Предварительный подбор насосов и электрических
Двигателей
Выбор марки насоса осуществляем по каталогу насосов с учетом его энергетических параметров:
Q нас. =200 л/с, Н=42 м , Nдв. = N ´ k ,
N = 
,
где Q – подача насоса, м3/с;
Н – напор, м;
g - объемный вес жидкости, 1000 кг/м3;
hпр– КПД привода = 1;
hн – КПД насоса =0,8; k-коэффициент запаса, принимается по табл. 4
Таблица 4.
| Мощность, Nдв | < 20 кВт | 20¸50 кВт | 50¸300 кВт | >300 кВт |
| k | 1.25 | 1.2 | 1.15 | 1.1 |
Nдв = 
1.15 =118.38 кВт
Этим значениям соответствуют параметры погружного насоса для перекачивания сточных вод:
Z6252 C2 фирмы ABS, с диаметром рабочего колеса 
D кол = 420мм; диаметром напорного патрубка D=250мм; с электродвигателем N =132 кВт; вес агрегата –1200 кг, U = 380В, n = 1485 об./мин.
Здесь паспортные данные электродвигателя несколько превышают расчетные параметры, полученные выше по формулам (например, 132 >118,38 кВт).
Недогрузка двигателя по мощности составляет: N =132- 118,38 = 13,62 кВт или 10 %, что меньше допустимых 20-40 % (уровень кратковременной недогрузки или перегрузки энергооборудования).
Окончательный выбор электродвигателя, также как и самого насоса (количество насосов), будет проведен после проверки работы насосной станции на случай подъема воды в час максимального притока, возможности подачи воды при аварии на водоводах и на период 1 очереди строительства.
Проверка работы насосных агрегатов при различных режимах поступления сточных вод производится по характеристикам совместной работы насосов и водоводов.
|
|
|
Построение характеристик насосов и водоводов
При их совместной работе
Характеристики насосов вычерчиваются (см. графики рис.5, 6) по паспортным данным выбранных марок насосов. Зависимости Н- Q параллельно работающих однотипных насосов строятся методом сложения подач Qj (каждого насоса) при напорах Нj (линии равных напоров проводятся с произвольно с выбранным шагом DН). Аналогично строятся характеристики водоводов. При этом учитывается:
Нг = Z о.с. – Z увр + Нзап,
Нг = 110 – 85,75 + 1 = 25,25 м ,
Н j = SQ 2 j + H г,
где Н – напор, м;
Q = 0,2998- подача, м3/с;
h = i*L*k + Нзап = SQ2, равенство принимается в целях соблюдения единства функциональной зависимости при построениях Н- Q и характеристики водоводов;
S =h/Q2- приведенное сопротивление трубопровода;
h = SQ2 = 17 м – потери напора в трубопроводе;
j = 1, 2, 3 … - последовательность итерационных расчетов.
Приведенное сопротивление напорного водовода при максимальной подаче сточных вод рассчитывается по формуле:
S = 
= 189,14
Построение характеристики водовода по формуле Нj= Нг + SQj2 выполняется по точкам итерациями, при заданном значении Qj.
Расчетные данные для построения характеристики водоводов приводятся таблице 5. Таблица 5
|
|
|
| j | Qj, м3/с | Qj 2 , м3/с | S= 189,14 | hj=SQj2 , м | Hj=Hг+ hj, м |
| 1 | 0,05 | 0,0025 | 189,14 | 0,47 | 25,72 |
| 2 | 0,1 | 0,01 | 189,14 | 1.89 | 27.14 |
| 3 | 0,2 | 0,04 | 189,14 | 7.56 | 32.81 |
| 4 | 0,3 | 0,09 | 189,14 | 17.02 | 42.27 |
| 5 | 0,4 | 0,16 | 189,14 | 30.26 | 55.51 |
| 6 | 0,5 | 0,25 | 189,14 | 47.28 | 72.53 |
Если перенести на график рис. 6 ординаты Нj = Нг+ hj при Qi , то получим точки, по которым строится кривая SQ 2 одного водовода. Характеристика 2SQ 2 двух водоводов строится методом сложения подач Qj по линиям равных напоров при Hj. Выполнив таким образом построения характеристик H - Q 1+2+3 и 2SQ 2 получим точку пересечения кривых- “Ф”. По графику на рис.6 видно, что координаты точки “Ф”[Q, Н] превышают расчетные значения Qрас и Нрас (т.е. 620 >599,6 л/с, а 43> 42 м). В целях экономии электроэнергии на подачу воды насосной станцией, необходимо предусмотреть регулирование ее работы. Методы регулирования работы насосной станции и отдельных насосов разнообразны: изменением числа совместно работающих насосов, дросселированием задвижкой на напорной линии насоса, изменением частоты вращения ротора насоса, применением входных направляющих аппаратов, изменением характеристики насоса за счет обточки его колеса и т.д...
