книги / Насосные станции систем водоснабжения и водоотведения

требления города представлен на рис. 21. Расчетное максимальное суточное водопотребление 50 000 м3/сут. Максимальный статический напор при подаче воды на хозяйственнопитьевые нужды Нст = 27,5 м, максимальный статический на-

пор при подаче воды в контррезервуар Нсттр = 45 м. Из гидрав-

лического расчета сети известно: потери в сети в час максимального водоразбора hc = 4 м, при подаче насосной станцией

2080 м3/ч и транзите в башню hстр = 3 м. Напорные водоводы–

два стальных трубопровода диаметром 600 мм и длиной 1150 м каждый.

Определяем возможный регулирующийобъем башни:

W = (0, 025...0, 06) 50000 = (750...3000) м3 .

Ориентируясьна типовые башни, принимаем W = 750 м3. Назначаем подачу насосной станции по графику водопо-

требления (см. рис. 21) так, чтобы регулирующий объем в баке водонапорной башни (площадь графика выше линии Qн.с ) был

Потаблицам Шевелева 1000 i = 3,06, = hн.в.

Потери напоравнапорных водоводах поформуле(18)

hн.в = 1,05 3, 06 1,15 = 3,7 м .

Приняв hв.в = 0,5 м, hн.с = 1, 25 м, hвдм = 1, 25м , по формуле (44) определяем требуемый напор насосов в час максимального водопотребления:

Н = 27,5 + 0,5 + 1,25 + 1,25 + 3,7 + 4 = 38,2 м.

По сводному графику полей насосов типа Д (см. рис. 5) выбираем 3 рабочих насоса Д 800-57-а, каждый с подачей

Q = 2650 = 884 м3 ч = 245 л с

и напором 38,5 м. Эти насосы еще в пределах рабочей части характеристики при меньших расходах способны развивать

61

напоры от 45 до 52 м, т.е. способны подавать воду в контррезервуар.

Таблица 10 Пример расчета характеристик напорных водоводов

и сети системы с контррезервуаром

Для уточнения режима работы насосной станции строим график совместной работы насосов, водоводов и сети. Расчеты сводим в табл. 10. Рассчитываем напоры по схеме, соответствующей подаче к диктующей точке в час максимального водопотребления. Заполняем значение потерь напора в колонке, соответствующей Q' Qн.с = 1 . Пропорционально квадрату рас-

ходов определяем потери и вычисляем требуемые напоры для других относительных расходов. Строим график Q – Н.

Рис. 29. График работы насосов II подъема в системе с контррезервуаром

Рассчитываем напоры по схеме подачи воды в контр резервуар. Потери в сети при транзите приводим к расходу Qн.с :

Пропорционально (QQн.с )2 определяем потери в сети при транзите для других относительных расходов (строка 6, см. табл.

63

10). По формуле (27) определяем требуемые напоры при транзите. Потери hвтр.в , hнтр.с и hвдмтр для соответствующих расходов

принимаем такими же, как при подаче к диктующей точке в час максимального водопотребления. По расчетным точкам строим график характеристик Q – Н (рис. 29). На график характеристик водоводов и сети наносим характеристики параллельной работы насосов, в том числе резервных. В точках пересечения характеристик насосов и водоводов для обоих режимов определяем подачи, соответствующие I, II и III ступеням работы насосной станции. Значение подачи для каждой ступени указываем на графике почасового водопотребления. Насосная станция может подавать воду в башню от 0 до 5 ч, работая одним насосом, от 0 до 6 и от 23 до 24 ч – двумя, от 23 до 7 и от 14 до 16 – тремя насосами.

На рис. 29 приведен график характеристики одного водовода и сети (аварийная ситуация). При вычислении ординат этого графика для соответствующих относительных подач насосной станции потери в напорных водоводах увеличиваются в 4 раза:

hн' .в = 4 hн.в.

В приведенном примере при аварии на одном из водоводов насосная станция обеспечивает подачу 70 % расчетного расхода.

Расчет режима работы насосной станции при подаче воды на тушение пожара. Подачу расчетного расхода воды

на тушение пожара qп следует предусматривать в час макси-

мального водопотребления.

При тушении пожара свободный напор в диктующей точке сети может снижаться до 10 м. В тоже время пропуск увеличенного при пожаре расхода сопровождается увеличением гидравлических сопротивлений в сети. При схеме с водонапорной башней в начале сети, если пьезометрическая линия у

64

башни окажется выше дна башни, при опорожненном баке часть пожарного расхода может поступать во время пожара в башню, а не к месту пожара. Во избежание этого башню приходится отключать (рис. 30).

