1   2   3   4   5   6   7
Ім'я файлу: Khodko_magistr.docx
Розширення: docx
Розмір: 1922кб.
Дата: 22.05.2020
скачати

ВСТУП
Питне водопостачання України здійснюється за рахунок як поверхневих (70%), так і підземних вод (30%). За регіональною оцінкою Україна має значні ресурси підземних вод, які можуть використовуватися як джерела питного водопостачання. Проте вони розташовані нерівномірно залежно від структурно-геологічних та фізико-географічних умов різних регіонів України. Основна частина (понад 60%) ресурсів підземних вод зосереджена у північних та західних областях України (Чернігівська, Київська, Полтавська, Рівненська, Сумська, Львівська). Найменш забезпечені ресурсами підземних вод Чернівецька, Кіровоградська, Миколаївська, Івано-Франківська,

Системи подачі й розподілу води (СПРВ) відносяться до найбільш енергоємних об'єктів міського комунального господарства. Основними споживачами електроенергії в системах водопостачання є насосні станції (НС). У цей час більшість НС оснащені нерегульованим приводом на базі асинхронних і синхронних електродвигунів. Нерегульований привід в умовах різкої зміни тиску, обумовленого характером і режимами роботи споживачів, нерідко приведе до аварійності й збоїв у роботі СПРВ. Автоматизація режимів роботи НС шляхом впровадження енергозберігаючого устаткування підвищить надійність роботи системи водопостачання, дозволить заощадити енерго- та водоресурси.

Насоси відносяться до числа найпоширеніших й енергоємних механізмів на промислових підприємствах і побутовій техніці, що споживають близько 25% електроенергії, яка виробляється в країні. Установлена потужність приводних електродвигунів насосів коливається від часток одиниць до десятків тисяч кіловат. Наприклад, для насосів – до 73000 кВт.


РОЗДІЛ 1. ВОДОПОСТАЧАННЯ
1.1 Технологічна схема системи міського водопостачання
Система водопостачання являє собою комплекс споруджень, що здійснюють завдання водопостачання, тобто одержання води із природних джерел, її очищення, транспортування й подачу різним споживачам у заданій кількості й при необхідному тиску [1]. Як споживачі можуть виступати населені пункти, міста, підприємства більшості галузей промисловості.

Забезпечення населення чистою, доброякісною водою має велике гігієнічне значення, тому що охороняє людей від різних епідемічних захворювань (переданих через воду). Подача достатньої кількості води в населене місце дозволяє підняти загальний рівень його благоустрою. Для задоволення потреб сучасних великих міст у воді потрібні величезні її кількості, вимірювані в мільйонах кубічних метрів у добу. Виконання цього завдання, а також забезпечення високих санітарних якостей питної води вимагають ретельного вибору природних джерел, їхнього захисту від забруднення й належного очищення води на водопровідних спорудженнях.

Слід зазначити, що крім забезпечення водою населення й промисловості, здійснюваного системами водопостачання, величезне народногосподарське значення має забезпечення водою сільського господарства для штучного зрошення земель із метою успішного вирощування сільськогосподарських культур й одержання високих урожаїв. У ряді районів таке штучне зрошення (іригація) конче потрібно й широко використається. Іригація внаслідок величезних обсягів споживаної води й специфічних методів її використання являє собою самостійну область водного господарства.

Система водопостачання (населеного місця або промислового підприємства) повинна забезпечувати одержання води із природних джерел, її очищення, якщо це викликається вимогами споживачів і подачу до місць споживання. Для виконання цих завдань служать наступні спорудження, що входять звичайно до складу системи водопостачання:

а) водоприймальні спорудження, за допомогою яких здійснюється прийом води із природних джерел;

б) водопідйомні спорудження, тобто насосні станції, що подають воду до місць її очищення, зберігання або споживання;

в) спорудження для очищення води;

г) водоводи й водогінні мережі, що служать для транспортування й подачі води до місць її споживання;

д) вежі й резервуари, що грають роль регулюючих і запасних ємностей у системі водопостачання.

