6714

20

∙при нескольких расчётных пожарах - в наиболее неблагоприятных узлах сети так, чтобы проверить пропускную способность всех магистральных линий.

3.На расчетной схеме намечается новое или оставляется прежнее направление движения потоков воды, а затем определяются новые первоначальные расчётные расходы воды по участкам сети. Материал и диаметры труб участков сети не менять!

8.3.ПОДГОТОВКА МАГИСТРАЛЬНОЙ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ

К ГИДРАВЛИЧЕСКОМУ РАСЧЁТУ В ЧАС ТРАНЗИТА ВОДЫ В ВОДОНАПОРНУЮ БАШНЮ

1.Из совмещенного графика водопотребления и подачи воды насосами устанавливается час максимального транзита воды в водонапорную башню.

2.Для этого часа определяется подача в сеть насосами насосной станции 2го подъема Qчн и потребление воды из сети Qчп.

3.Секундный расход воды, проходящий через всю сеть транзитом в водонапорную башню, будет равен:

симального транзита воды, л/с;

∑qспт - суммарный отбор воды из сети промышленными предприятиями в этот час, л/с.

5. Определяются новые фиктивные узловые отборы в каждом узле qту по фиктивным узловым отборам из сети в час максимального водопотребления qi по выражению:

6. Вычерчивается новая расчетная схема водопроводной сети. На схему наносятся фиктивные узловые отборы для часа максимального транзита воды в башню, сосредоточенные отборы крупных потребителей и отбор воды в башню

qтб.

7.Намечается новое направление потоков воды по участкам. Направление движения воды по участкам должно быть в сторону водонапорной башни.

8.Определяются новые расчетные расходы воды по участкам сети. После выполнения этих операций сеть будет подготовлена к гидравлическому расчету.

21

9.ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ МАГИСТРАЛЬНОЙ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ

Расчётный режим работы магистральной водопроводной сети в час максимального водопотребления является основным для определения:

∙экономически выгодных диаметров труб водопроводной сети;

∙потерь напора на участках сети;

∙величин свободных напоров в узловых точках;

∙напора насосов насосной станции 2го подъёма;

∙высоты водонапорной башни.

Последовательность операций, выполняемых при расчётах сети для любого режима ее работы, сводится к следующему:

∙производят внутреннюю гидравлическую увязку водопроводной сети;

∙анализируют результаты расчёта, и принимают решения.

Вначале эти операции выполняются для режима работы сети в час максимального водопотребления, а затем и для других режимов работы.

9.1. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ УВЯЗКА МАГИСТРАЛЬНОЙ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ МЕТОДОМ В. Г. ЛОБАЧЕВА – X. КРОССА

Внутренняя гидравлическая увязка магистральной водопроводной сети (нахождение действительных расходов воды, протекающих по участкам) производится в табличной форме (табл. 6) для каждого расчётного режима работы. Расчеты и заполнение табл. 6 производятся в следующей последовательности:

1.Для расчетного режима работы сети, используя расчетную схему, в табл. 6 заносят:

∙номера колец (графа 1);

∙номера участков, образующих данное кольцо (графа 2);

∙длины Lik (графа 3);

∙первоначальные расходы qik (графа 4);

∙диаметры dik (графа 5).

2.Подсчитывают скорость движения воды Vik на участках сети по уравнению неразрывности потока или принимают по таблицам [6] и заносят в графу 6.

3.Принимают поправочные коэффициенты Кik (графа 7) для каждого участка сети по [6] в зависимости от материала труб и скорости движения воды.

4.Принимают удельные гидравлические сопротивления труб Аik (для qik в л/с) в зависимости от материала труб и диаметра труб по [6] и заносят в графу8.

22

Таблица 6. Внутренняя гидравлическая увязка сети по методу В.Г. Лобачева – Х. Кросса.

Значения потери напора записывают в графу 11 со знаком « + » если направление движения воды по участку по часовой стрелке и со знаком « - » при движении воды в обратном направлении.

