2. Электропривод насосных установок Задача 13. Выбор двигатель к башенной насосной установке

Для животноводческой фермы определить потребность в воде, произвести выбор насоса и электрического двигателя к нему. Расчет произвести для башенной насосной установки.

Исходные данные

Вид животных, содержащихся на ферме	Количество	Суточная норма потребления воды на одну голову
1. Дойные коровы	N = 750 голов	q = 0,08м^3
2. Молодняка КРС в возрасте до двух лет	N2 = 750 голов	q2 = 0,03м^3
3. Молодняка КРС в возрасте до трех лет	N3 = 100 голов	q3 = 0,05м^3
4. Рабочих лошадей	N4 = 70 голов	q4 = 0,06м^3

1. Водоисточник – скважина глубиной бурения – 117м, высота водяного столба в скважине Н _в.с. = 10м

2. Дебет скважины – 3 л/с,

3. Средний диаметр обсадочных труб d_т = 200 мм,

4. На ферме установлена башня Рожновского с объемом бака V = 30 м³,

5. Диаметр верхней части бака D_б = 2,5 м,

6. Высота регулируемого объема бака h_р = 0,5 м,

7. Максимальная отметка воды в баке над нулевой отметкой скважины Н_б = + 18 м,

8. Расстояние от скважины к башне R = 200 м,

9. Скорость движения воды в водопроводе v = 1 м/с,

10. Водопровод выполнен из чугунных труб,

11. Суммарные потери напора в местных сопротивлениях  = 3,5 м,

12. Диаметр труб d = 0,06 м,

13. Схема управления насосной установкой состоит из автоматического выключателя, магнитного пускателя, кнопочных станций, реле давления и переключателя режимов работы.

Р е ш е н и е

Выбираем насос из следующих условий :

Н_{нас расч} и Q_нас Q _{мах ч} (1)

Где Ннас – напор, создаваемый, м;

Нрасч – расчетный напор, м;

Q нас – производительность насоса, м³/ч;

Q мах ч – максимальный часовой расход воды на ферме, м³ / ч.

Максимальный часовой расход воды на ферме

,

где Кс – коэффициент суточной неравномерности расхода воды,

Кч – коэффициент часовой неравномерности расхода воды:

Вид потребителя	Коэффициент часовой неравномерности расхода воды Кч
1. Фермы с автопоением	2,5
2. Фермы без автопоения	4,5
3. Коммунальный сектор	2,0

Q – суточное потребление воды, м³ / сут,

.  - КПД насосной установки, учитывающий потерю воды от насоса до

потребителя, равный 0,9.

Суточное потребление воды определяется

Qc = q₁ N₁ + q ₂N₂ +…+ q _mN_m = 0,08*450 + 0,03*750 + 0,05*100 + 0,06*70 = 67,7 м³ / сут

Расчетный напор воды

Нрасч = Нг + Нп + Нс = 125 + 5,4 + 10 = 140,4 м

где Нг – геодезический напор, т.е. высота подъема от нижнего до верхнего уровня, м;

Нп – потери напора во всасывающем и напорном труборпроводах,м;

Нс – свободный напор,м

Геодезический напор определяется

Нг = Нск – Нв.с. + Нб,

Где Нск – глубина скважины, Нск = 117м;

Нв.с. – высота водяного столба в скважине: Н в.с. = 10м;

Нб – высота башни, Нб = 18м.

Таким образом, Нг = 117 – 10 + 18 = 125 м

Потери напора по длине трубопровода

где v – скорость движения воды, равная 1 м/с;

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²

- коэффициент сопротивления, зависящий от скорости движения воды и

материала труб:

Материал труб	Значение коэффициента
чугун	0,02
бетон	0,022
асбоцемент	0,025

L – длина трубопровода: L = Нв – Нв.с. + l = 117 – 10 + 200 =307 м ;

d- диаметр трубопровода, м;

- суммарные потери напора в местных сопротивлениях, равные 3,5м ;

Нс – свободный напор при одноэтажной затройке, у водоразборных колонок, при

выходе воды из водопроводов, равный 10м.

Следовательно Н расч = 125 + 5,4 + 10 = 140,4 м

По расчетному напору и призводительности выбираем насос типа ЭЦВ-10-185 производительностьюQнас = 12 м³/ч., напором Ннас = 155м, КПД, равным 0,6, частотой вращения n_ном = 2 850 щб/мин.

Мощность, потребляемая насосом,

где Кз – коэффициент запаса, равный 1,1…1,3;

- удельный вес воды, Н/м³,

- КПД передачи:

Вид передачи	КПД передачи,
Прямая передача	1
зубчатая	0,97
плоскоременная	0,95

- КПД насоса

Вид насоса	КПД насоса,
центобежный	0,4…0,8
вихревой	0,25…0,5

На выбор двигателя насосной установки влияет режим ее работы, который характеризуется продолжительностью включения

где t_раб, t_пауз - соответственно время работы и паузы насосной установки.

Время работы насосной установки находится

где V_рег – регулируемый объем бака, м³.

При этом

Время паузы насосной установки определяем

Поэтому время работы насосной установки продолжительное.

Выбор электрического двигателя

Электрический двигатель для привода насоса выбирают из следующих условий:

4. По климатическому исполнению – У5,

5. По способу защиты от окружающей среды – IP68,

6. По конструктивному исполнению и способу монтажа – IМ 1081,

7. По модификации – берут погружной двигатель,

8. По роду тока и напряжения – переменного тока, напряжением 380/220 В,

9. По мощности Рдв Рнас, т.е. 8 кВт 7,7 кВт, так как выбираем двигатель типа ПЭДВ 8-140 с номинальными параметрами: Рном = 8 кВт, n_ном = 2 850 об/мин, I_ном = =18,3 А, U_ном = 380/220 В, = 80%, cos = 0,83. К_i = 6, М_пуск* = 1, М_кр* = 2,

m = 70 кг

10. По частоте вращения – n_{ном дв} n _нас, т.е. 2 850 об/мин 2 850 об/мин.

Проверка двигателя по пуску и перегрузочной способности не требуется.