Результаты расчетов координат точек характеристик водоводов (Q — H) тр приведены в таблице 2.
1.1.
Таблица 2.
1.1
Координаты точек характеристик водоводов (Qc — Hc) тр и (Qр — Hр) тр
Q, м3/с 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Существующие водоводы Sc∙Q2 0 0,39 1,56 3,51 6,24 9,75 14,04 19,11 24,96 Hтр. с, м 22 22,39 23,56 25,51 28,24 31,75 36,04 41,11 46,96 Водоводы после реконструкции Sp2∙Q2 0 0,24 0,96 2,16 3,84 6,00 8,64 11,76 15,36 Hтр. р, м 22 22,24 22,96 24,16 25,84 28,00 30,64 33,76 37,36
По координатам точек Q и Нтр строятся характеристики водоводов (Qc — Hc) тр и (Qр — Hр) тр. Характеристики водоводов изображены на рисунке 12.
Рис. 12.
График совместной работы насосов и водоводов Построение напорной характеристики существующего насоса:
Технические данные существующего насоса: тип насоса Д 3200 — 75, частота вращения рабочего колеса nc=730 мин-1, номинальный диаметр рабочего колеса Dк. н=755 мм, диаметр обточенного колеса Dк.н.о=725 мм. Координаты рабочей точки существующего насоса: Qc=0,63 м3/с и Нс=35,8 м.
Для построения напорной характеристики существующего насоса (Qc — Hc) нас используется ее аналитическое описание:
Н=а — b∙Q2. (10)
Величина коэффициентов, а и b для насоса типа Д 3200 — 75 (nc=730 мин-1, D=755 мм) находится по паспорту насоса: а=54, b=33,3.
Задаваясь рядом значений подачи воды, определяют соответствующие им координаты точек характеристики насоса (Qc — Hc) нас по формуле (10).
Так как существующий насос имеет обточенное колесо, диаметр которого Dк.н.о=725 мм, то необходимо характеристику (Qc — Hc) нас насоса с диаметром рабочего колеса Dк. н=755 мм пересчитать на диаметр обточенного колеса.
Пересчет подачи воды и напора осуществляется по формулам закона подобия:
Q725=Q755∙(D725/D755)=Q755∙(725/755)=0,96Q755;
Н725=Н755∙(D725/D755)
2=Н755∙(725/755)
2=0,92Н755;
Результаты пересчета координат точек характеристики (Qc — Hc) нас существующего насоса с диаметром рабочего колеса Dк. н=755 мм при переходе на обточенный диаметр Dк.н.о=725 мм приведены в таблице 2.
1.2.
Таблица 2.
1.2
Характеристики насоса (Qc — Hc) нас при изменении диаметра рабочего колеса насоса Характеристика насоса при n=730 мин-1, Dк. н=755 мм Q, м3/с 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 b∙Q2 0 0,33 1,33 3,00 5,33 8,33 12,00 16,33 21,33 H, м 54,00 53,67 52,67 51,00 48,67 45,67 42,00 37,67 32,67 Характеристика насоса при n=730 мин-1, Dк. н=725 мм Q 0 0,096 0,19 0,29 0,384 0,48 0,58 0,67 0,77 H, м 49,68 49,38 48,46 46,92 44,78 42,02 38,64 34,66 30,06
По данным таблицы 2.
1.2 строится графическая характеристика существующего насоса (Qc — Hc) нас с диаметром рабочего колеса Dк.н.о=725 мм. График совместной работы насоса и водоводов приведен на рисунке 12.
2.2 Обоснование способа реконструкции насосной станции По водоводам после реконструкции необходимо подать воду в количестве Qр=0,76 м3/с и напором Нр=35,8 м. Обеспечить подачу в таком количестве и с таким напором существующий насос не может.
Для выполнения требуемых условий подачи воды рассматриваются два варианта реконструкции насосной станции:
1. Замена обточенного колеса с диаметром 725 мм, на номинальный диаметр 755 мм.
2. Увеличение частоты вращения рабочего колеса насоса с nc на np.
Расчет изменения частоты вращения (диаметра) рабочего колеса насоса Для определения новой частоты вращения (диаметра) рабочего колеса необходимо иметь координаты двух режимных (рабочих) точек насоса «Р» и «С», которые лежат на пересечении параболы подобных режимов с двумя характеристиками насосов: (Qc — Hc) нас и (Qр — Hр) нас (см. рис. 12).
Координаты точки «Р», через которую пройдет новая характеристика насоса (Qр — Hр) нас, при частоте вращения np (диаметр рабочего колеса Dк.н.р) заданы:
Qр=0,76 м3/с и Нр=35,8 м.
Координаты точки «С» определяются графически: на пересечении параболы подобных режимов с характеристикой существующего насоса (Qc — Hc) нас.