8.Определяют величину невязки потерь напора ±∆hj в каждом кольце как алгебраическую сумму потерь напора на участках, принадлежащих данному кольцу, и записывают со знаком « + » или « - » в графу 11 для данного кольца сети.

Пока не будут заполнены графы с 1 по 11 для всех колец, другие графы не заполнять!

9.Сравнивают невязки потерь напора ∆hj в каждом кольце с допустимой величиной ∆hдоп = ±(0,3-0,5) м.

10.Если хотя бы в одном кольце получилось, что ∆hj >∆hдоп (по модулю), то приступают к итерационному процессу.

11.Подсчитывают поправочные расходы воды для участков каждого кольца по выражению:

Значения ∆qj заносят в графу 12 со знаком « - » для перегруженных участков и со знаком « + » для недогруженных участков. Если участок принадлежит смежным кольцам, то для него записывают алгебраическую сумму поправочных расходов смежных колец с соответствующим знаком. Для

23

упрощения расчётов величину ∆qj допускается округлять до одного знака после целой части.

12. Вычисляют новые расчетные расходы воды qik на участках сети по

а результаты заносят в графу 13. В выражении (41) q*ik - предыдущий расчетный расход воды на данном участке.

13.Вычисляют произведения (Sik*qik) на каждом участке сети для новых расчетных расходов, а также сумму произведений ∑(Sik*qik) для участков данного кольца и заносят в графу 14 для данного кольца.

14. Подсчитывают потери напора hik по формуле (39), которые записывают со знаком « + » или « - » в графу 15. Затем выполняют операции аналогичные тем, которые описаны в пунктах 8...14 для всех колец 1й итерации. После чего приступают ко 2й итерации и т.д.

15. После окончания внутренней увязки сети по всем элементарным кольцам проверяют величину невязки по объемлющему контуру сети ∑hк = ±

1,5 м.

Если полученная величина невязки для объемлющего контура больше ±1,5 м, то увязку сети по элементарным кольцам продолжают до тех пор, пока не будет выполняться условие ∑hк = ± 1,5 м.

16. Производится корректировка потерь напора по участкам сети. Для этого по расходам воды в последней итерации для каждого участка сети определяют скорость движения воды Vпik. По скорости принимают величину поправочного коэффициента kikn, записывая его в предпоследнюю графу. Уточненные потери напора по участкам определяют по выражению:

и, заносят их в последнюю графу. Снова определяют невязки потерь напора в кольцах и при несоблюдении условия пункта 8 процесс увязки продолжается.

17.Проводится анализ результатов расчета:

∙сравнивают полученные скорости движения воды Vik с экономически выгодными скоростями для данного диаметра труб;

∙при необходимости, изменяют диаметр участка сети и, начиная с этого этапа, все выше описанные операции по увязке сети повторяются снова.

18.Окончательные результаты расчётов наносят на расчётную схему, где кроме узловых и сосредоточенных отборов указывают для каждого участка рас-

чётный расход qik, диаметр dik, и потери напора hik.

Только после выполнения всех выше перечисленных операций можно приступать к расчёту сети при других режимах ее работы при ранее принятых диаметрах труб участков сети.

24

10. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭВМ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ УВЯЗКИ МАГИСТРАЛЬНОЙ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ

При выполнении выпускной квалификационной работы магистральная водопроводная сеть получается многокольцевой, поэтому её увязку рекомендуется производить на ЭВМ. Для внутренней гидравлической увязки сети можно использовать программу, разработанную к.т.н., профессором кафедры ВиВ А. И. Пацюковым. Чтобы затрачивалось меньше машинного времени на гидравлическую увязку сети, необходимо для часа максимального водопотребления произвести (2...3 итерации) вручную. Полученные результаты используются в качестве исходных данных для проведения окончательной увязки сети на компьютере.

10.1. ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

Исходные данные необходимо подготовить сразу на все режимы работы сети [7] и занести в табл. 7 и 8 по ниже приведенным формам. Участки сети и кольца нумеруются в произвольном порядке (см. рис. 3).

