Определение параметров и рабочих характеристик основного и вспомогательного оборудования водозаборов

К основному оборудованию водозаборов из поверхностных источников относятся решетки, сетки, насосы, затворы и промывные устройства. Вспомогательное оборудование составляют гидроэлеваторы для откачки наносов из водоприемных камер, компрессоры, вакуум-насосы, дренажные насосы, грузоподъемное оборудование, оборудование для обогрева решеток, устройства для промывки сеток, решеток, самотечных линий и т. д.

Параметры основных насосов находят исходя из требуемой надежности подачи воды на очистные сооружения. Количество насосных агрегатов принимается равным: для 1-ой категории — на каждую секцию 1 рабочий, 1 резервный.

Напор насосов определяется по формуле:

(51).

м.

По расчетному напору (Ни = 20,73 м) и расходу каждой секции при аварийном режиме (Qв = 0,13 м3/с) подбираем марку насосов, диаметр всасывающих и напорных линий.

Принимаем насос марки Д800−28, подача насоса 1000 м3/ч, напор 24, частота вращения рабочего колеса 960 об/мин, мощность 75 кВт, КПД насоса 85%, допустимая вакуумметрическая высота всасывания 5 м, диаметр рабочего колеса 460 мм.

Диаметр всасывающих и напорных линий, м, определяется по формуле:

(52).

где — скорость во всасывающем или напорном водоводе, м/с;

— число линий водовода, равное 2.

м,.

м.

Отметка осей основных насосов принимается не выше:

(53).

где — допустимая вакуумметрическая высота всасывания насоса, принимаемая по его рабочей характеристике в зависимости от расчетной подачи воды, м, ;

• — коэффициент удельного гидравлического сопротивлении всасывающей линии насоса, с2/м6, с2/м6;
• — длина всасывающей линии, 6,71 м;

— сумма коэффициентов местных сопротивлений всасывающей линии Уом = 0,35;

— площадь живого сечения всасывающей линии, 0,159 м²;

— подача насоса, равная 800 м3/ч или 0,22 м3/с;

— скорость движения воды во всасывающем патрубке насоса, м/с, определяемая по формуле.

(54).

.

Скорость движения воды в напорном патрубке составляет:

.

Расход воды на промывку сеток, м3/с, определяется по формуле:

(55).

где — число одновременно работающих промывных устройств, принимается равным 1;

— коэффициент расхода отверстий промывных устройств, ;

— площадь отверстий, через которые происходит истечение промывной воды, ;

— напор воды в промывном устройстве (напор воды установленного насоса), равный 28 м.

м3/с.

Суммарный расход воды на промывку сеток водозабора обычно не превышает 2% от его расчетной производительности. При расходах воды на промывку, превышающих, гидравлические способы регенерации сеток становятся экономически невыгодными. В таких случаях прибегают к водовоздушному способу промывки сеток, а также к интенсификации процессов отделения от них загрязнений вибрационным способом. Выбор типа применяемых насосов решается по принципу обеспечения экономически наивыгоднейших скоростей течения воды.

Гидроэлеваторы для откачки ила и отложившихся в приемных камерах взвесей подбираются по их расчетным производительности и напору Н. Производительность гидроэлеватора определяется по объему отложившихся в камере взвесей, плотности взвесей, равная 2500 кг/м3, расчетному времени их откачки, равному 24 ч и концентрации взвесей в откачиваемой пульпе в долях, равная 0,01.

м3/ч. (56).

Масса извлекаемых из воды сетками взвешенных веществ, кг/сут, определяется по формуле:

(57).

где — процент задерживания взвешенных веществ сетками, равный 2%;

— концентрация взвешенных веществ, равная 1,6 кг/м3;

— производительность водозабора, равная 662,5 м3/сут.

кг/сут;

м3/ч.

Напор гидроэлеватора — сумма геометрической высоты подъема взвесей и потерь напора при их транспортировке от места отложения к месту складирования. Напор рабочего потока воды в гидроэлеваторе должен быть не меньше:

(58).

где — напор гидроэлеватора, определяемый расчетом:

(59).

