|
Реферат: Водоснабжение (Технология)
Водозаборные сооружения
Исходные данные
Источник
водоснабжения..............................................................р
ека Лихоборка.
Расчётный расход водозаборного
сооружения......................................0,32 м3/сек
Производительность
водозабора.........................................................27540
м3/сут
Заданная пьезометрическая отметка подачи
воды..................................129,49 м.
Длина напорных
водоводов...................................................................
......1100 м.
Обеспеченность гидрологических
величин.................................................р= 95%
Расчётные уровни воды в реке:
половодья...................................................................
..............................111 м.
летней
межени......................................................................
...................109 м.
зимней
межени......................................................................
..................107 м.
Потребитель расположен на
............................................................правом берегу
Толщина льда в
реке....................................................................1,2
м. Шуги – нет
Река не судоходная, не имеет в верховье рыбоводного значения.
Расчётная длина рыб которые не должны попадать в водоприёмник...........2
см.
1. Обоснование выбора места расположения и типа водозаборного
сооружения и компоновка его конструктивных форм.
Краткая гидрологическая характеристика реки
Источником водоснабжения является река (верховье её не судоходной части).
Река не отличается высокой мутностью, т.к. протекает в европейской части
России. Гидрограф реки, является характерным для рек европейской части
России, с небольшим паводковым уровнем, и уменьшением стока зимой.
Обоснование выбора схемы системы водоснабжения
Так как в районе проектирования города протекает река, а подземные
водоносные пласты содержащие воду нужного питьевого качества залегают на
больших глубинах и их содержится небольшое количество (явно не достаточное
для обеспечения потребностей города), то водоснабжение города водой
питьевого качества из подземных источников является не целесообразным,
поэтому принимаем схему системы водоснабжения города из поверхностного
источника с водозабором руслового типа.
Предпосылки к выбору створа водозаборного сооружения и обоснование
проектируемого места расположения водозаборного узла
Выбор берега на котором следует запроектировать водозаборное сооружение,
определяется местоположением потребителя. По заданию потребители
располагаются на правом берегу реки. Водозаборное сооружение проектируем в
наиболее глубоком месте русла реки, которое называется плессом. Плесс
располагается у вогнутого берега берега речной меандры или у берега
противоположного острову.
Т.к на плане реки есть остров, то створ водозаборного сооружения
проектируем на наиболее крутом берегу, противоположном острову. Створ
водозабора вынесен на лист (выкопировка из плана участка реки М = 1:100).
По выбранному створу в М 1:100, построен профиль правого берега. На профиле
показаны отметки уровней воды в реке.
1.3 Выбор типа водозаборного сооружения
На крутых берегах – проектируют береговые водозаборные сооружения, на
пологих – русловые.
В данном случае – берег пологий, значит необходимо запроектировать русловое
водозаборное сооружение. В русло реки выносится оголовок, а на берегу
проектируется береговой колодец. Оголовок с колодцем соединяется самотечной
линией
Выбор компоновки водозаборного узла.
Оголовок следует размещать на отметки дна реки, обеспечивающий
бесперебойный отбор воды из источника. В нашем случае – водозабор средней
производительности и слой воды над оголовком должен быть 0,3 м, который
отсчитывается от отметки нижней кромки льда. Порог между дном и низом
водоприемных окон оголовка должен быть равным 1 метр. Высота водоприёмных
окон проектируется для водозаборных сооружений в зависимости от их
производительности.
Для расчётной производительности, высота окна h = 1,0 м.
hl – толщина льда под уровнем воды, м
hl = Гл * А, где Гл – плотность льда, = 0,9;
А – толщина льда в реке, = 1,2 м.
Подставив в расчётную формулу значения, получим толщину льда под уровнем
воды hl = 0.9*1.2 = 1,08 м.
Б – отметка нижней кромки льда, м.
Б = Нз - hl, где: Нз – минимальный зимний горизонт, Нз = 107 м.
Вычисляем отметку нижней кромки льда: Б = 107-1,08 = 105,92 м.
