Расчет насосной станции для перекачки сточных вод

Максимальный часовой приток к насосной станции:

Q₁ = 918.87 м³/ч.

По данной максимальной производительности насосной станции Q₁ назначаем количество напорных трубопроводов n = 2.

Расход по каждому трубопроводу q₁, л/с, найден по формуле:

1000 * Q₁

q₁ =, л/с.

• 3600 * n
• 1000 * 918.87

q₁ = = 127.62 л/с.

3600 * 2.

При известном расходе q₁, исходя из экономических соображений и рекомендуемой скорости движения сточных вод в напорных трубопроводах V_н=1 — 2.5 м/с, [2], назначаем диаметр труб d=400мм.

При этом V = 1.02 м/с; i = 0.004.

Потери напора в наружных напорных трубопроводах h_н, м, определены по формуле:

h_н = 1.05 * i_н * l_н, м где i_н — гидравлический уклон, определен по [16];

l_н — длина напорных линий, м;

1.05 — коэффициент, учитывающий местные сопротивления.

h_н = 1.05 * 0.004 * 2225 = 9.35 м.

Требуемый напор насосов определен по формуле:

H = H_г + h_нс + h_н + h_зап, м, где H_г — геометрическая высота подъема жидкости, м.

Геометрическая высота подъема H_г определена как разность между отметкой L₂, на которую производится подъем сточной жидкости, и расчетной отметкой жидкости в приемном резервуаре L₁.

L₁ = L_к — a = 55.87 — 2 = 53.87 м, где L_к — отметка дна подводящего коллектора;

L_к = 55.87 м;

a = 2 м — расстояние от дна коллектора до среднего уровня жидкости в резервуаре.

H_г = L₂ — L₁ = 70.19 — 53.87 = 16.32 м.

h_нс — потери напора в пределах насосной станции; h_нс = 2 м;

h_зап — запас на излив жидкости из трубопровода; h_зап = 1 м.

H = 16.32 + 2 + 9.35 + 1 = 28.67 м.

В данном проекте предусмотрена установка трех однотипных насосов: 2 рабочих и 1 резервный.

По [ ] выбран насос 8НФ со следующими характеристиками:

Q = 864 м³/ч;

H = 29 м;

Частота вращения n = 960 об/мин;

КПД = 60%;

Мощность электродвигателя 115 кВт;

Диаметр рабочего колеса 540 мм;

Масса 1000 кг.

Возможны следующие режимы работы насосной станции:

Нормальный режим работы — наружные трубопроводы и оборудование станции исправны. Производительность насосной станции Q_нс = Q₁ = 918.87 м²/ч. Расчетный расход во всасывающей и напорной линиях каждого насоса равен соответственно q_вс1 и q_н1:

1000 * Q₁ 1000 * 918.87.

q_вс1 = q_н1 = = = 127.62 л/с.

3600 * m 3600 * 2.

Расчетный расход в наружных напорных трубопроводах:

q_р1 = q₁ = 127.62 л/с,.

H₁ = 28.7 м.

Аварийный режим работы насосной станции — авария на одном из наружных напорных трубопроводов.

Производительность насосной станции Q₂ = Q₁ = 918.87 м³/ч.

При аварии на одной из напорных линий и ее отключении, расход, проходящий по другой линии изменится, вследствие чего изменятся скорости движения, и, следовательно, местные потери и потери по длине. Поэтому выполнен перерасчет величины требуемого напора H₂ для случая аварии.

H₂ = H_г + h_нс + h_на + h_ни + h_зап, м где h_на — потери напора на аварийном участке напорных трубопроводов, рассчитаны по формуле:

h_на = 1.05 * i_a * l_a = 1.05 * 0.012 * 750 = 9 м,.

i_a — гидравлический уклон при пропуске расчетного расхода q_р.а. по одной линии аварийного участка; i_а = 0.012; V = 2 м/с.

Расчетный расход на аварийном участке:

q_р.а. = Q₁ = 918.87 м³/ч;

l_a — длина аварийного участка; l_a = 750 м.

h_ни — потери напора в наружных напорных трубопроводах, рассчитаны по формуле:

_ни = 1.05 * i_и * l_и = 1.05 * 0.004 * 1475 = 6.2 м Таким образом, требуемый напор при работе насосной станции в аварийном режиме составляет:

H₂ = 16.32 + 2 + 9 + 6.2 + 1 = 34.52 м.

Уточненные расчетные параметры для режимов работы насосной станции:

нормального Q_нс = Q₁ = 918.87 м³/ч, H = 28.7 м;

аварийного Q_нс = Q₁ = 918.87 м³/ч, H = 34.52 м.

После реконструкции системы водоотведения в полураздельную, во время дождя, расход сточных вод, поступающих в приемный резервуар насосной станции резко возрастает. Во время расчетного дождя он составляет: Q_l = 1803.2 м³/ч. Поэтому необходимо установить группу насосов, которая включается во время дождя. Принимаем к дополнительной установке один насос 8НФ. Данные насосы не обеспечат требуемый напор при диаметре напорных трубопроводов 400 мм. Поэтому необходимо заменить существующие трубопроводы, уложив трубы диаметром 550 мм.

Потери напора в наружных напорных трубопроводах во время дождя h_н.д, м, определены по формуле:

h_н.д = 1.05 * 0.0028 * 2225 = 6.54 м где i_н.д — гидравлический уклон, определен по [16] при d = 550 мм и.

1000 * 1803.2.

q_1д = = 250.44 л/с,.

3600 * 2.

i_н.д = 0.0028; V_н.д = 1.05 м/с.

Требуемый напор насосов определен по формуле.

L_1.д = L_к.р — a = 55.08 — 2 = 53.08 м, где L_к.р — отметка дна подводящего коллектора после реконструкции;

L_к.р = 55.08 м;

H_г.д = L₂ — L_1.д = 70.19 — 53.08 = 17.11 м.

H_д = 17.11 + 2 + 6.54 + 1 = 26.65 м.

При аварии на напорных трубопроводах во время дождя q_д = 500.88 л/с; i_а.д = 0.0107; V_а.д = 2.11 м/с.

h_а.а = 1.05 * 0.0107 * 750 = 8.43 м;

h_а.и = 1.05 * 0.0028 * 1475 = 4.34 м;

H_д.ав = 17.11 + 2 + 8.43 + 4.34 + 1 = 32.88 м.

Определение действительных параметров работы двух рабочих насосов, а также работа трех насосов во время дождя, производится по совмещенному графику характеристик насосов и трубопроводов в нормальном и аварийном режимах.

Характеристика Q-H, Q-, и Q-N начерчена согласно паспортным данным насоса 8НФ.

Суммарная характеристика (Q-H)₁₊₂ совместно работающих 2 насосов построена посредством удвоения производительности насоса при заданных значениях напоров.

Суммарная характеристика (Q-H)₁₊₂₊₃ совместно работающих 3 насосов построена посредством утроения производительности насоса при заданных значениях напоров.

Характеристика трубопровода для нормального режима (Q-H)_тр.ну построена по уравнению: