Насосные станции систем водоотведения

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Построение ступенчатого графика притока сточных вод и определение числа ступеней

1.1 Построение графика почасового притока сточных вод и его анализ

Приток сточных вод на насосную станцию в течении суток осуществляется неравномерно. Значения часового притока сточных вод определяют с учетом общего коэффициента неравномерности К_gen^max = 1,6. Значения этого коэффициента зависят от среднего расхода сточных вод Q, л/с, и принимают по табл. 2 [1].

По этим значениям (табл. 1.1) построен график, представленный на рис. 1. Анализ графика показывает, что величина максимального часового притока составляет 6,70 % (с 8 до 11 ч), минимального - 1,65 % (с 22 до 5 ч) от суточного.

Рис. 1. График притока сточной жидкости на насосную станцию.



1.2 Определение производительности насосной станции и числа ступеней (количества рабочих насосов)

Расчётная подача насосной станции должна быть равна или несколько превосходить максимальный часовой приток сточных вод. Исходя из графика водоотведения расчётная часовая производительность насосной станции Q_р,м³/ч:

Q_р =

Принята работа насосной станции в трехступенчатом режиме. Откачка максимального притока осуществляется четырьмя насосами.

1.3 Определение производительности рабочих насосов

Согласно ступенчатому графику притока сточных вод на насосную станцию (Рис.1.), на третьей ступени параллельно работают четыре однотипных насосных агрегата, суммарная подача которых обеспечит откачку Q_р.

При выключении из работы одного насоса (вторая ступень) производительность оставшихся увеличивается. Это увеличение учитывается коэффициентом , величина которого зависит от числа параллельно работающих насосов

При выключении из работы двух насосов (первая ступень) производительность оставшегося увеличивается.

1.4 Выбор числа резервных насосов

Исходя из принятой категории надёжности действия и числа рабочих насосов - число резервных насосов равно двум.



2. Проектирование вне станционных напорных трубопроводов

2.1 Определение диаметра вне станционного трубопровода и потерь напора в нём

Так как проектируемая насосная станция относится ко второй категории надежности, то принято два напорных водовода.

Для прокладки напорных трубопроводов применяют преимущественно неметаллические трубы в зависимости от условий строительства и эксплуатации, а также от развиваемого напора насосной станции. В данном курсовом проекте применяем пластмассовые трубы.

Напорный трубопровод должен иметь уклон в сторону насосной станции. Расстояние между трубопроводами при параллельной прокладке должно быть не менее 1,5 м.

Диаметр вне станционного напорного трубопровода определяется по средне кубическому расходу

Q_н.в.

Q_н.в.

где Q₁ - производительность 1-й ступени

ф₁ - время работы соответствующих ступеней за сутки, ч;

n - количество напорных водоводов.

В часы суток, когда производительность первой ступени Q₁ больше притока Q_пр, время её работы, ч:



В другие часы суток, когда приток становится больше производительности первой ступени, но меньше второй ступени (или третьей ступени), время работы:

второй ступени

первой ступени

Полученные значения сведены в табл. 1

Часы суток	Первая ступень	Вторая ступень	Третья ступень
0-1	0,9
1-2	0,9
2-3	0,9
3-4	0,9
4-5		0,87	0,13
5-6		0,28	0,72
6-7		0,34	0,66
7-8			1
8-9			1
9-10			1
11-12		0,7	0,3
12-13	0,35	0,65
13-14		0,43	0,57
14-15		0,2	0,8
15-16		0,2	0,8
16-17		0,41	0,59
17-18		0,41	0,59
18-19		0,81	0,11
19-20		0,87	0,13
21-22		0,87	0,13
22-23	0,75	0,25
23-24	0,9

По [2] определен диаметр трубопровода с учетом скоростей. Диаметр составляет 400 мм.

Для выбранного диаметра сделана проверка на максимальную скорость при максимальной откачке и определены потери напора. Результаты занесены в таблицу 2.

