Отметка уровня воды в приёмной камере определяется как разность между минимальным уровнем воды в источнике и потерями напора при движении воды в водоприёмную камеру

Z_п.к. = УВ_мин – h_реш = 53,7 – 0,2 = 53,5 м.

Отметка верха водоприёмного окна определяется как разность отметки нижнего горизонта воды и высоты забрала

Z_во = УВ_мин – h* = 53,7 – (0,2+0,9*1,1) = 52,51 м.

Отметка низа водоприёмного окна

Z_но = Z_во - Н_реш = 52,31 - 1,4 = 51,11 м.

Отметки пола водоприёмной камеры и всасывающего отделения принимаются одинаковые и определяются следующим образом:

а) минимальная отметка дна водоприёмной камеры

Z_п1 = Z_но – 1,5 = 51,11 – 1,5 = 49,61 м;

б) минимальная отметка дна всасывающей

Окончательно отметку пола водоприемной камеры и всасывающего отделения принимаем минимальную Z₃ = 47,62 м.

Толщина днища принимается конструктивно: h_днища = 1,5 м, т.к глубина подземной части составляет 16,53 м.

Отметка ножа:

Z_ножа = Z₃ – h_днища – 2 = 47,62 – 1,5 – 2,5 = 43,62 м.

Отметка пола надземной части определяется наивысшим уровнем воды водоёма с учётом высоты волны:

Z_{пола надз.части} = УВ_макс + 2h_вол + 0,15 = 63,0 + 2*0,5 + 0,15 = 64,15 м.

Полная строительная высота подземной части водозабора определяется:

Н_пол = Z_{пола надз.части} – Z_ножа = 64,15 – 47,62 м.

 

Верх водоприёмных окон верхнего яруса расположен на 2 м ниже УВ_макс.

10. Определение размеров водозаборного сооружения в плане

Габаритные размеры сооружения в плане зависят от наличия оборудования, требований техники безопасности и условий эксплуатации. Общие габаритные размеры сооружения определяются после того, как запроектирована технологическая часть проекта. При определении габаритных размеров необходимо соблюдать указания [1] в отношении расстояний между неподвижной и подвижной частью оборудования, по отношению к ограждающим конструкциям. Расстояние между насосами не менее 1 м, между трубопроводами не менее 0,7 м, до ограждающих конструкций - не менее 0,7 м. Водоприёмные и всасывающие камеры должны обеспечивать нормальные условия для движения потока воды, стремясь избежать застойных участков и условий образования обратных течений.

Ширина водоприёмной части камеры всасывания определяется габаритными размерами сеток и решёток.

С учетом вышеизложенного принимаем подземную часть водозабора

в плане круглую, диаметром 15,6 м. Надземную часть принимаем в

плане прямоугольную со сторонами 15 х 33 м.

 

 

 

11. Система удаления осадка и дренажных вод

В колодце происходит накопление осадка за счёт взвешенных веществ, поступающих с водой из источника. При малой производительности водозабора удаление наносов производится чаще всего водоструйными насосами (гидроэлеваторами). Ориентировочная высота осадка Н = 1м. Высота подъема гидроэлеватора h назначается в зависимотси от глубины подземной части водоприемника. Если напор насосов I подъема превышает высоту подъема гидроэлеватора в 3-3,5 раза, то этого напора будет достаточно для создания необходимого давления у сопла гидроэлеватора. В нашем случае напор насосов превышает высоту подъема гидроэлеватора в 60/16,53= 4 раза.

Производительность гидроэлеватора определяется по формуле:

, м³/ч,

где W – объём осадка, подлежащий удалению;

, м³,

S_кам – площади водоприёмной и всасывающей камер;

W = 24*1= 24 м³

t – продолжительность откачки, принимаем t = 2часа;

q =24/2 = 12 м³ / ч.

Высота подъёма осадка равна высоте подземной части сооружения плюс потери напора 2м.

Н = 16,53+ 2 ≈ 18,53 м.

Количество рабочей воды, потребляемой гидроэлеватором, определяется по формуле:

Q = qh/ηH = 12*18,53/0,15*41,47 = 35 м³/ч

η – КПД гидроэлеватора 0,12 – 0,15;

Н – напор рабочей воды над уровнем излива удаляемого ила, м;

Н = Н₀ – h = 60 – 18,53 = 41,47м.

q_пульпы = q + Q = 12+ 35 =47м³/ч

Подача воды q_р = 12 м³ / ч = 3 л/с, принимаем диаметр D = 50мм, скорость движения воды V = 0,7 м/с [4];

Отвод пульпы q_пульпы = 47м³/ч = 13 л/с, принимаем диаметр D = 80мм, скорость движения воды V = 0,85 м/с [4].