Построение параболы подобных режимов:
1. По заданным координатам точки «Р», которая находится на параболе подобных режимов, определяют коэффициент подобия К:
К=Нр2/Qр22=35,8/0,762=62.
2. Задаваясь рядом значений подачи воды от 0 до Q>Qp, определяют напор насосов при различных подачах воды:
Н=К∙ Qp2=62∙Qp2.
Определение координат точек параболы подобных режимов приведено в таблице 2.
2.1.
Таблица 2.
2.1
Определение координат точек параболы подобных режимов
Q, м3/с 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Н, м 0 0,62 2,48 5,58 9,92 15,5 22,32 30,38 39,68
По вычисленным координатам строится парабола подобных режимов.
На пересечении параболы с характеристикой насоса (Qc — Hc) нас определяют расход воды (абсциссу) точки «С», который равен Qc*=0,72 м3/с (см. рис. 12).
3. Определяется новая частота вращения np (диаметр Dк.н.р) рабочего колеса насоса:
np=(Qp/Qc*)∙nc=(0,76/0,72)∙730=770 мин-1;
Dp=(Qp/Qc*)∙Dк.н.о=(0,76/0,72)∙725=765 мм.
Увеличение частоты вращения рабочего колеса насоса по сравнению с номинальной частотой составит:
nдоп=[(np — nc)∙100]/nc=[(770- 730)∙100]/730=5,5%,
что допустимо.
Так как номинальный диаметр рабочего колеса Dк. н=755мм меньше требуемого (765 мм) применить этот вариант реконструкции насосной станции нельзя.
Пересчет характеристик насоса (Q — H) нас, (Q — N) нас при изменении частоты вращения рабочего колеса с nc=730 мин-1 до nр=770 мин-1:
Для пересчета характеристик существующего насоса задаются несколькими точками, лежащими на этих характеристиках, и определяют графически соответствующие им координаты Нi и Ni.
Величины подачи, напора, мощности насоса для новой частоты вращения рассчитываются по формулам закона пропорциональности:
Qр=Qc∙(np/nc)=Qc∙(770/730)=1,06∙Qc;
Нр=Нc∙(np/nc)2=Hc∙(770/730)
2=1,12∙Нc;
Nр=Nc∙(np/nc)2=Nc∙(770/730)
3=1,19∙Nc.
Результаты расчетов приведены в таблице 2.
2.3.
Таблица 2.
2.3.
Пересчет характеристик насоса (Q — H) нас, (Q — N) нас при изменении частоты вращения рабочего колеса Характеристика насоса при nс=730 мин-1 Qс, м3/с 0 0,1 0,19 0,29 0,38 0,48 0,58 0,67 0,77 Hс, м 49,7 49,4 48,5 46,9 44,8 42,0 38,6 34,7 30,1 Nc, кВт 200 220 240 260 280 300 320 340 360 Характеристика насоса при nр=770 мин-1 Qр, м3/с 0 0,106 0,212 0,318 0,424 0,53 0,636 0,742 0,848 Hр, м 55,7 55,3 54,3 52,5 50,2 47,0 43,23 38,9 33,7 Nр, кВт 238 262 286 309 333 357 381 405 428
Построение характеристик насоса (Qp — Hp) нас приведено на рисунке 12.
ВЫВОД:
Принимается второй вариант реконструкции насосной станции, в которой увеличение подачи воды после реконструкции происходит за счет повышения частоты вращения рабочего колеса с 730 мин-1 до 770 мин-1.
1. Андрияшев М. М. Техника расчетов водопроводной сети. — М.: Советское законодательство, 1932.
2. Абрамов Н. Н., Поспелова М. М. Расчет водопроводной сети. — М.: Госстройиздат, 1962.
3. Колицун В. И., Кедров В. С., Ласков Ю. М., Сафонов П. В. Основы гидравлики, водоснабжения и канализации: Учебник. — М.: Изд-во литературы по строительству, 1972.
4. Карелин В. Я., Минаев А. В. Насосы и насосные станции: Учебник для высших учебных заведений. — М.: Стройиздат, 1986.
5. Прозоров И. В., Николадзе Г. И., Минаев А. В. Гидравлика, водоснабжение и канализация: Учебное пособие. — М.: Высшая школа, 1990.
6. Сироткин В. П. Схемы и расчеты водопроводов и водопроводной сети. — М.: Изд-во Министерства коммунального хозяйства РСФСР, 1963.
7. Справочник. Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения/ Под ред. Б. Н. Репина. — М.: Высшая школа, 1995.
8. Старинский В. П. Технологические, гидравлические и технико-экономические расчеты в водоснабжении. — Минск: Вышэйшая школа, 1985.
9. Чугаев Р. Р. Гидравлика. — Л.: Из-во «Энергия», 1970 г.
10. Шевелев Ф. А., Шевелев А. Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. — Тверь: ОАО Тверской полиграфический комбинат, 2005.
