Определение параметров и исследование работы насоса в различных эксплуатационных условиях

1.Определение параметров насоса и стоимость электроэнергии для подачи воды насосной установки.

1.1 Объём работы

1. Вычислить расчетный напор насоса.

2. Подобрать марку центробежного горизонтального насоса.

3. Вычертить в увеличенном масштабе на миллиметровки формата А4 характеристики насоса.

4. Построить характеристику трубопровода.

5. Рассчитать коэффициент сопротивления прикрытой задвижки.

6. Определить напор ,мощность и КПД насоса с прикрытой задвижкой.

7.Вычислить необходимую мощность электродвигателя и подобрать его марку.

8. Рассчитать коэффициент использования насосной установки.

9.Определить допустимую отметку установки насоса и допустимую высоту всасывания.

10. Вычислить показания вакуумметра на входе в насос.

11. Рассчитать показание манометра на выходе насоса.

12. Определить годовую стоимость электроэнергии при годовой продолжительности работы насосной установки 160 суток при 24-часовой работе в сутки.

13. Включить в пояснительную записку рисунки, аналогичные рис.1.1-1.4

1.2 Исходные данные к заданию (Вариант 60)

1) Расчетная подача насоса(подача воды, на которую рассчитывается насосная установка)-Qр=3000 м³/ч           

2) геодезическая высота подъема воды насоса-Hг=16м

3) длина напорного трубопровода(НТ)-Lт = 2,0 км

4) материал труб НТ- стальные с внутренним покрытием

5) минимальный уровень воды в источнике ▼УВИ_min=2 м

6) стоимость единицы электроэнергии - а=0,45грн/(кВт·ч)                

1.3 Расчетный напор насоса

Существует экономический (оптимальный) диаметр НТ, при котором сумма  затрат на капитальные вложения и эксплуатацию НТ минимальна, м.:

                                 (1.1)

Где   а- стоимость единицы электроэнергии, грн./(кВт·ч)

Т-длительность работы насосной установки в год, ч.

К_ц- коэффициент пересчета  цены труб с монтажом с 1984г. На текущий год.

Полученная по (1.1) значения диаметра округляют до ближайшего из стандартного ряда..

Расчетный (потребный) напор насоса

,            (1.2)

Где - суммарные потери во всасывающей линии насосной установки:

=0,3…0,5м;

h_м- местные потери в напорном трубопроводе(НТ):h_м=1…2м;

H_св- свободный напор на излив, м: Н_св=3м;

h_l – потери по длине(на трение) в НТ,м;

h_l=i·l_т                                                     (1.3)

где i-гидравлический уклон НТ(потери на трение на 1м длины НТ);

l_т-длина НТ,м.

Гидравлический уклон [3]

                              (1.4)

Где k,n,p определяется в зависимости от материала труб и покрытий:

Q_p- расход через НТ(подача насоса),м³/с;

dт- диаметр НТ,м, значение которого получено ранее.

1000i = 2,04

l_т = 2,0км

h_l=2,0*2,04=5,082

   H_р=16+0,5+2,0+4,08+3=25,6м

1.4 Подбор марки насоса

В насосных станциях(НС) наиболее часто используются центробежные насосы следующих типов: К-(консольный), КМ-(консольный моноблочный), Д-(с двухсторонним входом в рабочее колесо). При выполнении задания следует ориентироваться на насосы типа Д, имеющие лучшие антикавитационные качества, и предназначены для водопровода. 

Марка насоса определяется по расчетным значениям подачи и напора с помощью графика сводных характеристик насосов данного типа, представленными в каталоге.

Выбирают ту марку насоса, на поле которого попадает расчетная точка А с координатами Q_р, Н_р.

Q_p= 3000м³/ч            H_p=25,6м       

Насос марки:    Д 3200-33 (n=960 об/мин)      

1.5 Характеристика насоса

По марки насоса в каталоге[4] находят графическое изображение его характеристик. Характеристики насоса представляют собой при постоянной частоте вращения n зависимость напора Н, мощность N и КПД  от подачи Q при одном или нескольких значениях наружного диаметра центробежного колеса(D) и зависимость от подачи допустимого кавитационного запаса . На напорных характеристиках волнистыми засечками ограничены рабочие диапазоны по подаче и напору.

Вместо допустимого кавитационного запаса в [5] указана допустимая вакуумметрическая высота всасывания ,м.Допустимый кавитационный запас связан с высотой всасывания соотношением:

Где Р_а- атмосферное давление, Н/м²

Р_n-давление насыщенных паров воды, Н/м²

ρ-плотность воды, кг/м³

g- ускорение свободного падения;

V_в- скорость воды во всасывающий патрубок насоса,  м/с

На уровне мирового океана при температуре воды в источнике не более 30⁰С можно принять (Р_а- Р_n)/ρg=9,6м.

Скорость подачи воды

                                         (1.6)

Где d_в- диаметр всасывающего патрубка насоса, м (значения диаметра d_в для насосов типа Д приведены в методички).

Для насоса Д3200-33:

d_в, мм-600

d_н, мм-500

Характеристики насоса при выбранном диаметре колеса D вычерчиваем на миллиметровке формата А4 в увеличенном масштабе так, чтобы напорная характеристика занимала примерно половину, а мощность и КПД- примерно по четверти чертежа каждая. Для исключения погрешностей в построении характеристик КПД следует проверить для 6-8 значений подачи, охватывающий диапазон изменения КПД. Проверку ведут с помощью вычерчивания в увеличенном масштабе напорной и мощностной характеристик наноса:

1.6. Характеристика трубопровода

Характеристика трубопровода описывает соотношением