Дипломная работа: Водоснабжение города и промышленных предприятий

Неприкоснавенный противопожерный запас воды определяем из расчета подачи воды на тушение пожара в течение  трехчасового периода наибольшего водопотребления по формуле:

где  Qпож – расход воды на тушение наружных плжаров, Qпож = 135 л/с;

3* Qч.мах – расход воды на три смежных часа наибольшего водопотребления, т.е. с 20 до 22ч.

3* Qч.ср  –  приток воды в резервуар принимаем равным трем среднечасовым, т.е. 4,17% Qсут.мах.*3

Запас воды на собственные нужды очистных сооружений может быть принят в размере 5-8% от Qсут.мах., следовательно:

Wф =42421*5/100=2121 м3

Полная вместимость резервуара чистой воды:

Wр = 3030+2393+2121=8060 м3

Принимаем два типовых железобетонных резервуара вместимостью     4030 м3 каждый, с размерами в плане 30X30м, высота слоя воды – 4,5 м.

7.4. Определение напора насосов I подъема

Напор насосов I подъема определяется по формуле:

Н = Нг + hв + hн + hl+ hм +1=16+1+2+2,49+0,249+1=22,8 м

где  Нг - геометрическая высота подъема воды насосами, м:

Нг = Zос - Zвз=88-72=16 м;

где  Zос - уровень воды в смесителе очистной станции, м;

Zвз - минимальный уровень воды в береговом колодце, водозабора м;

hв - потери напора во всасывающих водоводах и во всасывающих коммуникациях насосной станции, принимаются равными 1,0 м [4, п.14.3];

hн - потери напора в напорных коммуникациях внутри насосной станции, принимаются равными 2 м [4, п.14.3];

1 - запас напора на излив воды из трубопроводов, м;

Потери напора в напорных водоводах (по длине) определяются по формуле:

hL = i * L=2,49 м

где  i - пьезометрический уклон, принимается при диаметре напорного водовода d=500 мм и расходе воды Q=270 л/с;

L – длина водовода, 600м;

Потери напора на местные сопротивления в напорных водоводах принимаются в размере 10% от потерь напора по длине:

hм = 0,1 * hL =0,1*2,49=0,249 м

Принимаются два рабочих и два резервных насоса  марки Д 1250-65 , n = 980 об/мин. Характеристика насосов: Dр.к =460 мм;

 ∆hg = 5 м;

 N = 80 кВт;

 h = 26 м;

8.5. Напор насосов II подъема.

Полный напор насосов определяется по формуле:

Н =  (Zвб - Zрчв) + Нвб + Нб + hi + hн,= (107,3-80,75)+34+9+1,5+5,22+2=78,27 м

где  Zвб - отметка поверхности земли у водонапорной башни, м;

Zрчв - отметка минимального уровня воды в резервуарах чистой воды при сохранении неприкосновенного запаса воды, м;

Нвб - высота водонапорной башни, м;

Нб - максимальная высота слоя воды в баке водонапорной башни, м;

hi - потери напора во всасывающих водоводах и коммуникациях насосной станции, соответствующих подаче насосной станцией в период максимального водоразбора, принимаются равными 1,5 м [4];

hн - потери напора в водоводах от насосной станции до водонапорной башни, определены в гл.7, и в напорных коммуникациях внутри насосной станции при расходах, соответствующих подаче насоса в период максимального водоразбора, принимаются равными 2 м [4, п.14.3].

В соответствии с [1] работа насосной станции II подъема должна быть проверена на подачу воды при тушении пожара.

Требуемый напор насосов в период тушения пожаров определяется по формуле:

Нп = Нгп + hвп + hнп + Нсв.п= (141,62-78,25)+1,5+2+9,36+10=86,23 м

где  Нгп - геометрическая высота подъема воды при пожаротушении, т.е. разность отметок земли в расчетной (диктующей) точке пожара и минимального уровня воды в резервуарах чистой воды (отметка дна), м;

hвп - потери напора во всасывающих водоводах и коммуникациях насосной станции при пожаротушении, принимаются равными 1,5 м [4, п.14.3];

hнп - потери напора в напорных коммуникациях внутри насосной станции, принимаются равными 2 м, и по пути от насосной станции до расчетной точки (в водоводах и сетях) при пожаротушении, определены в гл.7;

Для обеспечения подачи расчетных расходов воды принимаются в часы максимального водопотребления два рабочих и два резервных насоса.

