3 Расчет и проектирование насосных станций

1. Насосная станция I подъема

Насосные станции первого подъема предназначены для подачи воды из источника водоснабжения на очистные сооружения или непосредственно в сеть, если очистка воды не требуется.

Насосные станции первого подъёма обычно устраиваются заглубленные. Подземную часть здания НС – I возводят из железобетона и тщательно изолируют от подземных вод. В плане здание может быть прямоугольного или круглого очертания.

Как правило на НС – I часто устанавливаются два рабочих агрегата и один или два резервных.

Требования к резервному оборудованию бесперебойности работы станции в целом зависит от её начертания. Как правило, в НС – I устраиваются отдельные всасывающие линии для каждого насоса. Коллекторы и узлы переключения напорных трубопроводов монтируют в отдельных камерах, примыкающих к НС или расположенных в непосредственной близости от неё. В этих же камерах располагают задвижки и обратные клапаны, предохраняющие машинный зал от затопления в случае аварии на трубопроводах в пределах насосной станции. Все трубопроводы как в пределах НС, так и вне её защищают от наружной коррозии соответствующей изоляцией.

Для удаления воды, проникшей в здание через не плотности стен и днища станции, а также выливающейся из внутренних трубопроводов при ремонте оборудования, в машинном зале НС устанавливают дренажные насосы.

Кроме основного помещения – машинного зала, в здании предусматривают вспомогательные и бытовые помещения. К вспомогательным помещениям относятся: помещения распределительных установок и мастерских и т.д.

Проектируемая в курсовом проекте НС–I предназначена для забора воды из берегового водоприемного колодца и подачи её на ОС. Насосное оборудование устанавливается из расчета на всасывание при минимальном уровне воды в колодце. Здание НС полузаглубленного типа.

Высота верхнего строения – 3 м.

НС–I по степени обеспеченности подачи воды относится к той же категории, что и водоприемник, т.е. к первой.

3.1.2 Определение требуемого напора насосов станции I-го подъема

Требуемый напор насосов НС-I при подаче воды на очистные сооружения определяется по формуле

_,м, (3.1)

где H_г – геометрическая высота подъема воды (разность отметок уровней воды в смесителе очистных сооружений и во всасывающей камере), м;

h_wвс.л – потери напора во всасывающем трубопроводе, м ;

h_wн.л – потери напора в напорных коммуникациях и в водоводе от

насосной станции до очистных сооружений, принимаем 2,0 м;

1,0 – запас напора на излив воды из трубопроводов, м.

Потери напора во всасывающем трубопроводе

h_wвс.л = i∙l = 0,0071∙11,7 = 0,083 м. (3.2)

Геометрическая высота подъема определяется как разность воды в напорном баке воды очистных сооружений при полном его затоплении и самого низкого уровня воды во всасывающей камере берегового колодца, по формуле

м, (3.3)

где z_о.с.– отметка уровня воды в напорном баке, м;

z_вс.к – отметка наи низшего уровня воды во всасывающей камере берегового колодца, м.

Требуемый напор составит

м.

3.1.3 Подбор насосов

По сводному графику рабочих зон насосов предварительно намечается марка насосов. Окончательный выбор производится по рабочим характеристикам насосов.

Принимаю насос марки Д500-65. (2 рабочих и 1 резервный).Изображение данного насоса представлено на рисунке 3.2

Основные технические характеристики насоса:

- подача, л/с 500

- напор, м 65

- мощность электродвигателя, кВт 132

- КПД, % 76

- кавитационный запас 4,5

-масса, кг 620

Тип электродвигателя АО3-315S-4УS

Габаритные размеры длина L=500мм, высота Н=820мм, ширина В=750мм.

Кривая характеристик насоса представлена на рисунке 3.1.

Насос предназначен для перекачивания воды и жидкостей, имеющих сходные с водой свойства по вязкости и химической активности, с температурой до 358 К (85^оС ), с содержанием твердых включений, не превышающих по массе 0,05% и максимальному размеру 0,2 мм.

Привод насоса - электродвигатели синхронного и асинхронного типов. Насос и двигатель соединяются с помощью упругой втулочно-пальцевой муфты.

Насос - центробежный, горизонтальный, одноступенчатый, спирального типа, с двухсторонним подводом жидкости к рабочему колесу.

Направление вращения ротора - против часовой стрелки, если смотреть со стороны электродвигателя, допускается изготовление агрегата с направлением вращения по часовой стрелке, что оговаривается при заказе насоса. Корпус насоса спирального типа из двух частей с горизонтальным разъёмом по оси насоса. Всасывающий и напорный патрубки расположены в нижней части корпуса, что позволяет производить разборку и осмотр насоса без отсоединения трубопровода. Опорами ротора служат подшипники качения с консистентной смазкой. Уплотнение вала сальниковое. Материал основных деталей насоса - серый чугун, материал вала - углеродистая сталь.

