Проектирование оросительной насосной станции

Q_нс^мах = 4.2 м ³ /с

2. 
   Гидравлический расчёт каналов
   

Гидравлический расчёт машинного канала проводится на максимальный расход Q_нс и проверяется на пропуск форсированного расхода Q_ф = 1,3·Q_нс = 1.3 * 4.2 = 5.46 м³/с
Кроме того, канал проверяется на размыв и заиление.
Для заданного грунта и расхода Q_ф принимаются значения:
- грунт - Песок;
- коэффициент шероховатости n = 0.0225;
- заложение откоса m = 2;
- ширина дамбы по верху а₁ = 1 м
- запас дамбы над форсированным уровнем ∆ = 0.4;
- допустимая на размыв скорость ϑ_т = 0.75 м/с,

Ширина канала по дну канала определяется по следующей формуле:

вк= _{ }, = 1.3 * ³√(4.2²) = 3.4 м
полученное значение “b” округляется до стандартного значения:
b= 0,5; 1,0; 1,5; ….; 6; 7; 8 м. При значении b более 8 м, принимается b=8 м,
Мы принимаем значение b_кан = 3 м;
Таблица 2

Q, м/с	bк	n	m	i	β	h	ω	Vф	Vдоп
4.2	3	0.0225	2	0.0002	2	1.15	9	0.47	0.68
2.7					2.7	1.1	5.7	0.47
1.8					3.3	0.9	4.3	0.42
1.2					4	0.7	3	0.4	0.23
5.5					1.8	1.7	10.8	0.51

Машинный канал в земляном русле проверяется на размыв. Допустимая на размыв скорость равна:
ϑ_доп = 0,95 ∙ ϑT ∙ R^1/3_max = 0.95*0.75*∛(0.89) = 0.68 м/с
где R _max = 0.5* Q_max^0.4 = 0.5*4.2^0.4 = 0.89 ϑ_max = 0.75 м/с
Размыва нет: ϑ_доп ≥ ϑ _max => 0.68 ≥ 0.47
Если канал размывается, принимается бетонная облицовка, пересчитывается таблица 6, где для бетона принимаем n=0,014÷0,017, и заново строятся кривые зависимостей расходов от глубины воды, гидравлических радиусов и скоростей воды в канале.
Канал проверяется на заиление. Скорость, при которой канал не заиляется, равна:
ϑ_з = 0,5·√R_min = 0.5 * √0.22 = 0.23 м/с
где R_min = 0.5 * Q^0.4_min = 0.5 * 1.2^0.4 = 0.22 ϑ_min = 0.16 м/с
Канал не заиляется: ϑ_лоп ≥ Q_min => 0.23 ≥ 0.22
Строится поперечное сечение машинного канала (рис.7) с использованием заданной в бланке отметкой _▼А.

Рис. 7. Поперечное сечение машинного канала
где: 0,4 м – командование минимального уровня воды над орошаемыми отметками _▼А;
- УВБ _min = _▼А + 0,4 = 285 + 0.4 = 285.4 м – минимальный уровень верхнего бьефа;
- _▼дна = УВБ _min – h _min = 285.4 – 0.7 = 284.7 м – отметка дна канала;
- УВБ _max = _▼дна + h _max = 284.7 + 1.5 = 286.2 м – максимальный уровень верхнего бьефа;
- УВБ _ф =_▼дна + h _ф = 284.7 + 1.7 = 286.4 м – форсированный уровень верхнего бьефа.
Так как расходы подводящего и машинного канала одинаковые, то живое сечение подводящего канала будет такое же, как у машинного канала. На рис. 8 построено поперечное сечение подводящего канала, где:
- УНБ _min – 235 м;
- _▼дна = УНБ _min – h _min = 235 – 0.7 = 234.3 м – отметка дна канала;
- УНБ _max = _▼дна + h _max = 234.3 + 1.5 = 235.8 м – максимальный уровень нижнего бьефа;
- УНБ _ф =_▼дна + h _ф = 234.3 + 1.7 = 236 м – форсированный уровень нижнего бьефа.
Рис. 8. Поперечное сечение подводящего канала.

2. 
   Определение геометрической и предварительной манометрической высот подъёма
   

Геометрическая высота подъёма – это разность уровней воды верхнего и нижнего бьефов насосной станции. Верхним бьефом насосной станции является машинный канал, а нижним бьефом – подводящий канал, уровни воды в которых, определены выше. Так как каналы имеют одинаковые живые сечения, то геометрическую высоту подъёма можно определить, например, для минимального уровня:
Н_г = УВБ _min - УНБ _min = 285 – 235 = 50 м
Предварительная манометрическая высота подъёма равна:
Н_м = Н_г + ∑∆h = 51.2 + 5.12 = 56.3 м
где ∑∆h – предварительные потери напора в насосной станции, принимаемые равными 10%*Н_г.
Таблица 3

Q, м3/с	▼дно м.к	h, м	▼УНБ, м	▼УВБ, м	Нг, м	Нм, м
4.2	284.7	1.5	235	286.2	51.2	56.3
2.7		1.1		285.8	50.8	55.8
1.8		0.9		285.6	50.6	55.6
1.2		0.7		285.4	50.4	55.4

3. 
   Выбор числа агрегатов, определение параметров для выбора насоса по каталогам
   

Количество рабочих агрегатов выбирается из условия наилучшего покрытия расходов графика водопотребления работающими насосами. Удобнее выбирать число насосов по числу характерных ступеней графика повторяемости расходов, рис. 5. Для приведенного графика принимаем количество насосов n = 4 насоса.
Расход одного насоса определяется из условия подачи максимального расхода станции общим числом рабочих насосов
Q_н = Q_max / n = 4.2 / 4 = 1.05 м³/с
На график повторяемости расходов (рис. 5) наносится график водоподачи насосов (пунктирные линии), причём водоподача должна быть как можно ближе к водопотреблению.
На случай аварии или ремонта основного насоса, на станции устанавливаются резервные агрегаты. При числе основных агрегатов до 7, принимается один резервный агрегат, а при числе основных насосов более 7, принимаются два резервных агрегата. Отсюда общее число агрегатов на станции равно: