

2.7 Проверка подачи насосной станции при аварии

Согласно требованиям СНиП, насосная станция должна обеспечить перекачку 100% Q_pac. на очистные сооружения при аварии на одном из водоводов, что составляет:

Q_ав = 307.52 л/с.

По графику видно, что если один из водоводов полностью перекрыть, то подача воды насосной станции будет снижена на 15 % от Q_рас. Избежать недопустимого снижения подачи воды насосной станции возможно либо установкой на ней дополнительного насосного агрегата, либо устройством переключений на водоводах (водоводы делятся на ремонтные участки с переключениями между ними). Требуемое количество переключений на водоводах можно рассчитать.

Выразим удельное сопротивление водоводов при аварии в долях от удельного сопротивления водоводов в период нормальной их работы S:

S_ав = б · S_норм,

где б= (n + 3)/n; б = (3+ 3)/3 = 1.

n - число перемычек на каждом из водоводов.

S_ав =б · S_норм, S_ав = 4 · 1,02 = 4,08

Характеристика водоводов h_a = S_a*Q² при аварии может быть построена по точкам, координаты которых рассчитываются по уравнению:

Н=Нг + h_a

По графику видно, что проектируемые при строительстве водоводов мероприятия позволят выполнить требование: Q_a = 307.5 л/с.

ВЫВОД:

Предварительно подобранные насосы и электродвигатели обеспечивают подачу воды при всех расчётных режимах работы насосной станции.

2.8 Подбор трансформаторов

Выбранные по каталогу электрические двигатели для привода насосов рассчитаны на работу при напряжении электрического тока U = 400 В.

По заданию напряжение тока в сети энергоснабжения: U = 10000 В. Чтобы обеспечить поступление тока к электродвигателям с требуемым напряжением необходимо предусмотреть установку на насосной станции понижающих силовых трансформаторов.

"Кажущаяся" мощность трансформаторов оценивается по мощности приводных электродвигателей основной группы насосов и мощности электроприводов задвижек, подъемного оборудования, вспомогательных насосов, электроосветительных, электроотопительных устройств и рассчитывается по формуле:

S= k_c · УР_н/з_дв · Cosц + (10 ч 50) при условии S/N ? 1,5,

где S - необходимая для насосной станции мощность трансформаторов, кВА,

N = N_дв + (10 ч 50), кВт,

насосная станция водоотведение

k_с - коэффициент спроса по мощности, зависит, от числа работающих электродвигателей: при двух двигателях k_с = 1, при трех k_с = 0,9, при четырех k_с = 0,8, при пяти k_с = 0,7;

УР_н - номинальная (паспортная) мощность электродвигателей основных насосов (без резервных агрегатов)

Cos ц = 0,88 - коэффициент мощности электродвигателя;

з_дв = 0,88 - КПД двигателя;

з_н - КПД насоса;

10-50 кВа - нагрузка от вспомогательного оборудования. На насосной станции устанавливается 2 рабочих и 2 резервных насосных агрегата. Номинальная мощность (паспортная) каждого электродвигателя 100 кВт, тогда:

S = 1 · (88+88)/0,88 · 0,88 + 40 = 216 ? 220 кВА

Таким образом, суммарная мощность трансформаторов на насосной станции должна находиться в пределах 220 кВА. Отечественной промышленностью выпускаются трансформаторы мощностью: 5, 10, 20, 25, 50, 75, 100, 135, 180, 240, 320, 420, 560, 750, 1000, 1500 кВА и т.д. На насосной станции необходимо установить трансформаторы с оптимальным использованием их мощности. Недогруженные трансформаторы снижают Cos ц ?. Поскольку режим работы насосной станции неравномерный, то и мощность трансформаторов в течение суток будет востребована не одинаково. С учетом этой особенности и имеющего ряда трансформаторов, на насосной станции предусматривается установка 2-х трансформаторов мощностью 135 х 2= 270 кВа.

