Гидротехнический узел машинного водоподъема для орошения или водоснабжения

Н_п.ч =1+3,028+0,2+3+1=8,228≈9 м.

H_н.ч = h_г + h_зап + h_{габ.дет} + h_ст + h_кр + 0,2     

H_н.ч =1,03+0,6+4,83+1+2,3+0,2=9,93≈10 м.

Полученная высота наземной части  здания увязывается с мерами стеновых панелей;

1. вычисляется длина подземной части здания.

L_п.ч =L1+m*lагр+L2(m-1)+Lмп+Lзп

L_п.ч =1+4*1,54+1,5*(4-1)+5,302+0,5=17,462

С учетом стандартного шага колонны L_п.ч =18м.

 

10. Выбор типа  и определение основных размеров  водозаборных сооружений

 

Водозаборное устройство - это гидротехническое сооружение в голове узла машинного  водоподъема, предназначенное для гарантированного забора практически чистой воды из водоисточника при любых колебаниях уровней воды и независимо от погодных условий.

По соединению с насосной станцией водозаборные устройства бывают совмещенного и раздельного типа. В первом случае здания водозаборных устройств и насосной станции объединены в одно целое, во втором случае они расположены раздельно и соединены водоподводящим сооружением.

Рассмотрим наиболее часто применяемые  типы водозаборных сооружений.

 

10.1. Береговое  раздельное водозаборное сооружение камерного типа.

 

Раздельное водозаборное сооружение камерного типа обычно применяют  при средних амплитудах колебаний  уровней воды в реке (до 8 м) и использовании  насосов с положительной высотой  всасывания.

Водозаборное сооружение выполняют прямоугольного сечения из железобетона. Сооружение разделено на водоприемные камеры по числу всасывающих труб насосов. Вода из водоисточника посыпает в камеры непосредственно через отверстия, перекрываемые вертикально расположенными сороудерживающими решетками .

 

 

 

 

 

Береговое раздельное водозаборное сооружение камерного типа

 

Водозаборное сооружение конструктивно  представляет собой камеру с ремонтным  затвором и сороудерживающей решеткой, устанавливаемой вертикально или  наклонно .Обычно применяется для подачи воды к насосам станции незаглубленного типа. Число сооружения равно числу насосов. Решетка очищается "вручную" или решеткоочистной машиной.

Основные размеры сооружения : диаметр  входного отверстия всасывающей  трубы принимается:

D_вх = 1,2 или по рекомендуемой скорости входа жидкости равной 0,8 м/с.

При достаточно большой  амплитуде колебаний уровней  воды выстраивают два ряда водоприемных отверстий. Верхнее отверстие работает при высоких уровнях воды, когда в нижних слоях потока может быть большое количество наносов. При малой амплитуде колебаний уровней делают лишь нижний ряд отверстий.

Каждое окно имеет самостоятельные  пазовые конструкции для решеток  и

 стальных плоских затворов. Площадь водоприемного отверстия  определяется по формуле приведенной выше. Рекомендуемая скорость сечения жидкости через решетку – 0,8 м/с.

У задней стенки каждой камеры размещаются  всасывающие трубы насосов. Заглубление  входного отверстия всасывающей  трубы под минимальный уровень  воды h₂ =1,44 м. , но не менее 50 см. Расстояние между входным отверстием всасывающей трубы и дном камеры  h₁ =0,96 м. Ширину камеры принимают равной b =1,8м. Длина камеры определяется из условия, чтобы ее объем составлял I5...20 - секундных расходов насоса при минимальном уровне воды в водоисточнике.

 

                       

Lк =

Q - расход насоса м/с³.

Для борьбы с донными  наносами сооружение имеет порог  высотой не менее 50 см. Наверху находятся  колонки управления затворами, люки, а на стенах - скобы для спуска в камеры. Для сбора наносов в дне камеры устраивают приямки.

 

10.2. Расчет  аванкамеры.

 

Компоновка насосной станции с забором воды из тупикового канала возможна при подводе воды к ней от водоисточника каналом  или при использовании её в  качестве перекачивающей на крупных магистральных каналах.

Для улучшения растекания потока в аванкамере средних и  крупных насосных станций следует  устанавливать продольные разделительные стенки.

 

 

 Схема аванкамеры.

 

Высота стенок в начале аванкамеры назначается равной 1/3 глубины воды в

канале. Расстояние конечной части  стенок от оголовков бычков водоприемника  насосной станции принимается равной (1,6 · В).