|
|
|
Обточка рабочего колеса позволяет изменить параметры Н – Q насоса для одного режима его работы. Более совершенный метод регулирования подачи и напора насоса – это изменения частоты вращения колеса насоса, при изменении скорости вращения ротора электродвигателя.
Изменять скорость вращения ротора электродвигателя можно следующими способами:
а) параметрическим – изменением сопротивлений обмоток ротора или статора (введением реостатов в цепи ротора, или статора) или изменением прикладываемого напряжения. Регулирование осуществляется вниз от основной скорости. Диапазон регулирования зависит от нагрузок. Потери в роторной цепи пропорциональны скольжению;
б) частотным – изменением частоты f (напряжения U) подводимого к двигателю тока с помощью преобразователя частоты. Изменение частоты и напряжения связаны соотношением U2/U1 = f2/f1 при постоянном нагрузочном моменте;
Применяя частотный способ, удастся обеспечить работу двигателя с примерно постоянными значениями h и Сos j, причем скольжение не зависит от частоты и нагрузочного момента.
|
|
|
в) изменением числа пар полюсов – осуществляемого либо переключением обмоток статора, либо введением дополнительных обмоток, а также переключением обмоток статора с треугольника на звезду. Этот способ позволяет изменить число оборотов ротора двигателя ступенчато, что для привода насоса неудобно;
г) способом каскадного включения дополнительного двигателя в цепь ротора, при котором дополнительная машина возвращает энергию скольжения (при изменении числа оборотов ротора основной машины) на вал основной машины или в сеть, питающую двигатель.
Различают электромеханический и электрический каскады.
Существо этого способа заключается в том, что в цепь ротора асинхронного двигателя вводится, с помощью дополнительной машины, добавочная электродвижущая сила с частотой, совпадающей с частотой ротора. При согласованном включении скорость повышается, при встречном – понижается.
Для привода насосного агрегата может быть использован электрический каскад;
д) применением коллекторных двигателей;
е) применением электромагнитных муфт скольжения;
ж) применением гидромуфт.
На проектируемой насосной станции предусматриваются насосные агрегаты с электродвигателями, которые оборудованы преобразователями частоты тока. Поэтому в данном случае принимается частотный метод регулирования подачи и напора каждого насоса.
При изменении числа оборотов колеса насоса с n на n1 подача Q и напор Н насоса изменяются в соответствии с законом пропорциональности:
Q/Q1 = n\n 1; H/H1 =( n\n1 )2.
Из этого закона следует: H = Q2 * 
– уравнение параболы с вершиной в начале координат.
Если 
= k, 
= 1050, то можно записать: H=1050* Q2 – кривая по которой смещаются расчетные значения Н и Q при изменении n.
Построение измененной характеристики H – Q1 по отношению к первоначальной характеристике Н – Q насоса осуществляется в следующей последовательности:
на оси абсцисс координатной сетки Н- Q наносится точка “*”, соответствующая расчетному значению Qнас.ст. =599,6 л/с;
из точки “*” проводится перпендикуляр до пересечения с характеристикой водоводов 2SQ2 в точке “А”(координаты точки пересечения “А” соответствуют расчетным значениям подачи и напора насосной станции);
из точки “А проводится горизонталь (линия расчетного напора - Н= 42 м);
на горизонтали, начиная от оси ординат, откладывается отрезок, длина которого соответствует параметру Q1 = 
, где m = 3 – количество насосов, работающих параллельно.
Таким образом, на графике рис. 6 определяется точка “а” с координатами: Q1 =200 л/с, Н1= 42 м. Через точку “а” должна проходить характеристика насоса Н/-Q/ с измененным числом оборотов n 1.
Выше отмечалось, что при изменении n точки на характеристике Н-Q смещаются по кривой Н=kQ2.
Выполнив построение кривой Н=1050*Q2 (по данным таблицы 6), проходящей через точку “а”, на первоначальной характеристике Н-Q получим точку “с”, с координатами: Qс =208 л/с, Нс=43.
