Проектирование противопожарного водоснабжения предприятия

 

Проверка: 7,5+10,3+7,7+8,8+10,6+7,4+7,7=60 л/с

Примечание: Для сокращения значности узловые расходы в узлах №3,4,5,6 округлены до десятых долей единицы.

 

Расход воды на предприятии 15,2 л/с в узле №5.

Из схемы водопроводной  сети видно, что наиболее трудных условиях будет работать узел №7. Этот узел наиболее удален от ввода и расположен в самой высокой точке. Поэтому узел №7 будем считать диктующей точкой сети (точкой схода воды).

 

Из точки ввода в  сеть (узел №3) в диктующую точку (узел №7) вода может поступать по трем наиболее вероятным направлениям, а именно:

I.    3 – 2 – 1 – 7

II.   3 – 2 – 5 – 6 – 7

III.  3 – 4 – 5 – 6 – 7

Эти направления по схеме обозначаем стрелками. Производим предварительное распределение расчетных расходов в сети, начиная с диктующей точки №7.

 

 

 

 

 

Рис.1 Схема предварительного распределения хозяйственно-питьевых и

                                   производственных расходов в сети

 

Расчет кольцевой водопроводной сети производим методом последовательного приближения.  Определяем расход воды на участках разветвленной сети.                                 Его величина складывается из расхода, используемого потребителем в конечной точке данного участка, и расхода воды, проходящего по данному участку к более отдаленным потребителям. Определение расходов по участках  начинаем от точки, наиболее удаленной и высоко расположенной от точки питания (диктующей точки №7).                                     По величине расходов определяем диаметры труб, пользуясь таблицами Ф.А.Шевелева[4]. Для проверки правильности распределения расходов используем первое основное условие гидравлического расчета сети, т.е. сумма расходов, притекающих к точке равна сумме расходов уходящих от этой точки плюс расход в самой точке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) Расчет при нормальных условия (в обычное время).

По предварительно распределенным расходам и экономически целесооб-разным скоростям определяем потери напора на всех участках.                                                       Затем подсчитываем суммарные потери напора по направлениям движения потоков воды - по 1-му и 2-му кольцу. Условно считаем, что положительные величины потерь напора в линиях, где вода идет по часовой стрелке, и отрицательными в линиях, где вода идет против часовой стрелки.

                                                                                                                                    Таблица 4

Номер кольца	Номер участка	Длина участка l,м	Расход на участке q, л/с	Диаметр труб d, мм	Скорость воды V, м/с	1000i	Потери напора h, м
1	2	3	4	5	6	7	8
I	3-2	220	38,7	250	0,78	4,1	+ 0,9
	2-5	250	15,9	200	0,5	2,42	+ 0,6
	4-5	290	20,0	200	0,62	3,63	- 1,05
	3-4	350	28,8	250	0,58	2,38	- 0,8
Δh = - 0,35
II	2-1	280	12,5	200	0,39	1,55	+ 0,43
	1-7	270	5,0	125	0,39	2,92	+ 0,79
	6-7	300	2,7	125	0,21	0,98	- 0,3
	5-6	240	10,1	200	0,31	1,04	- 0,25
	2-5	250	15,9	200	0,5	2,42	- 0,6
Δh = +0,07

 

Расчетная величина невязки (погрешность) Δh<±0,5 м.                                      Увязка водопроводной сети выполнена правильно.

 

Окончательно вычисленные величины заносим на расчетную схему. Увязанная  водопроводная сеть на пропуск хозяйственно-питьевого  и производственного расхода представлена на рис.2.

 

 

Рис.2   Увязанная схема водопроводной сети на пропуск хозяйственно- питьевого и производственного расходов

 

       Далее определяются потери напора в сети по направлениям питания (от ввода к диктующей точке).

0,9+0,43+0,79 = 2,12 м

0,9+0,6+0,25+0,3 = 2,05 м

0,8+1,05+0,25+0,3 = 2,4 м

 

Средние потери напора в  сети определяются:

 

 

  

5. Гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск расхода на             пожаротушение (в час максимального водопотребления)

 

 

       б) Расчет водопроводной сети при пропуске расхода на пожаротушение (в час максимального водопотребления).

При отборе из сети расхода на пожаротушение общий расход воды составит:

                     Q _общ. = Q _{полн.мах.} + Q _н.туш. = 75,2 + 40 = 115,2 л/с

Привязку расходов воды на тушение пожаров к узлам  производим с учетом количества одновременных пожаров и места тушения, но, как правило, диктующей точке. Поэтому расходы на пожаротушение на расчетной схеме наносим следующим образом:

- узел №7 (диктующая  точка) – 15 л/с на тушение  от гидрантов одного расчетного  пожара в городе;

- узел №5 – 25 л/с на наружное тушение на производственном предприятии.

