Диплом: Водоснабжение и водоотведение города Восточный донецкой области

Диплом: Водоснабжение и водоотведение города Восточный донецкой области

Неприкосновенный пожарный объем воды при длительности пожара Wпож

м3 определяется по формуле:

(3.29)

где Qпож – расход воды для тушения пожара = 1800 м3;

Qmax – суммарный расход за 3 часа наибольшего водопотребления =

м3;

Q1 – суммарный расход воды за 3 часа поступающий от насосной станции

1 подъема в РЧВ:

м3

Wпож=1800+7200+6255=2745 м3.

Принимаем 2 резервуара чистой воды, объемом 7000 м3 каждый с

размерами: длина 40 м, ширина 36 м, высота 4,8 м.

3.2.7. Повторное использование воды после промывки контактных осветлителей.

С целью охраны природных источников водоснабжения и сокращения расхода воды

на собственные нужды водяных вооружений применяется повторное использование

воды после промывки контактных осветлителей.

Предложена следующая технологическая схема: сброс от промывки контактных

осветлителей поступает в резервуар усреднитель, из которого вода равномерно в

течение суток перекачивается в головной узел водоочистных сооружений.

Для извлечения песка из промывной воды перед резервуаром усреднителем

устанавливается горизонтальная песколовка. Песок из осадочной части

песколовки, по мере его накопления, транспортируется с помощью ежектора на

площадке для хранения песка.

Расчет песколовки:

Рассчитываем расход промывной воды, поступающей в песколовку

qпр=357 л/с=0,357 м³/с.

Применяем два отделения песколовки. Площадь живого сечения каждого отделения

, м², определяется по формуле:

, (3.30)

где - средняя скорость движения воды =0,3 м/с.

м

Глубину проточной части принимаем hn=0.6 м. Ширина отделения Вп=м.

Глубина осадной части м.

Зная высоты над уровнем воды в песколовке принят равным 0,2м. Принимая

продолжительность пребывания воды в песколовке tп=30с, длину рабочей

части lп, м, песколовки, определяем:

м.

Угол наклона стенок камер для песка к горизонту α = 60°. Песколовка

оборудуется скребковым механизмом с самоходной тележкой. Песок сгребается к

иринску стального стационарного гидроэлеватора, с помощью которого по

пульпопроводам транспортируется в резервуар. Резервуар, находящийся на

песковой площадке, оборудован дренажной системой, состоящей из труб со

щелевыми колпачками.

Отфильтрованная вода из резервуара самотёком направляется в песколовку. Песок

из пескового резервуара телефером с опрокидывающей бадьей подается на

песковую площадку.

Объем рабочей части пескового резервуара принят равным двум объемам осадочной

части Wп.роз м³ обоих отделений песколовки:

м3

К установке ирины железобетонный резервуар размером в плане 3х2 м и рабочей

высотой 1,5м.

Для сброса промывной воды применяем стандартный резервуар усреднитель из

сборного железобетона емкостью 1000м³, шириной 12м длиной 18м и высотой

4,8м, разделенный перегородкой на две секции шириной по 6м.

3.2.8 Обеззараживание воды.

Обеззараживание воды в проекте предусматривается хлорированием. Хлораторная

установка рассчитана на предварительное хлорирование дозой ДIх

=5мг/дм³ и вторичное хлорирование дозой ДIiх=3мг/дм³.

Потребный часовой расход хлора Мх, кг/ч, определяется из выражения:

кг/ч или 241,44 кг/сут.

Соответственно месячная потребность в жидком хлоре:

кг.

Хлор на станцию доставляется в контейнерах емкостью 1000 л, и хранят на

складе, т.к. масса жидкого хлора в контейнере составляет 1250 кг, то на

складе должно храниться 11 контейнеров (12644/1250=11).

Преобразуем жидкий хлор в газообразный в испарителях змеевикового типа.

Образовавшийся хлор-газ проходит через баллон-грязевик к хлораторам, которыми

дозируют хлор. Из хлораторов выходит хлорная вода и подается в обрабатываемую

воду.

Расход воды, необходимый для работы хлораторов первичного и вторичного

хлорирования может быть определен по формуле:

м²/сут,

где kx – реальный расход воды для работы хлораторов принят равным 0,6

м³ на 1 кг хлора.

