Насосная станция внутрихозяйственной оросительной сети

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

Специальность «Комплексное использование и охрана водных ресурсов»

Кафедра «Организация и управление инженерными работами,

строительство и гидравлика"

Дисциплина «Мелиоративные насосные станции»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по теме

«Насосная станция внутрихозяйственной оросительной сети»

САРАТОВ 2014

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы — запроектировать насосную станцию работающую на внутрихозяйственной участок орошения с необходимым основным и вспомогательным гидросиловым оборудованием обеспечивающим полив сельскохозяйственных угодий дождевальной машиной ______Фрегат_____________

1. Определение расчетного напора и подачи основных насосов

1.1 Определение расчетных расходов оросительной сети и подачи насосов Расчетный расход в голове полевого трубопровода, на котором установлены дождевальные машины, равен

Qп.т=?Qм/зп.т, (1.1)

насос коммуникация гидросиловой станция где Qп. т — расчетный расход брутто полевого трубопровода, л/с; ?Qм — сумма расходов, подаваемая дождевальными машинами, л/с; зп. т — коэффициент полезного действия полевого трубопровода, зп. т=0,99.

Расчетный расход в голове распределительного трубопровода определяется

Qр.т=?Qп.т/зр.т, (1.2)

где Qр. т — расход брутто из распределительного трубопровода, л/с; ?Qп.т — сумма расходов брутто из полевых трубопроводов, подключенных к распределительному трубопроводу, л/с; зр. т — коэффициент полезного действия распределительного трубопровода, зр. т=0,99.

Расчетный расход магистрального трубопровода, а соответственно и максимальный расход насосной станции определяется по зависимости

Qм.т= Qн. с= ?Qрт/зм.т, (1.3)

где Qм. т — расход брутто из магистрального трубопровода, л/с; Qр. т — расход брутто из распределительных трубопроводов, подключенных к магистральному трубопроводу, л/с; зм. т — коэффициент полезного действия магистрального трубопровода, зм. т=0,99.

Результаты расчетов записываем в табличной форме.

Таблица 1

Определение расчетных расходов закрытой оросительной сети при максимальном количестве работающих дождевальных машинах (11 машин).

Расчетную максимальную подачу оросительных насосных станций определяют также по максимальной ординате укомплектованного графика водопотребления Результаты расчетов сводят в табл.2.

Таблица 2

Расчетные расходы оросительной сети

1.2 Гидравлический расчет расчетной трассы Гидравлический расчет расчетной трассы закрытой оросительной сети проводится для определения диаметра труб, скорости движения воды и потерь напора в трубах.

Диаметр трубопровода, в зависимости от протекающего через него расхода, определяем по формуле

(1.4)

где d — диаметр трубопровода, мм; Q — расчетный расход для данного участка, м3/с; v — скорость воды в трубопроводе принимаем 12м/с, v =1,5 м/с.

Найденный диаметр труб уточняется по ГОСТ и округляется до стандартного.

Таблица 3

Подбор материала и диаметра труб.

Описание применяемых труб:

Железобетонные трубы применяют при диаметрах 500…1600 мм и давлении до 1,5 МПа (магистральные и распределительные трубопроводы). При использовании труб со стальным сердечником давление может быть увеличено до 3 МПа.

Асбестоцементные трубы используют при диаметрах 100…500 мм и давлении в них до 1,5 МПа (полевые и распределительные трубопроводы). Они подразделяются на три класса: ВТ9, ВТ12 и ВТ15 для рабочих давлений (максимальное гидравлическое давление, при котором может быть использована труба данного класса при отсутствии внешней нагрузки) соответственно 0,9; 1,2 и 1,5 МПа.

Потери напора на прямолинейных участках трубопровода постоянного сечения (потери по длине) определяются:

1) по формуле Дарси-Вейсбаха

(1.5)

где

2) по формуле hдл =1000 i?.

В зависимости от расхода и диаметра трубопровода по гидравлическим таблицам приложения (1) определяем потери напора по длине на 1 км — 1000i, а затем умножив на длину расчетного участка трубопровода в километрах получим потери напора на данном участке оросительной сети (табл.4). Полные потери на преодоление гидравлических сопротивлений на участке трубопровода определяются по зависимости

hполн = ?hдл +?hм (1.6)

где ?hдл — сумма потерь напора по длине всего трубопровода, м; ?hм — сумма потерь напора на преодоление местных сопротивлений, м.

Обычно местные потери в закрытой оросительной сети составляют 5…10% от потерь по длине, т. е.

hм = 0,1hдл (1.7)

Таблица 4

Гидравлический расчет закрытой оросительной сети при максимальном количестве работающих дождевальных машин.

