Подбор насосов и анализ их работы в системе водоснабжения

По расчетным параметрам подачи Q и напора H подбираются марки насосов. Расчетная подача насосов определяется по внутрисуточному графику подачи насосной станции в зависимости от принятого числа одновременно работающих насосов по формулам (5.1) – (5.5).

Первоначально марки насосов выбираются по графику полей, как описано в разделе 2. В первую очередь насосы подбираются для нормального режима эксплуатации. Далее проверяется возможность обеспечения выбранными насосами режима пожаротушения и при необходимости дополнительно выбираются насосы для этого режима. Насосы, выбранные для нормального режима, должны работать в области наибольших КПД, при пожаротушении допускается работа с более низким КПД.

Анализ работы выбранных насосов в системе водоснабжения производится графоаналитическим методом на основании совмещения характеристик выбранных насосов и трубопроводов. Построение характеристик трубопроводов производится для всех режимов работы насосной станции по формулам: (5.12)–(5.14) при схеме с башней в начале сети, (5.18)–(5.21) – при схеме с башней в конце сети.

Итоги расчетов для построения характеристик трубопроводов удобно производить в табличной форме (см. табл.5.2).

Таблица 5.2 - Расчет требуемого напора насосов при различных режимах работы насосной станции, м

На построенных характеристиках трубопроводов следует выделить характерные точки, например, на рис. 5.5 на нормальной характеристике трубопровода показано две точки 1 и 2, соответствующие Qнсмин и Qнсмакс. Точка 3 на пожарной характеристике соответствуют Qпож,, а точка 4 на характеристике водовода при аварии - Qав.

На график с характеристиками трубопроводов переносятся характеристики Q – Н выбранных насосов. В общем случае характеристики насосов не пересекут характеристики трубопроводов в расчетных точках. Фактические точки пересечения этих линий – рабочие точки – показывают какие действительные значения подачи и напора дадут выбранные насосы при работе на запроектированный трубопровод, если не производить никаких регулировок. Следовательно, при расчетной подаче насосов фактический напор в расчетной (диктующей) точке подачи как правило будет выше требуемого. Потребителя не всегда устраивает несовпадение расчетных и действительных параметров работы насосов, поскольку если фактическое водопотребление равно расчетному, излишек воды девать некуда. В этом случае прибегают к регулировке работы насосов, о чем подробно описано в разделе 2. Для режима пожаротушения и при аварии превышение фактического напора над расчетным не имеет такого значения и обычно при этих режимах регулировку не производят.

Пример совмещения характеристик насосов и трубопроводов показан на рис.5.5. Два выбранных насоса обеспечивают все режимы работы насосной станции. Работа одного насоса Б обеспечивает точку 1, а два насоса Б, работающих совместно, – точки 2, 3 и 4. Точка А на пересечении характеристики насоса Б и нормальной характеристики трубопровода показывает фактические значения напора и подачи насоса Б при работе на этот трубопровод. Эта точка не совпадает с расчетной точкой 1 . При расчетной производительности Qнсмин фактический напор Ннс мин факт соответствует положению точки 11.

Можно было бы прибегнуть к регулировке насоса Б, например, срезав рабочее колесо, при этом характеристика насоса опустится и пройдет через расчетную точку 1. Однако в этом случае два насоса Б при совместной работе не обеспечат точку 2 и точку 4.

Наряду с фактически создаваемым напором для анализа работы подобранных насосов на заданный трубопровод нас интересуют и другие параметры – мощность N, КПД h, кавитационный запас Dhдоп. Эти параметры определяются по паспортным характеристикам насосов при рассматриваемых подачах. Необходимо на графиках H – Q, N – Q, h - Q, Dhдоп – Q восстановить перпендикуляр из рабочих точек, соответствующих этим характерным значениям расходов (рис.5.5). Точки пересечения перпендикуляров с соответствующими зависимостями дадут значения искомых параметров. Так, точке 1 соответствуют Ннсмин , Qнс мин , N1, h1, Dhдоп1. Рабочая точка 2, соответствующая совместной работе двух насосов, характеризуется параметрами Ннсмакс и Qнсмакс. При этом каждый из двух работающих насосов дает параметры, которые находятся проекцией точки 21 на соответствующие характеристики насоса. Результаты вычислений следует внести в таблицу (см. табл.5.3)

Рис. 5.5. Характеристики трубопровода, совмещенные с характеристиками насосов

Таблица 5.3 - Параметры работы насосов в характерных режимах

Часто наблюдается ситуация, когда расчетная точка при аварии выходит за область работы подобранных по нормальному режиму насосов. Подбор специальных аварийных насосов не предусматривается. В этом случае прибегают к устройству на водоводах переключений (перемычек). Переключения позволяют отключать в период аварии не всю нитку водовода, а только часть ее. Например, одна перемычка посередине водовода дает возможность отключать половину нитки водовода, две – третью часть и т.д. При этом характеристика водовода при аварии опускается ниже, а

расчетная аварийная точка на ней также опустится ниже.

Для построения аварийной характеристики водоводов с перемычками напор определяется по формуле

(5.22)

где а – длина участка нитки трубопровода, который отключен при аварии перемычкой. Для случая с одной перемычкой, установленной в середине напорных водоводов, а = L/2.

На рис. 5.6. показан пример построения характеристик водовода при аварии без перемычки и с одной перемычкой, а также совместная работа таких водоводов с насосом. Расчетная аварийная точка Г на линии 2 при отсутствии перемычки не попадает в область действия насоса 1, подобранного по нормальному режиму работы насосной станции. При одной перемычке расчетная точка опускается на линию 3 до точки В. Теперь эта точка попадает в область действия насоса.

Рис. 5.6. Совместная работа водовода и насоса при аварии на водоводе: а) – схема размещения перемычки на водоводе; б) - характеристики водовода при аварии; 1– характеристика насоса; 2–характеристика водовода без перемычки при аварии; 3 - характеристика водовода с одной перемычкой при аварии; 4 – нормальная характеристика водовода; А, Б – расчетные точки подачи насоса при нормальном режиме; В – расчетная аварийная точка водовода с перемычкой; Г – расчетная аварийная точка водовода без перемычки