Схема взаємного розташування основних споруджень системи водопостачання показана на рис. 1.1. Вода забирається із джерела за допомогою водоприймального спорудження 1 і подається насосами, установленими на станції першого підйому 2а, на очисні спорудження 3. Після очищення вода надходить у збірний резервуар 4, з якого забирається іншою групою насосів, установлених на станції другого підйому 2б, і по водоводам 5 подається в мережу труб 6, що розводять воду до місць споживання. Водонапірна башта (або напірний резервуар) 7 може бути розташована на початку мережі, наприкінці її або в якій-небудь проміжній крапці мережі. Порядок розташування інших споруджень також може бути різний. Так, насоси першого й другого підйому можуть бути встановлені в окремих будинках або розміщені в одному будинку. Іноді насоси першого підйому встановлюються безпосередньо у водоприймальному спорудженні. У деяких випадках очисні спорудження й пов'язані з ними резервуар і насосну станцію другого підйому розташовують не біля джерела, а поблизу споживаючу воду об'єкта (міста, селища або промислового підприємства).



Гідравлічна машина, що створює напірне переміщення рідини при повідомленні їй енергії, називається насосом [2]. Насос у сукупності з елек-троприводом і передавальним механізмом (муфтою, редуктором, шківом і т.п.) утворить насосний агрегат. Комплекс устаткування, що забезпечує роботу насосів у необхідному режимі й складається з одного або декількох насосних агрегатів, трубопроводів, запірної й регулюючої арматур, контрольно-вимірювальної апаратур, а також апаратури керування й захисти, утворить насосну установку. Спорудження, до складу якого входять одна або кілька насосних установок, а також допоміжні системи встаткування, побутові й виробничі приміщення, що забезпечують працездатність об'єкта в цілому, називається насосною станцією. Склад споруджень, їхня конструктивна особливості, тип і число основного й допоміжного устаткування визначаються виходячи із принципів комплексного використання водних ресурсів й охорони природи з урахуванням призначення насосної станції й пропонованих до неї технологічних вимог.

Основними параметрами, що характеризують режим роботи насосної установки, є напір і подача. Напір - різниця питомих енергій рідини в напірному й усмоктувальному патрубках насоса, необхідна для підйому рідини на задану висоту й подолання сил тертя в трубопроводі. Подача - обсяг рідини, що перекачує насосною установкою за одиницю часу.

Режимом роботи насосної установки називається певний порядок роботи її встаткування відповідно до змінних умов роботи системи в цілому. Режим роботи насосної установки визначається режимом споживання відповідно до потреб споживача.

Залежно від призначення й роду перекачує жидкости, що, насосні установки підрозділяються на водопровідні, каналізаційні, меліоративні, теплофікаційні, нафтоперегінні й ін.

Насосні водопровідні станції залежно від місця, займаного в загальній схемі водопостачання, підрозділяються на станції І підйому, ІІ підйому й підвищуючі.

Насосні станції Й підйому забирають воду із джерела водопостачання й подають її на очисні спорудження або, якщо не потрібна очищення води, безпосередньо в резервуари, розподільну мережу, водонапірну башту або інші спорудження залежно від прийнятої схеми водопостачання. На промислових підприємствах із процесами, що пред'являють різні вимоги до якості води, на одній і тій же насосній станції можуть бути встановлені насоси, що подають воду як на очисні спорудження, так і безпосередньо на підприємства без очищення.

Насосні станції ІІ підйому служать для подачі очищеної води споживачам, звичайно з резервуарів чистої води.

У деяких випадках насоси Й й ІІ підйому можуть бути розміщені на одній станції, що дозволяє зменшити витрати на будівництво й експлуатацію. Однак таке рішення не завжди можливо й залежить від виду джерела води, наявності й типу очисних споруджень, від рельєфу місцевості й т.п.

Повишаючі насосні станції (станції підкачування) призначені для підвищення напору у водогінній мережі або у водоводе. У цьому випадку вода забирається з однієї мережі (ділянки водовода) і під підвищеним напором подається в іншу мережу (район міста, окремого цеху промислового підприємства) або в наступну ділянку довгого водовода.

Каналізаційні насосні станції призначені для перекачування стічних вод до місця очищення. Залежно від місця в загальній схемі каналізації КНС підрозділяють на місцеві, районні й головні (центральні). Крім того, КНС підрозділяються по роду стоків, що перекачують, (побутові, виробничі й ін.).

Меліоративні насосні станції підрозділяються на станції зрошення й осушувальних систем. Насосні станції зрошення у свою чергу діляться на головні, проміжні перекачувальні й дощувальні. Пристрій головних станцій аналогічно водопровідним станціям І підйому. Проміжні перекачувальні насосні станції по пристрої аналогічні водопровідним повысительным станціям.

Дощувальні насосні станції призначені для подачі води дощувальним машинам, що може здійснюватися або через відкриті канали або через закриту мережу зрошення.