м³/сут.

Для первичного хлорирования приняты 3 вакуумных хлоратора ЛОНИИ – 100 (один

из них резервный) производительностью 6 кг/ч каждый.

Для вторичного хлорирования приняты 2 хлоратора такой же марки

производительностью 9 кг/ч (один резервный).

Подают хлорированную воду по напорным резиновым рукавам внутреннего диаметра d

вн=25мм (ГОСТ 5398-76), прокладываемым под землей в футлярах из

асбестоцементных труб. Принимаем 2 резервуара чистой воды, объемом 7000 м3

, каждый с размерами: длина 40 м, ширина 36 м, высота (строительная) 4,8 м.

4 Расчет и проектирование насосной станции второго подъема

4.1 Общая часть.

Насосная станция второго подъема предназначена для подачи воды из РЧВ в

водопроводную сеть города. Предварительное решение схемы приведено на рис.

4.1. Насосная станция проектируется частично заглубленной. Верхнее строение

насосной станции – кирпичное; подземная часть – сборные фундаментальные блоки

(бетонные); перекрытие – железобетонные сборные плиты по сборным блокам.

Для монтажа и демонтажа оборудования станции предусматривается установка

мостового электрического крана грузоподъемностью 5 т.

В помещении машинного зала размещаются насосы типа ДС.

Общее количество насосов n = 8; из них

I – ступень – 2 рабочих, 1 резервный;

II – ступень – 2 рабочих, 1 резервный;

При максимальном водоразборе и пожаре – 1 рабочий и 1 резервный.

Верхнее строение насосной станции – кирпичное; подземная часть – сборные

фундаментальные блоки (бетонные); перекрытие – железобетонные сборные плиты

по сборным блокам.

Всасывающие и напорные трубопроводы внутри насосной станции выполнены из

стальных труб с усиленными сварными стыками. Трубы размещаются в приямках

пола машинного зала, перекрываемых съемными плитами.

Предусматривается коллекторное переключение всасывающих и напорных

трубопроводов; коллекторы также размещают в приямках пола машинного зала.

Работа хозяйственно-питьевых дренажных насосов автоматизировано. Пожарные

насосы включаются в работу дистанционно из диспетчерского пульта.

Насосные агрегаты станции взаимозаменяемы и могут работать как в режиме

хозяйственно-питьевом, так и в противопожарном.

Рисунок 4.1 - Схема насосной станции второго подъема.

4.2

часть.

Режим работы насосной станции второго подъема определяется режимом

водопотребления населенного пункта. Так как водопотребление города в течение

суток неравномерное, то режим работы насосов насосной станции II подъема

проектируется также неравномерным. Предусматривается ступенчатая работа

насосов.

На рис. 4.2 приведены графики: ступенчатый суточного водопотребления населенного

пункта при Kчас=1,35 и работы насосов. В проекте предусмотрена

система водоснабжения населенного пункта без напорно-регулирующих сооружений.

Подача воды производиться от насосной станции II подъема по двум водоводам

непосредственно в водопроводную сеть города. В таком случае подача воды

насосами насосной станции II подъема определяется для каждой ступени (группы

насосов), по величине максимального часового расхода воды (qч

.max). Из графика водопотребления населенного пункта видно, что режим

работы насосов, причем насосы I ступени работают с 2200 до 600

, а насосы II ступени с 600 до 2200.

Рис. 4.2 - График суточного водопотребления Кчас= 1,35

4.2.1. Определение производительности насосов первой и второй ступени.

Насосные станции II подъема при принятой схеме работы рассчитываются на

подачу максимального часового расхода воды.

I-я ступень: часы работы 2200 – 600;

Максимальная часовая производительность Qч.max, м3/час, определяется по формуле:

, (4.1)

где Qч.max – максимальный суточный расход воды, м3/сут;

qч.max – величина максимального часового расхода, %;

м3/час или 585,6 л/с.

II-я ступень: часы работы 600 – 2200;

м3/ч или 790,55 л/с.

4.2.2. Определение подачи воды при пожаротушении.