Потери расчетной трассы на каждом участке

1.3 Определение расчетного напора насосов насосной станции Расчетный напор насосной станции определяется при максимальном расходе насосной станции, т. е. когда работают все дождевальные машины на закрытой сети Расчетный напора насосной станции определяется по зависимости:

Нр = ННС = hг + hсв + hпот, (1.8)

где hг — максимальная геодезическая высота подъема воды от источника к гидранту (Ўгидранта -ЎminУВводоисточника), 1,5 м; hсв — минимально допустимый (свободный) напор воды в гидранте при подключении к нему дождевальной машины; hпот — суммарные потери напора в сети от водоисточника до гидранта с учетом внутристанционных потерь.

hпот= hполн+ hвнст; hвнст — гидравлические потери напора на внутристанционных коммуникациях насосной станции, принимаются hвнст=1 м.

Нр = ННС =1,5+71+19,064=91,564 м

2. Определение количества, типа и марки насосов

2.1 Выбор марки насоса

Количество основных насосов для стационарной автоматизированной насосной станции определяется, исходя из максимального расхода закрытой сети

Количество устанавливаемых насосов на насосной станции определяется по формуле

n = Qmax/Qmin, (2.1)

насоса

Определяем расчетную подачу насоса насосной станции по формуле

Qр= Qmax / n, (2.2)

3 /с

Расчетный напор принимается по расчету на максимальное количество работающих дождевальных машин.

По полученным расчетному напору насосной станции Нр и расходу Qр, пользуясь сводным графиком полей Q-Н центробежных насосов (приложение, либо по каталогам), устанавливаем марку насоса.

Принимаем насос 2Д630 — 90 число оборотов n = 2900 об/мин, характеристика насоса показана на рисунке

2.2 Расчет характеристик подобранного насоса под его рабочую точку

1. Рассчитаем и построим параболу подобных режимов, которая проходит через точку А. Уравнение этой параболы Н=аQ2

(2.3)

2. Находим точку пересечения этой параболы с верхней характеристикой насоса Q-Н и обозначим ее буквой Е.

3. Определяем процент расхождения по напору

что больше 2% следует обточить рабочее колесо

4. Вычисляем коэффициент быстроходности насоса, принимая при этом Q и Н на режиме з=зmax, т. е. в формулу подставляются номинальные значения подачи и напора, соответствующие маркировке выбранного насоса. Для насосов с двухсторонним входом воды (типа Д) значение подачи уменьшается в два раза

об/мин (2.4)

5. Рассчитываем диаметр обточки рабочего колеса по формуле:

при ns ?200 об/мин (2.5)

В нашем случае при ns=107 об/мин, что меньше 200 об/мин диаметр обточенного колеса составит мм, принимаю 272 мм.

6. Находим процент обточки рабочего колеса

(допустимо)

7. Задаваясь, несколькими подачами исходного насоса, определяем его характеристику Q-Н с обточенным рабочим колесом проходящего через точку, А по формулам:

при ns ?200 об/мин (2.6)

где Q2, H2 — подача и напор насоса при стандартном наружном диаметре рабочего колеса D2; Qоб, Ноб — подача и напор насоса при обрезанном колесе диаметром Dоб.

При обточке рабочего колеса КПД з=const.

Результаты расчетов по пункту 7 сводим в таблицу 9.

Таблица 9.

Результаты пересчета характеристики насоса при изменении диаметра рабочего колеса

2.3 Построение графика совместной работы насосов и закрытой сети

Построение графика совместной работы насосов и закрытой сети сводится к наложению на характеристику закрытой сети, суммарной характеристики вспомогательных и основных насосов в отдельности. Характеристики основных насосов следует скорректировать — т. е. вычесть из них потери напора во внутристанционных коммуникациях. Затем строится суммарная характеристика параллельной работы основных и бустерных насосов. На суммарные характеристики наносятся рабочие зоны работы насосов и назначаются режимы включения и отключения насосов при изменении расхода сети от нуля до максимального. Под режимом включения (отключения) насосов следует понимать такой режим работы насоса, при котором изменение расхода сети требует изменения числа работающих насосов.

Максимальный расход насосов ограничивается правой границей рабочей зоны характеристики Q-H, если рабочая зона работы насосов находится выше характеристики Q-H сети. Если же рабочая зона работы насосов пересекает характеристику Q-H сети, то в этом случае режим включения насосов определяется точкой пересечения графика покрытия с характеристикой Q-H сети.

Если оба случая взаимного расположения характеристик встречаются одновременно — то в этом случае режим работы насосов назначают комбинированно. Для одной группы насосов — по точкам пересечения кривой Q-H насоса с характеристикой сети, для другой группы — по максимальным расходам рекомендуемой рабочей зоны.

