Проектирование насосной станции второго подъема

- КПД насоса по ступеням

I – ступень:

Q = 0,103 м³/с ; Н = 37,5 м; = 0,7

N_{вал 1} = = 54,09 кВт

II – ступень:

Q = 0,096 м³/с ; Н = 41,1 м; = 0,72

N_{вал 2} = = 53,72кВт

III – ступень:

Q = 0,081 м³/с ; Н = 44,3 м; = 0,76

N_{вал 3} = = 46,29 кВт

Выбираем наибольшее значение: N_{вал 3} = 54,09 кВт

N_эл.дв =1,15*54,09 = 62,2 кВт

Принимаем электродвигатель АМН 200L2:

- мощность  N = 75 кВт

- масса М  = 313 кг

12. Определение ширины насосного отделения станции

Ширина насосной станции определяется по расположению запорной арматуры (Приложение: рис.6 «Расположение запорной арматуры»). Необходимо знать длины задвижек, обратных клапанов, косых переходов.

L_{перехода}=(D-d)*5

L_{перехода вх.}=(300-200)*5=500 мм

L_{перехода вых.}=(300-150)*5=750 мм

L_{задвижки} и L_{клапана} определяются по справочнику в зависимости от диаметра трубопровода и давления.

Таблица 9

Задвижки (на входе)		Задвижки (на выходе)		Обратный клапан
D=500 мм	L=700 мм	D=300 мм	L=500 мм	D=300 мм	L=130 мм
D=300 мм	L=500 мм	D=400 мм	L=600мм

 

 

Ширина насосной станции должна быть кратна 3. Если полученная ширина меньше  стандартной, то устанавливают необходимой длины вставки, а если больше то напорные задвижки выносятся за стены станции и устанавливаются колодцы.

Н_ст = 500+700+500*5+1707+750+130+500*2+350+300+600+500 = 9037 м

Принимаем стандартную ширину насосной станции равной 9 м

13. Определение длины насосного отделения станции

Длина насосного отделения станции  определяется как сумма длин насосов  и расстояний между ними, а также  ворот по схеме обвязки насосов.

Длина насосной станции должна быть кратна 3. Если полученная длина меньше стандартной, то увеличиваем расстояние от стены до насоса.

L_ст = 1707*5+1000*6+3500=17535 мм

Принимаем стандартную длину насосного  отделения станции 18 м.

 

14. Подбор грузоподъемного оборудования

Грузоподъемное оборудование должно обеспечить монтаж в любой точке. Его выбирают в зависимости от габаритов зданий и массы монтируемых  агрегатов. Наибольший вес имеет  задвижкаm=899 кг. Принимаем грузовой автомобиль:

Таблица 10

УАЗ-451М
Грузоподъемность, т	1
Размеры автомобиля, мм: длина ширина высота	4360 1940 2070
Размер платформы, мм: длина ширина высота (погрузочная)	2730 1820 700
Минимальные размеры монтажной площадки, мм: длина ширина	3430 3220

 

 

 

 

Принимаем подвесной ручной кран:

Таблица 11

Кран подвесной (до 5т)
Грузоподъемность, т	1
Масса, кг	562
Длина крана, м	10,2
Пролет, м	9

 

15. Определение высоты насосного отделения станции

Высота насосной станции зависит  от: 1) отметки оси насоса и отметки пола в машинном отделении; 2) выбора грузоподъемного оборудования.

Н_ст≥h_тр + 0,5 + h_г +h_ф + h_с + Н + 0,5

 

где, h_тр – погрузочная высота платформы автомобиля;

0,5 – расстояние между грузом  и оборудованием;

h_г – высота переносимого груза;

h_с – высота строповки;

h_ф – высота фундамента;

Н – размеры подъемно транспортного  оборудования.

Н_ст≥0,7+0,5+0,2+0,890+0,5+0,65+0,5=3,94м

Принимаем высоту станции, Н_ст=4 м.

 

16. Подбор вакуумного насоса

Для запуска главных насосов  в работу служат вакуумные насосы. Их назначение – создание разряжения во всасывающем трубопроводе и насосе.

Производительность вакуумного насоса определяется по формуле:

Q_{вак.нас.}= * К_зап

К_зап – коэффициент запаса, при вакууме с остаточным напором (К_зап = 1,1)

V_н. – объем насоса из которого откачивают воздух (V_н.=0,1 м³)

V_тр.- объем трубопровода из которого откачивают жидкость

Н_атм.- высота столба жидкости, соответствующая барометрическому давлению (Н_атм.= 10 м вод.ст.)

Z – геометрическая высота всасывания насоса, считая от уровня насоса до уровня воды в приемном резервуаре (Z=3,42 м)

Т – время запуска насоса (Т=10 мин)

V_тр.= ∑Lπd²/4=28,05*3,14*0,5²/4 + 2,7*3*3,14*0,5²/4+1,5*3,14*0,3²/4=7,2 м³

Q_в.н.= *1,1 = 0,0203 м³/с

d_в.н.=≤ 60-70 мм ; где Ѵ=10-15 м/с

d_в.н.= = 46 мм

Принимаем d_в.н. = 65 мм

Таблица 12

Принимаем вакуум насос:

ВВН 1-1,5
Подача м3/час	94,2
Мощность электродвигателя, кВт	5,5
Габариты, мм длина ширина высота	650 330 355
Масса насоса, кг	110

 

17. Определение мощности трансформаторов

Необходимая для насосной станции  мощность трансформаторов S, кВ*А, определяется мощностью приводных электродвигателей основной группы насосов, мощностью электроприводов других механизмов (задвижек, подъемного оборудования, вспомогательных насосов и др.) и мощностью электроосветительных и электроотопительных устройств:

S=к_с∑+(10…50)

где, к_с – коэффициент спроса по мощности, зависит от числа работающих электродвигателей (принимаем к_с =0,9);

Р_n – номинальная (паспортная) мощность электродвигателей основных насосов (без резервных);

η_дв – КПД электродвигателя;

cos - коэффициент мощности электродвигателя (принимаем cos)

10…50 – принимаемая в курсовом  проекте нагрузка от вспомогательного  оборудования (принимаем 30)

S=0,9*+30=340 кВ*А

Принимаем к установке два трансформатора мощностью 400 кВ*А каждый.