Рис. 30. Схема отключения водонапорной башни при пожаре

Подача насосной станции при пожаре с отключенной водонапорной башней определяется по формуле

Башня в начале сети должна отключаться при условии

где zп – пьезометрическая отметка в диктующей точке сети при пожаре; hcп – гидравлические потери в городской водопроводной сети при пожаре; zб – отметка максимального уровня воды в башне; hб – высота бака башни; обычно принимается 4–

6 м. Требуемый напор насосов при пожаре определяют по формуле

зервуаре чистой воды; остальные обозначения – те же, что и в формуле (26), но при подаче пожарного расхода.

65

Потери в напорных водоводах находят по формуле (18) при расходе Qнп.в. , а сумму остальных потерь принимают про-

порциональной квадрату расходов.

При башне в начале сети принимают

а потери в сети hсп – по заданию. При контррезервуаре

Режим работы насосной станции при пожаротушении следует устанавливать по графику совместной работы насосов и трубопроводов. Характеристика трубопроводов строится путем определения требуемых напоров по формуле (33). Для систем с контррезервуаром приближенно ее можно построить параллельным смещением графика характеристики водоводов при подаче хозяйственно-питьевого расхода к диктующей точке на величину

∆ H= Нпст− Нст .

Возможны три варианта режимов работы насосной станции при подаче воды на пожаротушение:

ми насосами за счет снижения напоров в сети (рис. 31, а). Снижение статического напора в диктующей точке сети при пожаре ∆Н определяют параллельным переносом характеристики трубопроводов.

ного-двух насосов того же типоразмера, что и хозяйственные. При этом соответственно увеличивается число насосов в насосной станции. Число резервных насосов принимается в соответствии с нормами [3].

66

3. Если необходимый напор для пожаротушения больше напора, развиваемого хозяйственными насосами, и невозможно решить задачу включением дополнительных насосов, следует устанавливать пожарные насосы требуемого напора Нп с сум-

сов хозяйственные отключают. Для группы пожарных насосов предусматривается один резервный.

Рис. 31. Характеристики работы насосной станции при тушении пожара: а – основными рабочими насосами; б – основными и дополнительными насосами; в – специальными противопожарными насосами

Для упрощения расчетов при проверке работы насосной станции на режимах: транзита воды в башню и подачи пожарного расхода следует использовать зависимость для параллельно со-

67

единенных трубопроводов. Особенности расчета заключаются в том, что в начальной точке кольцевой водопроводной сети поток жидкости разветвляется, а в конечной точке сливается. За конечную точку принимается наиболее невыгодно или высоко расположенный узел (водонапорная башня). Распределение расходов по отдельным ветвям сети происходит пропорционально проводимости или обратно пропорционально сопротивлению каждой

линии. Поскольку H = Si Qi2 , где Si – сопротивление каждой

линии, Qi = 1 – проводимостьлинии, согласноуравнению

Si

H = h1i = h2i = h3i = hni ,

где H – потери напора в кольцевой водопроводной цепи от начальной точки до конечной расчетной; h1i , h2i , h3i – потери

в каждой линии; Q – общий расход, поступающий в кольцевую водопроводную сеть.

Величина Н (потери напора в кольцевой водопроводной сети) определяется после увязки сети на случай максимального водопо-

требления. Затем находится величина S = Hобщ – общее сопротив-

Qобщ

ление кольцевой водопроводной сети. Выполняется графическое построениеобщейхарактеристикисети(рис. 32).

Рис. 32. Общая характеристика сети

68

На основании этого графического построения можно сделать выводы:

1.Об обеспеченности подачи пожарного расхода.

2.При недостаточности создаваемого расхода рассмотреть возможность включения резервного расхода.

3.О возможности подачи транзитного расхода.

Аналитический расчет количества переключений во-

доводов. Как известно, устройством переключения достигается возможность выключения поврежденных участков водоводов при авариях с обеспечением требуемого СНиПом расхода воды при постоянном или изменяющемся напорах. Число переключений в соответствии с допустимым снижением подачи воды определяют из графика совместной работы насосной станции и водоводов в аварийных и нормальных условиях.

Предлагаемые расчеты переключений основываются на соотношении

Qa = S = 1 ,

Q Sa a

где Q и Qa – нормальный и аварийный расход;

S и Sa – потери напора ( гидравлические сопротивления) в системе водоводов нормальном и аварийном режимах;

a – коэффициент зависящий от числа переключений.

Для ситуации обеспечения отношения Qa > 0,85 количе-

Q

ство переключений обычно не указывается, так как оно должно стремится к бесконечности.

На основании теоретических расчетов были выведены формулы, позволяющие рассчитать длину безаварийного участка для различного числа водоводов одинакового и разного диаметров (табл. 11).

69

Таблица 11 Формулы для определения длины безаварийного участка,

параллельных трубопроводов