Целями данного курсового проекта является:
овладение навыками решения задач по гидравлическим расчётам, выбору насосов,
анализу совместной работы насосов и водопроводной сети, компоновке оборудования
и строительных конструкций, оценке занятости насосных агрегатов, расходу
электроэнергии.
Подбираются трубопроводы для всасывающей и
напорной линии. Количество всасывающих линий и напорных линий согласно [2, п.7.5, 7.6]
должно быть не менее двух. Выполняется гидравлический расчет трубопроводов
(таблица 2), с учетом того, что всасывающие трубы определяются на расход 840 л/с,
а напорные на подачу Qн=840/2=420 л/с.
Подбираются трубы согласно [2], материал - сталь, диаметры определяются по [3].
Всасывающие водоводы:
Потери во всасывающих водоводах, hвс,
м, вычисляем по формуле
,
(1)
где -
местные сопротивления – плавный вход в трубу, отвод и задвижка,
∑xвх=0,2
м,
∑xо=0,6
м,
∑xз=0,2
м
=
0,2+0,6+0,2=1,0 м;
Lвс – длина
всасывающего водовода, Lвс = 0,14 км.
hвс = 1*1,312/(2*10)+1,22*0,14=0,256м.
Напорный водовод:
Потери в напорных водоводах hн,
м, составляют
,
(2)
где K –
коэффициент, учитывающий местные потери, K=1,1;
Lн – длина
напорного водовода, Lн = 8,6 км.
Таблица 2 – Расчет всасывающих и напорных
водоводов
Всасывающие
водоводы
Напорные
водоводы
Q, л/с
dу,
мм
v, м/с
1000i
Число
труб
Q, л/с
dу, мм
v, м/с
1000i
Число труб
840
1000
1,31
1,22
2
420
800
1,07
1,97
2
Потери
напора hвс =0,256
Потери
напора hн=18,3
Определение напоров сведено в таблицу 3
Таблица 3 – Расчетные напоры
Напоры
Расчет
Примечание
Статические
max
Нмакс ст
=Zдпсп-Zmin+hcв =
26м-свободный напор
при max режиме
=67,2-47,1+26=46,1 м
транзит
Нтр ст = Zр-Zmin =
пожар
Нстп
= Zдтп-Zд+10=
10м-свободный напор
при пожаре
=68,1-45,6+10=32,5 м
авария
Нст =Нставария=46,1
м
Насосы
max
Нн=Нст+hн+hвс+hмз+hс+hвдм =
hмз=3м, hс=15,1м.
=46,1+18,3+0,3+3+15,1+3,84=86,64
м
пожар
Ннп=Нстп+Σh(Qп/Qmax)2 =
=32,5+40,54(915/840)2
=80,60 м
транзит
Ннтр=Нсттр+Σh(Qтр/Qmax)2 =
=42,8+40,54(458,3/840)2
=54,86 м
авария
Ннав=Нстав+(Σh-hн) +4*
hн =
=46,1+(40,54-18,30)+2,5*18,30=114,54
м
Сумма потерь,будет равна
(3)
где hмз –
потери напора в пределах машинного зала, hмз=3м;
hс – потери в
сети города, hс=15,1м;
hвдм – потери в
диафрагме, определенные по формуле
(4)
где m –
относительное сужение потока диафрагмой, m=0,2.
м.
4 Расчёт
характеристик водопроводной сети
Характеристики
водопроводной сети имеют вид
Нс
= Нст + Sh
= Нст + КQ2, (5)
где
Нст – высота подъёма воды, м; Sh – сумма потерь напора, м;
К
= Sh/Q2 – коэффициент сопротивления водопроводной сети.
При
подаче воды в контррезервуар (транзит) и на тушение пожаров потери напора определяются
по формулам
Shтр = Sh(Qтр/Qмакс)2,
(6)
Shп = Sh(Qп/Qмакс)2;
(7)
где Qмакс -
максимальная подачи станции; Qмакс=0,840
л/с;
Qтр - подачи
станции при транзите; Qтр=0,458 л/с
Qп - подачи
станции при пожаре; Qп=0,915 л/с;
Sh – потери напора, м.