Расходы, соответствующие точкам В и Е, являются предельными расходами вспомогательного и основного насоса (работает только один насос). При этом приходится иногда рабочую зону работы основного насоса расширить в область малых расходов. Расходы от нуля до минимального расхода бустерного насоса, определяемого зоной рекомендуемой работы насоса, покрываются водовоздушным резервуаром.

2.4 Подбор вспомогательных насосов

Кроме основных насосов на насосных станциях закрытой оросительной сети должны устанавливаться еще и вспомогательные (бустерные) насосы (обычно два), которые компенсируют утечки воды из закрытой оросительной сети, поддерживают в ней необходимый напор при отключенной поливной технике и основных насосов. Бустерные насосы также используют для первоначального заполнения водой закрытой оросительной сети до включения в работу дождевальных машин.

Суммарная максимальная подача бустерных насосов принимают равным 3…5% от максимального расхода закрытой сети. Расчетный напор бустерных насосов определяется на пересечении значения максимальной подачи двух бустерных насосов с кривой Q-H закрытой сети.

В качестве вспомогательных насосов обычно применяют центробежные консольные насосы типа К, АК; многоступенчатые секционные насосы типа ЦНС и реже типа Д.

Пользуясь каталогами, на сводных графиках областей по расходу одного насоса и расчетному напору определяют марку насоса.

Если основные насосы имеют напорную характеристику Н=f (Q) с максимумом (Нmax при Q?0), то работа насосов на режимах левой — восходящей ветви характеристики Н=f (Q) недопустима, так как в трубопроводной системе насосной станции могут возникнуть низкочастотные колебания расходов, снижающие надежность работы агрегатов и системы автоматики станции. В этом случае суммарную подачу бустерных насосов значительно увеличивают. Они должны восполнить не только утечки воды из сети, но и обеспечивать работу одной дождевальной машины, т. е. выполнять функции разменных насосов.

В нашем случае: 2Qб=0,05Qmax=0,05•572=51,5 л/с; Нб=1,5+71+4=76,5 м. По найденным значениям расхода и напора подбираем вспомогательные насосы: АК 50−250.

2.5 Автоматизация насосной станции по расходу

Первый основной насос (Д 320 — 70) и вспомогательные насосы (АК 50−250) включаются «по давлению» (от импульсов электроконтактных манометров, подключенных к водовоздушному резервуару (ВВР), пуск последующих основных насосов осуществляется «по расходу» по мере подключения или отключения дождевальной техники (от сигнала индукционного расходомера).

При неработающих дождевальных машинах в сети происходит утечка воды. Объем воды восполняется ВВР. Постепенно, за счет утечек в сети, давление в ней и в ВВР снижается. От сигнала электроконтактного манометра, расположенного на ВВР, включается первый вспомогательный насос.

При включении вспомогательного насоса его подача компенсирует утечки в сети и одновременно идет на пополнение ВВР до верхнего допустимого предела рекомендуемой зоны насоса. После наполнения ВВР первый вспомогательный насос отключается и на компенсацию утечек расходуется объем воды, накопленный ВВР. Когда уровень воды в баке вследствие утечек опустится ниже минимально допустимого, по сигналу электроконтактного манометра включается второй вспомогательный насос.

Суммарная расчетная максимальная подача двух параллельно подключенных вспомогательных насосов должна быть больше возможных утечек воды из сети при отключенных дождевальных машинах. Оба вспомогательных насоса обеспечивают необходимый. При вводе в работу поливной техники давление в сети падает, т. е. вспомогательные насосы не обеспечивают потребление сети. Когда давление понизится, импульсом от электроконтактного манометра включается первый основной насос, а вспомогательные насосы отключаются. Подключение новых дождевальных машин вызывает увеличение водозабора сети и от сигнала индукционного расходомера включаются очередные основные насосы. Отключение насосов осуществляется в обратной последовательности.

2.6 Определение отметки оси насоса и пола насосной станции

Отметку установки оси насоса Ўоси определяют для наихудших эксплуатационных условий работы насосного агрегата, определяемых минимальным уровнем воды в источнике и напором при максимальной (предельной) подаче первого насоса:

Ўоси = ЎminУВ + hг.вhб.к =71+3,9+0,1=75 м (2.7)

где ЎminУВ — отметка минимального уровня воды в водоисточнике, м; hг. в — допустимая геометрическая (геодезическая) высота всасывания, м; hб. к — потери напора в береговом колодце с сороудерживающим устройством, hб. к=0,1…0,3 м.

Допустимая геометрическая высота всасывания определяется по формуле:

hг.в = На — Нп. ж — Дhдоп — hfвс, м (2.8)

м

где На — напор воды, соответствующий атмосферному давлению, На=10 м; Нп. ж — напор насыщенных паров жидкости, Нп. ж=0,3 м при температуре воды t=20…30 °С; Дhдоп — максимальный допустимый кавитационный запас в пределах изменения подачи насоса в эксплуатационных условиях (определяется по кавитационной характеритсике насоса); hfвс — потери напора во всасывающем трубопроводе насоса, hfвс=0,5 м.