Расчёт отметки льда в месте расположения оголовка
Нд – отметка дна в месте расположения оголовка;
Нд= Hз - (h1+h2+h3+h4), где:
Нз – минимальный зимний горизонт равный 107 м.
h1 – толщина льда под уровнем воды = 1,08 м.
h2 – слой воды над оголовком до нижней кромки льда = 0,3 м.
h3 – высота водоприемных окон = 1,0 м.
h4 – высота порога между дном и низом водоприёмных окон = 1 м.
Профиль по створу
рис.6
Расчётное значение дна в месте расположения оголовка составит:
Нд= 107 - (1,08+0,3+1,0+1,0) = 103,62 м., следовательно оголовок
расположен на изобате 103,62. Толщина крепления дна равна 1,0 м.
Расчёт отметки земли Нб у берегового колодца.
На водозаборных сооружениях средней производительности береговой колодец
должен располагаться на 1,0 метр выше горизонта половодья р=95%.
Нб – отметка земли у берегового колодца, м. Нб = В+Г, где: В – горизонт
половодья = 140 м; Г – превышение, = 1,0 м.
В моём случае береговой колодец должен располагаться на отм.
Нб = 111,0 + 1,0 = 112,0 м.
Выбор конструктивных форм водозаборного узла
Выбор конструкции оголовка зависит от хоз. назначения реки,
производительности сооружения. В данном случае по совокупности признаков,
целесообразно запроектировать раструбный оголовок. Береговой колодец
проектируем совмещённый с насосной станцией первого подъёма.
Гидравлические расчёты определяющие размеры сооружений.
Гидравлический расчёт раструбного оголовка.
S – площадь водоприёмных окон, м2
S = [pic], где: 1,25 – коэфф. стеснения площади окон;
Qр – расчётный расход водоприемного оголовка, равный 0,32 м3/сек;
К – коэфф. сжатия струи стержнями решётки,
К = (а+с), где:
а – диаметр стержня решётки, а = 1 см;
с – расстояние между стержнями, с = 5 см.
К = (1+5) / 5 = 1,2
Vвх – скорость входа воды в водоприемные окна, = 1,5 м/с.(СНиП 2.04.01-84).
Общая площадь водоприемных окон равна:
S = (1.25*0.86*1.2) / 1.5 = 0.86 м2
Исходя из конструктивных особенностей оголовка, следует принять размер
водоприёмного окна h*B = 1(1 м, тогда площадь одного водоприёмного окна
составит 1 м2. Поскольку водозаборное сооружение должно быть
секционировано, и на водозаборе малой производительности число секций
должно быть равным двум, то проектируем две секции водоприёмника.
Sф – общая фактическая площадь водоприёмных окон,
Sф = D*E, где D – площадь одного водоприёмного окна = 1 м2
Е – число секций водоприёмника = 2.
Общая фактическая площадь водоприёмных окон составит S = 1*2 = 2 м2
Поскольку фактическая площадь водоприёмных окон оказалась больше расчётной,
то необходимо определить фактическую скорость входа воды в водоприёмные
окна (Vвх.ф).
Vвх.ф.= [pic], где: 1,25 – коэфф. стеснения площади окон;
Qp – расчётный расход водоприёмного оголовка = 0,32 м3/с;
К -- коэфф. сжатия струи стержнями решётки = 1,2;
Sф – общая фактическая площадь водоприёмных окон, = 2 м2.
Определяем фактическую скорость входа воды в водоприёмные окна:
Vвх.ф.= [pic]0,24 м/с ;
При аварии через одну секцию оголовка проходит 0,7Qр= 0,7*0,32 = 0,23м/с
Vвх – скорость отбора воды в решётках, м/с
Vвх.ф.= [pic], где 1,25 – коэфф стеснения площади окон;
Qp – расчётный расход водоприёмного оголовка = 0,32 м3/с;
К -- коэфф. сжатия струи стержнями решётки = 1,2;
D – площадь водоприёмного окна, = 1 м.
Скорость отбора воды в решётках составит:
Vвх.ф.= [pic]0,336 м/с.
Гидравлический расчёт самотечной линии.
Самотечная линия состоит из двух водоводов, по одному от каждой секции
оголовка, и рассчитывается на пропуск расчётного расхода одной секции.