 

12. Контрольно-измерительная аппаратура

Для обеспечения нормальной эксплуатации сооружений и основного оборудования насосной станции предусматривается установка КИП. Состав приборов, их типы, места установки определяются в зависимости от основного оборудования станции, характера её работы и принятой системы управления. Число приборов должно быть минимальным, но достаточным для контроля и быстрой ликвидации аварии. Контролю подлежат основные технологические параметры насоса (подача, напор, давление), уровень воды в камере всасывания, перепад уровней и т.д.

Для контроля над перепадом уровней воды на решётках и сетках, а также для измерения уровня воды в камерах и водоёме устанавливаются ультразвуковые уровнемеры. Принимаем индикатор уровня ЭИУ-3 с кабельным типом датчика.

 

Рис. 6. Электронный индикатор уровня марки ЭИУ-3

 

Также для измерения расхода используется ультразвуковой расходомер (устанавливается на водоводе в колодце).

По п. 7.24 [1] требуется следующая контрольно-измерительная аппаратура: контроль за давлением в напорных трубопроводах осуществляется с помощью манометров, требуется установить манометры на трубопроводе каждого насоса.

 

 

 

13. Подъёмно-транспортное оборудование

Согласно п. 12.3 [1] для эксплуатации технологического оборудования, арматуры и трубопроводов в машинном зале предусмотрена установка грузоподъемного оборудования. Наземная часть в плане прямоугольная с размерами 15 33 (м). Грузоподъемность кранового оборудования определена из максимальной массы перемещаемого груза п. 12.5 [1], которым является насосный агрегат массой 2500 кг. В качестве грузоподъемного оборудования предусмотрена установка мостового крана подвесного электрического однобалочного, грузоподъемностью 3,2 т. При ширине наземной части 15 м принимаем по табл. VIII.12 [2] пролет крана – 13,8 м; Н = 1945 мм, Н₁ = 635 мм, l = 750 мм, l₁ = 900 мм; масса крана 22,35 кг.

Рис.Кран подвесной однобалочный электрический

 

h2

 

h3

h4

 

h5

 

Рис. 13. Определение высоты надземной части сооружения

 

Высоту наземной части помещения определим по формуле

, м,

где h ₁ – высота монорельса кран-балки = 0,635 м;

h ₂ – высота от низа крюка до монорельса = 1,31 м;

h ₃ – высота строповки груза, h ₃ =0,5 м;

h ₄ – высота груза = 3, 578 м;

Н_наз.ч.р = 0,635 + 3,578 + 0,5 + 1,31 =6,023 м.

Принимаем высоту наземной части станции Н_наз.ч. = 7,2 м.

 

14. Способ производства строительно-монтажных работ

В данном курсовом проекте проектируем строительство водозабора способом опускного колодца из монолитного железобетона, так как этот способ значительно сокращает объёмы земляных работ. Временное основание для бетонирования ножа колодца выполнятся из брусьев c установкой для них опалубки.

При опускном методе возведения сооружения на месте его расположения предварительно отсыпается полуостров, затем собирается нож и устраивается железобетонный колодец на полную высоту. После достижения бетоном необходимой прочности начинают разработку грунта внутри колодца, который по мере удаления из него грунта начинает погружаться под действием собственного веса.

Во время разработки грунта ведётся непрерывная откачка воды насосами, которые устанавливаются на площадке пристроенными к стенкам и опускаемые по мере погружения колодца.

15. Архитектурно-строительная часть

Запроектированное здание водозабора состоит из наземной и подземной частей. Подземная часть выполнена из монолитного железобетона круглая в плане, толщина стен составляет 0,8 м, 1,2 м, 1,8м. Днище толщиной 2 м (т.к. глубина подземной части составляет 16,53м) выполнено из монолитного железобетона.

Надземная часть прямоугольная в плане имеет размеры 15х33 м, стены выполнены из красного кирпича. Несущий каркас здания состоит из системы колонн, установленных через 6м, на которые опираются металлические балки.

Колонны выполняются из сборного железобетона.

Кровля выполняется из сборных железобетонных плит толщиной 300 мм с утеплителем из минераловатных плит, верхнее рулонное покрытие укладывается на цементные стяжки толщиной 20 мм.

Полы в машинном зале устроены из метлахской плитки. В помещениях распределительных устройств полы цементные, в служебных помещениях – деревянные.

16. Электрическая часть насосной станции

Элементами электрического хозяйства насосной станции являются силовые показательные трансформаторы, масляные выключатели или выключатели нагрузки, разъединители, шины и силовые кабели, измерительные трансформаторы, предохранители. Все эти элементы размещаются в здании насосной станции в специальных помещениях, в ячейках, на панелях и каркасах щитов управления. Поэтому в насосной станции должны быть предусмотрены помещения для трансформаторов (трансформаторные пункты) ТП, для высоковольтных распределительных устройств РУ, диспетчерская и определены размеры этих помещений.