По отметке оси насоса определяют отметку пола насосного здания:

hп.нс = Ўоси — Е — hф, м (2.9)

где Е — расстояние от оси насоса до его опорной плоскости, м; hф — высота фундамента насоса: для основных насосов hф=0,4 м.

Полученную отметку принимаем за отметку пола машинного зала.

2.7 Выбор двигателей для привода насосов

При подборе электродвигателя необходимо обеспечивать заданную для вала насоса частоту вращения и мощность, которую рассчитывают по формуле:

кВт (2.10)

где k — коэффициент запаса мощности, зависящий от мощности двигателя,

Qmaxн — максимальная подача одного насоса, м3/с (снимается с характеристики Q-H); Нн, зн — соответственно, напор и КПД насосов при Qmaxн.

Для основного насоса:

кВт, марка эл. двигателя А112−4М

Для бустерного насоса:

кВт, электродвигатель серии АИР (поставляется в комплекте с насосом)

Qn =44/3600=0,0122

3. Внутристанционные всасывающие и напорные коммуникации

Всасываюие коммуникации, служат для подвода воды от водоприемных камер водозаборных сооружений к всасывающим патрубкам насосов.

Расчет для основного насоса:

Принимаем диаметр всасывающих стальных трубопроводов Dв=300 мм; при расчетном расходе Qр=0,0667 м3/с скорость движения воды в них vв=1,5 м/с.

Диаметр всасывающих патрубков, устанавливаемых на станции насосов Д320−70, dв=200 мм. Так как ось насоса находится выше максимального уровня воды в источнике, то и всасывающая линия располагается выше этого уровня, запорное устройство не предусматривается. Для того чтобы присоединить задвижку к всасывающему патрубку предусматривают монтажную вставку типа сальникового компенсатора диаметром 200 мм.

Для присоединения задвижки к всасывающему трубопроводу предусматривают конфузор длиной? к=4(Dв-dв)=4(0,3−0,2)=0,4 м. Всасывающие трубопроводы прокладывают к насосам с подъемом (уклон 0,01).

Диаметр напорного патрубка dн=150 мм. Так как скорость движения воды невелика и составляет 1,7 м/с, трубопроводную арматуру принимают такого же диаметра. В качестве монтажной вставки используют сальниковый компенсатор диаметром 150 мм. Обратный клапан, однодисковый с эксцентрично расположенной осью.

В качестве средства защиты от гидравлического удара, возникающего при аварийном отключении электропитания двигателей насосов, воду частично сбрасывают через насосы при использовании обводной линии диаметром dобв=75 мм к обратному клапану. Для присоединения обводной линии к напорной предусматривают два патрубка с фланцами, которые устанавливают до и после обратного клапана; длину патрубков принимают 0,4 м.

В качестве запорной арматуры устанавливают параллельную задвижку с выдвижным шпинделем с электроприводом. Диаметр напорной линии принят Dн=200 мм. От диаметра 150 мм к диаметру 200 мм переходят с помощью диффузора длиной? д=6(0,2−0,15)=0,3 м.

Напорные линии к напорному коллектору, диаметром 400 мм, присоединяют за пределами здания насосной станции. Для прохода напорных и всасывающих линий через стены здания насосной станции используют сальниковые уплотнения без нажимного устройства.

Расчет для бустерного насоса:

Dв = 35,6 мм; dв = 26,1 мм (сальниковый компенсатор диаметром 65 мм);

Dn = 100 мм; dn = 40 мм (сальниковый компенсатор диаметром 40 мм);

?к=4(0,25−0,2)=0,2 м;

?д=6(0,412−0,26)=0,604 м.

4. Вспомогательное насосного оборудования насосной станции

К вспомогательному насосному оборудованию насосной станции, работающей на закрытую оросительную сеть, можно отнести: бустерные насосы, вакуум-систему, дренажная система, пневматическое оборудование, трубопроводная арматура, грузоподъемное оборудование, контрольно-измерительная аппаратура, электротехническое оборудование.

Тип и состав вспомогательного оборудования насосной станции определяется способом регулирования основных параметров системы насосная станция — закрытая сеть.

4.1 Вакуум — система

Вакуум-насосы, предназначены для откачки воздуха из всасывающих линий центробежных насосов при заливе их водой перед пуском. Помимо вакуум-насосов могут применяться эжекторы на всасывающих трубах с приподнятым коленом (при высоте всасывания hвс=2…2,5 м). Вакуум-система применяется в насосных станциях при расположении оси насосов выше минимального уровня воды в источнике.