Рисунок 3.1 – Кривая характеристики

Рисунок 3.2 – Изображение насоса

3.1.4 Определение отметки оси насоса

Отметка оси насосов определяется из условия откачки воды из всасывающей камеры водоприемного колодца до дна резервуара и не должна превышать величину

. (3.4)

где Н_S – максимальная высота всасывания насоса

. (3.5)

где - допустимая высота всасывания, принимается по характеристике насоса на соответствующую подачу;

- напор, соответствующей давлению насыщенных паров;

- потери во всасывающей линии.

Величина давления насыщенных паров зависит от температуры перекачиваемой жидкости. Поскольку проектируемая насосная станция осуществляет подачу холодной воды населению, то температура перекачиваемых вод не будет превышать 10^оС. По справочным данным для такой температура h_нас.п=0,12(м).

Отметка пола машинного зала насосов

. (3.6)

где а – расстояние оси насоса до подошвы лап.

Отметка пола машинного зала насосов:

. (3.7)

где h_ф – возвышение фундамента над полом.

При расчете отметки пола машинного зала следует учесть, что высота подземной части машинного зала (величина Z_ф) должна быть кратной строительному шагу и возвышение над уровнем чистого пола не должно быть менее 0,2 (м).

5. Основное и вспомогательное оборудование водозаборов

Для обеспечения нормальных условий водозаборного сооружения необходимо устройство различных вспомогательных систем.

Основное оборудование:

– Сороудерживающая решетка;

–Сетки;

–Насосы центробежные, марки HS 200-150-305C 5/1-F-A BBVP;

– Затворы, задвижки на водоводах.

Вспомогательное оборудование:

–Грузоподъемное оборудование;

–Дренажные насосы;

– Электрооборудование.

5. Дренажная система

В целях избежание затопления и удаления воды с пола машинного зала предусматривается установка двух дренажных насосов с расходом от 3-10 л/с и напором, достаточным для подачи сборных вод в дождевую канализацию (20 - 50 м). В каче­стве дренажных насосов используем насос марки «Гном».

Всасывающие трубы размещаются в приямке, объем которого рассчитан на 10-минутную подачу дренажного насоса. Для подвода воды к приямку в машинном зале устанавливается лоток, а пол устраивается с уклоном к лотку i = 0,002.

5. Грузоподъемное оборудование

Для производства монтажа и демонтажа оборудования в машинном зале устанавливается грузоподъемное оборудование. Вес поднимаемого груза

принимается исходя из максимального веса оборудования или арматуры в

собранном виде.

Усилия, необходимые для подъема оборудование

(3.8)

где m – масса сетки, т;

p – давление воды 1_{сетки при допустимом перепаде 0,5м};

f =0,44 – коэффициент трения металла по смоченному металлу;

К=1,5 – коэффициент запаса;

F– площадь сетки, .

.

Для подъема решеток и плоских сеток на промывку, для монтажа и ремонтных работ в надземной части принята к установке подвесная

электрическая таль.

В здании НС-I для монтажа и демонтажа насосного оборудования массой 620 кг, задвижек, обратных клапанов предусмотрен кран подвесной однобалочный электрический грузоподъемностью свыше5000 кг.

5. Вспомогательные помещения

Для размещения оборудования электрического хозяйства, управления и выполнения ремонтных работ в здании НС предусматриваем устройство вспомогательных помещений. Помещения располагаем в надземной части здания.

Монтажная площадка служит для ремонта насосов и электродвигателей.

Ее размеры должны обеспечивать проход шириной не менее 0,7 м вокруг установленного на ней демонтированного агрегата либо транспортного средства. Длину площадки принимаем равной ширине здания НС. Монтажная площадка размещается в торцевой части машинного зала. В этой части здания устраиваются ворота с размерами, необходимыми для въезда транспорта и доставки оборудования.

Размеры камер трансформаторов принимаются с учетом минимально допустимых расстояний перед дверями - 0,8 м, до стены - 0,6 м, до потолка - 1 м. С учетом трансформаторов общие размеры камеры трансформатора составляют 3200x3400x3500 (мм).

Помещение диспетчерской примыкает к машинному залу и имеет застекленное окно для возможности визуального наблюдения за работой машин. Диспетчерский щит состоит из набранных свободностоящих панелей, расположенных удобно для обзора, П - образной или полукруглой формы. За щитом устроены проходы шириной не менее 1 м, перед щитом предусматривается свободная площадка шириной не менее 1,8 м. Размеры помещения диспетчерской составляют 3200x3400 (мм).