          Принимаются насосы марки Д 1250-125 ,  n = 1450 об/мин .

Характеристика насосов:  Dр.к =570 мм;

∆hg = 5 м;

N = 400 кВт;

h = 110 м;

Глава 8. Автоматизация технологического процесса.

Автоматизация процесса коагулирования воды.

Одним  из первых этапов процесса очистки воды является коагулирование. Иногда одновременно с коагулированием устраняется излишняя жёсткость воды путём подщелачевания её известью. В воду могут вводиться и другие реагенты (твёрдые, жидкие и газообразные) для устранения излишнего количества солей железа, марганца  и кремния, а также для устранения привкусов и запахов.

В установках коагулирования воды  автоматизируется управление механизмами внутристанционного транспортирования, дробления  и дозирования реагентов. Дозирование реагентов производится в сухом виде или в виде водных растворов и суспензий.

Механизация и автоматизация разгрузки и внутристанционного транспортирования химических реагентов обеспечивает бесперебойную и более точную подачу реагентов, от чего зависит качество очистки воды; упрощает эксплуатацию сооружений; сокращают численность обслуживающего персонала; устраняют пыль в рабочих помещениях станции; снижают потери реагентов. В последние годы  получает внедрение мокрое транспортирование коагулянта, значительно упрощающее автоматизацию реагентного хозяйства на очистных станциях.

При использовании на станциях сухого коагулянта его дозирование может осуществляться  в сухом виде или после предварительного растворения в баках. Дозаторы  (иногда их называют питателями) сухого коагулянта бывают объёмные и скоростные.  Объёмные отмеривают равные порции коагулянта и регулируют число порций, вводимых в воду в единицы времени. Скоростные подают измельчённый коагулянт непрерывным потоком с заданной скоростью.

Сухое дозирование коагулянта не получило широкого внедрения, на водопроводных станциях обычно применяется мокрое дозирование. В этом

случае грубоизмельчённый коагулянт загружается в растворные баки, где получается раствор примерно 20%-ной крепости. Дальше в расходных баках крепость раствора доводится примерно до 10%, и в таком виде он поступает в дозирующее устройство.

Действие автоматических устройств для мокрого пропорционального дозирования реагентов в точном соответствии с количеством обрабатываемой воды может быть основано на изменении площади отверстия, через которое поступает раствор, пропорционально количеству обрабатываемой воды; на изменении напора, под которым вытекает раствор из какого-либо отверстия, пропорционально количеству воды;  на объёмном отмеривании; на объёмном вытеснении. На многих водопроводных станциях построены установки для механизации и автоматизации загрузки, растворения и мокрого дозирования коагулянта, в основу которых положен автоматический дозатор системы Чейшвили-Крымского.

В установке принята периодическая загрузка баков сухим коагулянтом. При колебании концентрации раствора в определённых заданных пределах периодическая загрузка даёт наиболее рациональное решение. Одновременная загрузка коагулянта в баки, ёмкость которых рассчитана на суточный расход, требует громоздких сооружений и значительного расхода энергии на перемешивание раствора. Непрерывная загрузка коагулянта элеватором неприемлима, так как производительность элеватора не остаётся постоянной при различной крупности сухого коагулянта. Даже небольшое несоответствие между производительностью элеватора и расходом коагулянта в растворённом состоянии приведёт или к переполнению бака сухим коагулянтом, или к чрезмерному понижению концентрации.

Общая схема установки приведена на листе N 8. Загрузка коагулянта производится  в бункер 9 автомобилями-самосвалами. Далее коагулянт элеватором 8 подаётся в камеру 7, имеющую дырчатое дно. В эту камеру для растворения коагулянта подаётся вода. Подача воды  регулируется дроссельным клапаном 5 с поплавковым устройством. Перемешивание раствора производится с помощью сжатого воздуха, подаваемого от воздуходувки 10 в сеть перфорированных труб, уложенных на дне бака 6. В условиях периодической загрузки коагулянта в камеру 7 концентрация забираемого из бака 6 раствора будет медленно повышаться или понижаться в определённых заданных пределах. Контроль концентрации раствора осуществляется ареометром 3 с электрическим индукционным датчиком 2. К датчику подключены вторичный прибор для измерения и регистрации концентрации коагулянта и контактная система, регулирующая работу элеватора 8. Ареометр измеряет концентрацию раствора в устроенном для этой цели баке 4.

