Определение производительности и напора насосов водопроводной станции второго подъема

Определение производительности и напора насосов водопроводной станции второго подъема.

В зависимости от планировки местности и взаимного расположения насосной станции и аккумулирующей емкости различают следующие системы:

· безбашенную,

· с башней в начале сети,

· с контррезервуаром.

Экономичность работы станций второго подъема во многом зависит от правильного выбора режима ее работы. Режим работы хоз-питьевых насосов выбирают в зависимости от режима водопотребления и наличия в сети регулирующих емкостей. Подача этих насосов может быть равномерной, при наличии больших регулирующих емкостей либо многоступенчатой при отсутствии регулирующих емкостей. В первом случае аккумулирующая емкость не должна превышать 15%, во втором случае 6% от суточной производительности. Обычно работу насосной станции принимают двух- или трехступенчатой. Под ступенчатой работой понимают работу различного числа насосов в разные часы суток. При расчете подачи насосной станции второго подъема необходимо найти оптимальный вариант режима ее работы – минимальную вместимость аккумулирующей емкости и наименьшую частоту включения насосных агрегатов.

Рис. 5. Совмещенный график водопотребления и равномерной и ступенчатой работы насосной станции

1 – линия водопотребления;

Рекомендуемые материалы

2 – равномерная подача насосной станции;

3 и 4 -  ступенчатая работа насосной станции (для различных вариантов подбора времени работы ступеней).

Определение подачи и выбор режима работы насосной станции удобно производить по совмещенному графику водопотребления и водоподачи насосной станции. По соотношению максимального и минимального водопотребления назначают количество ступеней работы насосной станции.

При соотношении >3 принимают трехступенчатый режим работы, при соотношении =1,5…3 – двухступенчатый. При этом необходимо соблюдать следующее условие:

Q₁t₁ + Q₂t₂  + Q₃t₃ = 100%,                                (4)

где Q₁, Q₂, и Q₃  - подача насосов на первой, второй и третьей ступенях соответственно, %;

t₁ ,t₂, t₃ – назначенное время работы соответствующих ступеней, час.

При наличии аккумулирующей емкости расход в час максимального водоразбора может поступать в сеть из башни, что позволяет уменьшить расчетную максимальную подачу (верхняя ступень водоподачи) насосной станции.

При безбашенной схеме водоснабжения график водоподачи хозпитьевых насосов должен совпадать с графиком водопотребления.

Насосная станция второго подъема должна обеспечивать подачу расчетного расхода воды на пожаротушение в период наиболее напряженной работы водопроводной сети, т.е. в час максимального водопотребления.

Расчетную подачу воды насосами при пожаротушении определяют по формуле (5):

Q_пож  = Q_max.час + Q_п + Q_п.п – Q,                                                    (5)

где Q_max.час  - максимальный часовой расход, м³/час;

Q_п – расход воды на наружное пожаротушение, м³/час;

Q_пп – суммарный расход воды на промпредприятии (технологические, хозпитьевые нужды), м³/час;

Q -  расход воды на прием душа, мытье полов и мойку технологического оборудования на промышленных предприятиях, м³/час.

Подача воды на наружное пожаротушение может обеспечиваться группой основных насосов, при этом допускается снижение свободного напора до 10м.

В машинном зале насосной станции, как правило, устанавливают группу промывных насосов, обеспечивающие подачу воды непосредственно в коммуникации фильтров или контактных осветлителей. Их подачу определяют по формуле (6), м³/час:

Q_пром. = F∙q∙N,                      (6)

где F – площадь одного фильтра, м²;

q – принятая интенсивность промывки, м³/час на 1 м²;

N – число одновременно промываемых фильтров.

Полный напор хозпитьевых насосов зависит от наличия и места расположения водонапорной башни. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся случаи:

· водонапорная сеть без регулирующей емкости;

· система водоснабжения с водонапорной башней, расположенной в начале сети;

· регулирующая емкость размещена в конце сети (сеть с контррезервуаром).

При  отсутствии  регулирующей  емкости полный  напор насосов определяют по формуле (7), м:

Н = Н_ст + h₁ + h₂ + h₃ + h₄ + h₅,                                (7)

где – Н_ст – статический напор, равный разности отметок земли в диктующей точке и расчетного уровня воды в резервуаре чистой воды (РЧВ),м;

h₁  - потери напора во всасывающих трубопроводах от РЧВ до насосной станции, м;

h₂ – потери напора в насосной станции, м ;

h₃ – потери напора в водомере, м;

h₄ – потери напора в напорных водоводах, м;

h₅ – требуемый свободный напор в водопроводной сети в точке, выбранной за расчетную, м.