Трубопровод выполнен из стальных эл. сварных труб, ГОСТ 10704-76. Расчёт
ведётся по таблицам Шевелёва, или по таблицам Лукиных, на полное заполнение
труб, исходя из минимальной скорость = 0,7 м/с.
Расчётный расход одной секции равен:
Qp / E = 0.32 / 2 = 0.16 м3/с = 160 л/с.
диаметр самотечных трубопроводов = 500 мм.
скорость V = 0,81 м/с; 1000i = 1,84.
Потери напора в самотечном трубопроводе составят:
hp = i*L*1.1 = (1,84/1000)*45*1,1= 0,1 м.
При аварии потери напора при пропуске аварийного расхода составят:
Qавар.= 0,7Qрасч. = 0,7*0,32 = 0,224 м3/с = 224 л/с.
По таблицам Шевелёва, определяем:
скорость V = 1,14 м/с; 1000i = 3,49 м
Потери напора в самотечном трубопроводе при аварии составят:
hавар= i*L*1.1 = (3,49/1000)*45*1,1 = 0,17 м.
Расчёт уровней воды в отделениях берегового колодца.
рис.7
Определение уровней воды в первом водоприёмном отделении берегового
колодца:
в нормальном режиме:
(h = hреш+hр= 0,1+0,11 = 0,21;
(А(= (А - (h; (А(= 107-0,21 = 106,79;
(В( = (В - (h = 109-0,21 = 108,78;
(С( = (С - (h = 111-0,21 = 110,79;
в режиме аварии
(hавар. = hреш.+ha.= 0,1+0,2 = 0,3
(А((= (А - (ha; (А((= 107-0,3 = 106,7;
(В((= (В - (hа; (В((= 109-0,3 = 108,7;
(С(( = (С - (hа; (С(( = 111-0,3 = 110,7;
Определение уровней воды в камере после сеток:
в нормальном режиме:
(А(1 = (А( - 0,3 = 106,79 - 0,3 = 106,49;
(В(1= (В( - 0,3 = 108,79 - 0,3 = 108,49;
(С(1= (С( - 0,3 = 110,79 - 0,3 = 110,49;
в режиме аварии:
(А((1=(А((- 0,3 = 106,7 - 0,3 = 106,4;
(В((1=(В((- 0,3 = 108,7 - 0,3 = 108,4;
(С((1=(С((- 0,3 = 110,7 - 0,3 = 110,4;
Расчёт сеток
Сооружения производительностью менее 1 м3/с, проектируются с плоскими
сетками. Расчёт сеток ведут в соответствии с требованиями СНиП, по
аналогичной формуле для расчёта решёток: Fсетки.= [pic], где:
К – коэфф. стеснения живого сечения
К = (а+с)2 / а; где а – толщина проволок, = 1,2 мм;
с – размер ячейки = 2х2 мм.
К = (1,2+2)2 / 1,2 = 8,53;
Vc – скорость входа воды в сетки = 0,3 м/с;
Fсетки.= (1,25*0,3*8,53) / 0,3 = 10,66 м2.
Применяем 4 плоских сетки размером 1500 х 1500 мм.
Расчёт отметки днища берегового колодца.
рис.8
Определение верхней отметки самотечной линии у берегового колодца.
(СМ( = (СМ - hтр = 103,07 - (0,002*45) = 102,98.
Первоначально отметку днища колодца определяют на глубине один метр от
нижней образующей самотечной трубы, она составляет
(ДН = (СМ( - d-1,0 = 102,98 - 0,45 - 1 = 101,53;
Высота слоя воды перед сетками Н составит:
Н = (А( - (ДН = 106,79-102,98 = 3,81 м. Зная требуемую площадь фильтрования
одной секции Fc/2 и ширину сетки В, определяем глубину перед сетками (Нф),
для обеспечения пропуска расчётного расхода при заданной скорости
фильтрования .Нф = (Fc/2) / В = (10,66 / 2) / 1,5 = 3,55 м. Сравнивая
значения фактической глубины Нф и глубины Н, получаем Нф < Н – значит
отметку днища колодца оставляем такой какую запроектировали.
Определение требуемого давления насосов первого подъёма.