Раствор из бака  6 забирается насосом 13 и подается через регулирующий вентиль с электроприводом 14 в трубопровод, по которому вода поступает из реки в смеситель 11. Перед регулирующим вентилем установлен тройник, через который часть раствора непрерывно подается в бак 4. А из него по  переливной трубе раствор отводится в бак 7. Этим обеспечивается контроль концентрации рабочего раствора коагулянта перед подачей  его в воду. Ввод раствора коагулянта в трубу под напором обеспечивает быстрое и полное перемешивание его с водой.

В состав дозатора входят равновесный электронный мост ЭМД-217 и датчик электропроводности 12, включающий две измерительные и одну компенсационную электролитические ячейки. К одной из измерительных ячеек подводится вода из трубопровода до введения в нее раствора коагулянта, а к другой – после введения коагулянта. Электропроводность воды, в которую введен коагулянт, больше, чем без коагулянта. Разность электропроводности воды в электролитических ячейках можно принять как добавочную электропроводность коагулянта и по ее величине определить количество коагулянта в воде. Компенсационная ячейка, включающая постоянное сопротивление, служит для устранения влияния измерений температуры воды. Происходит это путем обтекания постоянного сопротивления компенсационной ячейки водой из измерительной ячейки. Изменение температуры воды вызывает изменение постоянного сопротивления, что учитывается в электронном мосте.

Контактная система равновесного моста управляет работой электрифицированного вентиля 14. Вся контрольно-измерительная и управляющая аппаратура размещается на пульте 1. Для обеспечения бесперебойности работы установки предусмотрены два бункера, два растворных бака, два насоса и две воздуходувки.

          Как видно из электрической схемы дозирующей части установки           ( лист № 8), трансформатор Тр, питающий электролитические ячейки, имеет три вторичные обмотки. Средняя точка одинаковых обмоток соединена со средней точкой измерительных ячеек 1 и 2 через постоянное сопротивление R0.

Отдельная обмотка трансформатора включена последовательно с компенсационной ячейкой 3 и реохордом Р электронного моста переменного тока ЭМД-127. К усилителю моста Ус подводится разность между напряжением на включенном в данный момент сопротивления реохорда Р и напряжением от сопротивления.

Автоматический дозатор поддерживает заданную дозу коагулянта с помощью автоматического электронного равновесного моста, имеющего систему контактов, которые замыкаются при отклонении стрелки, связанной с реохордом, от установленной (по шкале прибора) дозы коагулянта. Поскольку сопротивление включенного участка реохорда Р определяется положением скользящего по нему контакта, отклонение стрелки будет прямопропорционально количеству коагулянта в воде. Проходящей через измерительную ячейку 2.

Равновесный мост, действуя на электропривод регулирующего вентиля с помощью контактов регулятора, автоматически поддерживает заданную дозу коагулянта. Следовательно, для дозатора Чейшвили-Крымского не нужно постоянства концентрации раствора коагулянта. Изменение концентрации автоматически компенсируется большим или  меньшим открытием регулирующего вентиля. Необходимо только, чтобы концентрация была выше некоторого предела, определяемого пропускной способностью устройств для подачи раствора коагулянта в воду.

Таким образом, при применении дозаторов этого типа отпадает необходимость в устройстве отдельных баков для приготовления раствора и  отдельных  расходных баков; достаточно иметь только один небольшой растворный бак. Однако надо обеспечить такие условия работы, чтобы скорость растворения коагулянта превышала его наибольший расход.

На Ленинградской главной водопроводной станции при непрерывном растворении оказался достаточным бак емкостью до 30 м3 на 1 тонну коагулянта в 1 час, тогда как до автоматизации требовался бак вместимостью не менее 300 м3 на такое же количество коагулянта.

