Построение графика совместной работы насосов и трубопроводов

 

Насосы, установленные на насосных станциях, работают, как правило, параллельно, т.е. одновременно подают жидкость в один или несколько параллельно соединенных трубопроводов.

1 На миллиметровую бумагу переносим из каталога характеристики насоса Q-H, Q-N, Q-h, Q-Dh_д (рисунок 4.1 а).

2 Построим характеристику двух одинаковых параллельно работающих насосов. Для этого выберем на напорной характеристике Q-H₁ три произвольные точки а, б, в и удвоим их абсциссы. Получаем точки а¢, б¢, в¢. Соединяем их кривой и получаем характеристику двух параллельно работающих насосов Q-H₁₊₂.

3 Аналогично строим характеристику трех, четырех, …n насосов.

4 Расчеты для построения характеристик трубопроводов удобнее выполнить в табличной форме (таблица 4.1).

В шапку таблицы заносят произвольные значения расходов Q¢. В предпоследний столбец следует занести расчетную подачу насосной станции Q_н.с., в последний столбец – расход, больший этого значения.

При расчете насосных станций второго подъема в безбашенной системе, в системе с контррезервуаром, при пожаре следует отдельной строкой выделить потери напора в сети. Для канализационной насосной станции строку 2 «потери во всасывающих трубопроводах» можно исключить из-за их малой величины.

5 Первые пять строк таблицы заполняются для расчетного режима работы насосной станции, т.е. при подаче воды по двум водоводам. В координатной сетке Q-H откладываются требуемые напоры H_2d,1, H_2d,2, ….H_2d,i для соответствующих подач Q_1, Q_2, … Q_i. Соединяя полученные точки плавной кривой, получим графическую характеристику трубопроводов Q-H_2d, имеющую форму параболы.

 

Таблица 4.1 - Расчеты для построения характеристик трубопроводов

№ п/п	Значения напоров и потерь	Расход Q¢
		Q1	Q2	Q3	Qн.с.	Q4
Два водовода
1.	Нст
2.	h¢вс = hвс× (Q¢/ Qн.с.)2
3.	h¢н = hн× (Q¢/ Qн.с.)2
4.	h¢нс = hнс× (Q¢/ Qн.с.)2
5.	H2d= (1) + (2) + (3) + (4)
Один водовод
6.	h¢1н = 4×h¢н
7.	H1d= (1) + (2) + (4) + (6)
Два водовода, одна перемычка
8.	h¢1п = a1×h¢н
9.	H1п= (1) + (2) + (4) + (8)
Два водовода, две перемычки
10.	h¢2п = a2×h¢н
11.	H2п= (1) + (2) + (4) + (10)

 

6 На пересечении характеристик Q-H₁₊₂ и Q-H_2d получаем режимную точку II, координаты которой определяют напор H₁₊₂ и подачу Q₁₊₂ при работе двух насосов на два водовода.

7 Параметры каждого насоса при их совместной работе определяются следующим образом: из режимной точки II проводим горизонтальную линию до пересечения с характеристикой одного насоса Q-H₁ в точке 1, координаты которой определяют напор H₁ и подачу Q₁ каждого насоса при их одновременной работе. Для нахождения мощности, коэффициента полезного действия, допустимого кавитационного запаса из точки 1 проводим вертикальную линию до пересечения с соответствующими кривыми. Координаты точек пересечения дают значения мощности N₁, коэффициента полезного действия h₁, допустимого кавитационного запаса Dh_д1 каждого насоса при их параллельной работе.

8 При работе одного из рассматриваемых насосов режим его работы определяется рабочей точкой I. Из рисунка 4.1а видно, что суммарная подача двух параллельно работающих насосов Q-H₁₊₂ будет меньше, чем удвоенная подача одного из них 2× Q₁, так как с увеличением расхода возрастают потери напора в трубопроводах.

9 Работа насосной станции должна быть проверена при аварии на одном из водоводов. При прокладке водоводов в две или более линии определяется необходимость устройства переключений (перемычек) и расстояния между ними (рисунок 4.1 б).

Согласно [23, п.11.2] в случае отключения одного водовода или его участка общую подачу воды объекту на хозяйственно-питьевые нужды допускается снижать на 30 % от расчетного расхода, т.е. подача водопроводной насосной станции при аварии Q_ав должна быть не менее 0,7 Q_н.с.: Q_ав /  0,7Q_н.с.

При аварии на одном из напорных трубопроводов от канализационной насосной станции первой категории надежности действия при их протяженности более 2 километров согласно [24, п.8.2.6] должен быть обеспечен 100 % - ый расчетный расход, а при наличии аварийного выпуска - 70% - расчетный расход. При этом следует предусматривать использование резервных насосов.

10 Выполняем в таблице 4.1 расчет характеристики одного водовода (строки 6 и 7). При аварии на одном из напорных водоводов изменяются только потери в напорных трубопроводах (строка 3). Поскольку в случае аварии расход трубопровода увеличивается в 2 раза, то потери напора, пропорциональные квадрату расхода h = S.Q², возрастут в 4 раза. Новое значение потерь напора записываем в строку 6. На графике откладываем напоры H_1d,1, H_1d,2, ….H_1d,i для соответствующих подач Q_1, Q_2, … Q_i. Соединяя точки, получаем графическую характеристику одного водовода Q-H_1d.