Составляем схему предварительного распределения водопроводной сети.

 

 

 

 

 

Рис.3     Схема предварительного распределения пожарного расхода

 

С учетом изменений, внесенных в схему, производим распределение расходов по потокам с соблюдением баланса в узлах, после чего составляем расчетную схему и таблицу гидравлического расчета.

Проверочным расчетом определяем, могут ли трубы принятых диаметров  пропустить дополнительное количество воды для тушения пожара с учетом максимального расхода на другие нужды. При этом скорость движения воды по трубам не должна превышать 2,5 м/с. При больших скоростях на данных участках заменяем трубы на больший диаметр. В отдельных случаях при больших потерях напора на каком-либо из расчетных участков  увеличиваем диаметры труб даже при скоростях меньше допустимой.

Проверочный расчет ведется  в том же порядке, что и основной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                         Таблица 5

Номер кольца	Номер участка	Длина участка l,м	Расход на участке q, л/с	Диаметр труб d, мм	Скорость воды V, м/с	1000i	Потери напора h, м
1	2	3	4	5	6	7	8
I	3-2	220	48,7	200	1,52	19,7	+ 4,3
	2-5	250	14,9	200	0,47	2,16	+ 0,54
	4-5	290	50,0	250	0,99	6,5	- 1,88
	3-4	350	58,8	250	1,17	8,85	- 3,1
Δh = - 0,14
II	2-1	280	23,5	200	0,73	4,88	+ 1,37
	1-7	270	16,0	200	0,5	2,42	+ 0,65
	6-7	300	6,7	125	0,53	4,95	- 1,49
	5-6	240	14,1	200	0,438	1,9	- 0,46
	2-5	250	14,9	200	0,47	2,16	- 0,54
Δh = - 0,47

Увязанная водопроводная  сеть на пропуск хозяйственно-питьевого, производственного расхода и  расхода на пожаротушение представлена на рис. 4.

 

 

 

Рис.4    Увязанная схема водопроводной сети на пропуск пожарного расхода

 

Вывод: данная водопроводная сеть обеспечит пропуск необходимых расходов воды для пожаротушения, так как скорость движения воды на всех участках меньше V_доп = 2,5 м/с, что удовлетворяет требованиям норм.

Определяем потери напора в сети по направлениям питания (от ввода к диктующей точке №7):

                                  4,3 + 1,37 + 0,65 = 6,52 м

                                 4,3 + 0,54 + 0,46 + 1,49 = 6,79 м

                                 3,1 + 1,88 + 0,46 + 1,49 = 6,93 м

 

Средние потери напора в сети:

 

                           

 

 

6. Расчет  водонапорной башни

 

      Водонапорные башни предназначаются для регулирования неравномерности водопотребления, хранения неприкосновенного запаса воды и создания требуемого напора в водопроводной сети.

Емкость бака водопроводной  башни, согласно п. 12.1 [2] должна быть равна:

V_бака = V _рег. + V _{н.з.  ,} 

 

          где:  V_рег - регулирующий объем бака;   V_н.з. - неприкосновенный запас воды.

 

6.1 Определение регулирующего объема (V_рег.)

Отбор воды на хозяйственно-питьевые цели из водопроводной сети в течение  суток производится неравномерно, колебания расхода по часам суток определяются графиком водопотребления, который рассчитывается в зависимости от коэффициента часовой неравномерности водопотребления,         К_ч.мах =1,57 (см. раздел 2). Если установить на насосной станции II подъема насосы, по производительности обеспечивающие расход в часы максимального водопотребления, то все оставшееся время насосная станция будет работать с нагрузкой, что экономически не выгодно.

Ниже рассматриваем  два варианта совместной работы насосной станции и водопроводной сети: I - равномерный; II - неравномерный (ступенчатый).

I - Равномерный режим работы.

         График подачи воды в сеть не совпадает с графиком её отбора из сети.                      Это значит, что при подаче воды насосами в отдельные часы суток количество поданной воды в сеть будет меньше того количества воды, которое отбирается из сети. Восполнение недостающего количества воды происходит в часы, когда расход воды на сеть меньше подачи её насосами.

Предполагаем, что насосная станция имеет равномерный режим подачи воды, подавая за час 4,16 ¸ 4,17 % суточного расхода. При помощи совмещенных графиков водопотребления в сети и водоотдачи насосов определяем расчётную регулирующую ёмкость бака водонапорной башни. Результаты вычислений сводим в таблицу 6, где значения расходов даны в процентах от суточного расхода.