Применяемый в схеме контактный ареометр имеет контакты, замыкающиеся при снижении концентрации раствора коагулянта ниже заданного предела. На плоту ареометра, плавающем в баке с раствором коагулянта, укреплена герметически закрытая катушка индукционной телеметрической системы. При изменении концентрации, а следовательно, и объемной массы раствора коагулянта изменяется взаимное расположение катушки и сердечника, что вызывает соответствующее изменение положения стрелки вторичного прибора, соединенного с индукционной катушкой ареометра. В качестве вторичного прибора используется Э-280 (указывающий) или Э-612 (регистрирующий). Электрическая схема ареометра включает задатчик и усилитель с поляризованным реле. Задатчик  представляет собой обычный реостат с сопротивлением около 1500 Ом. Подвижной контакт задатчик устанавливается в такое положение,  при котором распределение напряжения на секциях реостата получается таким же, как и распределение напряжения на секции индукционной катушки ареометра при заданной концентрации. В этом случае напряжение между средней точкой задатчика и средними точками катушки и вторичного прибора, подаваемое на вход усилителя, равно нулю. В случае понижения концентрации раствора коагулянта изменяется напряжение на индукционных катушках и на вход усилителя окажется поданным напряжение, под действием которого поляризованное реле замкнет свой контакт.  Если же произойдет увеличение концентрации раствора коагулянта сверх заданной, то напряжение на входе усилителя будет иметь фазу, сдвинутую на 1800, вследствие чего поляризованное реле разомкнет контакты.

Пуск и установка элеватора осуществляется автоматически. При понижении концентрации раствора коагулянта в баке до заданного предела замыкаются контакты ареометра КА и включается реле пуска элеватора РЗ, которое своими контактами замкнет цепь магнитного пускателя одного из двух элеваторов в зависимости от положения переключат

Опыт применения дозатора коагулянта Чейшвили-Крымского показал, что этот дозатор может использоваться лишь при очистке воды невысокого
(до 150 … 200 мг/л) солесодержания, что является его существенным недостатком. К другим его недостаткам относятся большое запаздывание в регулировании, нарушение работы электролитических ячеек при отложении в них осадка, сложность принятой температурной компенсации. Для успешной работы дозатора необходимо квалифицированное обслуживание

Глава 10.Автоматизация технологического процессов.

Автоматизация процеса коагулирования воды.

Одним  из первых этапов процесса очистки воды является коагулирование. Иногда одновременно с коагулированием устраняется излишняя жёсткость воды путём подщелачевания её известью. В воду могут вводиться и другие реагенты ( твёрдые, жидкие и газообразные) для устранения излишнего количества солей железа , марганца  и кремния, а также для устранения привкусов и запахов.

В установках коагулирования воды  автоматизируется управление механизмами внутристанционного транспортирования, дробления  и дозирования реагентов. Дозирование реагентов производится в сухом виде или в виде водных растворов и суспензий.

Механизация и автоматизация разгрузки и внутристанционного транспортирования химических реагентов обеспечивает бесперебойную и более точную подачу реагентов, от чего зависит качество очистки воды; упрощает эксплуатацию сооружений; сокращают численность обслуживающего персонала; устраняют пыль в рабочих помещениях станции; снижают потери реагентов. В последние годы  получает внедрение мокрое транспортирование коагулянта, значительно упрощающее автоматизацию реагентного хозяйства на очистных станциях.

При использовании на станциях сухого коагулянта его дозирование может осуществляться  в сухом виде или после предварительного растворения в баках. Дозаторы  ( иногда их называют питателями) сухого коагулянта бывают объёмные и скоростные.  Объёмные отмеривают равные порции коагулянта и регулируют число порций, вводимых в воду в единицы времени. Скоростные подают измельчённый коагулянт непрерывным потоком с заданной скоростью.

Сухое дозирование коагулянта не получило широкого внедрения, на водопроводных станциях обычно применяется мокрое дозирование. В этом

случае грубоизмельчённый коагулянт загружается в растворные баки, где получается раствор примерно 20%-ной крепости. Дальше в расходных баках крепость раствора доводится примерно до 10%, и в таком виде он поступает в дозирующее устройство.

