Канализационные насосы

1. Введение

 

Насосные станции являются важнейшим  элементом современных систем водоснабжения и канализации. Именно благодаря им жидкости сообщается энергия, транспортируемая воды на большую высоту или на большое расстояние. Насосные станции представляют собой сложный комплекс сооружений и оборудования. Правильный выбор технико-экономических параметров этого комплекса во многом определяет надежность и экономическую эффективность подачи или отведения воды.

Тип и число основных и вспомогательных  насосов, состав помещений и набор вспомогательного оборудования, конструктивные особенности и предъявляемые к насосной станции технологические требования зависят от ее назначения.

В зависимости от перекачиваемой жидкости насосные станции подразделяются на водопроводные и станции систем водоотведения (канализационные).

По своему назначению и расположению в общей схеме водоснабжения водопроводные насосные станции подразделяются на станции I подъема, II и последующих подъемов, повысительные и циркуляционные.

Насосные станции систем водоотведения предназначены для подачи сточных вод на очистные сооружения. Районные насосные станции станции водоотведения часто перекачивают стоки не непосредственно на очистные сооружения, а из одного бассейна канализования в другой, когда соединение бассейнов самотечными коллекторами нецелесообразно.

Данный курсовой проект является одним  из важнейших проектов для специальности «Водоснабжение и водоотведение, охрана водного бассейна», так как в нем заключены знания не только по материалу основного курса «Насосные и воздуходувные станции», но так же необходимо будет применить знания по таким предметам, как: черчение, гидравлика, электротехника, архитектуре и другим. Сложность данного курсового заключается в том, что при его выполнении необходимо пользоваться большим количеством справочной литературы.

В данном курсовом проекте проектируем  канализационную насосную станцию с среднесуточным расходом сточных вод равным 10 л/с. При этом ориентируемся на канализационные насосы типа Wilo-EMU FA. КНС расположена в 1100 м от очистных сооружений. Отметка земли около насосной станции –135 м.

При проектировании насосной станции  определяем тип насоса, диаметры напорных и всасывающих водоводов. Также проектируем размеры насосной станции в зависимости от количества насосов, т.е. выбираем её диаметр и приёмного резервуара. В зависимости от размеров насосов, задвижек, обратных клапанов и другого оборудования определяем высоту и глубину насосной станции.

 

 

 

2. Гидравлический расчёт напорных водоводов

 

Напорные трубопроводы определяем из условий таблицы 1:

 

Предельные скорости для принимаемых  диаметров труб

Таблица1

 

Диаметр, мм	Скорость, м/с
	Напорный
≤ 250	0,8 – 2
250 – 800	1 – 3
> 800	1,5 – 4

 

Из характеристики трубопровода принимаем расход  для одного насоса равным

36м³/ч или _{10 л/с}. Т.о. по таблице Шевелёва принимаем для пластмассовых труб ГОСТ 18599-2001 :

 

Напорный трубопровод:

d = 125 мм

υ = 1,048 м/с

i = 0,011128

 

 

3. Подбор насосов

 

Т.к. проектируем канализационную  насосную станцию, то при выборе насоса  ориентируемся на насосы типа Wilo-EMU. Подбираем насосы таким образом, чтобы они могли обеспечить максимальный расход 10 .

Для нахождения насоса также  нужно знать требуемый напор, который должен создавать  агрегат. Его можно определить по формуле (4):

, м       (1)

где – геометрическая высота, м;

 –  потери напора на  насосной станции, м; принимаем  ;

 – потери напора на излив  в приёмную камеру, м; ;

 – потери напора на напорном  водоводе, м.

Геометрическую высоту определяем по формуле (5):

, м      (2)

где – отметка точки излива, м;

 – отметка насосной станции,  м;

 – заглубление самотечного  коллектора, м.

Потери напорного водовода определяется по формуле 6:

, м         (3)

где уклон коллектора, определяемый по таблице Шевелёва;

принимаем ;

L – расстояние от КНС до очистных сооружений, м.

Получаем i = 0,011128

Учитывая расчётный максимальный расход подбираем насосы. Составим таблицу, и занесем результаты расчетов.

 

Н_тр=Н_г+S q²_max       (4)

 

q_max- максимальный расчетный расход в трубопроводе.

     Найдем сопротивление  трубопровода, исходя из формулы  (2):

На основе этих данных составляем таблицу 2, затем строим характеристику трубопровода (рис.1).