В соответствии с требованием СНиП работа насосной станции второго подъема

проверяется на обеспечение расходов воды при пожаротушении в населенном

пункте. Число жителей в городе N=598767 чел запас воды для тушения пожаров в

населенном пункте предусматривается в общем объем РЧВ.

Расчетные расходы на пожаротушение в населенных пунктах, в соответствии с

действующим СНиП, принимается в зависимости от числа жителей и этажности.

Принимается расчетное количество пожаров = 3;

Расход воды на один пожар q =55 л/с;

Расход воды на пожаротушение Qп, л/с:

л/с, (4.2)

Пожарные насосы должны обеспечивать хозяйственно-питьевые расходы и расчетные

расходы на тушение пожаров в городе.

Суммарный расход воды, Qпож.мах , л/с:

л/с (4.3)

Таблица 4.1 - Результаты расчёта.

Режим водопотребления	Расходы Qр, л/с
I ступень	585,60
II ступень	790,55
Максимальный водоразбор (хоз-питьевые нужды + расход воды на пожар)	955,55

4.2.3. Гидравлический расчет всасывающих и напорных трубопроводов.

Расчет всасывающих труб.

Всасывающие трубы вне помещения станции чугунные раструбные:

lвс=30 м.

В соответствии со схемой станции число всасывающих труб хозяйственно-питьевых

насосов принимается равным 2, расчетный расход каждой из которых равен:

, (4.3)

Расчетный расход трубопроводов при работе насосов I ступени:

л/с.

Расчетный расход трубопровода при работе насосов II ступени:

л/с.

При пожаре предусматривается 1 всасывающая труба с расчетным расходом:

л/с.

Гидравлический расчет всасывающих трубопроводов производится по максимальному

расходу II ступени

л/с

dвс= 600 мм,

V = 1,41 м/с,

1000i = 4,16.

Экономически выгодную оптимальную скорость проверяем по формуле:

м/с.

Т.к. V и Vопт рассчитываются не более чем на 0,2 м/с,

окончательно принимаем диаметр всасывающего трубопровода dвс

=600 мм.

Потери напора во всасывающем трубопроводе hвс, м:

(4.4)

Потери напора на трение, hтр, м:

м (4.5)

В состав местных сопротивлений входят: воронка, расположенная в начале

всасывающей трубы; задвижка, установленная перед всасывающим патрубком

насоса.

Потери напора на местное сопротивление м:

м (4.6)

Oбщие потери напора во всасывающем трубопроводе:

м.

Трубопроводы при максимальном водоразборе в период пожара проектируется отдельно

от хозяйственно-питьевых; при этом проектируется 1 всасывающий и 1 пожарный

трубопроводы по Q = 955,55 л/с

dвс=900 мм,

V = 1,51 м/с,

1000i = 2,8

Потери напора на трение, м:

м

м

Общие потери напора во всасывающем трубопроводе:

м

Расчет напорных труб.

Число напорных трубопроводов хозяйственно-питьевых насосов принимаем равным 2:

Расчетный расход при работе насосов I ступени:

л/с;

Расчетный расход при работе насосов II ступени:

л/с

При максимальном водоразборе проектируется 1 напорный трубопровод:

л/с

Гидравлический расчет напорных трубопроводов производится на максимальную подачу

насосной станции II ступени по Q=395,28 л/с определяем

d = 500 мм

V = 2,04 м/с

1000i = 10,9

В условиях пожара Q = 955,55 л/с, тогда

d = 800 мм,

V = 0,91 м/с,

1000i = 5,22

Потери напора на трение, м:

;

II ступень м

При пожаре м

Суммарные потери напора, м ;

II ступень м

При пожаре м

4.2.4. Определение полного напора насосной станции.

Основные расчетные параметры всасывающих и напорных трубопроводов приведены в

табл. 4.2.

Таблица 4.2 - Основные расчетные параметры всасывающих и напорных трубопроводов.