В здании НС предусматривают размещение помещений: мастерской площадью 20 - 24 м²; кладовой площадью 6 - 9 м² , помещения дежурного персонала и ремонтной бригады площадью 16-20 м², санузел (унитаз и раковина).

3.2 Насосная станция II подъема

Насосная станция (НС) II-го подъема обеспечивает подачу воды на хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды жителей населенного пункта.

В состав схемы сооружений станции входят: резервуары чистой воды (РЧВ); здание насосной станции с размещенным в нем основным и вспомогательным оборудованием; всасывающие и напорные трубопроводы; здания, сооружения и оборудование электроэнергетического хозяйства; регулирующие (накопительные) емкости и водонапорные башни, камеры переключений; коллекторы и колодцы для водомеров и пожарных нужд.

Насосная станция, как правило, располагается в непосредственной близости от мест забора воды из источника водоснабжения и очистных сооружений.

Вода с очистных сооружений поступает в резервуары чистой воды, откуда забирается каждым насосом станции по индивидуальным всасывающим трубопроводам и подается по напорным водоводам в водонапорную башню (накопительную емкость) и непосредственно в водопроводную сеть населенного пункта.

Устройство машинного зала насосной станции независимо от залегания грунтовых вод или при их отсутствии целесообразно осуществлять полузаглубленным.

Величину заглубления определяют последующим расчетом, обеспечивая установку насосов под заливом уровня воды РЧВ.

В пределах здания насосной станции коммуникации всасывающих и напорных трубопроводов выполняются из стальных труб. Их присоединение к насосам и арматуре осуществляется с помощью фланцев. Напорные водоводы за пределами насосной станции выполняют из чугунных труб с подземной прокладкой и глубиной заложения верха труб на 0,3 м ниже глубины промерзания.

Как правило, на водопроводных насосных станциях устанавливаемые насосы должны быть одинакового типоразмера, что значительно облегчает техническое обслуживание и эксплуатацию агрегатов. Производительность и число рабочих насосов зависит от величины суточной подачи насосной станции.

3.2.1 Подбор работы насосов

Работа насосной станции II подъема задается ступенчито, при этом подача осуществляется разным числом насосов в отдельные часы суток.

Количество насосов и время их работы определяется согласно СниП в зависимости от . Так какот 20 до 50 тыс., то принемаем 2 насосарабочих+2резервных, с временем работы каждого= 24ч; =16ч

Подача одним рабочим насосом, в % от суточной подачи станции, определяется по формуле

= 100 / (+), (3.9)

где - коэффициенты взаимовлияния при параллельной работе насосов;

– время - работы соответственно первого, второго и третьего насосов в те­чение суток, часы;

С целью упрощения расчетов на этом этапе значения коэффициентов предварительно можно принять равными: = 1; = 0,8.

= 100 / ( 1 × 24 + 0.8 × 16) = 2,7%, (3.10)

= ()(3.11)

(1 + 0.8) × 2,7 = 4,9%.

Расчет режима подачи воды насосной станцией сводится в таблицу 3.1

Таблица 3.1 - Определение режима работы насосной станции второго подъема.

Часы суток	Водопотребление в городе %	Подача воды насосом %	Поступление воды в бак %	Расход из бака %	Остаток воды в баке %
0-1	4,29487	4,9	0,60513		0,322285
1-2	3,385027	2,7		-0,68503	-0,36274
2-3	3,147193	4,9	1,752807		1,390065
3-4	3,147193	2,7		-0,44719	0,942872
4-5	3,452982	2,7		-0,75298	0,18989
5-6	3,724802	4,9	1,175198		1,365088
6-7	4,940434	4,9		-0,04043	1,324654
7-8	4,336397	2,7		-1,6364	-0,31174
8-9	4,608217	4,9	0,291783		-0,01996
9-10	4,880037	4,9	0,019963		0
10-11	4,472307	4,9	0,427693		0,427693
11-12	4,302412	4,9	0,597588		1,025281
12-13	4,234472	2,7		-1,53447	-0,50919
13-14	4,098562	4,9	0,801438		0,292247
14-15	4,166517	4,9	0,733483		1,02573
15-16	4,268379	4,9	0,631621		1,657351
16-17	4,234472	2,7		-1,53447	0,122879
17-18	4,064577	4,9	0,835423		0,958302
18-19	4,200487	4,9	0,699513		1,657815
19-20	4,166517	2,7		-1,46652	0,191298
20-21	4,166517	4,9	0,733483		0,924781
21-22	4,234472	4,9	0,665528		1,590309
22-23	4,974419	4,9		-0,07442	1,51589
23-24	4,498735	2,7		-1,79874	-0,28284
	100	95,1	9,970651	-9,97065

Определим остаток воды, %, в баке водонапорной башни или, как его еще называют, регулирующая емкость водонапорной башни, по формуле

= –(3.12)

= 1.6-(-0.3) = 1,9%.

