Речные водозаборные сооружения

Анализ совместной работы насосов и трубопроводов выполнен для нормального и аварийногорежимах и представлен на рисунке 5.5.Рисунок 5.5 –Анализ совместной работы насосов и трубопроводов выполнен для нормального и аварийного режимах:1 – характеристика насоса при нормальной работе насосной станции;2 – характеристика двух параллельно работающих насосных станций3 - характеристика насоса при аварииПри нормальном режиме работы характеристика системы трубопроводов определяется по формуле ,где – суммарное сопротивление системы, c2/м5, определяется по формуле = (5.29)По формуле (5.29) = = 89c2/м5.Расчеты характеристик сведены в таблицу 5.2.Таблица 5.2 – Расчет характеристик системы трубопроводов при нормальном режимеНапорыРасходы в долях от Qвз, м3/с00,25Qвз0,5Qвз0,75QвзQвз1,25Qвз1,5Qвз00,0780,1560,2340,3120,390,468Нг14,514,514,514,514,514,514,5SсQвз200,541252,1654,871258,6613,5312519,485Н14,515,0412516,66519,3712523,1628,0312533,985При нормальном режиме работы фактическая подача составляет Qвз= 1370м3/ч, что на 21% превышает требуемую подачу Qвз= 1123м3/ч; фактический напор Нф= 27м. При этом насосы работают в области оптимальных подач с коэффициентом η=84,0 %, мощностью N=68,0 кВт и допустимым кавитационным запасом ∆h=4.1 м.При аварийном режиме работы характеристика системы трубопроводов описана формулой (5.29) = = 189,12 c2/м5.Таблица 5.3 – Расчет характеристик системы трубопроводов при аварийном режимеНапорыРасходы в долях от Qвз, м3/с00,25Qвз0,5Qвз0,75QвзQвз1,25Qвз1,5Qвз00,0780,1560,2340,3120,390,468Нг14,514,514,514,514,514,514,5SсQвз200,541252,1654,871258,6613,5312519,485Н14,515,6506319,102524,8556332,9143,2656355,9225При аварии с отключением одной нитки водовода фактическая подача двух рабочих насосов составляет Qфавр= 1150 м3/ч, что меньше требуемой подачи (Qвз= 1123м3/ч) на 2%, что в пределах допустимого (30 %).Принята установка насосов под залив.Отметка пола машинного зала, м, определяется по формуле:(5.30)По формуле 5.30:.Отметка оси насоса по формуле:(5.31)где h1 – расстояние от оси насоса до его подошвы, м, согласно [6]h1=0,75 м;hф – высота фундамента под насос, м, принято h1=1,0 м;По формуле 5.31:.Диаметр каждой нитки водовода составляет 400 мм каждая; диаметр всасывающих с трубопроводов составляет 500 мм.В качестве запорно-регулирующей арматуры согласно [6] к установке приняты параллельные задвижки с электроприводом 30ч915бр с не выдвижным шпинделем диаметром 400 и 500 мм.В качестве расходомера на напорные трубопроводы принята труба Вентури. Для измерения давления на напорных трубопроводах предусмотрена установка манометров на всасывающих трубопроводах – ваккуметров.В качестве грузоподъемного оборудования принята кран-балка грузоподъемностью 1 т.5.3 Специальные вопросы5.3.1Удаление осадка из берегового колодцаДля удаления осадка из приемных камер берегового колодца принято использование насосов для сточных вод.Рисунок 5.6 – Схема установки насосов и трубопроводовПодбор насоса:1 Определение производительности насоса определяется по формуле:(5.32)где К – коэффициент разбавления осадка, принято К=2,3;Wос – объем удаляемого осадка, м3, определяется по формуле:(5.33)где Fкам – площадь камеры, м2, определено 86 м2;hос – глубина слоя осадка, м, принято hос =1,0 м;tос – продолжительность удаления осадка, ч, принято tос =1 ч.По формуле (5.33):.По формуле (5.32):.