Трубопровод	Коли-чество	d, мм	Q, л/с	V, м/с	1000i	h, м
Всасывающие:
Хоз-питьевой	2	600	395,28	1,41	4,16	0,6466
Пожарный	1	900	955,55	1,51	2,80	0,682
Напорный:
Хоз-питьевой	2	500	395,28	2,04	10,90	1,199
Пожарный	1	800	955,55	1,91	5,22	0,5742

Требуемый напор насосной станции II подъема, Hр, м:

, (4.7)

где HГ – геометрическая высота подъема воды, м;

(4.8)

Zc – отметка начальной точки водопроводной сети города = 76 м;

Hсв – свободный напор = 26 м;

- потери напора в водопроводной сети принимаем = 5;

Zрчв – отметка уровня воды РЧВ = 72 м;

hн.с – потери напора во внутренних коммуникациях насосной станции, м;

принимаем hн.с = 2,1544 м (в диапазоне 2 – 2,5 м).

Определяется требуемый напор насосной станции II подъема при работе насосов

II ступени.

Геометрический напор:

м

Потери напора:

м

м

При работе пожарных насосов:

Геометрический напор:

м

потери напора:

м

м

Напор при работе насосов I ступени:

расход: л/с

при dвс= 600 мм при dнап= 500 мм

1000i = 2,46 1000i = 6,36

V = 1,08 м/с

V = 1,55 м/с Потери напора на трение:

м

м

Потери напора на местное сопротивление:

м;

м;

м

Геометрический напор:

м

м

м

4.2.5 Отбор марки насосов.

Подбор насосов производится по основным расчетным параметрам: подаче Qр

и напору Hp.

Таблица 4.3 - Подбор насосов.

Ступень(группа насосов)	Количество рабочих насосов	Расчетная подача одного насоса Qр, л/с	Hp, м
Хоз-питьевой I	2	292,80	38
Хоз-питьевой II	2	395,28	39
Максимальный водоразбор (II ступень и пожар)	1	955,55	43

В насосной станции II подъема проектируются горизонтальные центробежные

насосы с двухсторонним типа Д (ГОСТ 11379-80).

По сводному графику полей Q – H насосов типа Д подбираем марки насосов.

I ступень – насос Д 1000 – 40 (рис 4.3);

II ступень – насос Д 1250 – 65 (рис 4.4).

Максимальный водоразбор при работе пожарных – насос Д 3200 – 55 (рис 4.5)

Диаметр рабочего колеса = 510 мм. h = 980об/мин, N = 90 КВт.

Рис. 4.3 - Характеристика насоса Д 1000-40

Диаметр рабочего колеса = 400 мм.h = 1450 об/мин, N = 100 КВт.

Рис. 4.4 - Характеристика насоса 1250-65 (12 НДС).

Диаметр рабочего колеса = 825 мм. h = 730 об/мин, N = 400 КВт.

Рис. 4.5 - Характеристика насоса Д 3200-55.

4.2.6 Совместная работа насосов и трубопроводов.

Систему «насос – трубопровод» рассматривают как единую. Совместная работа

насосов и трубопроводов характеризуются расчетной точкой системы, которая на

практике гидравлических расчетов насосных станций определяется

графоаналитическим методом. Работа насоса определяется его главной

характеристикой H – Q; трубопровод также имеет свою характеристику H – Qтр

.

4.2.7 Расчет характеристики трубопроводов.

Характеристика трубопровода представляет собой функциональную связь между

расходом и напором воды в системе

, подчиняется уравнению:

(4.9)

или

где суммарные потери

напора во всасывающих, нагнетательных трубах и внутристанционных

коммуникационных, м;

S – сопротивление трубопровода, зависит от диаметра и материала труб:

, (4.10)

Принимая произвольно значения расходов Q, м3/с вычисляют

соответствующие значения потерь напора в трубопроводе

, по формуле:

(4.11)

Определение значений Q и H для I, II ступеней и при максимальном

водоразборе (при пожаре) приведено в таблице 4.4, 4.5, 4.6.

I ступень: Q = 292,80 л/с, м

, HГ=35 м, Hтр=HГ+SDh

Таблица 4.4 - Определение значений Q и H для I ступени.

Q, м3/с	0,028	0,055	0,083	0,111	0,139	0,165	0,194	0,220	0,258	0,275
SDh,м	0,027	0,105	0,241	0,431	0,676	0,953	1,317	1,694	2,329	2,646
Hтр, м	35,027	35,105	35,241	35,431	35,676	35,953	36,317	36,694	37,329	37,646

II ступень: Q=395,28 л/с, м,

HГ=35 м

Таблица 4.5 - Определение значений Q и H для II ступени.