где и - наибольшее и наименьшее значения величин остатка воды в баке, графа 6 табл. 1, с учетом знака числа.

3.2.2 Расчет резервуара чистой воды

Для гарантированной бесперебойной подачи воды потребителю в системах водоснабжения предусматривается использование таких сооружений, как аккумулирующие ёмкости, с помощью которых и обеспечивается сглаживание несоответствия режимов подачи.

Правильное назначение размеров регулирующих ёмкостей, их число иместо расположения в системе водоснабжения имеет большое экономическое значение.

Помимо регулирования, башни и резервуары, имеющие свободный уровень воды, выравнивают напор в сети - изменение напора центробежных насосов не передается в сеть.

Регулирующая ёмкость резервуаров и баков водонапорных башен определяется в соответствии с заданным режимом поступления в них воды и их отбо­ра. Требуемую регулирующую емкость резервуаров можно определить либо по совмещенным графикам подачи и отбора воды из резервуаров (ступенчатые графики).

Определение объемов воды, содержащейся в резервуарах и башнях, диктуется в основном противопожарными требованиями и требованиями обеспеченности водой потребителя на случай аварии.

Хранение в ёмкостях противопожарного запаса воды необходимо в тех случаях, когда получение требуемого для тушения пожара количества воды непосредственно из источника водоснабжения технически невозможно или экономически нецелесообразно.

В системах крупных водопроводов рекомендуется устройство нескольких резервуаров, дающих в сумме расчетную емкость, которая обеспечивает бесперебойность работы системы при выключении на ремонт или чистку отдельных резервуаров, а также выполнения строительства по очередям.

Неприкосновенный противопожарный запас воды в объеме до 1000 м³ допускается хранить в одном резервуаре, а для больших объёмов необходимоиметь не менее двух резервуаров.

Расчёт регулирующей емкости резервуара ведётся в табличной форме (таблица 3.2).

Поступление воды в резервуар от насосной станции первого подъема (НС-1) принимается равномерным и равным 4,17-4,16% от суточной подачи воды.

Таблица 3.2. - Определение регулирующей емкости резервуара чистой воды

Часы суток	Подача воды НС-1 в РЧВ, %	Подача воды НС– IIв бак водонапорной башни, %	Поступление воды в РЧВ, %	Расход воды из РЧВ, %	Остаток воды в РЧВ, %
0-1	4,17	4,9	0,73		2,15
1-2	4,17	2,7		-1,47	0,68
2-3	4,17	4,9	0,73		1,41
3-4	4,17	2,7		-1,47	-0,06
4-5	4,17	2,7		-1,47	-1,53
5-6	4,17	4,9	0,73		-0,8
6-7	4,17	4,9	0,73		-0,07
7-8	4,17	2,7		-1,47	-1,54
8-9	4,17	4,9	0,73		-0,81
9-10	4,17	4,9	0,73		0
10-11	4,17	4,9	0,73		0,73
11-12	4,17	4,9	0,73		1,46
12-13	4,17	2,7		-1,47	-0,01
13-14	4,17	4,9	0,73		0,72
14-15	4,17	4,9	0,73		1,45
15-16	4,17	4,9	0,73		2,18
16-17	4,17	2,7		-1,47	0,71
17-18	4,17	4,9	0,73		1,44
18-19	4,17	4,9	0,73		2,17
19-20	4,17	2,7		-1,47	0,7
20-21	4,17	4,9	0,73		1,43
21-22	4,17	4,9	0,73		2,16
22-23	4,17	4,9	0,73		2,89
23-24	4,17	2,7		-1,47	1,42
	100	95,1	12,41	-11,76

Из таблицы 3.2.находим максимальные и минимальные величины остатка воды в резервуаре Р_max и P_min с учётом их знака (значения могут быть как положительными, так и отрицательными).

Объем регулирующей емкости резервуара чистой воды определяется по формуле

W_р.рчв= (P_max-P_min) Q_сут/100, (3.13)

W_р.рчв = (2,89-(-1,54))×36191,4/100 = 1603,27 м³

Полный объем резервуаров чистой воды, W_РЧВ, м³, определяется по формуле

, (3.14)

где W_рег– регулирующий объем воды в резервуаре;

W_пож – неприкосновенный запас воды на тушение пожара;

W_соб.н– объем воды на собственные нужды станции.

Объем регулирующей емкости резервуара составляет 5,52% суточного расхода воды

м³ (3.15)

Неприкосновенный противопожарный объём воды, надлежит предусматривать в случаях, когда получение необходимого количества воды для тушения пожара непосредственно из источника водоснабжения технически невозможно или экономически нецелесообразно и рассчитывается из условия тушения расчётного количества одновременных пожаров в течение нормативного времени тушения пожара.

