Проектирование оросительной насосной станции

Dтр м	ϑ, м/с	К, у.е.	∆h, у.е.	∆Э, у.е.	А, у.е.	Б, у.е.	В, у.е.	С, у.е.
Кпз у.е.
0.3	5.8	15.5	0.0003	5596	55.96	0.46	0.26	56.68	582.3
0.5	2.08	28	0.0002	9327	93.27	0.84	0.47	94.58	973.8
0.7	1.06	42	0.0001	13058	130.58	1.26	0.71	132.6	1347
0.9	0.64	57.5	0.0001	16789	167.89	1.72	0.97	164.58	1666

где: D_ст = 0,85·(Q_тр)^0,5 – предварительный стандартный диаметр. Назначается несколько вариантов напорного трубопровода с различными диаметрами - Д₁, Д₂, Д₄, Д₅ (больше и меньше значения Д_ст), табл. 11;

ϑ = 4·Q_тр / (π·D ²) - скорость воды в напорном трубопроводе;
К - стоимость 1 пог. м. уложенного трубопровода (табл. 11, для стальных трубопроводов);
_∆h = λ·L·ϑ ² /(2·g·D) - потери напора в трубопроводе (на длине 1 м);
λ ≈ 0,11(к_э/Д_i)^0,25 - коэффициент сопротивления;
К_э=0,03÷0,10 мм – эквивалентная равномерно-зернистая абсолютная шероховатость для стальных сварных труб; К_э=0,3÷0,8 мм – для бетонных труб;
∆Э = 9,81·Q·∆h·Тср / h - количество теряемой за год электроэнергии на преодоление сопротивлений;
Т_ср - средневзвешенное время работы станции за год, в часах
Т_ср = (Q₁·t₁ + Q₂·t₂ +…+ Q_i·t_i) ·24/ Q_max, рис. 5;
η - КПД насосной станции:
η = η_н· η_дв· η_с = 0.885 * 0.93 * 0.98 = 0.80%
η_н - КПД насоса, η_дв - КПД двигателя, η_с - КПД электрической сети, равен 0,98;
А = 0,01· ∆Э = 55.96– стоимость теряемой электроэнергии;
Б = 0,03·К = 0.465 – отчисления на восстановление трубопровода;
В = 0,017·К = 0.26 – отчисления на ремонт трубопровода;
С = А+Б+В = 56.68 – суммарные ежегодные эксплуатационные затраты;
К_пз = К + С·Т_н = 582.3 – приведённые затраты.
По данным таблицы 10 по минимуму приведенных затрат (К_пз) определяется экономичный диаметр, равный D_тр= 0.5 м.
Таблица 11.

D, м	К, у.е.	D, м	К, у.е.	D, м	К, у.е.
Засыпанные 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4	15,5 21,5 28,0 35,0 42,0 49,5 57,5 66,0 74,5 83,5 93,5 105,5	Открытые 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6	192 215 240 270 302 370 395 410 453 495 537 580 622	2,7 2,8 2,9 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 50	682 706 748 790 870 950 1030 1110 1200 1325 1450 1575 1700 1825

9. 
   Выбор типа и определение основных размеров водовыпускного сооружения
   

Водовыпуски бывают прямоточные с затворами механического действия (типа “хлопушка”, дроссельный затвор и быстропадающий щит) и без затворов (автоматического действия). Водовыпуски без затворов бывают сифонные и с приёмным резервуаром-водосливом.
Показан разрез и план сифонного водовыпуска, где: 1- напорный трубопровод, заканчивающийся сифоном, 2 - водобойный колодец, 3 – сопрягающий участок, 4 – машинный канал, 5 – сифон с укороченным нижним отводом (D_вых = 1,2·D_тр = 1.2 * 0.5 = 0.6), 6 - сифон с удлинённым нижним отводом и прямоугольным сечением на выходе (h_в = D_тр = b_в = D_тр).
Превышение отметки горла сифона над наивысшим уровнем в канале принимается не менее 0,1 м. Заглубление верхней выходной кромки сифона под минимальный уровень воды должно быть не менее, чем на 0,5 м.
Расстояние от выхода из сифона до дна колодца с = 1,25·D_вых=1.25*0.3=0.375. Длина колодца может быть следующей:
- Lк = 2D_тр = 2 * 0.5 = 1 – при однотрубном сифоне;
- Lк = 3D_тр = 2 * 0.5 = 1 – при двух-, трёх- и четырёхтрубном сифоне;
- Lк = 4D_тр = 4 * 0.5 = 2 – при сифоне с числом труб более четырёх.

Разрез и план сифонного водовыпуска.
Длина крепления канала равна L_кр = 8·h_max = 8 * 1.15 = 9.2 м
Расстояние от выхода из сифона до устоя и между сифонами принимается равным 0,3 м. Если ширина колодца больше ширины канала, то устраивается сужение в плане (переходной участок) с центральным углом 40 - 45⁰. Длина переходного участка определяется построением.

10. 
    Определение потерь напора и манометрического напора насосной станции
    

Потери напора в узле сооружений насосной станции состоят из потерь напора со всасывающей стороны насоса и потерь напора с напорной стороны:
∑_∆h = ∑_∆h_вс + ∑_∆h_н = 1.35 + 3.03 = 4.38 м
Потери напора со всасывающей стороны насоса определены выше. Аналогично определяются потери напора с напорной стороны насоса, которые состоят из местных потерь и потерь напора по длине. Расчёты ведутся с использованием Гидравлического справочника в зависимости от вида местных сопротивлений и параметров трубопровода.
Уточнённая манометрическая высота подъёма (манометрический напор) равна:
Н_м = Н_г + ∑_∆h = 51.2 + 4.38 = 55.58 м
где ∑_∆h – уточнённые потери напора в насосной станции.

11. 
    Водно-энергетический расчёт
    

Цель водно-энергетического расчёта - определить количество перекачиваемой насосной станцией воды и затрачиваемой электроэнергии за вегетационный период.
Водно-энергетический расчёт выполняется в таблице 12 в следующей последовательности:
- графа 1 – значения продолжительности водоподачи по периодам поливов в днях;
- графа 2 – значения продолжительности водоподачи в часах:
Т_час= Т_дни · 24 = 78 * 24 = 1 872
- графа 3 – значения продолжительности водоподачи в секундах:
Т_сек= Т_час· 3600 = 1 872 * 3 600 = 6 739 200
- графа 4 – расходы воды, подаваемые насосной станцией по периодам;
- графа 5 – манометрический напор насосной станции;
- графа 6 – мощности насосной станции, определяемые по формуле