Отметки расчетных уровней во всасывающем отделении

 

 

Отметки расчетных уровней при нормальном режиме были определены по формуле[2]             

                        

Z`_max = Z_max – h_c                                                                                                                       (16)

 

Z`_min = Z_min – h_c ,                                                                                                                   (17)

 

где h_c=0,1м - потери напора в сетке при нормальном режиме работы.

Z`_max = 47,03– 0,1 = 46,93м

 

Z`_min = 39,53– 0,1 = 39,43м

 

Отметки расчетных уровней при аварийном режиме были определены по формуле[2]

 

Z`_max^ав= Z_max^ав –h_c^ав                                                                                                                 (18)

Z`_min^ав= Z_min^ав –h_c^ав,                                                                                                                (19)

где h_c^ав=0,2м - потери напора в сетке при аварийном режиме работы.

 

Z`_max^ав= 46,04– 0,2 = 45,84м

Z`_min^ав= 38,54 – 0,2 = 38,34м

 

 

6.5  Расчет НС – I

 

Проектирование НС-l произведено с учетом требований [1]. Количество всасывающих линий принято две. Количество напорных линий принято две. Насосная станция I-подъема по степени обеспеченности подачи воды относится к той же категории, что и водоприемник, то есть ко второй.

Расчетный расход по одному всасывающему трубопроводу q_p=0,16м³/с = 160л/с.

Приняты стальные электросварные трубопроводы по ГОСТу 10704 – 83 dу=500 мм.

Тогда согласно [7]

 

v=0,81 м/с; 1000i=1,7.

 

 

Таблица 2 – Местные сопротивления на всасывающем трубопроводе

           

Местное сопротивление	Коэффициент ζ
Вход	0,5
Сужение	0,2
Поворот на 90	1,0
Задвижка	2,06
	Σ ζ=3,76

       

Потери напора во всасывающем трубопроводе h_в.с,м:

 

h_в.с.=1,7·0,03+  =0,18 м.

Потери напора в напорном трубопроводе были определены с учетом потерь на местные сопротивления, составляющих 10 % от путевых, по формуле[2]:

 

,                                                                     (20)

 

где 1000i =1,7 - гидравлическое сопротивление на 1км при заданном    диаметре и расходе при расчётном режиме работы ВЗС, принимаемое по [7];

l=0,150 км - длина трубопровода.

                                 

h_Н=1,7·0,150·1,1 =0,28 м.

 

Выбор типа насосов и количества рабочих агрегатов производят с учетом совместной работы насосов и водоводов до очистной станции. В связи с тем, что НС работает по первой категории надежности, установлено четыре насоса, из которых два рабочих и два резервных.

Производительность насосов , л/с, была определена по формуле [2]

 

,                                                                            (21)

 

где  - производительность водозабора, л/с;

   n- число рабочих насосов;

    - коэффициент параллельности работы насосов ().

 

 л/с

 

Напор насоса , м, был определен по формуле[2]

 

,м                                                (22)

 

где Н_Г - геометрическая высота подъема воды, м;

   - потери напора во всасывающем и напорном трубопроводе  

       соответственно, м;

   - потери в НС, м ( м);

   -  потери на излив, м ( м).

Геометрическая высота подъема воды , м, была определена по формуле[2]

 

,                                                                                   (23)

 

где  - отметка уровня воды в приёмной камере водопроводной очистной  

          станции определяемой по формуле:

 

,                                                                                 (24)

 

где  - планировочная отметка земли очистной станции.

 

м

м

 

Тогда напор насоса H_н, м,:

 

H_н=17,86+0,18+0,26+2,5+1=21,80 м

Согласно [10] по требуемому напору Н=21,80 м и требуемой подаче Q=178л/с подобран насос марки Д 1250-65. Основные технические характеристики насоса в таблице 3.

 

 

Таблица 3

 

Пода-ча, м³/ч	На-пор, м	Марка электро-двигателя	Мощность электродвигателя, кВт	КПД, %	частота вращения, об/мин	наружный диаметр, мм	масса насоса, кг	масса агре-гата, кг
220	22,5	АО3-315М-4	200	86	960	490	1160	2960

 

Отметка оси насоса ОН, м, при раздельной компоновке БК и НС-I определена по формуле [2]

 

,                                                                  (25)

 

где Н_доп^вак 6 м – допустимая вакуумметрическая высота всасывания

                насоса, принимаемая по каталогу [10];

h_З = 1 м – кавитационный запас.

 

            м.

 

7 Вспомогательное оборудование и устройства

 

7.1  Промывка самотечных линий

 

Для удаления загрязнений осевших в самотечных линиях проводится промывка проточного тракта.