Насосні станції осушувальних систем перекачують поверхневі води або знижують рівень ґрунтових вод. При цих станціях звичайно споруджують резервуар для прийому стоків. По пристрої й режиму роботи ці станції нагадують КНС.

Теплофікаційні насосні станції призначені для подачі гарячої води в системи опалення й гарячого водопостачання житлових і суспільних будинків, а також технологічним споживачам.

Насосні установки теплових електростанцій виконують різноманітні функції в технологічному процесі вироблення електричної й теплової енергії. Живильні насоси подають воду в казановий агрегат. Конденсатний насос перекачує конденсат ( що перетворився у воду відпрацьований у турбіні пара) у деаератор. Циркуляційний насос забезпечує постійну циркуляцію охолодної води через конденсатор й охолодні пристрої (градирні, бризкальні басейни).

Технологічна схема системи міського водопостачання зображена на рис. 1.2. Водозабір здійснюється із природного джерела води - р. Дніпро, із водоймища на відстані від берега 300 м. і на глибині 11 м., що є глибинним забором води. Насосна станція Й підйому подає воду по трьох водоводам діаметром 1100 мм. на очисні спорудження. Добовий обсяг становить 144 тис. кубометрів. Після очисних споруджень вода подається в резервуари чистої води, а потім у дві міські магістралі насосною станцією ІІ підйому загальною продуктивністю 5200 кубометрів у годину й тиском від 5,8 до 6 кг/см2. Для запобігання гідравлічних ударів і вирівнювання тисків водопровідні магістралі на своєму протязі мають з'єднання один з одним за допомогою запірних арматур. У високій точці міста - районі водоканалу - розташовані три ПНС.



Рисунок 1.2 - Технологічна схема системи міського водопостачання
У деяких дев'ятиповерхових будинках у підвалах установлені підвищуючі насоси, що працюють на один будинок. Їм номер не привласнюється.


1.2 Характеристика насосної станції підкачування питної води 9-ти поверхового будинку

Насосна станція підкачування 9-ти поверхового будинку забирає воду з мережі водопроводу низького напору 2,5 кг/м2 подає її в мережу високого напору 6,05 кг/м2.

Технологічна схема насосної станції підкачування зображена на мал. 1.3. У будинку станції незаглибленого типу встановлені два відцентрових насоси консольного типу ТНП-066 у комплекті з асинхронними двигунами серії АИР. Вода забирається з міської мережі й подається в мережу будинку по двох трубах діаметром 100 мм. Схема перемикання - колекторна, з розміщенням низьконапірного й високонапорного колекторів у приміщенні насосної станції. Всі внутрішньостанційні трубопроводи перебувають на рівні вище підлоги.





До основного встаткування насосних установок відносять насоси, приводи насосів (електродвигуни, двигуни внутрішнього згоряння), а також трубопроводи з регулюючою й запірною арматурами.

На сучасних насосних установках найбільше поширення одержали лопатеві насоси: відцентрові й осьові [2].

Усередині нерухомого корпуса відцентрового насоса, що має спіральну форму, перебуває робоче колесо, закріплене на валу. Колесо складається із двох дисків, між якими розташовані лопати. корпус насоса з'єднаний з усмоктувальними й напірним трубопроводами патрубками. Якщо корпус насоса і його усмоктувальний трубопровід наповнити рідиною, а потім привести в обертання робоче колесо, то рідина під дією лопат робочого колеса приходить в обертання. Відцентрові сили переміщають рідина на периферію, де створюється підвищений тиск, а в центрі колеса - розрідження. За рахунок цієї різниці тисків рідина надходить у напірний трубопровід. Так здійснюється безперервна подача рідини насосом.

Відцентрові насоси можуть бути як одноступінчасті (з одним робочим колесом), так і багатоступінчасті (з декількома колісьми). Конструктивно залежно від розташування вала вони підрозділяються на насоси горизонтальні й вертикальні.

Робоче колесо осьового насоса обертається в сферичній камері. При впливі робочого колеса на рідину за рахунок зміни швидкості плину тиск над лопатою підвищується, а під нею знижується. Завдяки різниці тисків рідина переміщається уздовж осі насоса.

Осьові насоси виготовляють двох типів: з жорстко закріпленими лопатями робітника колеса (типу ПРО) і з поворотними лопатами (типу ОП). Насоси обох типів можуть випускатися у двох виконаннях: Г - з горизонтальним розташуванням вала; В - з вертикальним.

Робоче колесо осьових насосів типу ОП складається із втулки обтічної форми, на якій укріплені поворотні лопати. Можливість зміни кута установки лопат дозволяє регулювати подачу й напір насоса в широких межах при збереженні високих значень ККД.