Требуемый напор насосов определяют по формуле:
Нтр= Нг+hвс+hт+hзап , где :
Нг – геометрическая высота подъёма, опр. как разность отметок подачи
воды на ОС, (в смеситель) и отметками воды в береговом колодце за сетками
(А(1;
Нг= (ОС - (А(1 = 129,49-106,49 = 23 м.
hвс потери напора во всасывающей линии = 1,0 м.
hт потери напора по длине в напорных водоводах от водозабора до ОС.
hт= hн+hмс = 1000i*L*1.1; где
L – длина трубопроводов по заданию равная 1100 м.
1,1 – потери напора на местные сопротивления.
Напорная линия состоит из двух водоводов, по одному от каждой секции
колодца, и рассчитывается на пропуск расчётного расхода для одной секции.
Трубопровод выполнен из стальных эл. сварных труб, ГОСТ 10704-76. Расчёт
ведётся по таблицам Шевелёвых.
Расчётный расход одной секции равен: Qр / 2 = 0,32/2 = 0,16 м3/с = 160л/с.
диаметр напорных водоводов – 400 мм.
скорость V = 1,27 м/с; 1000i = 5,61.
потери по длине равны (5,61*1100) / 1000 = 6,17 м.
Потери напора в самотечном трубопроводе составят:
hн = 1000i*L*1.1 = (5,61/1000)*1100*1.1 = 6,78 м.
Qавар.= 0,7Qр = 0,7*0,3 = 0,21м3/с = 224 л/с.0
По таблицам Шевелёва определяем:
скорость V = 1,56 м/с.; 1000i = 8.19
Потери напора в напорном трубопроводе при аварии составят:
hавар.= 1000i*L*1.1 = (8.19/1000)*1100*1.1 = 9.9 м.
hзап – запас равен 1,0 м.
требуемый напор составит:
Нтр = (200-177) + 1,0 +5,11 + 3,0 = 32,1 м.
Принимаем 2 насоса марки 12-НДС.
График совместной работы насосов и водоводов от НС 1 подъёма
Описание рыбозагородителя
В проекте применён гидравлический рыбозагордитель.
Он представляет собой перфорированные трубы в два ряда, окольцовывающие
оголовок, в которые подаётся сжатый воздух. Таким образом вокруг оголовка
на период нереста рыбы, создаётся воздушная завеса, препятствующая
попаданию рыбы в оголовок. В остальное время (после нереста) рыбозащита
достигается за счёт малых скоростей отбора воды.
Промывка сороудерживающих решёток
В проекте водозаборного сооружения, заложена импульсная промывка
сороудерживающих решёток оголовка. Над стояком сифонной линии, смонтирована
промывная колонка, заряжающаяся от вакуум-насоса. Устройство, для разрядки
вакуум колонны, создаёт ударную волну, очищающую решётки, от налипшего на
них мусора, листьев, веток, водорослей, и.т.д.
Зоны санитарной охраны
Зона первого пояса санитарной охраны, огораживают площадь, 100 м.
ниже по течению, от створа водозаборного узла;
300 метров выше по течению, до середины реки от правого берега к левому;
до границ заливаемой поймы правого берега.
Зона охраняется, в ней запрещено всякое строительство, и пребывание людей,
помимо обслуживающего персонала.
Зона второго пояса санитарной охраны, простирается на 4 км. выше по
течению реки от границ зоны первого пояса. В ней устанавливается
контрольный режим, соответствующий требованиям СНиП 2.04.02-84.
Реферат на тему: Водоснабжение
Машины с электрическим приводом.
Многоопорные электрифицированные дождевальные машины «Днепр» ,
«Кубань», «Коломенка», а также колесные трубопроводы ДКН-80 и ТКС-90
представляют группу машин оборудованных электроприводом.
Колесные трубопроводы ДКН-80, ТКС-90 и дождевальная машина «Днепр»
работают позиционно, а от позиции к позиции перемещаются фронтально. Такие
условия работы позволяют эффективно использовать электропривод. Так как в
этом случае используется один передвижной источник электропитания в
комплексе с несколькими машинами, рационально используется земля, а
отсутствие у машин насосного агрегата обеспечивает высокую экономическую
эффективность топлива. Разобщенность процесса полива и передвижения
практически исключают опасность в работе оператора.
