1 Определение диаметра всасывающих линий

10. Определение основных геометрических размеров резервуара водонапорной башни

Общий объём водонапорной башни определяем из выражения:

W_б = W_рег + W_п,

где W_рег - регулирующий объём, м^3;

W_п - десятиминутный запас воды на тушение одного внешнего и внутреннего пожара, м^3.

W_п = 0,6 (q_{п. н.} + q_{п. в.)},

где q_{п. н.} = 14 (л/с); q_{п. в.} = 5 (л/с),

q_{п. н.,} q_{п. в. -} тушение воды на тушение одного наружного и одного внутреннего пожаров, (л/с).

W_п = 0,6 (14 + 5) = 11,4 (м³),

W_б = 218,8 + 11,4 = 230,2 (м³).

В качестве стандартного объёма принимаем равный 250 м³.

Рассчитаем площадь сечения бака башни:

F_б = W_б / h_б = 250/6 = 41,7 м^2,

где W_{б -} объём бака, м^3; h_б - условно принимаемая высота бака, м.

Рассчитаем диаметр бака:

D_б = 4  F_б /  = 4  41,7/3,14 = 7,3 м.

Принимаем стандартный диаметр бака 8 м.

Произведём пересчёт площади горизонтального сечения бака:

F_{б. станд.} =   D^2/4 = 3.14  8^2/4 = 50,24 м².

Уточним высоту бака:

h_б = W_б / F_{б. станд.} = 250/50,24 = 5,0 м.

11. Определение фактической подачи насоса

Для определения фактической подачи насоса необходимо построить напорно-расходную характеристику напорного трубопровода и характеристику насоса. Принимаем насос с необточенным рабочим колесом. Характеристику будем строить для одного водовода.

I = Q_расч. / 2 = 0, 19/2 = 0,95 м³/с,

Характеристика трубопровода строится по формуле:

H = H_г + h или H = H_г + SQ^2,

где H_г = 27 м - геометрическая высота поднятия воды,

S - сопротивление трубопровода.

S = S₀  l_пр,

где S₀ - удельное сопротивление,

S₀ = 0,001478/d_н^5,226, м^-1;

d_н - диаметр напорного трубопровода, м;

l_пр - приведенная длина трубопровода, м;

l_пр = l_нk_н,

где l_н - длина напорного трубопровода, м;

k_н = 1,1.

S₀ = 0,001478/0,3^5,226 = 0,7984 с^2/м⁶;

l_пр = 4101,1 = 451 м;
S = 0,7984 451 = 360,0784 с^2/м⁵.

Координаты характеристики трубопровода:

Q, м^3/ч	0	108	216	342	468	576
Q, м^3/с	0	0,03	0,06	0,095	0,13	0,16
H, м	27	27,32	28,3	30,25	33,09	36,22

Так как напорный трубопровод состоит из двух водоводов, то строим суммарную напорно-расходную характеристику для трубопровода.

Напорно-расходную характеристику выбранного насоса строим используя данные таблицы " Характеристики насосов типа Д".

Q, м^3/ч	400	500	600
Н, м	4236,5	39	35

Так как мы приняли 2 рабочих хозяйственно - питьевых насоса, то строим суммарную напорно-расходную характеристику для 2 - х однотипных насосов.

Точка пересечения напорно-расходных характеристик насосов и трубопровода называется рабочей или режимной точкой.
Подача, соответствующая режимной точке, является фактической подачей насоса:

Q_фак. = 1152,5 м^3/ч.

12. Расчёт диаметра обточенного колеса насоса и уточнение подачи насосов

Так как Q_факт > Q_расч (Q_фак. = 1152,5 м^3/ч, Q_расч. = 684 м^3/ч), то необходимо рассчитать обточку рабочего колеса так, чтобы изменение характеристики дали режимную точку А в таком месте, чтобы Q_факт.