В качестве вакуум-насосов применяют водокольцевые вакуум-насосы типа КВН, ВВН, РНК. При частых пусках (несколько раз в сутки) рекомендуют использовать в вакуум-системах вакуум котлы, которые обеспечивают постоянный залив насосов водой и готовность их к пуску.

Вакуумные насосы подбираются по расходу и относительному вакууму.

Относительный вакуум определяют по формуле:

(4.1)

где hг. в — геометрическая высота всасывания при минимальном уровне воды в источнике, м;? — расстояние от оси до верхней части корпуса насоса, м; hб — превышение уровня воды в промежуточном бачке вакуум-насосов над корпусом насоса, hб=0,8 м; На — напор воды, соответствующий атмосферному давлению, На=10 м.

Объем воздушной полости в трубопроводах и насосе определяют по следующей зависимости:

м3 (4.2)

где dв, ?в — соответственно диаметр и длина всасывающего трубопровода до минимального уровня воды в источнике, м; Wн — объем внутренних полостей насоса и напорного трубопровода до задвижки, м3.

Расчетную подачу вакуум-насоса определяем по формуле:

м3 (4.3)

где k — коэффициент запаса, k=1,05; Т — время пуска основного агрегата, Т=10 мин.

Исходя из требуемых значений Р и Q по технической характеристике вакуум-насосов типа ВВН, принимаем насос ВВН1 — 0,75. В здании насосной станции устанавливают обычно два насоса — рабочий и резервный.

Расчетный объем вакуум-котла принимают исходя из условия, чтобы вакуум-насос, поддерживающий расчетный уровень воды в котле, включался не более 4 раз в 1 час. Подсос воздуха в систему зависит от диаметра всасывающего патрубка заливаемого насоса, в моем случаи равен 100 л/ч.

При количестве насосов n>3 и при использовании вакуум-котлов рекомендуют предусматривать централизованную систему заливки насосов, имеющую не менее двух вакуум-насосов (один резервный). Внутренние диаметры вакуумных магистралей, мм

(4.4)

где Q — подача вакуум-насоса при атмосферном давлении, м3/мин.

4.2 Дренажная система Профильтровавшуюся внутрь помещений насосной станции грунтовую воду и утечки воды через сальники насосов откачивают из дренажного колодца с помощью дренажных насосов. В качестве дренажных насосов используют вихревые консольные самовсасывающие насосы ВКС.

Вода отводится дренажными лотками (шириной 15−20 см) или трубами (d=50…100 мм) идущими от каналов подземных коммуникаций к дренажному колодцу. Откуда вода забирается дренажными насосами. Как правило, дренажные насосы и колодец располагают либо в углу машинного зала, либо между внутристанционными трубопроводами.

Если же отметка пола насосной станции находится выше максимального уровня воды в источнике, дренажные насосы не устанавливают.

4.3 Выбор пневматического оборудования В состав пневматического оборудования входят: водовоздушная емкость и компрессор.

Водовоздушные емкости предназначены для сглаживания колебаний давлений в сети при включении и выключении дождевальных машин и насосов, для частичной компенсации несоответствия между отбором воды из оросительной сети и подачей насосов при включенных и отключенных дождевальных машин, ослабления действия гидравлических ударов в напорном трубопроводе вблизи здания насосной станции.

Во время работы насосной станции водовоздушную емкость заполняют примерно на? сжатым воздухом и на? водой. Водовоздушные баки представляют собой стальные емкости, оборудованные предохранительными клапанами, водомерными стеклами, датчиками уровней воды, манометрами.

Объем водовоздушной емкости должен обеспечить допустимую частоту включения бустерных насосов, которая не должна превышать 4…6 включений в час. Обычно для насосных станций с максимальной подачей до 500 л/с требуется одна емкость вместимостью до 10 м³, более 500 л/с — две емкости вместимостью до 10 м³ каждая.

Компрессор. Так как сжатый воздух растворяется в воде, количество его в водовоздушной баке постепенно уменьшается. Для того чтобы восполнить утечки сжатого воздуха в заданных пределах, на насосной станции устанавливают автоматически включающийся компрессор. Компрессор включается и выключается в зависимости от положения уровня воды в водовоздушном баке и мест установки электродных датчиков уровня нат отметках, соответствующих минимальному и максимальному объему воздуха в водовоздушном баке. При работе бустерных насосов вода достигает верхнего электрода, при котором контакт реле уровня включает компрессор на время, необходимое для опускания уровня воды ниже верхнего электрода и создания давлений несколько превышающего максимальное давление бустерного насоса. Компрессор подбирается по давлению большего давления основных насосов.