Перспективен электрический привод на многодвигательных машинах,
работающих с забором воды из открытого канала («Кубань»). В этих машинах
для создания требуемого напора ставятся дизель-насосные установки.
Логическим добавлением к дизель-насосной установке является генератор для
выработки электроэнергии, обеспечивающей питанием двигатели опорных
тележек. Электромеханические передачи имеют ряд преимуществ по сравнению с
другими приводами, применяемых в дождевальных машинах. Использование
электродвигателей в многоопорных дождевальных машинах позволяет повысить
надежность в работе, улучшает тяговые качества машины, создает
благоприятные условия для автоматизации управления ими.
В последующих разделах приведены технические характеристики,
технологические схемы работы, элемента привода и автоматизации
вышеперечисленных машин с электрическим приводом.
Вопросы, связанные с энергосбережением, улучшением условий труда
оператора, а также с охраной окружающей среды, ставят под сомнение
использование дизельных двигателей в многоопорных дождевальных машинах с
электроприводом, т.е. необходима их замена на электродвигатели,
подключенные к центральной энергосистеме страны. Многообещающим
представляется применение постоянного тока, а также движителей высокой
проходимости на базе мотор-колеса.
Дождевальный фронтальный с механизированным перемещением «Днепр» ДФ-120.
«Днепр» ДФ-120 является одной из первых отечественных
электрифицированных машин. Дождевальная машина ДФ-120 предназначена для
полива зерновых и технических культур, лугов и пастбищ. Водопроводящий
трубопровод машины расположен над поверхностью поля на расстоянии 2,1 м,
что позволяет поливать и высокостебельные культуры. Машина ДФ-120 «Днепр»
имеет фронтальное перемещение и работает позиционно. Основные
конструктивные элементы машины «Днепр» отмечены на рис.1-2
Дождевальная машина «Днепр» состоит из водопроводящего пояса,
расположенного на опорных тележках, ферм, на каждой из которых два
среднеструйных дождевальных аппарата, передвижной электрической станции.
[pic]
Рис. 1 Дождевальная машина «Днепр» :
а - конструктивная схема; б - начальная часть; 1 - опорная тележка; 2 -
подсоединительтельный трубопровод; 3 - водопроводящий трубопровод; 4 -
дождевальные аппараты; 5 - фермы-открылки; 6 - гидранты; 7 - передвижная
электрическая станция; 8 - мачта; 9 - стремянка; 10 - соединительная
труба; 11 - сливной клапан; 12 - система раскрепляющих тросов
Водопроводящий пояс представляет собой трубопровод, собранный из
соединительных труб, оборудованных сливными клапанами, двух
подсоединительных трубопроводов с опорами. Трубопровод поддерживается
системой раскрепляющих тросов, уголками и мачтой на каждой опорной тележке.
На выходной патрубок закрытой оросительной сети, от которой работает
дождеватель, устанавливаются гидранты, служащие переходным соединительным
звеном между водопроводящим поясом машины и оросительной сетью.
[pic]
Рис.2 Дождевальная машина ДФ-120 «Днепр».
а - общий вид; б - схема водоподачи при поливе.
Техническая характеристика дождевателя фронтального ДФ-120 «Днепр».
Тип машины Многоопорная машина с
фронтальным
механизированным перемещением
на позиции.
Водозабор Из открытой оросительной
сети
Привод Электрический
Источник электроэнергии Передвижная
электрическая
станция-генератор ЕСС5-82-42 с
приводом от ВОМ
трактора ЮМЗ-6л ( ЮМЗ-6КЛ/6КМ)
Мощность электродвигателя мотор-редуктора, кВт 1,1
Габаритные размеры машины в рабочем и транспортном
положении, м:
длина 448
ширина 27
высота 5,3
Количество секций, шт. 17
Расстояние между гидрантами, м 54
Расход, л/с 120
Напор на гидранте, м.вод.ст. 45(5
Средняя интенсивность дождя, мм/мин 0,3
Количество дождевальных аппаратов, шт.:
а) с механизмом секторного полива и
с соплами Д=7; 4 мм 4
б) без механизма секторного полива и
с соплами Д=7; 12 ; 4 мм 30
Марка дождевальных аппаратов «Роса-3»
Производительность за 1 час основного времени при норме
600 м3/га, га/ч 0,71
Ширина захвата с учетом перекрытия, м 460
Рабочая скорость передвижения машины, км/ч 0,49
Допустимый уклон поля 0,02
Количество опорных тележек, кг 13700(1,5%
Привод машины и автоматизация технологических процессов полива
Передвижение машины с позиции на позицию осуществляется с помощью
электропривода. В состав электропривода входят мотор-редукторы,
смонтированные на каждой из семнадцати опорных тележках, системы управления
и сигнализации, а также силовые кабели. На рис. 3 показан основной элемент
привода машины - опорная тележка.