 Таблица 2

 

Q,м3/ч 0 5 10 15 20 25 30 36 H,м 7,95 8,24 9,13 10,60 12,65 15,30 18,53 23,19
Рис.1

Подбираем насосы.

 

1 вариант

 

Рис.2

 

1насоса Wilo-EMU FA 10.34Е  d=270мм 

Q=36      H=23,4

 

 

 

 

Выбираем 1 насосный агрегат типа EMU  FA 10.23Е, т.к. у нас маленькие расходы и экономически выгоднее приобрести 1 насос, а также данный агрегат почти не подает лишний напор.

На канализационной насосной станции также принимаем 1 резервный насос

Wilo-EMU FA 10.23Е 

 

 

 

4. Подбор электродвигателей

 

На принятом насосе имеется уже  подобранный электродвигатель мощность 3,75 кВт. Производим проверку этого двигателя на достаточность мощности по формуле (5):

 

      (5)

      Зависимость коэффициента запаса от мощности насоса

Таблица 3

Мощность насоса, кВт	<20	20-50	50-300	>300
Коэффициент запаса, k	1,25	1,2	1,15	1,05

 

где – коэффициент запаса мощности (принимается в зависимости от КПД); в данном проекте K = 1,25;

 среднесуточный расход сточных  вод, л/с; принимаем по заданию;

 напор, создаваемый насосом,  м;

 КПД насоса; для насоса  Wilo-EMU FA 08.23W  принимаем η = 0,58.

Получаем 

 

Проверка показала, что мощности подобранного электродвигателя (5 кВт)  достаточно для работы насоса.

 

 

 

5.Проектирование машинного зала насосной станции

 

Машинный зал насосной станции  располагается в одном здании с приёмным резервуаром. Резервуар  отделён от машинного зала глухой и водонепроницаемой стеной с тщательно выполненной гидроизоляций. В местах прохода трубопроводов через стенки резервуара устанавливают сальниковые устройства.

Размеры машинного зала станции  в плане зависят от схемы расположения насосных агрегатов. Ширина машинного зала слагается из суммы длин участков трубопроводов, фасонных частей и арматуры, а так же самих насосов. При проектировании машинного зала канализационной станции главным образом смотрим на размеры насосов и монтажного пятна. В курсовом проекте в машинном зале размещаем 2 насоса на принятых монтажных пятнах. Расстояние между осями насосами на плане принимаем равным 0,7 м.

Трубопроводы в насосных станциях, а так же всасывающие линии  за ее пределами, выполняют из стальных труб на сварке с применением фланцевых соединений для присоединения к арматуре и насосам. Трубопроводы и арматура в здании насосной станции должны располагаться на опорах.

Для определения площади машинного  зала учитываем площадь приёмного  резервуара. Для этого находим  максимальный объём сточных вод в приёмном резервуаре [3] по формуле (7):

      (7)

где максимальный расход одного насоса, м³/ч;

В данном курсовом проекте Q = 36м³/ч.

Т.к. максимальная глубина сточных  вод в приёмном резервуаре 1,5 м, то получаем площадь приёмного резервуара (8):

 

        (8)

 

Получаем

При проектировании насосной станции  получили наиболее  целесообразный диаметр 1,6 м. 
6.Определение отметки оси насосной станции

 

При определении отметки оси  канализационной насосной станции  отталкиваемся от того, что она  должна быть на 0,35 м ниже уровня середины глубины сточных вод в приёмном резервуаре. Т.о. получаем, что отметка  оси насосной станции вычисляется по формуле (10):

 

   (10)

 

где отметка уровня земли около насосной станции, м;

 глубина заложения самотечного  коллектора, м;

 высота насоса, м.

Получаем 

 

7.Литература:

 

1.  Б.В. Карасев «Насосы и насосные станции»; М.: «Вышэйшая школа», 1990г. – 327 с.;

2. А. А. Лукиных «Таблицы для  гидравлического расчета канализационных  сетей и дюкеров по формуле  акад. И.И. Павловского»; М.: «Стройиздат», 1974г. – 150 с.;

3. СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения»; М.: «ЦИТП Госстроя СССР», 1986г. – 72 с.;

4.  Э.В. Залуцкий, А.И. Петрухно  «Насосные станции. Курсовое проектирование»;  К.: «Вища шк. Головное изд-во», 1987г.  – 167 с.