Расчетный расход Qр,л/с	d,мм	V,м/с	1000i	l,км	Н=i*l,м	?Нн.в=1,1Н,м
Max: 191,25	400	1,12	3,59	2,200	8,18	9
Н.в: 72,5	400	0,44	0,66	2,200	1,49	1,64
Min: 51,39	400	0,5	0.6	2,200	1,3	1,43



3. Выбор насосного агрегата

гидравлический насосный дренаж двигатель

3.1 Ориентировочное определение расчетного напора насоса

Напор насосной станции составляет, м.

Н_р = Н_ст + ?Н_нв + ?h + h_вдм+ h_свв;

гдеН_р - расчетный напор насосов, м;

Н_ст - статический напор насосов, м;

?Н_нв - потери напора в наружных напорных водоводах, м;

?h - сумма потерь напора во внутренних коммуникациях насосной станции, предварительно приняты 1,5 м;

h_вдм. - потери напора в водомере, предварительно принятые 1 м

Н_р = 6,09+9+2+0+0,5 = 17,59.

Статический напор:

Н_ст = Z_потр - Z_р = 179,2 - 172,5= 6,7 м.

где Z_потр - отметка максимального уровня воды в приёмной камере очистных сооружений, м;

Z_р - отметка расчетного уровня сточных вод в приёмном резервуаре насосной станции, м:

Z_р = Z_л - Нп.р./2;

Z_р = 173,5-2/2 = 172,5м.

где Z_л - отметка лотка подводящего коллектора, м;

Нп. р. - глубина приёмного резервуара. Принята 2 м.



3.2 Выбор типа насосов

Выбор типа насосов осуществляется по расчетному напору Н_р и по расчетной производительности Q_н .

Выбран насос типа СД 450/22,5. Характеристика насоса приведена на рис. 1. и на рис. 2

Рис. 1. Характеристика насоса СД 450/22,5.



Рис. 2. Габаритные размеры электро-насосного агрегата типа СД 450/22,5.

3.3 Подбор двигателя для привода насоса

Мощность двигателя, принимаемого для привода насоса:

N_дв =

гдеQн - производительность насоса, м³/с;

Н_р - расчетный напор, м;

с - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³;

g - ускорение силы тяжести, м/с²;

Кз - коэффициент запаса, учитывающий возможные перегрузки двигателя.

з_н - КПД насоса, принятый по характеристике Q = f(з);

зn - КПД передачи (з = 1,0).

N_дв = .

Выбран двигатель АИР 280M6 мощностью 90 кВт.



4. Проектирование трубопроводов насосной станции

4.1 Проектирование внутристанционных всасывающих и напорных трубопроводов, подбор трубопроводной арматуры

Внутристанционные трубы выполняются из стальных труб на сварке.

Диаметры трубопроводов подобраны по расчетному расходу с учетом рекомендуемых скоростей движения:

гдеQн - производительность насоса, м³/сек;

v - расчётная скорость движения воды в трубопроводе, м/с.

;

Принимаются стальные электросварные трубы по ГОСТ 8696-74* с толщиной стенки 9мм.

На горизонтальных участках трубопровода установлены задвижки, на вертикальных -обратные клапаны.

Для опорожнения напорной линии, а также для взмучивания осадка в приемном резервуаре предусмотрен трубопровод диаметром 100мм.



5. Подбор устройства для учёта количества перекачиваемой жидкости

Принимаем расходомер: ЭХО-Р-0,2 D_y=400мм

Рис. 3 ЭХО-Р-02 ультразвуковой расходомер сточных вод

Рис 4. Схема установки расходомера АКРОН-01 и ЭХО-Р-02



6. Проектирование приёмного резервуара насосной станции

6.1 Определение вместимости приёмного резервуара

Согласно требованиям [1] объём приёмного резервуара насосной станции надлежит определить в зависимости от притока сточных вод, производительности насосов и допускаемой частоты включения электрооборудования.

Частота включений насосных агрегатов в течение 1ч принимается равной трем.