В графах 2 и 3 табл. 8 указываются номера колец, между которыми располагается участок при взгляде вдоль направления движения воды на

25

участке для режима работы сети в час максимального водопотребления. Если направление движения потока воды на некоторых участках при работе сети при других расчётных режимах изменяются, то сделайте пометки (*) для этих участков в таблице 8, чтобы затем по запросу программы сделать корректировку.

10.2.ПОРЯДОК РАБОТЫ С ПРОГРАММОЙ

1.Запустите программу увязки водопроводной сети на исполнение.

2.Выберите способ ввода данных (с клавиатуры или из файла). При вводе данных могут быть допущены ошибки. Пометьте место в таблице, где допущена ошибка и продолжайте ввод данных. Если данные были ранее введены и сохранены на диске, выберите способ ввода данных из файла. По запросу программы наберите на клавиатуре имя файла.

3.После ввода данных программа предоставит возможность исправить ошибки как по общим данным о сети, так и по каждому участку сети.

4.Введенные данные после исправления обязательно сохраните в файле под оригинальным именем латинскими буквами. Это необходимо для того, чтобы при случайных сбоях в работе программы или компьютера не вводить вновь данные с клавиатуры, а считать их из файла при повторном запуске программы.

5.Выберите расчетный режим работы сети «час максимального водопотребления», т.к. по нему программой выбираются экономически выгодные диаметры труб.

6.Выберите материал труб сети, одинаковый для всей сети или разный для каждого участка. После этого начинается расчет.

7.При появлении сообщения об окончании расчета необходимо вывести результаты на экран и проанализировать их. Если некоторые результаты окажутся сомнительными (большая или маленькая скорость движения, огромные или нулевые потери напора на участках сети и т. д.), измените на этих участках диаметр или материал труб и снова выполните пункт 7. Знак «минус» перед расходом или перед длиной участка указывает на смену направления движения воды на этом участке в противоположную сторону. Если результаты расчета Вас удовлетворяют, то сохраните в файл.

8.Для каждого следующего расчетного режима работы сети выполняются пункты 7...8, После выбора следующего расчетного режима работы сети (пункт

7)программа предложит откорректировать количество колец и участков, направление движения потоков воды на участках сети. Выполните коррекцию, если необходимо. По окончании расчета проанализируйте результаты, а затем сохраните в файл.

Если при подготовке и вводе данных допущены ошибки и, Вы не произвели их исправление, то в процессе работы программы возможны 3 ситуации:

∙Программа прекращает сеанс работы. Запустите программу еще раз. Введите данные из файла, и исправьте их.

26

∙Долго нет сообщения об окончании расчета. Программа или компьютер «зависли». Нажмите комбинацию клавиш «СТRL+ВRЕАК». Откорректируйте данные. Запустите программу на исполнение.

∙Программа работает нормально, однако результаты расчета получаются не корректные. Откорректируйте данные. Запустите программу на исполнение.

10.3. РЕЗУЛЬТАТЫ УВЯЗКИ МАГИСТРАЛЬНОЙ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ НА ЭВМ

Результаты внутренней гидравлической увязки магистральной водопроводной сети при работе в час максимального водопотребления приведены в табл. 9.

Аналогично представляются результаты внутренней гидравлической увязки сети при работе для других режимов (пожар в час максимального водопотребления и максимальный транзит воды в контррезервуар в час минимального водопотребления).

Таблица 9. Результаты расчета сети на пропуск максимального часового водопотребления.

Знак «-» перед расходом означает, что направление движения воды на этих участках сменилось на обратное по сравнению с первоначальным.

11. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ВОДОВОДОВ

Расчёту подлежат водоводы, соединяющие сеть с насосной станцией второго подъёма и с водонапорной башней. Число водоводов принимается не менее двух. Расчетный расход по каждому водоводу от насосной станции 2го подъема до сети будет равен:

27

Диаметры водоводов определяются по таблицам [6] в зависимости от расчётного расхода в час максимального водопотребления, экономического фактора и материала труб. Если диаметр водопроводной сети в точке подключения будет больше чем диаметр водоводов, то последний принимается по максимальному диаметру сети.