где — отметка площадки складирования осадка очистных сооружений, м;

(60).

где — отметка пола наземной части берегового колодца, принимаем 118,4 м;

— отметка сопла элеватора, м, принимаем 110,17 м;

— потери напора в пульпопроводах, равное 6 м;

— КПД гидроэлеватора, ;

— отношение площади поперечного сечения камеры смешения элеватора к площади струи рабочего потока, ;

— отношение расхода откачиваемой элеватором жидкости к расходу воды рабочего потока, .

м,.

м.

Расходы воды рабочего потока гидроэлеватора, м3/ч, и общего потока в системе откачки взвесей на выходе из гидроэлеватора соответственно:

(61).

(62).

м3/ч;

м3/ч.

Параметры вакуумно-компрессорного оборудования, применяемого для промывки самотечных линий и обдувки решеток водозабора, определяются в соответствии с размерами этих линий, а также исходя из площади водозаборных окон и расчетной интенсивности обдувки решеток, равной 0,1…0,2 м3/ч на 1 м² окна. Параметры дренажных насосов принимаются с учетом расчетного притока в сооружение дренажных и фильтрующих вод.

Тип и параметры грузоподъемного оборудования зависят от его назначения и требуемой грузоподъемности. Для обслуживания плоских решеток и сеток применяют кошки и тали. Тали применяют, если требуется подъем и опускание обслуживаемого элемента, в случае необходимости перемещения элемента по определенному направлению пользуются кошками и талями.

Грузоподъемность кошек и талей принимается исходя из необходимости преодоления ими силы тяжести решетки или сетки и силы их трения в пазах. Грузоподъемность этих устройств находится по формуле:

(63).

где — масса решетки или сетки в воде, 52 кг;

— коэффициент трения рамки решетки или сеток в пазах,.

принимаемый в зависимости от вида материалов, при трении стали по бетону ;

— перепад уровней воды на сетке или решетке, потери напора, 0,91 м;

— коэффициент обтекания стержней или проволок решетки и сетки, принимаемый в зависимости от размеров и формы стержней и проволок решетки и сетки (0,3);

— скорость потока на подходе к решетке или сетке, 0,25 м/с;

— площадь решетки или сетки, 0,8 м²;

— коэффициент запаса, равный 1,5.

кг.

По этой же формуле можно найти и необходимую грузоподъемную силу устройства, предназначенного для подъема затворов и шандор водозаборных сооружений. Для монтажа и демонтажа не громоздкого насосного оборудования, задвижек, обратных клапанов и т. п. применяют тали и кран-балки. Они обеспечивают перемещение грузов, как по вертикали, так и по горизонтали. Грузоподъемность этих устройств определяется по массе наибольшей монтажной единицы. Крупные монтажные единицы монтируют с помощью мостовых кранов. Они применяются на водозаборах большой производительности с использованием мощных насосных агрегатов.

При выборе типа грузоподъемных устройств учитывается возможность использования их для съема монтажных единиц с транспортного средства и доставки их к месту установки. С этой целью в перекрытиях водозаборных сооружений устраивается система монтажных люков, а в стенах — дверные проемы для подачи в здание водозабора монтируемых элементов автомобильным или другим видом транспорта. Для этого на водозаборах небольшой производительности предусматривается возможность вывода грузоподъемных устройств за пределы здания водозабора.

Особое внимание на коммунальных водозаборах должно быть уделено их основному насосному оборудованию, осуществляющему перекачку воды из источника на очистные сооружения. Кратность изменения подачи воды этим оборудованием обычно не превышает 2. При этом изменение подачи осуществляется только лишь по характерным суткам. Напоры же вследствие значительных колебаний уровня воды в источнике и относительно больших колебаний геометрической высоты подъема воды изменяются более интенсивно. Это оказывает влияние на выбор типа насосов водозаборных сооружений и способов регулирования их подачи. Практически во всех случаях при выборе насосного оборудования для водозаборных сооружений предпочтение следует отдавать насосным агрегатам с крутопадающими рабочими характеристиками.