Пятиминутная подача насоса:

где максимальный приток на насосную станцию

Максимальный часовой приток на насосную станцию составляет 6,7% от суточного притока, тогда 50% притока равен 3,35% и разделена три части по 1,12%, которые отложены на оси координат. Минимальная ёмкость резервуара равна W_пр.р 0,46%.

Объем приемного резервуара равен 69,89м³

6.2 Оборудование приемного резервуара

Для защиты насосов от засорения и механической очистки сточных вод в приемном резервуаре насосной станции устанавливаем решетки.

Принимаем решетку грабельную реечного типа СУ/СУЭ.



Таблица

	Параметр	Значение
1	Ширина прозора, мм	5
2	Расстояние между стержнями, мм	10
3	Количество стержней, шт	Ширина решетки в мм /10
4	Количество перемычек, шт	Губина канала в мм / 300
5	Угол наклона к горизонту, град	60±3
6	Количество граблин, шт	3-6
7	Шаг цепи, мм	100
8	Скорость движения граблин
	минимальная, м/с	0,01-0,016

Дно приемного резервуара устраивается с уклоном >0,1 в сторону приямка всасывающих труб. К всасывающим трубопроводам каждого насоса подводят трубопроводы для взмучивания осадка. Для монтажа и демонтажа решеток предусматривают необходимое подъемно - транспортное оборудование. Типоразмеры решеток СУ/СУЭ

Типоразмер	Размеры решетки	Размеры канала	h, мм	Н, мм	В, мм	S, м кв.	R, мм
	K, мм	L, мм	ширина, мм	глубина, мм
0506	500	2650	500-600	600-900	920	1257	392	0,36	1900



6.3 Определение отметок уровней включения и отключения насосов

Включение насосов - автоматическое и зависит от притока сточной жидкости

Минимальный расчётный уровень воды в приёмном резервуаре при включении насоса:

где Z_max - отметка максимального уровня воды в приёмном резервуаре, принята равной отметке лотка; n - число ступеней.



7. Составление схемы насосной станции, размещение агрегатов, определение размеров фундамента

7.1 Размещение насосных агрегатов в машинном зале

Насосы расположены в один ряд вдоль стенки, отделяющей машинный зал от приёмного резервуара. Размещение агрегатов в машинном зале вполне обеспечивает безопасность и простоту обслуживания, возможность реконструкции станции с незначительными затратами средств. В маш-зале предусмотрена монтажная площадка, размеры которой определены габаритами оборудования.

7.2 Определение размеров фундамента

Размеры рамы и фундамента под насосный агрегат определяют по размерам насоса и подобранного к нему электродвигателя. Минимальную длину и ширину фундамента принимают на 50…100мм больше длины и ширины фундаментной рамы.

Высота фундамента; м

где:

М_н.а. - масса насосного агрегата;

b, l - соответственно ширина и длина фундамента, м;

с - плотность материала, кг/м³ .

.



8. Графоаналитический расчет

8.1 Гидравлический расчет трубопроводов насосной станции

Гидравлическое сопротивление внутристанционного всасывающего трубопровода, с²/м⁵:

S₂ = ? с²/м⁵

- напорного внутристанционного трубопровода:

S₃ =? с²/м⁵

- вне станционного напорного трубопровода:

S₄ = с²/м⁵

где Н н.в. - потери в напорном трубопроводе, м;

h вдм - потери напора в водоизмерительном устройстве.

8.2 Графоаналитический расчёт совместной работы насосов и трубопроводов

Цель данного расчёта - определение координат рабочей точки насоса. Для нахождения этой точки системы насос - трубопровод необходимо найти общую точку на характеристиках насоса и трубопровода. Построены суммарные характеристики насосов при их параллельной работе и характеристики трубопроводов насосной станции

Характеристика трубопроводов построена по уравнению:

Н=Нст + ?h(m/n) ?h(m/n)=Sпр·Q²н

Sпр - приведенный коэффициент сопротивления системы;

?h(m/n) = [S₁ + S₂ + S₃ + (m/n)²·S₄]·Q²н

где: m - число рабочих насосов;

n - число напорных водоводов.