При расположении водонапорной башни в начале сети полный напор насосов определяют по зависимости (8), м:

Н = Н_Г + h_ω,вс + h₂ + h₃ + h_ω,н + Н_б + Н_р,                            (8)

где Н_Г – статический напор, равный разности отметок земли в месте расположения водонапорной башни и расчетного уровня воды в РЧВ, м;

Н_б – высота ствола водонапорной башни, м;

Н_р – высота бака, м;

h_ω,вс  - потери напора во всасывающих трубопроводах от РЧВ до насосной станции, м;

h₂ – потери напора в насосной станции, м;

h₃ – потери напора в водомере, м;

h_ω,н – потери напора в напорных водоводах, м.

На рис. 6 представлена расчетная схема насосной станции второго подъема с башней в начале сети.

Рис. 6. Высотная схема подачи воды из резервуара чистой воды в систему с башней в начале сети

1 – резервуар;

2 – насос;

3 – водонапорная башня.

Наличие контррезервуара изменяет режим работы как самой сети, так и насосной станции второго подъема. При этом варианте возникают случаи максимального водопотребления, когда сеть питается и от насосов и от контррезервуара (двухстороннее питание с появлением границы, на которой имеет место встреча потоков воды от насосной станции и контррезервуара), и случай максимального транзита, когда излишек воды, подаваемой насосами, поступает в контррезервуар.

При максимальном водопотреблении полный напор насосов определяют по формуле (9), м:

Н = Н_Г^' + h_ω,вс  + h₂ + h₃ + h_ω,н^' + Н_св.д ,                      (9)

где Н_Г^' – статический напор, равный разности отметок земли в диктующей точке (на рис. 7 точка а) и расчетного уровня воды в РЧВ, м;

h_ω,вс  - потери напора во всасывающих трубопроводах от РЧВ до насосной станции, м;

h₂ – потери напора в насосной станции, м ;

h₃ – потери напора в водомере, м;

h_ω,н^' – суммарные потери напора на участках сети от начальной точки до диктующей, определяемые при расчете водопроводной сети на случай максимального водоразбора, м;

Н_св.д – минимально допустимый напор в сети в диктующей точке, м.

На рис. 7 приведена высотная схема работы насосной станции второго подъема с контррезервуаром.

Рис. 7. Высотная схема подачи воды из резервуара чистой воды в систему с контррезервуаром

1 – резервуар;

2 – насос;

3 – водоводы, водопроводная сеть;

4 – башня - контррезервуар.

При максимальном транзите в контррезервуар полный напор насосов определяют по формуле (10), м:

Н = Н_Г^'' + h_ω,вс  + h₂ + h₃ + h_ω,н^''                         (10)

где Н_Г^'' – статический напор, равный разности отметки дна бака контррезервуара и расчетного уровня воды в РЧВ, м;

h_ω,вс  - потери напора во всасывающих трубопроводах от РЧВ до насосной станции, м;

h₂ – потери напора в насосной станции, м ;

h₃ – потери напора в водомере, м;

h_ω,н^'' – суммарные потери напора на участках сети от начальной точки до контррезервуара при максимальном транзите, м.

Полный напор при пожаротушении определяется, м:

Н = Н_Г^' + h_ω,вс  + h₂ + h₃ + h_ω,н^' + h₇ + H_св.п,                         (11)

где Н_Г^' – статический напор, равный разности отметок земли в расчетной точке пожара и расчетного уровня воды в РЧВ, м;

h_ω,вс  - потери напора во всасывающих трубопроводах от РЧВ до насосной станции, м;

h₂ – потери напора в насосной станции, м ;

Бесплатная лекция: "18 Червячные передачи" также доступна.

h₃ – потери напора в водомере, м;

h_ω,н^' – суммарные потери напора на участках сети от начальной точки до диктующей, определяемые при расчете водопроводной сети на случай максимального водоразбора, м;

h₇ – суммарные потери напора на участках сети от начальной точки до диктующей при пожаротушении, м

Н_св.д – свободный напор в расчетной точке при возникновении пожара, м, должен быть не менее 10м.

При определении расчетной точки пожара следует исходить из наиболее неблагоприятных условий работы насосной станции. Под этими условиями понимается возможности возникновения пожара в наиболее возвышенных и удаленных от насосной станции точках территории, обслуживаемой водопроводом.

Если в насосной станции установлена объединенная хозяйственно-пожарная либо пожарная группы насосов, то за расчетный уровень воды в РЧВ принимается уровень пожарного запаса, для хозяйственно-питьевой группы – средний уровень воды в резервуарах. Если данные о расчетных уровнях и хранении пожарного запаса отсутствуют, уровень хранения пожарного запаса принимают на 1 м выше, минимального уровня воды в резервуарах, а средний уровень – на 2,4 м выше минимального уровня.