(3.16)

Где 3,6 – переводной коэффициент;

- расчетное нормативное количество пожаров;

- нормативное время тушение одного пожара;

- расход воды на тушение одного пожара л/с.

Объем регулирующей емкости резервуара на собственные нужды станции составляет 8% от Q_{сут.макс}:

м³ (3.17)

Полный объем резервуаров чистой воды:

(3.18)

Принимаю 3 резервуара объемом по 2000 м³ каждый. – 27×21×11 м.

3.2.3 Определение уровней воды в РЧВ

Для хранения рассчитанного объема воды принимаю прямоугольные железобетонные резервуары. Полный объем РЧВ составляет W_Р = 5156,35 м³.

Число резервуаров N_р выбираются в зависимости от величины аккумулированного объема и в количестве не менее двух.

Принимаю 3 РЧВ, объемом W_Р = 1000 м³ каждый. Размеры резервуара определяют исходя из размеров сборных унифицированных конструкций заводского изготовления.

Принимаем резервуар длиной L = 27 м, шириной B = 21 м и высотой H = 11 м.

Заглубление резервуара задается из условия минимальной выемки грунта котлована под сооружение, равное половине высоты резервуара.

Отметку дна резервуара определяем по формуле

Z_Д = Z–H/2=270,1 – (11/2) = 264,6 м. (3.19)

где Z – отметка земли у резервуара, Z = 270,1 м;

Н – высота резервуара, Н = 11 м.

Максимальный уровень воды в резервуаре определяем по формуле

Z_max = Z_Д + h_max = 264,6 + 3,03 = 267,6м, (3.20)

где h_max – максимальная высота слоя воды в резервуаре, определяем по формуле

h_max = W_рчв / F_рчв = 5156,35 / (567+567+567) = 3,03 м, (3.21)

где W_рчв – полный объем резервуаров чистой воды;

F_рчв – площадь резервуаров.

Отметка слоя пожарного запаса воды в резервуаре определяем по формуле

(3.22)

где h_П - максимальная высота слоя противопожарного запаса воды, определяем по формуле

(3.23)

где F_рчв – площадь резервуара;

W_П1 – неприкосновенный противопожарный объем в одном резервуаре, определяем по формуле

W_П1 =W_пож / N= 1296 / 3 = 432 м³, (3.24)

где W_пож - неприкосновенный противопожарный объем;

N – количество резервуаров, N=3.

Найденные отметки представлены на рисунке 3.3.

вент

Z

2 м

0,5 м

0,50,5

Z =267,6 м

max

Н=11 м

Z =265,3 м

п

h_max=3,03 м

Z =264,6 м

д

Рисунок 3.3 – Схема РЧВ

3.2.4 Расчет диаметров всасывающих и напорных трубопроводов

Диаметр всасывающих и напорных труб определяют по расчетному расходу при нормальном режиме работы водозабора и скорости движения воды в трубах

D = = 1,13∙, (3.25)

где Q₁ – расчетный расход одной секции;

V_т – допустимая расчетная скорость в трубопроводе, для трубопроводов насосных станций V_т^вс= 1,0 м/с и V_т^нап = 2,0 м/с.

Количество всасывающих линий на насосных станциях первой и второй категории, независимо от количества групп насосов, включая, пожарные, должно быть не менее двух. При установке крупных насосных агрегатов число всасывающих труб принимается равным числу насосов.

Диаметр всасывающих трубопроводов насосной станции

D = = 1,13∙, (3.26)

D = 0,393≈ 0,400 м → D =400 мм.

Диаметр напорного трубопровода определяется по 100% расчетному расходу при нормальном режиме работы водозабора и скорости движения воды в трубах.

Диаметр напорных трубопроводов насосной станции

D = = 1,13∙,

D = 0,277 ≈ 0,300 м → D = 300 мм

3.2.5 Определение требуемого напора насосов

Геометрическая высота подъема воды, м, определяется по формуле

= -= 274,74 – 265,36 =9,38 м (3.27)

где – разность отметок поверхности земли у диктующей точкиZ_д.т.и расчетного (пожарного) уровня в резервуаре чистой воды Z_{П РЧВ.}

Полная высота подъема насосов определяется по формуле

м, (3.28)

гдеh_wвс.л – потери напора во всасывающем трубопроводе;

–потери напора в напорном трубопроводе.

Потери напора во всасывающем трубопроводе, определяется по формуле

(3.29)

где h_к.вс. – потери напора в коммуникациях внутри насосной станции, на всасывающей линии h_к.вс.=1,5м;

S_о.вс. – удельное сопротивление труб, S_о.вс=2,262∙10^-8, согласно таблицам Ф.А.Шевелева;

L_в – длина всасывающего трубопровода, L_в=80м;

Q_вс – расчетные расходы всасывающих линий, Q_вс=0,121м³/с.