;

;

;

.

Насосная станция II категории надёжности действия и при наличии аварийного выпуска насосной станции должна обеспечивать 70%-ный расчётный расход. В случае, если данное условие не выполняется, т.е. производительность насосной станции падает более, чем на 30%, то для достижения необходимой степени обеспеченности подачи воды между водоводами следует устраивать перемычки с установкой задвижек.



Таблица

Режим работы насоса	Кол-во раб. наc m	Кол-во напорн вводов, n	Расчетные величины	Подача насоса м3/ч
				Qн	0,05	0,1	0,2	0,3
				Qн2	0,0025	0,01	0,04	0,09
Нормальный	4	2	1067,1		2,60	10,60	21,30	96,00
					0,2	0,4	0,8	1,2
Нормальный	3	2	635,4		1,58	6,30	25,40	57,00
					0,15	0,3	0,6	0,9
Нормальный	1	2	142,0		0,35	1,42	5,68	12,78
					0,05	0,1	0,2	0,3
Аварийный	4	1	4027,5		10,50	40,27	161,10	362,47
					0,2	0,4	0,8	1,2
Аварийный с перемычками	4	1	1047,1		2,60	10,47	41,88	94,20
					0,2	0,4	0,8	1,2

Определяем количество перемычек между напорными трубопроводами одинакового диаметра:

Количество перемычек:

штук.



8.3 Анализ графика работы насосной станции

Графоаналитический расчёт совместной работы насосов и трубопроводов позволяет определить рабочие параметры насоса при различных режимах, работы насосной станции. Результаты анализа работы насосов сводятся в таблицу 3

Таблица 3.

Режим работы Н.С.	Производительность, м3/с	Подача одного насоса, м3/с	Напор насоса, м	КПД насоса, %
	требуемая	фактическая			максим.	фактич.
Нормальный	0,377	0,445	0,125	19	60	62
Нормальный	0,230	0,375	0,135	18	60	62
Нормальный	0,100	0,200	0,2	10	60	47
Аварийный	0,377	0,225	0,225	22	60	29
Аварийный с перемычками	0,377	0,430	0,125	19	60	62

По результатам графоаналитического расчета подача одного насоса при работе четырех насосов на два водовода возрастает на 5%, что не превышает допустимые 15%. Действительная производительность насосной станции превышает расчетную на 3,7%. Необходимо предусмотреть регулирование подачи насосов путем дросселирования. При наличии аварийного режима производительность насосной станции падает более, чем на 30%, поэтому для достижения необходимой степени обеспеченности подачи воды между водоводами следует устраивать перемычки с установкой задвижек. Количество перемычек по расчету принимаем 2. По характеристики с перемычками определяем, что производительность насосной станции возрастает на 2,8%.



9. Проектирование и расчёт системы технического водопровода и дренажа

9.1 Подбор технических насосов

Технический водопровод подаёт воду на охлаждение и гидро уплотнение сальников рабочих насосов. Для защиты сети хоз-питьевого водопровода от возможного загрязнения технический водопровод подключается к хоз-питьевому через бак «разрыва струи».

Вместимость бака принимаем 1,5 мі.

Напор насосов технического водопровода:

Нт.н.=Нр. - (Zд.б. - Zо.н.) + ?H = 21,28 - (174,28 - 171,55) + 2 = 16,27 м.

где Нр. = 21,28 м, напор, развиваемый основными насосами, м; Zд.б. - отметка дна бака, равная 174,28м; Zо.н. - отметка оси насоса равная 171,55м;

?H - рекомендуемое превышение напора, м. В качестве технических насосов принимаются насосы типа ВКС 2/26 (1 рабочий, 1 резервный).