Для приводу насосів використаються переважно асинхронні короткозамкнені й синхронні двигуни змінного струму. У рідких випадках використаються асинхронні електродвигуни з фазним ротором. Електродвигуни з потужністю до 350 кВт виконуються на напругу 380-660 В, а вище - на 6-10 кВ. У ряді випадків, особливо в пересувних насосних установках, для приводу насосів використаються двигуни внутрішнього згоряння.

Внутрішні трубопроводи насосних станцій (напірні й усмоктувальні лінії насосів, що всмоктують і напірні колектори й ін.) виконуються зі сталевих труб. З'єднання сталевих труб здійснюється зварюванням. Як трубопровідні арматури в насосних установках використаються засувки, затвори, зворотні затвори (клапани).

Залежно від конструкції засувки підрозділяються на паралельні й клинові. Засувки великого діаметра, а також працюючі з дистанційним й автоматичним керуванням, обладнаються гідравлічними або електричними приводами. Для зрівноважування тиску по обох сторони диска у великих засувок передбачається обвідна засувка.

У якості запірної й регулюючої арматур використаються затвори. Широке застосування останнім часом одержали дискові затвори, які обладнаються електричними приводами.

Зворотні затвори призначені для того, щоб завадити спорожнюванню напірних трубопроводів і зворотному обертанню насоса після його зупинки. Конструкції зворотних насосів різні: з уповільненою посадкою, однодискові, багатодискові, із противагою й ін.Під час роботи насоса під дією потоку води диск повертається на осі й вода проходить через затвор. Після зупинки насоса диск під дією власної ваги й тиску води з боку напірного водовода опускається й затвор закривається.
1.3 Насосні агрегати та їх характеристики
На розглянутій насосній станції підкачування застосовується відцентровий насос консольного типу ТНП-066, технічні характеристики якого наведені в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 Технічні характеристики насоса ТНП-066

Марка насосу

Подача Q

Повний напір Н м

Число оборотів в хв

Потужність N в кВт

ККД,

%

Допустима висота всмоктування, м

Діаметр робочого колеса, мм

м3/год

к/с

на валу насосу

електродвигуна (рекомендована)

ТНП-066

20

5,5

30,8

2900

2,7

4,5

67

7,2

162


Паспортні характеристики насоса наведені на рис. 1.4.

Характеристикою насоса називається графічно виражена залежність основних енергетичних показників від подачі при постійній частоті обертання вала робочого колеса, в'язкості й щільності рідкого середовища на вході в насос [3].

Основні параметри лопатевих насосів подача Q, напір H, потужність N, коефіцієнт корисної дії й частота обертання вала робочого колеса n перебувають у певній залежності.

Значення напору, потужності й КПД для ряду значень подачі можуть бути представлені у вигляді системи крапок у координатах Q-H, Q-N и Q- .

Напірно-видаткова характеристика нерегульованого насоса описується рівнянням другого ступеня:



(1.1)

де - напір, що розвивається насосом;

- напір, що розвиває насосом при нульовій подачі;

- внутрішній опір насоса;

- продуктивність (подача), що розвиває насосом.

Рисунок 1.4 Характеристика насоса ТНП-066


Для регульованого по швидкості насоса:



(1.2)

де - відносна швидкість обертання насоса;

- поточна швидкість насоса;

- швидкість ідеального холостого ходу.
Для насосного агрегату справедливі формули приведення [3]:




(1.3)


де , - поточна подача й частота обертання насоса;

, - максимальні подача й частота обертання насоса.




(1.4)






(1.5)


де , - поточні й номінальна потужності насоса.
Ці формули дають можливість розрахувати основні параметри насоса при різних частотах обертання.
Якщо насос подає в 1 із нижнього басейну у верхній обсяг рідини масою m, то чинена їм корисна робота дорівнює mgH, Дж [3].

При подачі Q, м3/с, m=Q, а корисна потужність насоса (робота в 1 с) буде:



(1.6)


Внаслідок неминучих втрат енергії в самому насосі споживана їм потужність повинна бути більше корисної потужності. Ці втрати враховуються коефіцієнтом корисної дії , собою, що представляє, відношення корисної потужності Nп до потужності насоса N:




(1.7)


Відповідно потужність насоса N=Nп/. підставляючи значення Nп з формули (1.7), одержуємо:




(1.8)


1   2   3   4   5   6   7

скачати

© Усі права захищені
написати до нас