Машинное отделение

4.3. Машинное отделение.

В машинном зале размещены три основных технологических насоса 8НФ (2 рабочих и 1 резервный); два насоса для подачи воды на уплотнение сальников основных насосов 3К-6 (1 рабочий и 1 резервный) и два дренажных насоса НСЦ-3 (1 рабочий и 1 резервный). Насосы 8НФ монтируются каждый на общей плите с электродвигателем, насос на раме комплексно с электродвигателем и щитом управления.

Насосы 8НФ установлены под залив. Работа их автоматизирована в зависимости от уровня сточных вод в приемном резервуаре.

При не включении или аварийной остановке любого насоса, а также при аварийном уровне сточных вод в приемном резервуаре, предусмотрено автоматическое включение резервного насоса.

Диаметры всасывающих и напорных трубопроводов приняты в соответствии с производительностью насосов и допустимых [2] скоростей движения сточных вод:

-   во всасывающих трубопроводах V = 0.7 - 1.5 м/с;

-   в напорных трубопроводах V = 1.0 - 2.5 м/с.

Для уменьшения износа валов основных насосов предусмотрено гидравлическое уплотнение сальников водопроводной водой, подаваемой под давлением, превышающем давление, развиваемое основным насосом на 0.3 - 0.5 кг/см².

Для обеспечения разрыва струи воды, подаваемой из сети хозяйственно-питьевого водопровода на технические нужды, установлен бак разрыва струи W = 180 л.

Для сбора воды от мытья полов машинного отделения предусмотрен сборный лоток, заканчивающийся приямком.

Для монтажа и демонтажа насосов с электродвигателями и арматуры и для производства работ в машинном зале предусмотрены:

     в надземной части - таль электрическая ТЭ 320-52120-00, грузоподъемностью 3.2 т;

     в подземной части - кран мостовой ручной 3.2-5.1, грузоподъемностью 3.2 т, и таль червячная - 3.2 т.

4.4. 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 = ¾¾¾¾, л/с  (4.1)

3600 * n

1000 * 918.87

q₁ = ¾¾¾¾¾¾ = 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 (4.2)

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, (4.3)

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 = 2м;

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

H = 16.32 + 2 + 9.35 + 1 = 28.67 м.

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

Подбор рабочих насосов осуществлен на расход:

Q₁ 918.87

¾¾ = ¾¾¾ = 459.4 м³/ч

2 2

и на H = 28.7 м.

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:

A) 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 = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 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.

B) 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:

h_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 (4.2):

 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 = ¾¾¾¾¾¾ = 250.44 л/с,

3600 * 2

i_н.д = 0.0028; V_н.д = 1.05 м/с.

Требуемый напор насосов определен по формуле (4.3).

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.

Совмещенный график представлен на рис.4.1.

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

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

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

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

H_тр1 = H_г + a₁ * Q² = 16.3 + 0.0000146 * Q²  Q, м³/ч H, м

H₁ - H_г

где a₁ = ¾¾¾¾ 100 16.5

Q₁² 200  16.9

Q₁ - в м³/ч 400 18.6

28.7 - 16.3 600 21.6

a₁ = ¾¾¾¾¾ = 0.0000146 800 25.6

918.9² 1000 30.9

1200 37.3

1400 44.9

Характеристика трубопровода для аварийного режима (Q-H)_тр.ав построена по уравнению:

Q_тр.ав = H_г + a₂ * Q² = 16.3 + 0.0000215 * Q²  Q, м³/ч H, м

H₂ - H_г

a₂ = ¾¾¾¾; Q₂ - в м³/ч 100 16.5

Q₂² 200 17.2

34.5 - 16.3 400 19.7

a₂ = ¾¾¾¾¾ = 0.0000215  600 24.0

918.9² 800 30.1

1000 37.8

1200 47.3

1400 58.4

Характеристика работы трубопровода во время дождя (Q-H)_тр.д построена по уравнению:

Q_{т р.д.н} = H_г.д + a₃ * Q_д² = 17.11 + 0.0000029 * Q_д². Q, м³/ч H, м

H_д - H_г.д

a₃ = ¾¾¾¾¾; Q_д - в м³/ч 200 17.2

Q_д²  400 17.6

26.65 - 17.11 600 18.2

a₂ = ¾¾¾¾¾ = 0.0000029 800 19.0

1803.2² 1000 20.0

1200 21.3

 1400 22.8

1600 24.5

 1800 26.5

2000 28.7

2200 31.2

2400 33.8

Характеристика работы трубопровода при аварии во время дождя (Q-H)_тр.д.ав построена по уравнению:

Q_{т р.д.ав} = H_г.д + a₄ * Q_д² = 17.11 + 0.0000048 * Q_д². Q, м³/ч H, м

H_д.ав - H_г.д

a₄ = ¾¾¾¾¾; Q_д - в м³/ч 200 17.3

Q_д² 400 17.9

32.88 - 17.11 600 18.8

a₂ = ¾¾¾¾¾ = 0.0000048 800 20.2

1803.2²  1000 21.9

1200 24.0

1400 26.5

1600 29.4

1800 32.7

 2000 36.3

2200 40.3

 2400 44.8

(×)A на графике - рабочая точка, ее координаты определяют рабочие параметры насосов при их совместной работе в нормальном режиме.

(×)B определяет рабочие параметры совместно работающих насосов в аварийном режиме.

(×)C определяет рабочие параметры совместно работающих трех насосов.

(×)D определяет рабочие параметры совместно работающих трех насосов в аварийном режиме.

D - расчетные точки, на аварийный и нормальный режим.

(×)A_1,2 - точка, определяющая параметры каждого насоса при совместной работе двух насосов.

E, F - точки, определяющие параметры h, l каждого насоса при совместной работе трех насосов.

(×)A₁ - точка, определяющая параметры каждого насоса при их раздельной работе.