Потери напора в напорном трубопроводе определяем по формуле

h_wн.л = h_к.н + h_wн.л= 5,37 + 2 = 7,37м. (3.30)

где h_к.н- потери напора в коммуникациях внутри насосной станции, на напорной линии, h_к.н=2,0м;

h_wн.л – сумма потерь на напорной линии, определяется по формуле

h_wн.л=0,67+1,37+0,94+1,33+0,47+0,59=5,37м. (3.31)

Требуемый свободный напор над поверхностью земли в диктующей точке определяем по формуле

м. (3.32)

где n – число этажей самого высокого здания в населенном пункте, n=10;

10 – запас напора необходимый для обеспечения подачи воды в здание.

3.2.6 Подбор насосов

Насосы в насосной станции II подъема, как правило, работают совместно, в параллельном режиме подачи воды в водовод, т.е. несколько насосов подают воду в одну систему. Подбор марки насосов производится по требуемым подаче Q_Н = 524,6 м³/ч и напору Н_п =62 м. Изображение данного насоса представлено на рисунке 3.5

Принимаю 2 рабочих насоса и 2 резервныхнасоса маркиД 630-90 со следующими техническими характеристиками:

― Диаметр рабочего колеса – 510мм;

― Скорость вращения рабочего колеса – 1500мин^-1;

― Мощность электродвигателя – 250 кВт.

Кривая характеристик насоса представлена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 – Кривая характеристики насоса

Рисунок 3.5 – Изображение насоса

3.2.7 Определение отметки оси насоса

Отметка оси насосов определяется из условия откачки воды из РЧВ до дна резервуара и не должна превышать величину

_, (3.33)

где Н_S – максимальная высота всасывания насоса.

(3.34)

где ― допустимая высота всасывания, принимается по характеристике насоса на соответствующую подачу;

―напор, соответствующей давлению насыщенных паров;

―потери во всасывающей линии.

Величина давления насыщенных паров зависит от температуры перекачиваемой жидкости. Поскольку проектируемая насосная станция осуществляет подачу холодной воды населению, то температура перекачиваемых вод не будет превышать 10^оС. По справочным данным для такой температура h_нас.п=0,12(м).

Для повышения надежности, а также с целью упрощения запуска насосных агрегатов корпуса насоса располагаем под заливом от расчетного уровня пожарного запаса Z_п в РЧВ. В этом случае отметка оси насоса не должна превышать:

(3.35)

где Б – расстояние от оси насоса до верха корпуса, которая принимается в соответствии с габаритными размерами насоса.

Отметку оси насосов принимаем наименьшую из вычисленных.

Отметка пола машинного зала насосов

(3.36)

где а – расстояние оси насоса до подошвы лап.

Отметка пола машинного зала насосов:

(3.37)

где h_ф – возвышение фундамента над полом.

При расчете отметки пола машинного зала следует учесть, что высота подземной части машинного зала (величина Z_ф) должна быть кратной строительному шагу и возвышение над уровнем чистого пола не должно быть менее 0,2 (м).

3.2.8 Подбор вспомогательного оборудования

Для обеспечения нормальных условий эксплуатации основного оборудования и сооружений насосной станции необходимо устройство различных вспомогательных систем:

1. Система заливки насосов. Насосное оборудование станций II - го подъема устанавливается под заливом уровня воды приемного резервуара РЧВ. Залив насосов водой перед их пуском производится путем открытия задвижки на всасывающей линии и крана для выпуска воздуха в верхней точке корпуса насоса. По принятой схеме заливки установка специальных устройств вакуум – системы заливки не требуется.

2. Дренажная система. В целях избежание затопления и удаления воды с пола машинного зала предусматривается установка двух дренажных насосов с расходом от 3-10 л/с и напором, достаточным для подачи сборных вод в дождевую канализацию (20 - 50 м). В каче­стве дренажных насосов используем насос марки «Гном».

Всасывающие трубы размещаются в приямке, объем которого рассчитан на 10-минутную подачу дренажного насоса. Для подвода воды к приямку в машинном зале устанавливается лоток, а пол устраивается с уклоном к лотку i = 0,002.

3. Подъемно-транспортное оборудование. Для производства монтажа и демонтажа оборудования в машинном зале устанавливается грузоподъемное оборудование.

Вес поднимаемого груза принимается исходя из максимального веса оборудования или арматуры в собранном виде.