Требуемый напор определяется по формуле:(5.34)где Нг – геометрическая высота подъема воды, м, определяется по формуле:(5.35)По формуле 5.35:.hw– потери напора, м принято конструктивно hw=4 м.По формуле 5.34:.Согласно [6] к установке приняты два насоса марки СД 250/22,5 с частотой вращения 1450 об/мин, диаметром рабочего колеса 298 мм, и мощностью 22 кВт. Габаритные размеры L=1830мм, В=616 мм; Н=703 мм.5.3.2Оценка необходимости проведения шугозащитных мероприятийСхема для определения необходимости борьбы с шугой представлено на рисунке 5.7.Отметка дна возле оголовка определена по формуле:(5.36)По формуле (5.36):.Отметка верха оголовка определяется по формуле:(5.37)По формуле (5.37):.Так как уровень осеннего шугохода D=840 м, а толщина слоя шуги – 0,6 м, то отметки низа слоя шуги составит: С=840-0,6=839,4 м.Так как над оголовком обеспечен запас Х=С-А=839,4-836,4=3,0 м, который более одного метра, то никаких мероприятий по борьбе с шугой проводиться не будет.5.3.3РыбозащитаДля рыбозащиты предусмотрено устройство воздушно-пузырьковой завесы перед приемными окнами оголовка.Расчет системы подачи сжатого воздуха:1 Требуемая производительность воздуходувного аппарата определяется по формуле:(5.38)где q – интенсивность выхода кислорода из отверстий перфорированной части трубопровода, принимаем q =18 л/(с*м);lотв – длина перфорированной части воздуховода, определена из рисунка 5.4 lотв=3,7 м.По формуле (5.38):.Диаметр воздуховода определяется по формуле:(5.39)По формуле (5.39):.К прокладке принята металлическая стальная труба стандартным диаметром 80 мм.3 Длина воздуховода, м, определяется по формуле:(5.40)По формуле (5.40):4 Потери напора, м, определяются по формуле:(5.41)где hуд – удельные потери, м. принято hуд=0,018 (м вод. ст)/м.По формуле (5.41):.5 Требуемый напор воздуха аппарата определяется по формуле:(5.42)где Нг – геомтерическая высота подъема воздуха, определяется по формуле:(5.43)где zз – отметка земли, где расположен оголовок, определено zз=834.5 м.По формуле (5.43):.По формуле (5.42):.Согласно [5] при расходе 3,996 м3/мин и требуемом напоре 10,036 метров к установке принята воздуходувка ВК-6.5.3.5Защита решетки от обмерзания льдомСогласно п. 5.2.3 настоящей работы в качестве защитного мероприятия принят электроиндукционный обогрев решеики.Расчет произведен по методике изложенной в [5].Расчет электрообогревная решетки:1 Электрическая мощность для обогрева стержней, кВт, определяется по формуле:(5.44)где α – коэффициент теплоотдачи от поверхности стержня к воде, ккал/(м2*ч*0С), определяется по формуле:(5.45)где b – ширина стержня решетки, м, принято b=0,165 м;d – диаметр стержней решетки, м, принято d=0,032м;v – скорость движения воды в прозорах решетки, м/с, определяется по формуле:(5.46)где nреш – количество решеток, согласно п. 5.2.3 nреш=2 шт;Нреш – высотарешеток, м, согласно п. 5.2.3 Нреш=1,2 м;А – ширина решеток, м, А=1,0 м;n – количество стержней, определено n=12;Fст – площадь обогреваемой поверхности стержней решетки, м 2, определяется по формуле:(5.47)где Рс – периметр стержня (кожуха), определено Рс=0,38 шт;∆t – разность температур стержня и воды, 0С, принято ∆t=0,10СПо формуле (5.47):.По формуле (5.46):.Коэффициент теплоотдачи определен по формуле (5.45):.По формуле (5.44):2 Удельное напряжение электрического тока, В/м, подаваемого на греющий кабель, определяется по формуле:(5.48)где U – подаваемое напряжение на стержень, принято U=110В.