Приняты промывки обратным током и импульсами давления.

Промывка импульсами давления проводится путем создания импульсов давления срывом вакуума в вакуумной колонне. В русловом  колодце на концах самотечных труб до задвижек установлены вакуум-колонны диаметром d_в.к. равным диаметру самотечной линии d_с.л. = 500мм, верх которых выведен на 6-8м выше пьезометрической линии при промывке. К верхней части колонны присоединен вакуум-насос и клапан срыва вакуума диаметром d_K= 0,1·d_в.к.=50мм.При создании вакуума в колонне путем откачки из неё воздуха вакуум-насосом уровень воды в колонне поднимается на z₁=5÷6м выше пьезометрической линии при промывке. Открывается клапан впуска воздуха, воздух поступает в колонну, уровень воды быстро снижается до уровня Z₂. Скорость воды в колонне и трубопроводе возрастает с Одо V_мак. Возбуждаемая волна давления воздействует на всю площадь водоприемного отверстия и хорошо очищает решетки. Затем вода течет обратно в колонну, завершая первый период колебаний. Затем происходит ещё ряд затухающих колебаний.

Промывка обратным током воды осуществляется путем отключения одной из линий, и вода в БК поступает по другой. Из колодца вода насосами подается на очистную станцию и по обводному промывному трубопроводу в отключенную самотечную линию. Распределение воды между очистной станцией и самотечной линей производится задвижками. Для обеспечения минимального необходимого расхода на промывку и обеспечения минимального расхода потребителя, расход воды, забираемый из водоисточника и поступающий в БК по неотключенной самотечной линии должен составлять 1,5Q_ВЗС, что не всегда осуществимо в межень. Скорость воды в линии при промывке принимается 1.8-2.0 м/с, а в трубопроводе, подающем воду на промывку- 3 м/с. Продолжительность промывки из условий эксплуатации составляет 15-20 мин. Отложения самотечной линии, работающей в прямом направлении, будут вымываться в БК, а линии, работающей в обратном направлении- в водоисточник.

 

 

7.2  Промывка сеток

Сетки периодически подвергают промывке. Плоские сетки грузоподъемным оборудованием поднимают по пазам в наземный павильон БК, устанавливают в ванну с экраном и промывают струей воды из брандспойта или из перфорированной трубы диаметром d=50мм. Из ванны смытые загрязнения отводят в канализацию. Перед подъемом рабочей сетки на промыв устанавливают запасную сетку.

Расход воды на промывку Q_пр, , определен по формуле [2]

 

Q_пр=n·μ·w₀  ,                                                                                   (26)

 

где n=1 - число одновременно работающих промывных устройств;

μ = 0,62 - коэффициент расхода отверстий промывных устройств;

w₀- площадь отверстий, через которые происходит истечение промывной воды, м² (w_o = 0,0002 м² - при промывке пожарным спрыском);

Н=30м - напор воды в промывном устройстве, м.

 

Q_пр=1·0,62·0,0002 =0,003м³/с.

 

 

7.3  Оборудование для удаления осадков

 

Скопившиеся в камерах водозабора осадки и наносы удаляют с помощью водоструйных насосов (гидроэлеваторов).

Объем осадка, подлежащий удалению, W_ОС, м³, был определен[2]

 

W_ОС=S_пр.отд ·h_пр,,                                                                         (27)

 

где S_пр.отд =11,04 м² – площадь приемного отделения;

h_пр =0,7м – высота приямка для осадка.

 

W_ОС=11,04 · 0,7=7,73м³.

 

Производительность гидроэлеватора Q_г.э, л/с, была определена по формуле[2]

 

Q_г.э.= W_ОС/(3,6t),                                                                            (28)

 

где t=2 ч – продолжительность откачки осадка.

 

Q_г.э.= 7,73/(3,6·2)=1,07 л/с.

 

Согласно [9] принят стационарный гидроэлеватор, типоразмер элеватора 1, диаметр сопла d_с=30мм, диаметр горловины d_г=55мм, КПД=0.25, производительность 22 л/с, напор 52м,масса 65кг.

Необходимый напор рабочей жидкости Н_р гидроэлеватора больше напора Н_н, поэтому установлен повысительный насос. Принят повысительный насос марки КМ 90/35. Его характеристики представлены в таблице 4.