[pic]
Рис. 3 Опорная тележка:
1 - стеблевод; 2 - колесо; 3 - ось; 4 - кожух мотор-редуктора; 5 - рама; 6
- желоб; 7 - мотор-редуктор; 8 - звездочка натяжная; 9 - цепная передача;
10 - передача зубчатая цилиндрическая.
Опорная тележка представляет собой сварную пространственную раму из
элементов трубчатого профиля, опирающуюся на два металлических колеса.
Мощность мотор-редуктора каждой тележки 1,1 кВт, напряжение 230 В. Вращение
колес осуществляется через пару цилиндрических зубчатых колес от
промежуточного вала. Промежуточный вал, в свою очередь, приводится в
движение от звездочек, расположенных на валу мотор-редуктора, при помощи
цепных передач, смонтированных на тележке.
Электроснабжение привода обеспечивается от электрогенератора с
ходоуменьшением, установленного на тракторе ЮМЗ-6М, с номинальной
мощностью 44 кВт. Электрогенератор приводится в движение от вала отбора
мощности трактора. Напряжение в сети 220 В, частота 50 Гц.
Для сохранения прямолинейности поливного трубопровода имеются
специальные электрические синхронизирующие устройства с напряжением в сети
120 В, включающие конечные выключатели, магнитные пускатели и блоки ртутных
переключателей. Механизм управления подсоединен ко всем тележкам, за
исключением первой и последней.
Выравнивание движения промежуточных тележек выполняется
автоматическим механизмом синхронизации, изображенном на рис. 4.
[pic]
Рис. 4. Механизм управления машины «Днепр»:
1 - проводящий трубопровод; 2 - штанга; 3 - опорный ролик; 4 - трос; 5 -
тяга штанги; 6 - барабан; 7 - подвеска; 8 - пружина; 9 - ртутный
прерыватель; 10 - кулачок; 11 - рычаг сигнализирующего устройства; 12 -
кулачковый вал; 13 - концевые выключатели. Стрелкой показано направление
движения машины.
Если какая-либо тележка опережает соседние, то штанга смещается
относительно изогнувшегося водопроводящего трубопровода в сторону,
противоположную направлению движения машины, и с помощью троса
поворачивает барабан, а вместе с ним и кулачковый вал, выключая тем самым
верхний конечный выключатель. Выключатель отключает магнитный пускатель
двигателя-редуктора и тележка останавливается. После выравнивания
трубопровода штанга под действием пружины смещается вперед по ходу движения
машины, двигатель-редуктор включается и тележка вновь начинается двигаться.
Если в результате нарушения работы электропривода тележки изгиб
трубопровода становится недопустимым, то штанга поворачивает ртутный
прерыватель и цепь размыкается. При этом на пульте управления гаснет
лампочка и включается звуковой сигнал, требующий вмешательства машиниста-
оператора.
Модификация машины «Днепр» ДФ-120.
Базовая модель машины имеет 17 опорных тележек. Производственные
условия иногда требуют уменьшения рабочей длины дождевателя. Для этих
случаев промышленность выпускает четыре модификации машины, в которых
рабочая ширина захвата сокращена до 352 м, расчетный расход уменьшен до 92
л/с, а потребляемая мощность уменьшена с 18,7 кВт до 14,3 кВт. Указанные
минимальные параметры соответствуют машине с 13 рабочими секциями.
Использованная литература:
1. В. Ф. Озерин « Автоматизация и привод дождевальных и поливных
машин», Москва 1988, Ротапринт МИИСП им. Горячкина
| |