2.9 Подбор решеток и дробилок

На насосной станции (в приемном резервуаре) устанавливаются решетки и дробилки. При определении типоразмера решеток для каждого конкретного случая необходимы следующие исходные данные: максимальный секундный приток сточных вод, требуемая ширина прозоров решетки и глубина наполнения канала. Тип решетки выбирается по таблице справочника по специальным работам (под редакцией Москвигина).

Необходимая суммарная площадь живого сечения F_cум , м², всех рабочих решеток расчитывается по формуле:

F_cум = Q _мак / V= 0.31/0,8=0.4 м²

где Q _мак - максимальный приток жидкости, м^з/с;

V =0,6-0,9 - скорость движения жидкости в прозорах решетки, м/с, выбираемая в увязке с числом рабочих решеток.

Необходимая площадь живого сечения одной решетки равна:

F= F_cум / n = 2 / 2 = 1 ,

где n - число рабочих решеток (следует принимать минимальное число). Проектируется: 2 рабочих и 1 резервная решетки, 1 - дробилка. Учитывая марки насосов, установленных на насосной станции, по справочнику выбираются:

механизированные наклонные решетки с шириной прозоров - 90 мм, массой каждой-1000 кг;

дробилка марки Д-3б, производительностью 600 кг/ч, массой -565 кг. Марка дробилки выбирается с учетом следующих расчетных данных.

При ширине прозоров в решетках - от 90-125 мм количество отбросов, задерживаемых на решетках, нормируется в пределах 1,2 л/год на одного человека (см. справочник проектировщика под ред. Москвитина).

При норме водоотведения на одного человека - 190 л/сут, число жителей в заданном населенном пункте равно: 16740 м^з/сут * 1000 / 190=88106 чел. Количество отбросов, задерживаемых на насосной станции, составляет:1,2*88106/365=290 л/сут = 83 кг/сут =35 кг/ч. Дробилка работает периодически, по мере накопления отбросов.

2.10 Выбор подъемно-транспортного оборудования

Вид подъемно-транспортного оборудования принимается в зависимости от массы монтируемого оборудования и габаритов здания насосной станции, с учетом удобства их эксплуатации.

Принимаются:

балки неподвижные (монорельсы) с кошками и талями при массе груза до 1000 кг;

краны подвесные (кран-балки) при массе до 5000 кг;

краны мостовые при массе груза более 5000 кг.

Монтируемые агрегаты имеют массу: 800 кг у каждого агрегата.

В этой связи, на станции в подземной части предусматривается: кран подвесной для обеспечения ремонта, монтажа и демонтажа насосных агрегатов, трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры и т.д., аналогично в наземной части станции -- кран подвесной.

2.11 Вспомогательные системы насосной станции

К вспомогательным системам насосной станции относятся: система технического водоснабжения, системы приточной и вытяжной вентиляции.

Система технического водоснабжения на насосной станции проектируется для целей санитарной очистки оборудования и помещений, а также для охлаждения узлов насосных и воздуходувных агрегатов. Вода на насосную станцию подводится из системы городского водоснабжения в бак с разрывом струи, а из бака вихревыми насосами марки ВК 1/16 вода подается на технологические нужды. Предусматриваются два насоса: 1 рабочий и 1 резервный.

Вода, поступающая на охлаждение, должна быть с жесткостью менее 3,56 мг-экв/л, рН=6-9, с содержанием взвешенных веществ до 50 мг/л и температурой до 30°С.

Система вентиляции. В грабельном помещении насосной станции кратность воздухообмена в час принимается равной 1:10. Объем подземной части насосной станции составляет 2200 м³ (по данным геометрических измерений). Для обеспечения требуемого воздухообмена производительность воздуходувной машины должна быть не менее 753,3м^з/ мин и создавать избыточное давление в грабельном помещении не менее чем на 0,1 кг/ см² больше атмосферного. Этим требованиям удовлетворяет воздуходувка марки ТВ 400-1,06М1-01: Q=400 м^з/мин, Р=1,06 кг/ см², М=47кВт , масса агрегата- 1870 кг. На станции устанавливаются 6 воздуходувных машин. По две рабочих воздуходувки для приточной и вытяжной систем и по одной - резервной.

Размещено на Allbest.ru