Таблица 6
| j | Qj, м3/с | Qj 2, м3/с | k | Нj= k* Qj 2 |
| 1 | 0.1 | 0.01 | 1050 | 10.50 |
| 2 | 0.2 | 0.04 | 1050 | 42 |
| 3 | 0.3 | 0.09 | 1050 | 94.5 |
Далее, в соответствии с пропорциональностью Q/Q1 =n\n 1, рассчитываются искомые величины:
= 
, n1= 
= 1394.2 » 1394 об/мин,
k q = 
= 
=1,04, kн= 
= 
= 1,023,
где k q , k н - коэффициенты пропорциональности.
Заметим, k q 2 ¹ k н . Это несоответствие связано с рядом теоретических допущений, которые принимаются при выводе “закона пропорциональности”.
Чтобы выполнить построение новой характеристики Н/-Q/ при n1 = 1394 об/мин необходимы дополнительные точки. Координаты этих точек рассчитываются (см. табл.7) по координатам точек тт.2, 3, 4, выбранных произвольно на характеристике Н- Q.
Таблица 7
| n, об/мин | т. 2 | т.3 | т.4 | ||||||
| Н, м | Q, м3/с | h ,% | Н, м | Q, м3/с | h ,% | Н, м | Q, м3/с | h ,% | |
| 1450 | 47,5 | 0,1 | 55 | 40 | 0,25 | 77 | 32,5 | 0,3 | 72 |
| 1394 | 45.67 | 0,097 | 54,3 | 38,46 | 0,244 | 77,1 | 31,25 | 0,293 | 72,2 |
| Примечание: k q = 1,04 k н = 1,023 | |||||||||
При новом числе оборотов n1 изменяется и значение КПД насоса h1. Пересчитать характеристику h1- Q/ при n1= 1394 об/мин можно (см. табл. 7) по формуле Moody:
hн = 1-[ (1- hм)(Dм/ Dн)0.45 (nм/ nн)0.2], Dм/ Dн =1.
Таким образом, меняя число оборотов колеса (вала) насоса можно регулировать подачу и напор насоса в оптимальных пределах.
Для уточнения режима работы насосной станции, у которой энергетические параметры насосов будут соответствовать данным графических построений (см. график рис.6) , составляется таблица баланса поступлений и откачки сточных вод при выбранной емкости Wрег = 200,5 м3 = 0,6% от Qсут (см. табл. 8).
По графику рис.6: Q 1 = 305 л/с= 2,96 %; Q 1+2 = 412 л/с= 4,0 %; Q 1+2+3 = 599,6 л/с=6,46 %;
Баланс поступления и откачки сточных вод предварительно выбранными насосами
Таблица 2
| Часы суток | Приток, Q , в % | Откачка, Q , в % | Поступление, % | W регулир., в % | Число и время работы насосов | |
| в резер., | из резер. | |||||
| 0-1 | 1,8 | 1,8 | - | - | 0 | 1 насос - 43 минут |
| 1-2 | 1,8 | 1,8 | - | - | 0 | - “ - |
| 2-3 | 1,8 | 1,8 | - | - | 0 | - “ - |
| 3-4 | 1,8 | 1,8 | - | - | 0 | - “ - |
| 4-5 | 1,8 | 1,8 | - | - | 0 | - “ - |
| 5-6 | 3 | 2,5 | 0,5 | - | 0,5 | 1 насос |
| 6-7 | 3,6 | 4,1 | - | 0,5 | 0 | 1 нас.–12 мин., 2 нас. - 48 мин |
| 7-8 | 6,2 | 6 | 0,2 | - | 0,2 | 2 нас.–14 мин., 3 нас. - 46 мин |
| 8-9 | 6,4 | 6,46 | - | 0,06 | 0.14 | 3 насоса |
| 9-10 | 5 | 5,14 | - | - | 0 | 2 нас.–40 мин., 3 нас. - 20 мин |
| 10-11 | 4,3 | 4,3 | - | - | 0 | 1нас.–6 мин., 2нас. - 54 мин |
| 11-12 | 4,5 | 4,5 | - | - | 0 | 2 насаса |
| 12-13 | 5 | 4,5 | 0.5 | - | 0,5 | 2 насаса |
| 13-14 | 6,2 | 6,46 | - | 0,26 | 0,24 | 3 насаса |
| 14-15 | 6,3 | 6,46 | - | 0,14 | 0,1 | 3 насаса |
| 15-16 | 3,5 | 3,6 | - | 0,1 | 0 | 1 нас.–27 мин., 2 нас. - 33 мин |
| 16-17 | 4,5 | 4,5 | - | - | 0 | 2 насаса |
| 17-18 | 5,5 | 5,5 | - | - | 0 | 2 нас.–30 мин., 3 нас. - 30 мин |
| 18-19 | 6,46 | 6,46 | - | - | 0 | 3 насоса |
| 19-20 | 6,46 | 6,46 | - | - | 0 | 3 насоса |
| 20-21 | 6,46 | 6,46 | - | - | 0 | 3 насоса |
| 21-22 | 3,22 | 2,62 | 0,6 | - | 0,6 | 1 нас.–56 мин., 2 нас. - 4 мин |
| 22-23 | 2,2 | 2,5 | - | 0,3 | 0,3 | 1 насос |
| 23-24 | 2,2 | 2,5 | - | 0,3 | 0 | 1 насос |
Примечание:
Q1 = 2,5% Qсут. = 835,4 м3 /час =232 л/с
Q1+2 = 4,5%, Qсут ,
Q1+2+3= 6,46 % Qсут.
