Сообщение

Наосные и воздуходувные станции

Содержание материала

Графоаналитический расчет совместной работы насосов и водоводов с помощью электронных таблиц Excel

 

В инженерных системах водоснабжения и канализации немаловажную роль играет насосное оборудование. Именного через него жидкости сообщается энергия, необходимая для поднятия ее на некоторую высоту или транспортирования на значительные расстояния. От того, как правильно будет подобран насос, будет зависеть: появится ли вода на последнем этаже многоэтажного здания и в каком количестве, не затопит ли канализационную насосную станцию в часы максимального притока сточных вод, хватит ли мощности гидранта для тушения пожара, а также возможность проведения различных технологических процессов, как на фильтровальных станциях, так и на очистных сооружениях.

Выбор насосов сводится к определению необходимого расчетного напора Hн и подачи насоса Qн. Затем по сводным графикам полей насосов соответствующего типа выбирают конкретную марку насоса. Определив марку насоса, подробные сведения о его характеристиках отыскивают в каталогах. Зачастую на этом этапе подбора оборудования останавливаются. Это в корне не верно. Необходимо учитывать, что необходимый напор насоса равен

H = Hcт+∑hw, м,            (38)

где   Hcт – статический напор, м;

hw – потери напора, обусловленные местными гидравлическими сопротивлениями и потерями напора по длине трубопровода, м.

Эти потери  напора ∑hw  зависят от подачи, а подача (расход) насосов, в свою очередь, зависит от развиваемого ими напора, то есть и от ∑hw. Математически это сводится к решению системы уравнений с двумя неизвестными

clip_image163                    (39)

Наибольшее распространение получил графический метод решения данной системы. Таким образом, окончательные параметры (подача, напор) работающих насосов определяются после построения графика совместной работы насосов и водоводов. Этот график отображает, какой напор должен развивать насос для того чтобы подать через систему трубопроводов расчетный расход Qн расч.

В качестве инструмента решения задачи были выбраны электронные таблицы Excel, входящие в пакет программ Microsoft Office, как наиболее доступные и простые в понимании и использовании. Они позволяют обеспечить постоянный диалог между пользователем и компьютерной программой, что также является целью данной работы.

На первом этапе работы был разработан лист графо – аналитического расчета канализационной насосной станции. Это дает возможность расчета, как насосных станций, так и отдельных насосных установок.

Исходными данными для расчета являются, прежде всего, рабочие характеристики ориентировочно выбранного насоса QH; QN; Q – η. Они снимаются с каталога производителя следующим образом: выбираются 5 характерных точек и вводятся в таблицы (Рис. 42).

 

clip_image165 

 

 

Рис. 42– Исходные данные для рабочих характеристик

 

Затем вводится значение статического напора в соответствующую графу. Это необходимо не только для расчетов, но и для отображения Hст на графике. Следующими исходными данными являются наличие фасонных частей и запорно-регулирующей арматуры. Сведения о их количестве вводятся в соответствующую таблицу (Рис. 43 ).

 

clip_image167
 

Рис. 43–Исходные данные для определения коэффициентов местных сопротивлений.

 

Для расчета гидравлических сопротивлений трубопроводов условно принято, что в связи с относительно малой протяженностью трубопроводов внутри станции,  их потерями по длине пренебрегаем и учитываем только потери напора на местные сопротивления:

clip_image170м25          (40)

где   g – ускорение свободного падения, м/с2;

clip_image172 – площадь живого сечения трубопровода, м2; 

d – диаметр трубопровода, м;

clip_image174– сумма коэффициентов местных сопротивлений.

А для определения гидравлических сопротивлений напорного внестанционного трубопровода использована формула:

clip_image177 м25,                (41)

где clip_image179 – потери напора по длине, вычисленные по формуле Дарси – Вейсбаха, м;

clip_image181                        (42) 

где  clip_image183 – коэффициент гидравлического трения, зависящий от материала трубопровода. Считается автоматически в зависимости от выбранного материала трубопровода;

             clip_image185 – длина трубопровода, м;

             clip_image187 – скорость воды в трубопроводе, регламентированная [3], м/с;

             clip_image189 – диаметр трубопровода, м;

             Qнв – расход воды, проходящий через трубопровод, м3/с;

             clip_image191 – потери напора в водомерном устройстве, м (в современных ультразвуковых расходомерах  = 0).

3.JPG

Все необходимые данные вводятся в соответствующие ячейки (рис. 44).


Рис. 44. Исходные данные для определения гидравлических сопротивлений трубопроводов.

 

Характеристика трубопроводов строится по уравнению

                 (44) 

где   – приведенный коэффициент сопротивления системы, учитывающий сопротивление в коммуникациях насосной станции и в напорных водоводах, отнесенный к расходу одного насоса, с25;

            – количество насосов, работающих на данной ступени, шт;

            – количество напорных водоводов насосной станции, шт.

В общем виде потери напора в системе трубопроводов определяются по формуле

           (45) 

где     S1,S2,S3,S4 – гидравлические сопротивления соответствующих участков трубопровода, с25. 

В ячейки вводится количество рабочих насосов на каждой из ступеней и количество напорных водоводов (Рис. 44).Также предусматривается расчет аварийного режима, когда один из водоводов выходит из строя.

5.JPG