Марка	Подача, л/с.	Напор, м	Мощность, кВт	Масса, кг	Габариты в плане, мм
ВКС 2/26	0,75…2,2	60…20	5,5	130	947х320

9.2 Подбор дренажных насосов

Подача дренажных насосов

Q_др=2 (Уq₁+q₂)

где: Уq₁ - утечка через сальники, л/с;

q₂ - фильтрационный расход, л/с:

q₂=1,52 + 0,001·W = 1,52 + 0,001·9796,8 = 11,32 л/с.

W - объём части машинного зала, расположенный ниже max отметки грунтовых вод.

Q_др=

В качестве дренажного насоса принят насос ГНОМ 10/10T.

Марка	Подача, л/с.	Напор, м	Мощность, кВт	Масса, кг	Габариты в плане, мм
ГНОМ10/10Т	1,4…5	12…6	1		210



10. Электроснабжение насосной станции

10.1 Особенности потребителей электроэнергии

Канализационная насосная станция использует электроэнергию для питания электродвигателей рабочих и резервных насосов, двигателей дренажных и технических насосов, задвижек с электроприводом, устройств автоматики, освещения и вентиляции.

Насосная станция получает электропитание от районных электросетей и местных электростанций. Для составления принципиальной схемы электрических соединений и подбора необходимого электрооборудования определяем мощность и рабочее напряжение электропотребителей насосной станции. Параметры электропотребителей заносим в таблицу.

Таблица

Потребители электроэнергии	Тип двигателя	Рабочее напряжение	Паспортная мощность	количество	Суммарная мощность
1. Рабочий насос СД 450/22,5	4А280 6	220/380	75	4	300
2. Дренажный насос : ГНОМ 10/10Т		220/380	1	1	1
3. Технический насос: ВКС 2/26		220/380	5,5	1	5,5
4.Электропривод задвижки	ТУ 26-07-1025-75	220/380	1	16	16
5. Грузоподъёмные устройства: Кран - балка Электрич. тали	АОС61-6 АОЛ-012-4	220/380	7,5 0,6	2 1	15 0,6
6. Решетка		220/380	0,37	2	0,74
7., Вентиляция.		220			33,88
8. Освещение		220			33,88
9. Автоматика и приборы		220			50,83
Итого:					457,43



10.2 Определение мощности трансформаторных подстанций и выбор трансформатора

Понижающие трансформаторы принимаем для низковольтного оборудования:

где Кс - коэффициент спроса по мощности, зависит от числа работающих электродвигателей.

Рn - паспортная мощность приводных электродвигателей основных насосов, а также других электроприводов, кВт;

здв - коэффициент полезного действия электродвигателя насоса,%

соs ц - коэффициент мощности электродвигателей;

Sо - потребляемая мощность отопительных и осветительных приборов.

По рассчитанным данным принимаем 2 трансформатора ТМ - 1000/35 - У1

Тип трансформатора.	Размеры, мм.	Масса, кг	Сочетание напряжений, кВ
	L	B	H		ВН	НН
ТМ-1000/35-У1	2450	1350	2700	4430	35	3,15	6,3	10,5
КРУ -10Ц	1200	900	2000	1000

10.3 Выбор грузоподъемного оборудования

Грузоподъемное оборудование выбирается исходя из наибольшей массы монтируемого оборудования и периодичности его использования, а также безопасности подъемно-транспортных операций. Для подъема и погрузки в транспорт решеток предусматривается таль грузоподъемностью 2т. Для подъема и погрузки в транспорт насосного оборудования используется кран подвесной ручной однобалочный грузоподъемностью 5т.

10.4 Определение высоты насосной станции

где высота надземной части здания

высота подземной части здания

где высота авто транспортирующего насосный агрегат

высота запаса

высота насосного агрегата

высота строповки груза

высота грузоподъемного оборудования

высота подкранового пути

Высота насосной станции:

Подземная часть здания проектируется круглой в плане, в виде ж/б колодца, где размещается приемный резервуар и машинное отделение. Диаметр колодца 15м.

Подземную часть здания выполняют из монолитного ж/б и ее сооружение ведут методом “стена в грунте”

Толщина стен принята 0,55м.

Размещено на Allbest.ru