Попадала в оптимальный интервал.
Определяем коэффициент быстроходности по формуле:

n_s = 3.65nQ / H^0.75.

Значения напора H, м, подачи Q, м³ /с, и частоты вращения рабочего колеса n, об / мин, берутся из маркировки насоса: H = 36 м, Q = 500 м³ /ч, n = 980 об / мин.

n_s = 3.651450160/3600/30^0.75 = 87.

Так как значение коэффициента быстроходности попадает в интервал 60 < n_s < 120, то рекомендуемый предел обточки составляет 15 - 20 %.

Значение n_s < 150, поэтому будем использовать следующие формулы при расчёте величины обточки колеса:

Q_об. / Q = D_об. / D; H_об. / H = (D_об. / D) ².

Используя данные выражения для пересчёта напорных характеристик, получаем уравнение пропорциональности: H = KQ².

Построим параболу подобных режимов, проходящую через необходимую нам режимную точку А (Q = 684 м^3/ч), лежащую на характеристике трубопровода:

К = Н / Q^2; К = 30/684² = 0,000064122 с^2/м⁵.

Задавшись рядом значений Q, по уравнению Н = 0,000064122Q² определим соответствующие значения Н и построим параболу до пересечения с характеристикой Q - Н необточенного колеса:

Q, м^3/ч	0	90	180	270	360	450	540	630	720	810
Н, м	0	0,52	2,08	4,67	8,31	12,98	18,7	25,45	33,24	42,07

Определим диаметр обточенного колеса:

D_об. = DQ_об. / Q; D_об. = 525684/810 = 444 мм.

Подсчитаем процент обточки: (525 - 444) 100% / 525 = 15,4 %, что соответствуют нормам.

_об. = 1 - (1 - )  (D / D_об.) ^0,25;

Q_об. = QD_об. / D; H_об. = H (D_об. / D) ².

До обточки			После обточки
Q, м^3/ч	H, м	, %	Qоб., м^3/ч	Hоб., м	об.,%
400	42	78	338	30	77
500	39	81	423	27,9	80
600	35	79	508	25	78

Используя данные этой таблицы строим характеристику (Q_{об. -} Н_об.).

13. Выбор резервного насосного оборудования

Для обеспечения наибольшей бесперебойности подачи воды потребителю необходимо устанавливать резервное насосное оборудование.

Число резервных агрегатов принимается в зависимости от категории надёжности станции и числа рабочих агрегатов.
НСII относится ко II - му классу, (т.е. допускается кратковременное отключение насосов на время, необходимое для включения резервных агрегатов), так как имеется ёмкость с соответствующим противопожарным запасом воды. Исходя из того, что на НСII имеется 2 рабочих хозяйственно - бытовых насоса и 1 рабочий противопожарный насос принимаем следующее число резервных насосов:
хозяйственно - бытовые - 1 шт.
противопожарные - 1 шт.

14. Определение мощности и марки приводного двигателя

Исходными данными для определения требуемой мощности электродвигателя является секундная подача насоса и напор. Подачу и напор принимают по режимной точке работы системы " насос - водоводы".

Определим мощность насоса по формуле:

N = gQH / 1000_н, где _н - КПД насоса (из графика).

N_I+II = 10009.810.1934.806/10000.77 = 84.25 кВт
N_I = 84.25/2 = 42.125 кВт.

Мощность двигателя принимается большей на случай перегрузок от неучтённых условий работы. При непосредственном соединении вала насоса с валом двигателя, мощность двигателя определяется по формуле:

N_дв. = gQHК / 1000_н,

где К - коэффициент запаса мощности.

Коэффициент запаса мощности принимается в зависимости от мощности насоса:

К = 1,15.

N_дв. = 42,1251,15 = 48,44 кВт

Марка двигателя выбирается в зависимости от его мощности и частоты вращения насоса: А2-91-6 (N_дв. = 55 кВт, n = 1000 об / мин).