- •Кафедра гидротехнических сооружений и водоснабжения
- •Содержание
- •Введение
- •1 Обоснование схемы гидротехнического узла машинного водоподъема
- •1.1 Выбор места расположения насосной станции
- •1.2 Расчет подводящего канала
- •2 Подбор основного гидромеханического и энергетического оборудования
- •2.1 Определение расчетного напора
- •2.2 Определение расчетного расхода и числа агрегатов
- •2.3 Выбор основного насоса
- •2.4 Подбор электродвигателя
- •2.5 Определение допустимой геометрической высоты всасывания
- •3 Проектирование здания насосной станции
- •4 Проектирование водозаборного сооружения
- •4.1 Расчет водозаборного сооружения открытого типа
- •4.2 Компоновка здания насосной станции и водозаборного сооружения
- •5 Подбор вспомогательного оборудования
- •5.1 Грузоподъёмное оборудование насосных станций
- •5.2 Осушительные насосные установки
- •6 Проектирование напорного трубопровода
- •7 Проектирование водовыпускного сооружения
- •7.1 Выбор типа водовыпуска
- •7.2 Расчёт водовыпуска сифонного типа.
- •8 Технико-экономические расчеты
- •8.1 Смета на капитальные вложения при строительстве гидроузла насосной станции
- •8.2 Смета на эксплуатационные расходы
- •8.3 Основные технико-экономические показатели
- •Литература
4 Проектирование водозаборного сооружения
4.1 Расчет водозаборного сооружения открытого типа
Водозаборное сооружение открытого типа представляет собой открытые сверху камеры, разделенные бычками, между которыми устанавливаются затворы, шандоры и сороудерживающие решетки.
Длина камеры определяется по формуле:
Lк=
где Вк – расстояние между бычками в свету:
Вк = 1,2∙Двх = 1,2∙2,1 = 2,52 м.
где Двх = 2,1 м.
Конструктивно примем Вк = 2,5 м.
Lк = =3,3 м.
Окончательно длину камеры принимаем равной 4,8 м.
Сороудерживающую решетку проектируем под углом 70-800. Служебный мостик устанавливаем выше максимального уровня воды на 0,5…1 м.
Аванкамера представляет собой расширяющуюся в виде воронки заглубляющуюся часть канала и служит для сопряжения подводящего канала со всей шириной водозаборного фронта и глубиной водозаборного сооружения. Дно аванкамеры в плане представляет собой трапецию. Центральный угол конусности принимаем равным 30…450.
4.2 Компоновка здания насосной станции и водозаборного сооружения
При взаимном расположении водозаборного сооружения и насосной станции следует учитывать следующее. Насосные станции балочного типа всегда совмещены с водозаборным сооружением открытого или закрытого типа.
5 Подбор вспомогательного оборудования
5.1 Грузоподъёмное оборудование насосных станций
Тип грузоподъемного оборудования подбирается по массе наиболее тяжелой монтажной единицы и по длине крана, которая должна быть меньше пролета верхнего строения насосной станции. За наиболее тяжелую монтажную единицу (с учётом 10%-ной надбавки) можно принять горизонтальный насос в сборе, электродвигатель, задвижку и т.д.
Т.к. в данном курсовом проекте масса наиболее тяжелой монтажной единицы не превышает более 5 тонн, то устанавливаем кран подвесной ручной с грузоподъемностью 5 т, длиной крана 3,6 м, пролётом крана 3 м, двутавр №30.
рис. 5.1 Схема подвесного крана
5.2 Осушительные насосные установки
Предназначены для удаления воды из всасывающих труб и приёмных камер основных насосов, установленных в насосных станциях заглубленного типа. Расчётный расход одного осушительного насоса определяется по формуле:
, м3/с
где – суммарный объём воды, подлежащий откачке, при максимальном уровне воды в камере водозаборного сооружения, м3, = 36 м3;
–принятое число насосов (не менее 2);
–приток фильтрационной воды через уплотнения затворов, принимается 0,5…1 л/с на 1 м уплотнения, = 0,011;
–время откачки (принимается 5…8ч), с.