    Аванкамеры представляют собой расширяющиеся в виде воронки и заглубляющуюся часть канала и служат для сопряжения подводящего канала со всей шириной водозаборного фронта Вф и глубиной водозаборного сооружения. Для аванкамеры в плане представляет собой трапецию, меньшее основание которой Вк, а большее В . Центральный угол конусности принимается равным 30 . уклон аванкамеры I 0.2.

     При использовании СУС и расположение его в пределах аванкамеры она компонуется следующим образом  СУС устанавливается на расстоянии 1/3 L от начала. Расширение аванкамеры от ширины канала по дну др ширины СУС производится с центральным углом а=40º при горизонтальном дне. За СУС дно аванкамеры выполняет ся с уклоном. Далее расширение аванкамеры назначается углом, определяемым соотношение ширины фронта забора и ширины пролета СУС. В ряде случаев стенки аванкамеры за СУС могут выполняться вертикально до отметки дна канала, а выше с заложением откоса, равным заложению откоса канала.

 

 

Схема аванкамеры с сороудерживающим сооружением.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Схема аванкамер с поперечной водозаборной стенкой.

Уклон дна аванкамеры принимается равным 0,2. Если длина  аванкамеры больше длины, необходимой  для выполнения дна с укачанным  углом, то начальную часть аванкамеры выполняют расширяющейся с горизонтальным дном. Перед фронтом водозабора выполнять горизонтальный участок дна аванкамеры не рекомендуется.

 

11. Подбор вспомогательного оборудования

 

11.1. Осушительные  насосные установки 

 

Они предназначены для удаления воды из всасывающих труб и приемных камер основных насосов, установленных в насосных станциях заглубленного типа. Расчетный расход одного осушительного насоса определяется по формуле:

 

Q_ос = W₁ / nt + q / n

Q_ос =1,66м³/ч

где    W - суммарный объем, подлежащий откачке,  м²; 

W=(πd²/4)L

W=1,41

          n - принятое число насосов ;

          q - расход фильтрационной воды через уплотнение затворов, шандор и т.д. Принимается 1 л/с на 1м уплотнения.

          t – время заливки 0,25ч

d – диаметр отверстия 1000мм

Применяются центробежные, вихревые и артезианские насосы. Для удаления грязевого осадка применяются фекальные, песковые или водоструйные насосы.

 

12. Проектирование  напорного трубопровода

 

Напорные трубопроводы служат для  транспортировки воды от внутристанционных  трубопроводов до водоприемника и являются одной из ответственных частей, входящих в комплекс сооружений машинного водоподъема. Их стоимость иногда превышает стоимость всей насосной станции с оборудованием, поэтому выбор

материала стенок, количества ниток  и диметра напорного трубопровода должен быть тщательно обоснован.

 

 12.1. Определение числа ниток напорного трубопровода

 

В рассматриваемом примере для  технико-экономического обоснования  числа ниток напорных трубопроводов  приняты 2 варианта (а и б) соединения напорных трубопроводов с насосами .

 

 

 

Варианты соединения трубопроводов с насосами

 

12.2. Определение расчетного  расхода напорного трубопровода

Выбираем схемы "а" и "б"

Для определения числа напорных трубопроводов и их экономического диаметра по минимуму приведенных затрат необходимо определить расчетный расход трубопровода q_рт , представляющий собой некоторый средне кубический приведенный расход.

Величина q_рт зависит от графика водопотребления, числа ниток напорных трубопроводов, числа насосов и схемы их соединения.

Расчетный расход для напорного трубопровода в схемах а, б, г, д (рис. 13.1) и для графика водопотребления (рис. 7.1) определяется по формуле

 

 

В схеме "а" расчетный расход равен :

 

q_рт = 0,1881 м³/c

 

В схеме "б" расчетный расход равен :

q_рт = 0,047 м³/c

 

12.3. Выбор материала  стенок

 

Напорные трубопроводы изготовляются  из монолитного и сборного железобетона, стали, асбестоцемента, пластмасс и  других материалов. Материал выбирают в зависимости от диаметра и расчетного давления в напорном трубопроводе.

Предварительно диаметр можно  определить по формуле

 

 

Для схемы "а" Дтр=0,693

Для схемы "б" Дтр=0,346

где V_доп принимается равной 2 м/с. Стандартные диаметры для труб из разных материалов приведены в приложении. Выбираем предварительно материал труб, используя следующие рекомендации: асбестоцементные трубы рекомендуются диаметром до 500 мм при расчетном давлении 1,2 МПа (12 атм.); железобетонные сборные ~ диаметром 0,5 - 1,6 м при давлении до 1,5 МПа (55 атм.); железобетонные монолитные - диаметром более i,6 м при давлении 0,4 - 0,5 МПа (4-5 атм.); стальные трубопроводы применяются любых диаметров и при любом давлении но рекомендуется только для осушительных насосных станций с короткими напорными трубопроводами в целях экономии металла. Затем проверяем трубы па прочность по следующей методике. Определяется максимальное давление по формуле

Н_Т.Р = Н_Р + Н_уд      

 

где Н_р - расчетный напор, м (раздел 8.1);

      Н_уд- повышение давления при гидравлическом ударе.

