Насосные станции являются непременным компонентом систем водоснабжения. Проектирование водопроводных насосных станций первого и второго подъемов тесно связано с вопросами устройства водозаборных сооружений, водопроводной сети города, напорных водоводов. Правильный выбор вариантов насосных станций обеспечивает экономию и надежную работу комплексов водопроводных сооружений.

Цели и задачи проектирования

При выполнении проекта студент должен овладеть:

• методикой расчета необходимых значений подачи и напора водопроводных насосных станций;

• методикой подбора насосных агрегатов;

• способами расчета совместной работы насосов и трубопроводов;

• навыками проектирования планов и разрезов насосных станций, подбора вспомогательного и грузоподъемного оборудования;

• способами экономической оценки выбранного варианта.

Содержание и состав проекта

Проект состоит из пояснительной записки (20 – 25 с.) и одного листа чертежей формата А 1.

В пояснительной записке проводятся все необходимые расчеты и обоснование принятых технических решений насосных станций первого и второго подъема.

Графическая часть включает в себя план и два разреза одной из насосных станций (по заданию руководителя), а также аксонометрическую схему трубопроводов и спецификацию оборудования.

1. Определение расчетных расходов

1. Насосная станция 1-го подъема

Насосная станция 1-го подъема (НС1), подающая воду от источника на очистные сооружения, работает в равномерном режиме.

Расчетная подача станции Q_р, м³/ч:

или,

где α - коэффициент, учитывающий собственные нужды очистных

сооружений, α = 1,03 ...1,05;

q_пож - суммарный пожарный расход, л/с;

Т – время пополнения пожарного запаса в резервуарах чистой воды,

Т = 24–36 ч.

В случае аварии части оборудования или трубопроводов насосная станция должна обеспечивать аварийный расход, равный 70% расчетного. Для станций 1-ой, 2-ой, 3-ей категорий снижение подачи допускается на период 3,10,15 суток соответственно; прекращение подачи – не более чем на 10 мин, 6 ч и 24 ч соответственно.

2. Насосная станция 2-го подъема

Насосная станция 2-го подъема (НС2) подает воду неравномерно, в соответствии с графиком водопотребления города и промпредприятий. В час максимального водопотребления расчетная подача станции Q_р, м³/ч:

и ,

где К_макс – максимальный коэффициент часовой неравномерности.

Эта формула применяется в случае безбашенной системы, т.е. когда в городе отсутствует водонапорная башня или другая высоко расположенная регулирующая емкость. Безбашенную систему можно рекомендовать при трех рабочих насосах и коэффициенте часовой неравномерности К_макс не более 1,25 ... 1,3 или при четырех рабочих насосах и К_макс не более 1,3 ... 1,35.

При больших значениях коэффициента неравномерности экономичный режим работы насосов может быть достигнут только либо увеличением количества рабочих насосов, либо путем устройства водонапорной башни, либо применением разнотипных параллельно работающих насосов, либо применением оборудования, позволяющим плавно изменять число оборотов двигателей у насосов.

Сооружение высоко расположенной регулирующей емкости (башни) увеличивает затраты на строительство, но позволяет сократить перерасход электроэнергии на насосной станции 2-го подъема. Поэтому выбор емкости определяется на основе технико-экономического сравнения вариантов. При рассмотрении вариантов учитывают тот факт, что в некоторых районах цена электроэнергии в ночное время ниже, чем в дневное. В любом случае емкость башни должна быть не менее W_м=0,25Q₁/n, м³, где Q₁ – подача одного насоса, м³/ч; n – заданное число включений – выключений насоса в час; обычно n = 3.

Наличие регулирующей емкости позволяет несколько уменьшить расчетную подачу станции в часы максимального водопотребления.

Пример 1

Максимальный суточный расход воды поселка - Q_макс = 15000 м³/сут. Учитывается 2 расчетных пожара по 25л/с и пожар на промпредприятии 20л/с. Расчетная продолжительность тушения пожара – 3 часа. Предпола-гается сооружение типовой водонапорной башни емкостью 800 м³. Коэффициент максимальной часовой неравномерности К_макс = 1,55. Восполнение пожарного запаса за время Т = 24 часа. Норма водопотребления n = 350 л/(чел.сут). Число жителей _жит = 42800 чел. Система водоснабжения - 2-й категории.

Расчетная подача насосной станции 1-го подъема (НС1), без учета пополнения пожарного запаса воды:

Q_р1 = 1,0515000/24 = 656,3 м³/ч или 0,182 м³/с.

С учетом подачи на пожарный запас:

Q_р1^П =656,3 + 1,05 (2  25 + 20)  3  3600 /(100024)=689,4м³/ч или 0,191м³/с.

Аварийный расход Q_ав1 = 0,7  656,3 = 459,4 м³/ч или 0,128 м³/с.

Расчетная (максимальная) подача насосной станции 2–го подъема (НС2) без учета водонапорной башни:

Q_р2 = 15000  1,55/24 = 968,8 м³/ч или 0,269 м³/с,

что составляет 6,45% от суточного расхода.

Аварийный расход Q_ав2 = 0,7  968,8 = 678,2 м³/ч или 0,475м³/с.

Емкость башни составляет (800/15000)  100 = 5,33% от суточного расхода. По графику (рис. 1) определяем (ориентировочно), что расчетную подачу насосов с учетом башни можно принять равной 5,25%, т.е.

Q_р2 = 5,25  15000/100 = 787,5 м³/ч или 0,219 м³/с.

В часы максимального водопотребления недостающие 968,8 – 787,5 = 181,3 м³/ч будут подаваться из резервуара башни. При пожаре подача из башни отключается, и расчетная подача насосной станции 2-го подъема составит

Q_р2^П =0,269 + (2  25 + 20) /1000=0,339м³/с или 1220,4м³/ч.

По данным расчета составляется схема (рис.2) с указанием расчетных расходов, м³/ч. На рисунке в квадратных скобках указаны расходы с учетом пожара, в круглых – аварийный расход, в фигурных – при наличии башни емкостью 800 м³.