Q, м3/с	0,028	0,055	0,083	0,111	0,139	0,165	0,194	0,220	0,258	0,275
SDh,м	0,020	0,076	0,174	0,311	0,488	0,688	0,950	1,222	1,680	1,910
Hтр, м	35,020	35,076	35,174	35,311	35,486	35,688	35,950	36,222	36,680	36,910

Максимальный водозабор: Q=955,55 л/с, HГ=40 м

, м

Таблица 4.6 - Определение значений Q и H при максимальном

водоразборе (при пожаре)

Q,м3/с	0,138	0,278	0,414	0,556	0,694	0,833	0,972	1,111	1,250
SDh,м	0,062	0,253	0,562	1,014	1,580	2,275	3,099	4,048	5,125
Hтр, м	40,062	40,253	40,562	41,014	41,580	42,275	43,099	44,048	45,125

По данным таблиц 4.4 и 4.5 построим характеристики трубопроводов

H – Qтр для трех режимов работы станции, совместно с главными

характеристиками рабочих насосов.

Рис. 4.6 - Характеристика трубопровода (I ступень)

рис. 4.7 - Характеристика трубопровода (II ступень)

4.2.8 Параллельная работа насосов.

В проекте предусмотрена параллельная работа двух одинаковых насосов Д 1000 – 40

(I ступень) и Д 1250 – 65 (II ступень) на два одинаковых напорных трубопровода

d=500 мм.

Режим работы рассчитывается по принятой схеме графическим способом (рис

4.8,4.9).

Режимная точка системы: «2 насоса – 2 трубопровода» характеризуется

расчетными параметрами:

I ступень: QI= 585,60 л/с, HI=38 м;

II ступень: QI= 790,55 л/с, HI=39 м.

Рис. 4.8 - Характеристика параллельной работы двух насосов на два

трубопровода (I ступень).

Рис. 4.9 - Характеристики параллельной работы двух насосов на два

трубопровода (II ступень).

4.2.9 Определение заглубления насосной станции.

Величина заглубления насосной станции Hзагл, м определяется:

где Zз – геодезическая отметка поверхности земли у насосной станции – 75 м;

Zп – геодезическая отметка пола машинного зала, м определяется по формуле:

,

где hн – высота насоса =1,1 м;

hр – высота рамы на которой закреплен насос =0,2 м;

hф – высота фундамента насоса =0,5 м.

Насосная станция II подъема проектируется частично заглубленной. Пол

машинного зала находится на отметке 72,7. Величина заглубления:

м.

4.3 Эксплуатация насосной станции.

4.3.1. Система заливки насосов.

Для обеспечения нормальных условий эксплуатации основного оборудования и

сооружений насосной станции необходимо устройство различных вспомогательных

систем, также использующих насосные и воздуходувные установки: вентиляции,

маслоснабжения, заливки насосов (вакуум - систем), дренажа, осушения,

удаления осадка, технического водоснабжения.

При установке насоса с положительной высоте насоса возникают проблемы с

пуском насосной установки. В настоящем проекте следует предусмотреть

установку с вакуум-насосами и вакуум-котлом.

Требуемую подачу вакуум-насоса, определяют Qвн, л/с, необходимого для

заливки насоса по формуле:

, (4.13)

где Wтр – объем воздуха в смывающем трубопроводе, м3;

м3; (4.14)

Wк – объем воздуха корпуса насоса = 0,05 м3;

k – коэффициент запаса, учитывающий возможность проникновения воздуха

через неплотности (сальники, флановые соединения) принимаем равным 1,05;

t – время, требуемое для создания необходимого для заливки разрегиения,

принимаем t =4 мин;

Hат – напор, соответствующий атмосферному давлению, принимаем равным 10 м;

Hвс – геометрическая высота всасывания насоса, с учетом

явления ковитации, определяемой по формуле:

, (4.15)

где, приведенная высота атмосферного давления принимаем 10 м;

- высота давления

насыщенных водяных паров, для температуры воды 10° принимаем равной 0,12 м;

- ковитационный запас, определяемый по формуле:

, (4.16)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7