 

Повышение давления при гидравлическом ударе определяется при длине  трубопровода более 150 м по формуле:

 

Н_уд = ∆V· a/g             

H

=1·600/9,81=61,2

H

=1·800/9,81=61,2

где  ∆V - величина изменения скорости воды в трубопроводе, м/с; а-скорость распространения    ударной    волны,    которую    ориентировочно можно определить для стальных железобетонных труб по следующим данным:

 

при Д_тр = 100 - 600мм                            а = 600 - 800мм

при Д_тр > 600мм                                     а = 800 - 1000мм

 

 Для асбестоцементных труб  эти же значения  берутся с коэффициентом 0.6.

После определения расчетного давления уточняется материал стенок трубопровода.

 

Максимальное давление равно           

Для схемы "а"  H

=  180,68 м; ≈17 ат

Для схемы "б" H

=200,68 м;  ≈19 ат

 

Принимаем железобетонные сборные  трубы, выдерживающие давление до  1,5 МПа (55 атм.).

 

12.4. Определение экономически выгоднейшего числа ниток и диаметра напорного трубопровода

 

Выбор экономически выгоднейшего диаметра осуществляется путем сравнения  нескольких вариантов по минимуму приведенных  затрат, которые

включают в себя капитальные  вложения и эксплуатационные издержки, т.е.

 

где  Е_п - нормативный коэффициент, принимаемый в мелиорации 0,15;

        К - стоимость укладки 1 м напорного трубопровода из выбранного матери ала или стоимость 1 пог.м трассы водоподачи при нескольких напорных трубопроводах ;

        С - суммарные эксплуатационные издержки.

C = a · Э + в · К  

где    а - стоимость 1 кВт. Ч  электроэнергии, принимается 20 коп/кВ;

          в - процент отчислений на капительный ремонт и восстановление, для стальных труб в = 4.75 %; для железобетонных в ^ 3.75 %; для асбестоцементных в =•"- 7.5 %;

          Э - количество электроэнергии на преодоление потерь напора в трубопроводе или трубопроводах на  пог.м трассы водоподачи.

Э = 9,81 · q

· J · ∑t · n / ή_ну  

где j - потери напора в м на 1 м трубопровода,

      - количество часов работы данного трубопровода в году, определяется по графику водопотребления;

      n - число напорных трубопроводов;

      ή_ну - коэффициент полезного действия насосной установки.

 ή_ну = ή_н · ή_дв · ή_с =0,7812 

где ή_н - КПД насоса, снимаемый с характеристики при расчетном расходе; =84%

       ή_дв - КПД двигателя по паспорту; =93%

        ή_с - КПД сети, учитывающий потери на участке   от   щита   до   двигателя   принимается  1.

Расчет экономически выгоднейшего числа ниток (варианта соединения трубопроводов  с насосами) и диаметра напорного  трубопровода сводится в таблице

 

5. Технико — экономические расчеты по трубопроводу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Материал труб.	Расчетный расход,qРТ	Диаметр трубопровада,ДТР	Потери напора на 1 пог.м.J=0,001735·qРТ2/ДТР5/3	Количество затраченной  элект. Энергии,Э,кВт·ч.	Стоимость электроэнергии,Э·а,руб.	Стоимость 1 пог. м. трасы  водоподачи.	Отчисления на ремонт и востановление.	Сумма эксплуатационных издержек.	Приведенные затраты.
ж/б сборные.	0,1881	0,3	0,00045	5,45	109	3010	112,875	339862	340313
		0,4	0,00028	3,396	67,92	3200	120	384067	384547
		0,5	0,00019	2,305	46,1	4500	168,75	759421	760096
		0,6	0,00014	1,698	33,96	6200	232,5	1441533	1442463
		0,7	0,00011	1,334	26,68	6900	258,75	1785401	1786436
ж/б сборные.	0,047	0,4	0,000017	0,206	4,12	3200	120	384004	384484
		0,5	0,000012	0,145	2,9	4500	168,5	759377	760307
		0,6	0,000008	0,107	2,14	620	232,5	1441502	1442432
		0,7	0,000006	0,083	1,66	6900	258,75	1785376	1786411
		0,8	0,000005	0,066	1,32	7600	285	2166001	2167141