Силовые трансформаторы подбираются по наибольшей потребляемой мощности низковольтных электродвигателей и мощности осветительной нагрузки по формуле

,

где К_С – коэффициент спроса, принимается К_С=0,8;

N – расчетная мощность электродвигателя, N=360 кВт, для 2-х двигателей

N = 360*2 = 720, кВт;

η – КПД электродвигателя, η= 0,98;

cos φ – коэффициент мощности, cos φ=0,9;

N_Т = 0,8*720 / 0,98*0,9 = 653, кВт.

К установке принимаем три трансформатора марки ТМ 630/6-10, длина 1750 мм, ширина 1275 мм, высота 1950 мм. Один резервный.

17. Определение себестоимости подачи 1 м³ стоков

 

Себестоимость подачи 1м ³ воды определяется:

С = С_год / Q_год ., руб/м³

Q_год - годовой расход воды, подающийся на НС

Q_год = Q_р * 365 = 55500*365 = 20257500 м³ / год.

С_год - годовые эксплуатационные затраты.

С_год = С_а + (С_тр + С_э/э + С_з/п)*1,05

С_а – амортизационные отчисления;

С_тр – затраты на текущий ремонт;

С_э/э– стоимость электрической энергии;

С_з/п– зарплата обслуживающего персонала.

С_а= 0,05*К_стр + 0,11*К_обор

К_стр и К_обор – капитальные затраты на строительство и оборудование водозабора.

С_а= 0,05*309,8 + 0,11*107,1 = 27571 руб.

С_тр= (К_стр + К_обор) * 0,01 = (309,8 + 107,1)*0,01 = 4169 руб.

С_з/п= З₁*n_итр + З₂*n_раб = 1500*1+1080*10= 1500 + 10800 = 12300 руб.

n_итр, n_раб - количество инженерно – технического персонала и количество рабочих.

З₁,З₂ – соответственно их зарплата.

n_итр (Начальник – 150 (1)). Всего 1 человек.

n_раб (Электрик – 170 (1), техник – 75 (1), диспетчер-70 (1),оператор – 160 (2), старший лаборант – 70 (1), лаборант – 70 (2), уборщица-100 (1), охранник-70 (1).Всего 10 человек.

С_э/э = С₁*N_раб + С₂* ∑N_уст/соs ß = 0,07*4219,6 + 18*741,7/ 0,8 = 16983,6 руб.

С₁ = 0,04- 0,08 – тариф за 1кВт/ч учтенный энергии счетчиком.

 

 

N_раб= расход энергии по счетчику, кВт*ч. N_раб= (q_ср*Н*8760)/(102*n_нас*n_дв)= (0,642*60*8760)/(102*0,8*0,98) = 4219,6 кВт*ч.

Где:

q_ср – подача воды насосами, м³/с.

Н – напор насосов, м.

n_наси n_дв – КПД насосов КПД двигателей принимаются соответственно 0,8 и 0,8

С₂ – годовая ставка установленных мощностей для средней полосы 15руб/кВт.

∑N_уст – сумма мощностей всех установленных агрегатов (рабочие насосы фирмы EMU марки КМ, подъемно-транспортное оборудование, задвижки, сетки).

∑N_уст = n_агр*N_агр + N_крана + n_з*N_з + n_сеток*N_сеток =2*360+4,5 + 4*1,3 + 4*3 =741,7 кВт.

 

соs ß – коэффициент мощности = 0,8

1,05 – коэффициент неучтенных расходов.

Стоимость получена в ценах 1984г. Коэффициент перевода стоимости с 1984г на 1991– 1,71 раз.

1991г на 2010– 70 раз

С_год = 27571 + (4169 +16983,6 + 1230)* 1,05 = 51072,7 руб./год

С = (51072,7 /20257500)* 70*1,71= 0,3 руб/м³.

 

19. Берегоукрепительные работы

Берегоукрепление в составе узла водозаборных сооружений предназначено:

- для защиты береговых сооружений от подмыва течением и волнением водных масс;

- для сохранения удобообтекаемых форм русла рек или побережья водохранилищ, обеспечивающих транзитное движение донных наносов, шуголедовых масс и сора в месте устройства водоприемных устройств;

- для закрепления положения русла реки и сохранения необходимых глубин у водозаборного сооружения.

На тип крепления берега большое влияние оказывают порода грунта и скорость воды в реке. Берег реки в данном месте строительства состоит из глины, суглинка, песка.

Максимальная скорость движения воды в реке – 0,6 м/с. Максимально допустимая скорость для глины и суглинков – 0,5 м/с.

Дно реки у водозабора укрепляем следующим образом:

- в пределах уровней ВУВ и НУВ ставится бетонная подпорная стенка.

- на уровне НУВ ставится железобетонный упор.

- дно реки в пределах уровней от 53,7 до 50,53 укрепляется каменной наброской.

- вдоль фронта приемных окон – каменная наброска.