Суммарные потери напора в водоводах с учетом потерь напора на местные сопротивления составят:

По [6] принимают диаметры водоводов, а по формуле (44) определяют потери напора в водоводах.

12. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ

Результаты гидравлических расчетов сети и водоводов используются для определения высоты водонапорной башни, свободных и пьезометрических напоров в узловых точках, а также напора насосов насосной станции второго подъёма.

12.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОБОДНЫХ НАПОРОВ В УЗЛОВЫХ ТОЧКАХ СЕТИ

Расчёт величин свободных напоров в узловых точках для каждого режима работы сети ведут в табличной форме (табл. 10) в такой последовательности:

∙записывают потери напора на участках магистральной кольцевой сети в соответствии с выполненным гидравлическим расчетом;

∙определяют отметки земли в каждой узловой точке сети по плану населенного пункта и высчитывают отметки низа трубопроводов согласно рекомендациям п. 11.40 [1];

∙назначают свободный минимальный напор в диктующей узловой точке в

зависимости от этажности застройки. Минимальный свободный напор при максимальном хозяйственно-питьевом водопотреблении определяется согласно п. 5.11 [1]:

28

При тушении пожаров минимальный свободный напор принимается согласно п. 4.4 [3] и равняется Нсвд= 10 м.

∙ в диктующем узле определяют пьезометрическую отметку напора

Пд= Нсвд + Zд, м (49)

где Zд - отметка земли в диктующей точке, м;

∙определяют пьезометрические отметки напора в остальных узлах сети Пi по формуле:

(50)

где hik - потери напора на участке (принимаются со знаком “+” , если направление движения воды по участку не совпадает с направлением обхода сети и наоборот);

где Zi - отметка земли в данной узловой точке, м.

По результатам табл. 10 строят профиль водопроводной сети с линиями пьезометрических напоров.

Таблица 10.

Определение свободных напоров в узловых точках сети.

где Hсвд - свободный напор в диктующей точке, м;

∑h - сумма потерь напора в сети при движении воды от башни до диктующей точки по любому пути в м;

(Zб – Z) - разность геодезических отметок земли у башни и в диктующей точке, м.

29

12.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПОРА НАСОСОВ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ ВТОРОГО ПОДЪЁМА

Необходимые расходы и напоры в системе обеспечиваются насосной

Напор насосов определяют для всех рассчитанных режимов работы сети, принимая Hг и ∑h для соответствующего режима. ∑h следует увеличивать на 10...20% для учёта потери напора в соединительных частях и арматуре, устанавливаемых на трубопроводах.

Геометрическая высота подъёма воды насосами составит:

где П – пьезометрическая отметка напора в точке, принятой за расчетную для определения напора насосов (по табл. 10), м;

Пр – отметка расчетного уровня воды в резервуаре чистой воды, м. Значение величины П принимается в точке подключения водоводов от

насосной станции к сети. При работающей башне величину Нг определяют с учётом высоты бака водонапорной башни.

По напору и подаче подбирают марки насосов. Анализируют работу подобранных насосов при различных режимах работы сети [8]. При необходимости, для других режимов работы сети, подбирают другую марку насосов.

12.4. ВЫВОДЫ О РАСЧЁТЕ СЕТИ

На основании пунктов 12.1 - 12.3 можно составить общую картину о работе системы водоснабжения и выявить:

∙участки сети с неэкономичным режимом работы;

∙напоры насосов и свободные напоры в расчетных узлах при различных

режимах работы сети и т.д.

СНИЖЕНИЕ НАПОРОВ НАСОСОВ или соотношения напоров насосов при различных режимах работы сети достигается увеличением диаметров труб на участках с большими скоростями движения воды.

ВЕЛИЧИНЫ СВОБОДНЫХ НАПОРОВ можно уменьшить, увеличив диаметры труб на участках с большими скоростями или изменением трассировки магистралей и точки подачи воды от насосной станции в магистральную сеть.