Wp =0,6 % Qсут = 33417,3 * 0,6 *0.01= 200,5 м 3
Время работы насосов по минутам в часы суток рассчитывается:
с 0-1 часа 1,8 = 2,5 x, x = 0,72 или 1 насос работает - 44 минуты;
с 6-7 часа 4,1=2,5 x+ 4,5 (1- x), x= 0,2 или 1 насос работает - 12 минут, а 2 насоса – 48 минут
с 7-8 часа 6 =4,5 x+ 6,46(1- x), x= 0,23 или 2 насоса работают -14 минут, а 3 насоса –46 минут
с 9-10 часа 5,14 =4,5 x+ 6,46(1- x), x= 0,67 или 2 насоса работают -40 минут, а 3 насоса – 20 минут
с 10-11 час 4,3 = 2,5 x+ 4,5 (1- x), x= 0,1 или 1 насос работает - 6 минут, а 2 насоса – 54 минуты
с 15-16 час 3,6 = 2,5 x+ 4,5 (1- x), x=0,45 или 1 насос работает - 27 минут, а 2 насоса – 33 минуты
с 17-18 час 5,5 = 4,5 x+ 6,46(1- x), x= 0,49 или 2 насоса работают -30 минут, а 3 насоса – 30 минут
с 21-22 час 2.62 =2,5 x+ 4,5 (1- x), x= 0,94 или 1 насос работает - 56 минут, а 2 насоса – 4 минуты
Итого за сутки режим работы насосов:
1 насос - 496 мин = 8,27 часа,
2 насоса - 403 мин = 6,72 часа,
3 насоса - 410 мин = 6,84 часа.
QI+II = 5,0%, Qсут. = 1854 м3/час = 515 л/с ,
QI+II+ 3 = 5.85 % Qсут.
Wp = 173 м3 =0,5 % Qсут
Время работы насосов по минутам в часы суток рассчитывается:
с 0-1 часа 1,7 = 2,96 x , x = 0,574 или 1 насос - 34 мин.
с 5-6 часа 2 = 2,96 x , x = 0,67 или 1 насос - 41 мин.
с 6-7 часа 4,3 = 2,96 x +5 (1–x) , x= 0,34 или 1 насос - 20мин, 2 насоса -40 мин,
с 12-13 час 5,25= 5,0 x + 5,85 (1–x), x = 0,7 или 2 насоса 42 мин., а 3 насоса - 18 мин
с 13-14 час. 5,5 = 5,0 x + 5,85 (1–x), x = 0,41 или 2 насоса–25 мин, а 3 насоса –35 мин
с 21-22 час. 3,25 = 2,96 x + 5,0 (1–x), x = 0,89 или 1 насос - 53мин., а 2 насоса –7 мин.
с 22-23 час. 2,25 = 2,96 x, x = 0,76 или 1 насос - 46мин.
с 23-24 час. 2 = 2.96 x, x = 0,67 или 1 насос - 41мин
Итого за сутки: 1насос должен работать 358 мин = 5.97 час, 2 насоса - 429 мин = 7.15 часа, 3 насоса - 458 мин =7.63 часа.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 209; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!