Расходомер. Расходомеры предназначены для автоматического пуска и остановки насосных агрегатов в зависимости от расхода воды в трубопроводе, измерения расхода воды, определения количества работающих дождевальных машин на сети, проверки состояния трубопровода.

Обычно расходомер устанавливают на напорном коллекторе насосной станции. В большинстве случаев на насосных станциях применяются индукционные (ИР) или ультразвуковые (УРЗ) расходомеры. Расходомеры подбираются по максимальному расходу сети.

Расходомер устанавливается или внутри здания станции, или снаружи в специальном колодце.

4.4 Водозаборное сооружение Для насосных станций малой и средней подачи, оборудованных горизонтальными насосами, обладающими положительной высотой всасывания, и амплитудах колебаний уровней воды в реке, не превышающих 8…10 м, обычно устраивают водоприемник — береговой колодец раздельно от здания станции.

Вода из канала в береговой колодец поступает через водоприемные отверстия, устраиваемые в передней стенке колодца. Устраивают обычно несколько ярусов отверстий. Одноярусное расположение водоприемных отверстий возможно при заборе воды из относительно чистых рек с малой амплитудой колебаний уровней воды в них. Водоприемные отверстия оборудуют: грубыми сороудерживающими решетками; ремонтными затворами — стандартными укороченными задвижками или дисковыми затворами, плоскими гидротехническими затворами; рыбозащитными устройствами.

Вертикальную всасывающую трубу размещаем у задней стенки камеры, диаметр входного отверстия всасывающей трубы Dвх =300 мм. Ширина водоприемной камеры составит 3Dвх=900 мм. Длину водоприемной камеры определяем из условия создания в ней необходимого объема воды м3, где Q — расчетная подача насоса, м3/с.

Определяем длину камеры:

м (4.1)

где bкам, hкам — ширина камеры и глубина воды в ней при минимальном уровне, м.

Заглубление входного отверстия вертикальной всасывающей трубы под минимальный уровень воды камере принимают (1…1,5) Dвх, но не менее 0,5 м; расстояние от дна камеры — (0,8…1) Dвх.

м.

Ширину водоприемного отверстия согласовывают с шириной камеры и размерами ремонтных затворов, устанавливаемых в камерах. Верх берегового колодца должен возвышаться над максимальным уровнем воды с учетом высоты волны, не менее чем на 0,6…0,8 м.

В связи с жесткими требованиями, предъявляемыми к качеству воды при ее подаче к дождевальным машинам, на водозаборных сооружениях, кроме решеток, предусматривается установка мелких сеток или кассетных фильтров.

5. Конструкция здания насосной станции

5.1 Выбор типа здания насосной станции и определение его размеров Конструкция здания насосной станции зависит от ее назначения, типа и размера основных агрегатов, рельефа местности, геологии, строительных материалов и т. д.

Для закрытой оросительной сети применяют стационарные здания насосных станций двух типов: наземный и камерный, а также передвижные и плавучие насосные станции.

В моей курсовой работе, на основании полученных результатов применяем наземный тип здания насосной станции.

В задании насосной станции предусматриваем только систему для заполнения насосов перед пуском.

Основные насосные агрегаты размещаем на отдельно стоящих фундаментах, а пол здания располагаем выше уровня земли пристанционной площадки на 20 см. Фундамент стен здания ленточный.

Определяем ширину здания по формуле:

Вр = 2дст + ?ф.с + ?к + ?м.в + ?н + ?м.в +?вс + ?о.к +?вс + ?з + ?д +?ф.с, (5.1)

м где дст — толщина стен здания, м; ?ф.с — расстояние от стены здания до фланцевого соединения, м; ?к — длина конфузора от всасывающего трубопровода к всасывающему патрубку насоса, м; ?н — расстояние между фланцами всасывающего и напорного патрубков насоса, м; ?м.в — длина монтажной вставки, м; ?вс — длина вставки для присоединения обводной линии к обратному клапану, м; ?о.к — длина обратного клапана, м; ?з — длина задвижки, м; ?д — длина диффузора, м.

Расчетную ширину здания Вр увязываем со стандартной длиной балки перекрытия, равной 9 м.

Расстояния от стен до насоса и до двигателя должны быть не менее 1 м для низковольтного двигателя и 1,2 м для высоковольтного.

Расчетная длина внутренней части здания насосной станции, м

Lр = + nн? агр + (nн — 1)?пр +?м.п, м, (5.2)

м, где — расстояние между торцовой стеной здания и насосным агрегатом, =1м; nн — число установленных насосных агрегатов; ?агр — осевые размеры насосного агрегата, м; ?пр — расстояние между агрегатами, м; ?м.п — длина монтажной площадки:

?м.п=bагр++?пр, м;

м,

bагр — ширина агрегата, м.