По формуле (5.48):.3 Требующая удельная мощность, кВт/м, определяется по формуле:(5.49)По формуле (5.49):.4 В качестве греющего кабеля принят теплостойкий кабель марки РКГМ однопожильный с сечением провода 6 мм2 (1×6). С количеством витков в каждом сечении – пять.5 Фактическая удельная мощность, переходящая в тепло, определена по рисунку 1,2 [5], что больше .6 Допустимая сила тока в электрическом кабеле из условия перегрева А, определяется по формуле:(5.50)где kвл – коэффициент взаимного влияния проводников, принято kвл=0,68;kпр – коэффициент принимаемый при прокладке кабеля в воде, принято kпр=1,75; – длительно допустимый ток для данного кабеля при его прокладке на воздухе температурой 20 градусов, для кабеля РКГМ (1×6),.По формуле (5.50):.7 Фактическая сила тока в принятом кабеле согласно рисунку 1.2 [5], что меньше при этом обеспечивается не перегрев кабеля.8 Требуемая мощность электрического трансформатора, кВт, определяется по формулам:(5.51)(5.52)По формуле (5.51):По формуле (5.52):.Из двух значений принято наибольшее .6Определение границ поясов зоны санитарной охраны6.1Граница первого поясаСогласно [2] границы первого пояса установлены на расстоянии от водозабора:- вверх по течению – 200 м;- вниз по течению – 100м;- по прилегающему к водозабору берегу – 100 м от уреза воды; - в направлении к противоположному берегу – 50 м от водоприемного оголовка.Границы первого пояса показаны на рисунке 5.8.Рисунок 5.8 – Границы первого пояса санитарной охраны6.2Граница второго поясаСогласно [2] границы второго пояса установлены на расстоянии:- вверх по течению – 700м;- вниз по течению – 250м;- вверх по течению – L, км, определяется по формуле:(5.53)где vср – средняя скорость реки на участке от верхней границы до водозабора, м/с, принято 0,35 м/*с;Т – время, необходимое для завершения процесса самоочищения водоема, сут, принято Т= 4 сут.По формуле (5.53):.Граница второго пояса показана на рисунке 5.9.Рисунок 5.9 – Граница второго пояса6.3Граница третьего поясаГраница третьего пояса вниз и вверх по течению совпадают с границами второго пояса, боковые границы – на расстоянии 4000 м от уреза воды.Граница третьего пояса показана на рисунке 5.9.Рисунок 5.9 – Граница второго и третьего пояса санитарной охраныСписок использованных источников1 Кунц К.Л., Ким И.Л. Проектирование скважинного водозабора в системах железнолорожного водоснабжения: Метод. указ. К выполнению курсового проекта для студентов, обучающихся по специальности «Водоснабжение и водоотведение». Новосибирск: Изд-во СТУПСа, 2009. – 24 с.2 СП 3113330 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / М. Стройиздат, 2012 – 122 с.3 Кунц К.Л., Иващенко А. Т. Речные водозаборные сооружения: Методю указ. К выполнению курсового проекта для студентов, обучающихся по специальности «Водоснабжение и водоотведение». Новосибирск: Изд-во СТУПСа, 2002. – 24 с. 4 Шевелев Ф. А., Шевелев А. Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб / М. Стройиздат, 2009. – 116 с.5 Оборудование водопроводно-канализационных сооружений: справочник монтажника под ред. Москвитина А. С./ М. Стройиздат, 2009. 6Насосы. Каталог-справочник / Бадыгин В.В. и др. Новосибирск, НГСАУ, 1999. – 97 с.7 Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации / Перешивкин А. К., Александров А. А., Булынин Е.Д. и др. – М.: Стройиздат, 2000. – 653 с.