Для подъема и перемещения груза чаще всего применяют кран подвесной однобалочный электрический ГОСТ 7890-73 (Забайкальский завод подъемно – транспортного оборудования). Высота крана в свернутом виде составляет 1420 мм, двутавр для подкранового пути №30. Мощность электродвигателей привода механизмов: передвижения крана - 2х 0,4 кВт; передвижения тали - 0,4 кВт; подъема груза - 4,5 кВт.

3.2.9 Компоновка насосного оборудования, трубопроводов и арматуры

Общее количество устанавливаемого в станции насосного оборудования определяется суммой рабочих и резервных насосов и пожарного насоса. Число резервных насосов принимаем в зависимости от класса надежности станции (IIкатегория) и числа рабочих агрегатов. К принятым двум рабочим насосов устанавливаем 1 резервный насос.

Насосные агрегаты устанавливаются на фундаменты с монтажной плитой, изготовляемой на месте из швеллеров. Высота швеллера составляет 0,5 - 0,6 диаметра всасывающего патрубка насоса. Размеры фундамента в плане принимаем на 0,1 - 0,15 м больше ширины и длины монтажной плиты.

Всасывающие и внутристанционные коммуникации монтируем из стальных трубопроводов с наварными фланцами для соединения с фасонными частями и арматурой. Трубопроводы укладываем открыто над полом с устройством мостиков для обеспечения проходов к агрегатам и задвижкам. Трубопроводы и арматура располагаем на опорах. При переходе с одного диаметра на другой на горизонтальных участках применяем косые переходы. Напорная линия каждого насоса оборудуется запорной арматурой и обратным клапаном. Обратный клапан устанавливается между насосом и задвижкой. Запорная арматура оснащается механизированным приводом управления.

В помещениях машинного зала устраиваем сборные коллекторы на всасывающих и напорных трубопроводах и укладываем вдоль стены машинного зала. Диаметр всасывающего коллектора определяем из условия пропуска расхода, равного 100% Q_нс. Диаметр напорного коллектора принимаем равным диаметру напорного трубопровода. На коллекторах и трубопроводах устанавливаем задвижки для переключения подачи воды, а также для отключения на случай ремонта насоса.

Расположение насосных агрегатов и трубопроводного оборудования в здании насосной станции выполняем с учетом обеспечения надежности действия оборудования, удобства и безопасности его обслуживания. Компоновка оборудования выполнена исходя из минимальной протяженности внутристанционных коммуникаций и с учетом возможного расширения станции в будущем.

Расположение оборудования в плане машинного зала принимаем с учетом минимальных допустимых расстояний между агрегатами, арматурой и строительными конструкциями, которые составляют: между агрегатами с низковольтными электродвигателями -1 м, с высоковольтными -1,5 м; между агрегатами и стенами - 1м, между агрегатами и распределительным щитом -2 м, между неподвижными выступающими частями - 0_;7 м. Расстояние труб до фундамента агрегата - 0,5 м, от фланцевых соединений до стены - 0,3 - 0,5 м. Вакуумные и дренажные насосы устанавливаем у стены.

Насосная станция имеет прямоугольную форму, длину и ширину которой принимаем кратной строительному шагу -6 м.

3.2.10 Высота строений здания насосной станции

Подземную часть здания НС выполняем из сборного железобетона со строительным шагом по высоте 0,6 м. Основание здания и пол машинного зала представляет собой слой подготовки из гравия или щебня толщиной 0,10 м, сверху которого уложен слой бетона марки 60 толщиной 0,20 м и слой асфальта 3 см, армированного сеткой из проволоки 5 мм с шагом 20 см. Наружную поверхность стен подземной части покрываем битумной гидроизоляцией на 0,5 м выше уровня грунтовых вод.

С целью уменьшения размеров здания насосной станции, заглубление машинного зала принимаем равным 2,4 м. Это позволяет разместить часть оборудования под монтажной площадкой и балконами.

Фундаменты под насосы устраиваем в виде подушек из бетона марки 100. Глубину заложения подошвы фундамента под уровень пола принимаем равной 0,5 м.

Верхнее строение НС представляет собой обычное промышленное здание, которое может иметь каркасную либо бескаркасную конструкцию в зависимости от веса монтажного оборудования и объема подачи НС. При весе самой тяжелой детали до 5000 кг применяем бескаркасную конструкцию. Здание выполняем из кирпича, с толщиной стены 1,5-2 кирпича. Продольные пути кран – балки подвешивают к балкам перекрытия.

Кровлю здания формируют железобетонные плиты толщиной 300 мм, опирающиеся на балки перекрытия. Кровля утепляется слоем шлака. Рулонное покрытие укладывается на цементную корку толщиной 2-3 см сверху шлакового слоя.

Высота верхнего строения определяется с учетом строительного высотного шага 0,6 м.

3.2.11 Электроснабжение насосной станции

Электроснабжение осуществляется от двух независимых источников по двум воздушным или кабельным линиям.