Коэффициенты
сопротивления водопроводной сети будут равны
Кр=40,54/0,8402=57,45
с2/м5,
Ктр=12,07/0,4582=57,54
с2/м5,
Кпож=48,10/0,9152=57,45
с2/м5,
Кав=68,44/0,5882=197,94с2/м5.
Расчёт
характеристик водопроводной сети сводят в таблицу 4.
Таблица
4 – Уравнения характеристик водопроводной сети
Расчёт характеристики
сети, с2/м5
Примечание
Нс = 46,1+57,45*Q2
Рабочий
Нс = 42,8+57,54*Q2
Транзит
Нс = 35,2+57,45*Q2
Пожар
Нс = 46,1+197,94*Q2
Авария
5 Выбор насосов
Число рабочих насосов подобрано, руководствуясь соотношение
n=Qмакс/Qмин , n=840/458,3=1,83»2 насоса
По расчетной
подаче Qсут.макс = 840 л/с и напору Нн=86,64
м принимаются насосные агрегаты Д2000-100, n = 960 об/мин,
D=855 мм, два рабочих с подачей Qн=840/2=420
л/с и два резервных согласно [2, п.7.3], уравнение напорной характеристики Н=121-75Q2.
Так как Qд
превышает Qр более 10%, то насосы подвергаются обточке рабочих колес.
Диаметр
обточенного колеса Добт , мм, определяется по формуле
Добт
= , (8)
где Qобт –
подача насоса с обточенным колесом;
Q – подача насоса с родным
колесом;
Добт - диаметр обточенного рабочего колеса.
Значение
Qпод находят из уравнения
Hн = КQ2, (9)
где
Н = КQ2 , её постоянная
К = .
К
= =122,7
121-75Q2/4=122,7 Q2 Þ Qпод = 0,925 м3/с.
Добт
=0,860*855/0,925 =795мм.
В
характеристике насоса с Добт начальную ординату а0обт
вычисляют из соотношения Нобт = Нс, откуда
ao -75 Q2/4 = 46,1+57,45 Q2 Þ ao = 100 м.
Получим
Н=100 - 75.
Мощность электродвигателя находится по формуле
Nдв = KρgQ1нН1н/1000ηн
, (10)
где Q1н, Н1н
- подача и напор одного насоса;
ηн – КПД насоса при подачи Qн=420 л/с, ηн = 73%;
K – коэффициент запаса;
Nдв = 1,1*1000*9,8*420*86,6/1000*0,73=537
квт.
Таблица 5 – Насосные агрегаты
Параметры
Наименование, величина
Примечание
Расчётные подача и
напор
Qсут.макс =840
л/с; Нн=86,6 м
Марка и масса агрегата
Д2000-100, 8310 кг
Диаметр рабочего
колеса
795 мм
Скорость вращения
960 об/мин
Мощность
электродвигателя
537 кВт
Число рабочих агрегатов
2
Число резервных
агрегатов
2
Характеристика насоса
Н=100-75Q2
Рисунок 3
Габариты агрегата
35751550
Рисунок 4
Размер монтажного
пятна
32721600
Рисунок 5
Рисунок 2 – Первоначальная характеристика насоса
Д2000-100 n=960 об/мин,
Д=795мм
Рисунок 3 – Характеристика насоса после обточки
рабочего колеса
Рисунок 4 – Габариты агрегата
К
размерам рамы добавлено по 100 мм на каждую сторону – это монтажное пятно 3272
×1600 мм (рисунок 4).
Рисунок 5 – Размеры монтажного пятна
Рисунок 6 – Присоединительные размеры
6 Проектирование
машинного зала
6.1 Расчет машинного зала в плане
Арматура машинного зала (рисунок 7) позволяет
ремонтировать любой участок трубопровода, клапан или задвижку при работе насосов
Спецификация труб приведена в таблице 6, арматура и фасонные части - в таблице
7, расчетные размеры машинного зала - в таблице 8.