11 На пересечении характеристик Q-H₁₊₂ и Q-H_1d получаем режимную точку 2, координаты которой определяют напор  и подачу Q₂ при работе двух насосов на один трубопровод. В том случае, если подача Q₂ окажется больше аварийного расхода, необходимость в устройстве переключений отпадает.

12 Если подача в точке 2 Q₂  получилась меньше аварийного расхода, определяют необходимое количество перемычек, считая, что перемычки делят длину трубопровода на равные участки. Поскольку при этом изменяются лишь потери в напорных трубопроводах h_п, пересчитываем их:

 

hп = a× hн,,

(4.1)

где a - коэффициент, определяемый по формуле:

 

a = (nуч + 3)/ nуч,

(4.2)

где n_уч – количество участков, на которые разделены трубопроводы перемычками.

Заполняем строки 8 и 9. По результатам вычислений строим характеристику трубопроводов с одной перемычкой при аварии Q-H_1п. На пересечении ее с суммарной характеристикой рабочих насосов (для канализационной насосной станции - ее с суммарной характеристикой рабочих и резервных насосов) находим режимную точку П₁. Если подача в точке П₁ больше аварийного расхода, одной перемычки будет достаточно. 

13 Если подача в точке П₁ получилась меньше аварийного расхода, то увеличиваем число перемычек до тех пор, пока не будет обеспечен аварийный расход. При увеличении числа перемычек сокращается длина участка, по которому будет пропускаться полная подача насосной станции. Потери напора, вычисляемые по формуле (4.1), при этом уменьшаются.

В данном разделе рассмотрена параллельная работа насосов с одинаковыми характеристиками, как наиболее часто встречающийся вариант. Порядок построения графика совместной работы для насосов с разными характеристиками приведен в [7, 8, 13].

Пример 4.1. Построить график совместной работы насосов и трубопроводов. Проверить возможность пропуска аварийного расхода. Для обеспечения подачи КНС Q_н.с. = 960 м³/ч выбраны 2 рабочих насоса марки 2СМ 250-200-400/6. Требуемый напор насосной станции Н = (z – z_рез)+ +h_н+ h_н.с.+ h_з = (36 – 25) +7,5+2,5+1 = 22 м. Количество напорных трубопроводов – 2. Насосная станция 1 категории, согласно [24, таблица 18] к установке в машинном зале принят 1 резервный насос.

Результат построения характеристик параллельной работы двух, трех насосов приведен на рисунке 4.1а. Расчеты для построения характеристик трубопроводов сведены в таблицу 4.2.

 

Таблица 4.2 - Расчеты для построения характеристик трубопроводов

№ п/п	Значения напоров и потерь	Расход Q¢, м3/ч
		200	500	700	960	1100
Два водовода
1	Нст	12,0	12,0	12,0	12,0	12,0
2	h¢н = 7,5× (Q¢/ 960)2	0,32	2,03	3,99	7,5	9,45
3	h¢нс = 2,5× (Q¢/ 960)2	0,11	0,68	1,33	2,5	3,28
4	H2d= (1) + (2) + (3)	12,43	14,71	17,32	22,0	25,13
Один водовод
5	h¢1н = 4× h¢н	1,30	8,14	15,95	30,0	39,39
6	H1d= (1) + (3) + (5)	13,41	20,82	29,28	44,50	54,67
Два водовода, одна перемычка
7	h¢1п=((2+3)/2)×h¢н= 2,5×h¢н	0,81	5,09	9,97	18,75	24,62
8	H1п= (1) + (3) + (7)	12,92	17,76	23,30	33,25	39,90
Два водовода, две перемычки
9	h¢2п= ((3+3)/3)× h¢н= 2× h¢н	0,65	4,07	7,98	15,00	19,69
10	H2п= (1) + (3) + (9)	12,76	16,75	21,30	29,50	34,98
Два водовода, три перемычки
11	h¢3п=((4+3)/4)× h¢н=1,75× h¢н	0,57	3,56	6,98	13,12	17,23
12	H3п= (1) + (3) + (11)	12,68	16,24	20,31	27,62	32,52
Два водовода, четыре перемычки
13	h¢3п=((5+3)/5)× h¢н=1,6× h¢н	0,52	3,26	6,38	12	15,76
14	H3п= (1) + (3) + (13)	12,63	15,93	19,71	26,5	31,04
Два водовода, пять перемычек
15	h¢3п=((6+3)/6)× h¢н=1,5× h¢н	0,49	3,05	5,98	11,25	14,77
16	H3п= (1) + (3) + (15)	12,60	15,73	19,31	25,75	30,05

 

а)

б)

Рисунок 4.1 - Параллельная работа трех одинаковых насосов на два трубопровода с перемычками

а – график совместной работы насосов и трубопроводов; б - схема насосной станции и трубопроводов

 

По данным таблицы построены характеристики трубопроводов. Координаты режимной точки II H₁₊₂= 22,57 м; Q₁₊₂ = 994 м³/ч, что чуть больше, чем требуемые значения напора и подачи насосной станции. Подача насосной станции на один водовод (режимная точка 2) Q₂= 620 м³/ч оказалась меньше аварийного расхода Q_ав = Q_н.с.= 960 м³/ч, поэтому возникла необходимость в перемычках. Расчет проводился до тех пор, пока в режимной точке П₅ на пересечении характеристики трех насосов (2 рабочих и 1 резервный) и характеристики двух трубопроводов с пятью перемычками подача не получилась равной аварийному расходу.

 

---

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 5526; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!