Определение расчетного напора насоса

Расчетный напор насоса, м,

При проектировании насосных станций, как правило, опреде­ляют три расчетных напора: максимальный расчетный Яр.тах, средневзвешенный расчетный #р и минимальный расчетный -#p.min- Максимальный напор необходим для проверки возможнос­ти реализации заданной подачи насосной станции, средневзве­шенный — для расчета потребления электроэнергии и минимальный — для определения отметки установки насосов. Этим напорам соответствуют минимальная Qp.min, расчетная Qpи максимальная расчетная Q,.max подачи насоса.
Средневзвешенную геодезическую высоту подъема находят ис­ходя из условия равенства работы, затрачиваемой на подъем всей воды при этом напоре за год, и работы, необходимой для подъема воды по периодам графика водоподачи при переменных условиях, м,

Если водоисточником (нижний бьеф) служит река или водохра­нилище, то средневзвешенную геодезическую высоту подъема на­сосных станций определяют по колебанию уровней в них, соответ­ствующих режиму среднего гидрологического года (обеспеченность 50 %). Если водоисточник — канал (станция перекачки), то отмет­ки уровня воды в нем рассчитывают по глубине наполнения канала в зависимости от протекающего расхода воды.
Верхним бьефом оросительных станций может быть водохрани­лище или отводящий канал. Отметки уровня воды в водохранилище вычисляют по режиму его работы (графики наполнения и разбора воды с учетом потерь на испарение и фильтрацию). Уровни воды в отводящем канале определяются глубинами наполнения, которые зависят отрасхода по кривой h=/{Q). Оросительные зональные на­сосные станции (станции перекачки), имея подводящий от водоис­точника и отводящий магистральный каналы одинакового сечения, при небольшой длине каналов будут иметь практически постоян­ные геодезические высоты подъема независимо от подачи насосной станции. Если же сечения этих каналов по геодезическим условиям различны, то, определив в них уровни указанным выше способом, за расчетную средневзвешенную геодезическую высоту подъема принимают полусумму минимальной и максимальной геодезичес­ких высот подъема воды. При малом колебании уровней воды (до 2 м) допускается #гср определять как полусумму максимальной и минимальной геодезических высот подъема.
Аналогичным способом можно найти геодезические высоты подъема и в отдельные периоды работы насосной станции.
Верхним бьефом осушительных насосных станций чаще всего служит река. Колебания уровней зависят от ее гидрологического ре­жима, который при определении Яр принимают по среднему гидро­логическому году. Колебания уровней в нижнем бьефе у осуши­тельных насосных станций зависят от режима работы осушитель­ной системы и поверхностного стока воды.

Различают три режима работы осушительной системы:
насосная станция обеспечивает откачку воды без подтопления осушаемой территории выше установленной максимальной от­метки в подводящем к ней воду канале, колебания уровней в кото­ром определяют режим нижнего бьефа станции;
то же, но перед насосной станцией имеется регулирующий бас­сейн; колебания уровней в нижнем бьефе устанавливаются режи­мом наполнения и сработки регулирующего бассейна, увязанного с подачей насосной станции;
допускается затопление осушаемой территории паводковыми водами; колебание уровней в нижнем бьефе зависит от площади и рельефа затопляемой территории, допустимой длительности за­топления и подачи насосной станции.
При проектировании осушительной системы, чтобы опреде­лить средневзвешенную высоту подъема и выбрать оборудование, необходимо рассчитать графики колебания уровней и притока воды в нижнем бьефе станции для периода ее работы. Отметки нижнего бьефа осушительных насосных станций, перекачиваю­щих грунтовые воды, определяются уровнем воды, зависящим от забираемого расхода воды и удельного дебита.
Дренажные станции могут иметь в нижнем бьефе каналы (от­крытые дрены), колодцы, к которым вода подводится закрытыми дренами, дренажные колодцы или скважины при глубоком дрена­же. При глубоком дренаже территории и большом расстоянии меж­ду скважинами вода от скважинных насосов отводится трубопроводами различной длины к сборным коллекторам-водоприемникам, которую можно использовать для орошения.

 

Рис. 4.1. Совмещенный график колебаний (а) и зависимость глубины воды в отводящем канале Aq.k от пропускаемого через него расхода воды Q(б):
НБ — уровень воды в источнике; ВБ — то же, в отводящем канале (водоприемнике); 7 — подачи насосной станции Q

В качестве примера для определения Яг.ср рассмотрим ороси­тельную насосную станцию, подающую воду из водохранилища в отводящий (магистральный) канал. Исходные данные для проек­тирования этой насосной станции приведены на рисунках 1.1 и 1.2, а расчет отводящего канала— в разделе 2.6. Совместные гра­фики изменения подачи насосной станции Qsи уровней воды в вер­хнем (ВБ) и нижнем бьефах (НБ) показаны на рисунке 4.1, а. Отмет­ки уровней воды верхнего бьефа (отводящего канала) определяются отметкой дна и глубиной наполнения канала Иохв зависимости от пропускаемого через него расхода Q(рис. 4.1, 6). Потерями напора в подводящем канале и СУС пренебрегаем.
Расчет средневзвешенной геодезической высоты подъема #гср ведем в табличной форме (табл. 4.1).

4.1. Расчет средневзвешенной геодезической высоты подъема

При более сложных характерах изменения уровней воды в бье­фах для получения более точных результатов число периодов itуве­личивают.
Средневзвешенная геодезическая высота подъема из условия равенства работ

Расчетный напор для подбора насоса можно получить, если из­вестны потери напора по длине трубопровода и местные потери. Так как в момент подбора насоса насосная станция и трубопрово­ды, как правило, еще не запроектированы, то нельзя определить потери. Поэтому потерями можно задаться предварительно, ис­пользуя опыт проектирования. После составления проекта гидро­технического узла сооружений напор насоса находят более точно. Его и указывают в заказе заводу на поставку оборудования.

Для предварительных расчетов на первом этапе проектирова­ния, когда не выбраны еще основные агрегаты и не запроектиро­ваны водоводы, местные потери напора Лм обычно принимают 0,7…1,2 м при использовании осевых насосов и 1…1,5 м — центро­бежных.

Для насосных станций водоснабжения эти потери увеличивают на 25…30 %. Предварительные потери на трение жидкости по дли­не трубопроводов

Для рассматриваемого выше примера расчетные напоры:

Длину, м, напорного трубопровода определяют по формуле

Расчетные напоры насосов насосных станций Яр, работающих на закрытую оросительную сеть, находят для максимальных подач насосов Qmax, при которых они должны работать. При этом насосы должны обеспечивать некоторый минимальный свободный напор воды Ип.мдля любого гидранта закрытой оросительной сети при самых неблагоприятных сочетаниях работы дождевальных машин. Рассматривают различные варианты работы дождевальных машин и определяют гидрант, у которого напор воды будет минималь­ным. Обычно это самый дальний гидрант от насосной станции при максимальной ее подаче. Для этого гидранта и находят расчетный напор насоса по формуле

Аналогично рассчитывают и напоры насосов для станций сель­скохозяйственного водоснабжения (I и II подъемов).