 

18. Технико-экономический расчет

Затраты на содержание насосной станции  вычисляются по формуле:

С_1м3 ==

1. С_з/п – заработная плата обслуживающего персонала:

С_з/п = С_з/п1*n*12

где, С_з/п1 – з/п одного рабочего (примем 15000р);

n – число человеко-смен (примем 3);

12 – количество месяцев.

С_з/п =15000*3*12=540000 руб/год

2. С_эл.эн. – стоимость потребляемой электроэнергии:

С_эл.эн =С_1кВт/ч*365*(*t_I + *t_II +*t_III)

где, С_1кВт/ч – стоимость 1кВт за час (примем С_1кВт/ч =3руб.);

Q_I, Q_II, Q_III – подача воды насосной станцией на соответствующей ступени (см. расчет мощности электродвигателя) м³/с;

H_I, H_II, H_III – напор по ступеням в м;

η_I, η_II, η_III – КПД двигателей по ступеням;

t_I, t_II, t_III – время работы насосов по ступеням в сутки, ч;

η_эл.дв. – КПД электродвигателя (принимается по мощности электродвигателя, η_эл.дв. =0,9).

С_эл.эн.=3*365*( *6,08 + * 4,83 +* 10,75)=1320778руб/год

3. С_{амортиз.} – амортизационные отчисления необходимы для восстановления денежных затрат на строительство объекта.

С_{амортиз.} = С₁ + С₂

С₁ - установленное оборудование: насосы (4), задвижки (16), вакуумные насосы (2), трансформаторы (2), освещение.

N_освещ. – по 0,1 кВт на 10 м²

N_освещ. = = 2,39 кВт

N_С1 = 75*5+1,3*16+5,5*2+400*2+2,39=1209,19 кВт

С_1кВтN = 1000 руб

С_{амортиз.1} = 1209,19*1000*0,1=120919 руб

С  – стоимость здания (примем 1м³=15000 руб)

С = (26,5*9*4) *15000 = 14310000 руб

С_{амортиз.2} = 14310000*0,05 = 715500 руб

С_{амортиз.} = С_{амортиз.1} + С_{амортиз.2}

С_{амортиз.} = 120919+715500 = 836419 руб

4. С_непр. – непредвиденные расходы (5% от всех амортизационных отчислений)

С_непр. = 836419*0,05=41820 руб

С_1м3 = = 0,50 руб

Таблица 13

Расходы	%
Сз/п	19,71
Сэл.эн.	48,22
Самортиз.	30,54
Снепр.	1,53

 

19. Увеличение производительности насосной станции на 20%

Существует несколько  способов увеличения производительности, рассмотрим каждый из них:

1. Прокладка 3-го трубопровода.

Проводим вертикальную линию  от точки 120% на оси Q до пересечения с линией 3n. Если эта точка лежит ниже H_г- то задача не имеет решения, а если выше H_г, то задаче имеет решение. В моём случае точка 1 лежит выше H_г, находим d водовода:

 

A=0,1483   , следовательно d=400мм

                                                                                 Таблица 17

q, м^3/с	0	0,0067	0,0134	0,0201	0,0268	0,0335	0,0402
q^2		0,00004489	0,00018	0,000404	0,000718	0,001122	0,001616
A*L	281,77
A*L*q^2		0,01264866	0,050595	0,113838	0,202378	0,316216	0,455352
Hг	35
Hсети		35,0126487	35,05059	35,11384	35,20238	35,31622	35,45535

 

0,0469	0,0536	0,0603	0,067	0,0737	0,0804
0,0022	0,002873	0,003636	0,004489	0,005432	0,006464
0,619784	0,809514	1,024541	1,264866	1,530487	1,821406
35,61978	35,80951	36,02454	36,26487	36,53049	36,82141

 

 

По этим данным построим характеристику сети 3d. Находим точки пересечения полученной линии с 1n и 3n             Новый максимальный и минимальны расход:

q_max =0.164

q_min=  0.059

Проверим отметку оси  насоса:

Максимальное водопотребление:                               Таблица 18

участки			исходные данные				He	Hm
	Q м^3/с	V м/с	D м	A	l м	мес.соп.	A*l*Q^2	ξ*V^2/2g
1-2	0,164	0,8357	0,5	0,0469	31,35	2,8	0,0395	0,0997
2-3	0,164	0,8357	0,5	0,0469	2,67	1,9	0,0034	0,0676
3-4	0,10933333	0,5571	0,5	0,0469	2,67	1,9	0,0015	0,0301
4-5	0,05466667	0,2786	0,5	0,0469	2,67	0,6	0,0004	0,0024
5-6	0,05466667	1,1142	0,25	1,653	1,25	0,3	0,0062	0,0190
						сумма:	0,0510	0,2187