 

Таблица 4 – Характеристики повысительного насоса

 

Диаметр рабочего колеса, мм	Подача, м3/ч.	Напор, м	Частота вращения, об/мин	Мощность насоса, кВт	Оптимальный КПД, %	допустимый кавитационный запас, м
168	45	30	2900	107	63	4,3

 

 

7.4  Дренажные насосы

 

Дренажные насосы откачивают воду из помещения HC-I, скопившуюся в результате утечек через сальники насосов, утечек при ремонте и авариях на трубопроводах. Установлен насос марки К90/20 производительностью Q=25м³/ч и напором H=20м [11].

Основные технические характеристики насоса представлены в таблице 5.

 

Таблица 5

 

Подача, м3/ч	Напор, м	Мощность электродвигателя, кВт	КПД, %	Кавитационный запас, м	Наружный диаметр, мм
25	20	6,3	78	5,2	145

 

7.5  Вакуум - насосы

 

Вакуум-насосы установлены на НС-I, предназначены для промывки самотечных линий импульсами давления и заливки насоса НС-I.

Производительность вакуум-насоса для заливки насоса , м³/мин, определена по формуле [2]

 

                                                                  (29)

                            

где W_тр - объем воздуха во всасывающем трубопроводе основного

насоса;

 

м³                                     (30)          

 

W_н =0,3 м³- объем воздуха в корпусе насоса;

Н_ат =10 м - напор, соответствующий атмосферному давлению;

=6 м - допустимая вакуумметрическая высота всасывания

                насоса;

t=2 мин - время, требуемое для создания расчетного разряжения;

К=1,05 - коэффициент запаса.

 

                   

 

Производительность вакуум-насоса для промывки самотечных линий импульсами давления , м³/мин, определена по формуле[2]

 

                                                                               (31)

                            

где W ^/_тр - объем воздуха в самотечной линии;

 

м³                                                    (32)

t=2 мин - время, требуемое для создания расчетного разряжения;

К=1,05 - коэффициент запаса.

 

                                            

 

К установке по [13] принят водокольцевой вакуум-насос марки ВВН-6 с   л/с.

 

 

Таблица 6

 

Подача, м3 /мин	Электродвигатель			Расход воды, л/мин	Масса агрегата с водосборником, кг	Габаритные размеры, мм
	марка	Мощность, кВт	Частота вращения, об/мин
6	4А160М4	18,5	1500	12	766	1500х580х1370

 

 

7.6 Грузоподъемное оборудование

 

Подъем решеток, плоских сеток, затворов, щитов обычно производится электрической талью.

Усилия, необходимые для подъема оборудования определены по формуле:

 

                                                                          (33)

 

где m - масса сетки, т;

g - ускорение свободного падения, равное – 9.81м/с²;

Р-сила гидростатического давления на 1 м² решетки, Па при допустимом перепаде давления 0,5м (Р=0,5);

f - коэффициент трения металла по смоченному металлу, равный 0.44;

K - коэффициент запаса, равный 1,5;

F - площадь решетки, м².

 

 

Для подъёма сеток при промывке, проведения монтажных и ремонтных работ в надземной части берегового колодца предусмотрена установка электрической тали ТЭ2-511 грузоподъемностью 2 тонны [6].

 

L, мм	L1, мм	L2, мм	A, мм	H, мм	Радиус, закругления (не менее) м	Высота подъема, м	Масса, кг
1495	760	1616	1210	29900	2,5	30	424

 

Монтажа и демонтажа насосного оборудования, задвижек, обратных клапанов и т.д. в НС-I  установлена электрическая таль.

 

                                                                                          (34)

 

где m - масса насоса, кг;

K - коэффициент запаса, равный 1,5;

 

Принята электрическая таль марки ТЭ5-911 грузоподъемностью 5 тонн.

 

L, мм	L1, мм	L2, мм	L3, мм	H, мм	Радиус, закругления (не менее) м	Высота подъема, м	Максимальная нагрузка на каток, кгс	Масса, кг
962	525	1205	460	6450	2	6	940	750

 

 

7.7  Датчики уровней

 

Датчики уровней предназначены для наблюдения за изменениями уровней воды в источнике и каждой секции БК[6]. Принимаем электронный сигнализатор уровня марки ЭСУ-1М завод- изготовитель «Теплоприбор», Рязань.

 

 

7.8  Колонки управления

 

Колонки управления предназначены для управления задвижками, находящимися в затопленном состоянии. Приняты колонки с выдвижным шпинделем для ручного дистанционного управления задвижками конструкции Союзводоканалпроекта.

 

7.9 Всасывающие воронки

 

Всасывающие воронки установлены на конусах всасывающих труб для уменьшения скорости входа воды во всасывающий трубопровод. Принята стальная сварная воронка.

 

Таблица 7

 

Условный проход Dу,мм	Dн,мм	D,мм	H,мм	Масса, кг
500	529	900	540	70,3