Длину внутренней части здания увязывают с шагом колонн, равный 6 м. С учетом толщины торцовых кирпичных стен окончательная общая длина здания насосной станции:

Lнч=L?+2дст (5.3)

м, где L? — стандартное значение длины здания насосной станции, м.

Определяем высоту здания насосной станции по формуле:

м, (5.4)

м, где — расстояние от чистого пола до верха насосного агрегата, м; h3 — запас на пронос детали над установленным оборудованием, равный 0,7 м; - максимальная высота проносимого оборудования, м; hстр — размер строп для захвата поднимаемой детали или узла, равный 0,3 м; hкр — высота подвесного крана при стянутой тали от крюка до низа монорельса, м; hмон — высота монорельса, м; hз. м — запас монорельса, равный 0,15 м.

Расстояние от продольных разбивочных осей здания до оси подкранового рельса принимаем равным 750 мм.

Используем здания каркасного типа, состоящее из сборных железобетонных элементов промышленного изготовления. Каркас верхнего строения выполняем в виде рам, колонны которого защемлены в отдельно стоящих фундаментах. Стены верхнего строения выполнем из сборных ребристых железобетонных панелей.

Основные лестницы, проектируем из стандартных сборных ж/б маршей. Уклон марша принимаем 1:2 соответствующие им высота ступеней 15 см ширина 30 см. Ширина марша 100 см, площадка 100 см.

Для подачи оборудования на монтажные площадки устанавливаем раздвижные ворота размером 4×3 м Ширину оконных проемов в Машином зале принимаем 3 м при высоте окна 1,8 м.

5.2 Вспомогательное оборудование насосной станции К вспомогательному оборудованию насосной станции, работающей на закрытую оросительную сеть, можно отнести: пневматическое оборудование, трубопроводная арматура, грузоподъемное оборудование, контрольно-измерительная аппаратура, электротехническое оборудование.

5.2.1 Арматура внутристанционной камеры насосной станции На внутристанционных коммуникациях насосной станции устанавливают запорную арматуру — задвижки, дисковые поворотные затворы, вентили, пробковые и шаровые краны; запорно-предохранительную — обратные клапаны; монтажную — вставки и сальниковые компенсаторы.

Арматура на внутристанционных коммуникациях подбирается по условному диаметру водоводов для следующих условных давлений pу: 0,1; 0,25; 0,4; 0,6; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,4; 10 и 16 МПа. При определении условного давления для подбора необходимой арматуры допускается превышение до 5% фактического рабочего давления над указанным выше.

Запорная арматура принимается: при Dтр?100 мм — параллельные задвижки с выдвижным (Dзад=100…400 мм) шпинделем, клиновые задвижки для небольших значений ру= 0,25…0,6 МПа, дисковые фланцевые затворы с гидравлическим, ручным и электрическим приводом.

Задвижки с ручным приводом применяют на небольших неавтоматизированных насосных установках на трубопроводах диаметром не более 400 мм.

Таблица 5.1

Основные размеры и масса параллельной задвижки

Для предотвращения перетекания жидкости из напорного трубопровода в насос при его внезапной остановке, т. е. для предотвращения опорожнения трубопроводов при отключении насосов и реверсивного вращения роторов насосных агрегатов применяют обратные клапаны (табл.5.2)

Таблица 5.2

Основные размеры и масса обратного клапана

В качестве монтажных вставок используют как сальниковые компенсаторы, так и специально изготовленную арматуру (табл.5.3)

Таблица 5.3

Основные размеры и масса сальниковых компенсаторов

При рассмотрении надежности работы закрытых оросительных систем необходимо рассматривать как их отдельные элементы (насосные станции, закрытые оросительные сети), так и системы в целом.

Противоударные мероприятия предусматривают установку арматуры на сети определяемыми топографическими условиями местности, взаимным расположением магистральных, распределительных и полевых трубопроводов, а также эксплуатационными режимами сети.

Средства защиты от гидроудара можно разделить на две большие группы:

1 — средства защиты, предназначенные для сброса воды из напорных трубопроводов;

2 — средства защиты, препятствующие развитию значительных скоростей движения воды в обратном направлении.

Воду из напорных трубопроводов сбрасывают через насосы во всасывающую линию и далее в водоисточник при отсутствии на напорных линиях обратных клапанов, а также через насосы по обводным линиям.

1. При внезапной остановке насосных агрегатов в трубопроводе, давление на насосной станции начинает снижаться, а также снижается и скорость движения воды в трубопроводе. В какой-то момент вода остановится и далее начнет двигаться с ускорением в обратном направлении с уже повышенным давлением. Вода встречает на пути обратный клапан — происходит гидравлический удар. Для предотвращения этого явления перед обратным клапаном устраивают обводную линию. Диаметр обводных линий принимают равным 1/3…1/5 диаметра обратного клапана. Обводная линия должна быть оборудована автоматически закрывающейся запорной арматурой.