Мощность, расходуемая на электрическое освещение, определяется из расчета: для помещений - 10-15 Вт/м²; для территории станции - 0,6 Вт/м².

Силовые трансформаторы. Потребная мощность трансформаторов определяется по расчету таблица 3, по величине которой определяется мощность выбираемых трансформаторов. Номинальная мощность трансформатора должна быть достаточной для обеспечения максимальной нагрузки. Подбор трансформатора производим по каталогу марки ТМ следующих типоразмеров: 40, 63,100, 160,250,400, 630, 1000 кВт.

Количество трансформаторов для насосной станции первого класса надежности принимается равным двум.

Высоковольтные комплектные распределительные устройства (КРУ). Все высоковольтные электрические аппараты размещаются в комплектных металлических шкафах КРУ. Они включают в себя масляные выключатели, разъединители, предохранители, трансформаторы напряжения, трансформаторы тока, аппаратуру релейной защиты и измерительные приборы. В качестве высоковольтного КРУ используют комплектное устройство КСО – 266. Необходимое количество шкафов определяется по числу устанавливаемых насосных агрегатов и дополнительно 1-2 шкафа на перспективу.

Размер шкафов КРУ составляет 1000 х 1000 х 3085 мм.

Низковольтная аппаратура. Монтируется на щиты низкого напряжения, состоящие из отдельных панелей. На панели установлены рубильники, предохранители, контрольно - измерительная аппаратура. Используют прислоненные щиты одностороннего обслуживания типа ЩО. Размеры каждой панели составляют 900x500x2100 мм.

Количество панелей определяется из расчета на каждой ввод от силового трансформатора (2 панели) и одна панель на 2 - 3 низковольтных токоприемника.

Управление низковольтными насосными агрегатами осуществляется с помощью автоматической станции СУ НО (до 20 кВт). Размеры СУ НО 600x500x1250. Станции устанавливаются вблизи агрегатов под балконами либо под монтажной площадкой.

Диспетчерский шит управления. Управление и контроль за работой насосно – силового оборудования осуществляется с диспетчерского пульта. Этот щит состоит из свободностоящих панелей, располагаемых удобно для обзора. На панелях щита располагаются контрольно – измерительная аппаратура, ключи и кнопки управления, приборы аварийной и предупредительной сигнализации. Размер панелей составляет 800x550x2360 мм. Количество панелей принимается равным двум на каждый основной насосный агрегат.

3.2.12 Компоновка вспомогательных помещений

Для размещения оборудования электрического хозяйства, управления и выполнения ремонтных работ в здании НС предусматривается устройство вспомогательных помещений. Помещения располагаются в надземной части здания.

Монтажная площадка служит для ремонта насосов и электродвигателей. Ее размеры должны обеспечивать проход шириной не менее 0,7 м вокруг установленного на ней демонтированного агрегата либо транспортного средства. Длину площадки принимают равной ширине здания НС. Монтажную площадку размещают в торцевой части машинного зала. В этой части здания устраиваются ворота с размерами, необходимыми для въезда транспорта доставки оборудования.

Размеры камер трансформаторов принимаются с учетом минимально допустимых расстояний перед дверями - 0,8 м, до стены - 0,6 м, до потолка - 1 м. С учетом трансформаторов общие размеры камеры трансформатора составляют 3200 x 3400 x 3500 (мм).

Помещение высоковольтных РУ непосредственно примыкает к камерам силовых трансформаторов. Шкафы КРУ высоковольтного управления устанавливаются вплотную у стены в один или два ряда. Расстояние от шкафов до стен должно быть не менее 1,5 м, а высота помещений РУ больше на 1м высоты камер шкафов. Размеры камеры РУ составляют 1000 x 2500 x

4085 (мм). Подводящие кабели размещаем под шкафами. Размеры помещения камер РУ определяют исходя из количества шкафов, принятых по однолинейной схеме электроснабжения, и их размеров. Из помещений трансформаторов и электрораспределительных устройств насосных станций предусматриваются отдельные выходы наружу.

Помещение диспетчерской примыкает к машинному залу и имеет застекленное окно для возможности визуального наблюдения за работой машин. Диспетчерский щит состоит из набранных свободностоящих панелей, расположенных удобно для обзора, П - образной или полукруглой формы. За щитом устроены проходы шириной не менее 1 м, перед щитом предусматривается свободная площадка шириной не менее 1,8 м. Размеры помещения диспетчерской, составляют 3200 x 3400 x 3500 (мм).

В здании НС предусматривается размещение помещений: мастерской площадью 20 - 24 м²; кладовой площадью 6 - 9 м² , помещения дежурного персонала и ремонтной бригады площадью 16-20 м², санузел (унитаз и раковина).