м3/с.
6 Проектирование напорного трубопровода
Напорные трубопроводы служат для транспортирования воды от внутристанционных трубопроводов до водоприемника. Их стоимость может превышать стоимость всей насосной станции с оборудованием.
6.1 Определение числа ниток напорных трубопроводов
При длине трассы до 100 м число ниток принимаем равным числу установленных насосов.
Число ниток составляет 4 шт.
6.2 Определение расчетного расхода напорного трубопровода
Расчетный расход одной нитки напорного трубопровода, проложенного от каждого насоса, равен расчетному расходу этого насоса:
qр.т.= Qр = 1,5 м3/с.
6.3 Выбор материала стенок
Т.к. трубопроводы короткие и имеют несколько поворотов, поэтому в качестве материала стенок принимаем стальные трубопроводы.
Диаметр определим по формуле:
Д=1,13×
где, Vдоп принимаем равной 2,0 м/с.
Д= 1,13×=0,98 м.
Принимаем стандартный Д=1 м.
6.4 Определение экономического диаметра напорного трубопровода
Выбор экономически наивыгоднейшего диаметра осуществляется путем сопоставления нескольких вариантов по минимуму приведенных затрат, которые включают в себя капитальные вложения и эксплутационные издержки, то есть ПЗ=Ен∙К+С,
где Ен – нормативный коэффициент, принимаем 0,12;
К – стоимость укладки 1 м напорного трубопровода;
С – суммарные эксплутационные издержки, которые находятся по формуле:
С=а′∙Э+b∙К
где а′ – стоимость 1 кВт∙ч электроэнергии;
b – процент отчислений на капитальный ремонт и восстановление, для стальных труб 4,75%;
Э – количество электроэнергии на преодоление потерь напора в трубопроводе:
Э=
где hт – потери напора в метрах на 1 м трубопровода, определяемые по формуле:
hт=0,00107∙;
–длина напорного трубопровода, =1 м;
T – количество суток работы данного трубопровода в году;
t – число часов работы в сутки;
ηн.у. – КПД насосной установки:
ηн.у.=ηн.×ηдв×ηс=0,845×0,935×0,98 = 0,77
ηдв – КПД двигателя по паспорту;
ηн. – КПД насоса;
ηс – КПД сети.
Расчет экономического диаметра сводим в таблицу 6.4.1.
Таблица 6.4.1 Расчет экономического диаметра
Диаметр трубопровода Дтр,м |
Стоимость 1м. Трубопровода (К), руб. |
Скорость V, м/с |
Потери напора в трубопроводе h,м. |
Потери электроэнергии Э, кВт |
Стоимость потерянной энергии а'Э, руб. |
Отчисления на ремонт и восстановление bk, руб. |
Суммарные эксплуатационные издержки С=а'Э+bk, руб |
Приведенные затраты ПЗ=ЕК+С |
0,8 |
58,5 |
2,99 |
0,0127 |
1600,61 |
64,02 |
2,78 |
66,80 |
73,82 |
0,9 |
70,5 |
2,36 |
0,0068 |
857,39 |
34,30 |
3,35 |
37,64 |
46,10 |
1 |
84,5 |
1,91 |
0,0039 |
490,53 |
19,62 |
4,01 |
23,63 |
33,77 |
1,1 |
99 |
1,58 |
0,0024 |
295,99 |
11,84 |
4,70 |
16,54 |
28,42 |
1,2 |
115,5 |
1,33 |
0,0015 |
186,64 |
7,47 |
5,49 |
12,95 |
26,81 |
1,3 |
133,5 |
1,13 |
0,0010 |
122,11 |
4,88 |
6,34 |
11,23 |
27,25 |
Принимаем наиболее экономический диаметр равный 1,2 м, при наименьших приведённых затратах.