Воду помимо насосов сбрасывают и через обычные предохранительные клапаны или специальные клапаны гасители, открывающиеся еще до повышения давления сверх рабочего, через кольцевые задвижки и разрывные мембраны.

2. К средствам защиты от гидравлического удара, препятствующим развитию значительных скоростей, относятся:

— Впуск воздуха в места образования разрывов сплошности потока в трубопроводе с последующим сжатием воздуха, для этого на трубопроводе устанавливают аэрационные клапаны (клапаны для впуска и защемления воздуха-КВЗВ) или универсальные вантузы. Его применяют при небольших статических напорах (15…20м).

— При больших напорах используют комбинированную защиту от гидроудара: установка водовоздушной емкости (осуществляется впуск воды) 1 с устройством для впуска воздуха через обратный клапан 3 при образовании в трубопроводе вакуума соединенного с напорным трубопроводом

— При нормальном режиме тарель обратного клапана закрыта давлением воды в трубопроводе, при уменьшении давления в трубопроводе ниже уровня воды в резервуаре обратный клапан открывается и вода поступает в трубопровод.

— Разделение трубопровода на несколько частей и установка на нем дополнительных обратных клапанов. В результате гидроудара вода начинает двигаться в обратном направлении, клапаны закрываются и разделяют трубопровод на несколько частей, в пределах каждой из которых статический напор невелик. Это средство защиты может быть эффективно использовано при значительном геометрическом подъеме воды.

5.2.2 Выбор подъемно-транспортного оборудования Для машинных залов насосных станций подъемно-транспортное оборудование выбирают в зависимости от габаритов зданий и массы монтируемых агрегатов.

Вид грузоподъемного оборудования принимается по весу наиболее тяжелой монтажной единицы с учетом 10%-ной надбавки, массы траверс и строп. За монтажную единицу принимают насос или двигатель, для малых насосов — по весу агрегата с фундаментной плитой.

Определяем вес наиболее тяжелой монтажной единицы с учетом 10%-ной надбавки:

Масса агрегата равна 1022 кг с 10%-ной надбавкой 1124 кг.

Определяем длину перекрываемого пролета по формуле:

L = ?ф.с + ?к + ?н + ?м.в +?вс + ?о.к +?вс + ?з + ?д; (5.5)

м, где? ф. с — расстояние от стены здания до фланцевого соединения, м; ?к — длина конфузора от всасывающего трубопровода к всасывающему патрубку насоса, м; ?н — расстояние между фланцами всасывающего и напорного патрубков насоса, м; ?м.в — длина монтажной вставки, м; ?вс — длина вставки для присоединения обводной линии к обратному клапану (используется в качестве средства защиты от гидроудара и свободного открытия диска обратного клапана с эксцентрично расположенной осью), м; ?о.к — длина обратного клапана, м; ?з — длина задвижки, м; ?д — длина диффузора, м.

По найденным значениям определяем подъемно-транспортное оборудование:

Принимаем подвесной ручной кран (технические характеристики табл. 5.4)

Таблица 5.4

Технические характеристики подвесных ручных кранов

1. Бегляров Д. С. Насосные станции закрытых оросительных систем. Учебное пособие. МГУП, 1994, с. 44.

2. Бегляров Д. С. Защита напорных коммуникаций насосных станций от гидравлического удара. М.: Гидротехника и мелиорация, 1981, № 10, с.55…57.

3. Вишневский К. П., Подласов А. В. Проектирование насосных станций закрытых оросительных систем: Справочник. М.: ВО «Агропромиздат», 1990, с. 93.

4. Вишневский К. П. Переходные процессы в напорных системах водоподачи. М.: «Агропромиздат», 1986, с. 136.

5. Затинацкий С. В. Проектирование мелиоративной насосной станции и водозаборного сооружения для внутрихозяйственной закрытой оросительной сети, Саратов, 2008

6. Каталог № 3. Агрегаты центробежные консольные. Российский производитель насосов. 2002, с. 12.

7. Лопастные насосы: Справочник/ Зимницкий В. А., Каплун А. В. и др.-Л.: Машиностроение. Ленингр. Отделение, 1986, с. 334.

8. Рычагов В. В, Чебаевский В. Ф, Вишневский К. П. Проектирование насосных станций и испытание насосных установок. Учебное пособие. М.: Колос, 1982, с. 320.

9. Чебаевский В. Ф. и др. Проектирование насосных станций и испытание насосных установок. М.: Колос, 2000, с. 376.

10. Шевелев Ф. А., Шевелев А. Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. М.: Стройиздат, 1984, с. 117.