Действие автоматических устройств для мокрого пропорционального дозирования реагентов в точном соответствии с количеством обрабатываемой воды может быть основано на изменении площади отверстия, через которое поступает раствор , пропорционально количеству обрабатываемой воды; на изменении напора, под которым вытекает раствор из какого-либо отверстия, пропорционально количеству воды;  на объёмном отмеривании; на объёмном вытеснении. На многих водопроводных станциях построены установки для механизации и автоматизации загрузки, растворения и мокрого дозирования коагулянта, в основу которых положен автоматический дозатор системы Чейшвили-Крымского.

В установке принята периодическая загрузка баков сухим коагулянтом. При колебании концентрации раствора в определённых заданных пределах периодическая загрузка даёт наиболее рациональное решение. Одновременная загрузка коагулянта в баки, ёмкость которых рассчитана на суточный расход, требует громоздких сооружений и значительного расхода энергии на перемешивание раствора. Непрерывная загрузка коагулянта элеватором неприемлима, так как производительность элеватора не остаётся постоянной при различной крупности сухого коагулянта. Даже небольшое несоответствие между производительностью элеватора и расходом коагулянта в растворённом состоянии приведёт или к переполнению бака сухим коагулянтом, или к чрезмерному понижению концентрации.

Общая схема установки приведена на листе N   . Загрузка коагулянта производится  в бункер 9 автомобилями-самосвалами. Далее коагулянт элеватором 8 подаётся в камеру 7, имеющую дырчатое дно. В эту камеру для растворения коагулянта подаётся вода .Подача воды  регулируется дроссельным клапаном 5 с поплавковым устройством. Перемешивание раствора производится с помощью сжатого воздуха, подаваемого от воздуходувки 10 в сеть перфорированных труб, уложенных на дне бака 6. В условиях периодической загрузки коагулянта в камеру 7 концентрация забираемого из бака 6 раствора будет медленно повышаться или понижаться в определённых заданных пределах. Контроль концентрации раствора осуществляется ареометром 3 с электрическим индукционным датчиком 2. К датчику подключены вторичный прибор для измерения и регистрации концентрации коагулянта и контактная система , регулирующая раб оту элеватора 8. Ареометр измеряет концентрацию раствора в устроенном для этой цели баке 4.

Раствор из бака  6 забирается насосом 13 и подается через регулирующий вентиль с электроприводом 14 в трубопровод, по которому вода поступает из реки в смеситель 11. Перед регулирующим вентилем установлен тройник, через который часть раствора непрерывно подается в бак 4. А из него по  переливной трубе раствор отводится в бак 7. Этим обеспечивается контроль концентрации рабочего раствора коагулянта перед подачей  его в воду. Ввод раствора коагулянта в трубу под напором обеспечивает быстрое и полное перемешивание его с водой.

В состав дозатора входят равновесный электронный мост ЭМД-217 и датчик электропроводности 12, включающий две измерительные и одну компенсационную электролитические ячейки. К одной из измерительных ячеек подводится вода из трубопровода до введения в нее раствора коагулянта, а к другой – после введения коагулянта. Электропроводность воды, в которую введен коагулянт, больше, чем без коагулянта. Разность электропроводности воды в электролитических ячейках можно принять как добавочную электропроводность коагулянта и по ее величине определить количество коагулянта в воде. Компенсационная ячейка, включающая постоянное сопротивление, служит для устранения влияния измерений температуры воды. Происходит это путем обтекания постоянного сопротивления компенсационной ячейки водой из измерительной ячейки. Изменение температуры воды вызывает изменение постоянного сопротивления, что учитывается в электронном мосте.

Контактная система равновесного моста управляет работой электрифицированного вентиля 14. Вся контрольно-измерительная и управляющая аппаратура размещается на пульте 1. Для обеспечения бесперебойности работы установки предусмотрены два бункера, два растворных бака, два насоса и две воздуходувки.

          Как видно из электрической схемы дозирующей части установки ( рис. 143), трансформатор Тр, питающий электролитические ячейки, имеет три вторичные обмотки. Средняя точка одинаковых обмоток соединена со средней точкой измерительных ячеек 1 и 2 через постоянное сопротивление R0.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20