Politechnika Warszawska

Wydział Inżynierii Środowiska

Projekt z Podstaw Konstrukcji Mechanicznych

Pompownia

Wykonał: Michał Kordziawa, Maciej Kolasa

1. Opis Techniczny

1.1. Przeznaczenie przepompowni.

Zadaniem przepompowni jest podnoszenie ciśnienia gorącej wody w ciepłowniczej sieci miejskiej na drodze od ciepłowni do punktów odbioru takich jak: budynki mieszkalne, budynki użyteczności publicznej, zakłady przemysłowe nie posiadające własnych kotłowni, tak aby na każdy z odbiorców tej wody otrzymał ja pod właściwym ciśnieniem.

1.2. Obieg wody w przepompowni.

Woda sieciowa jest doprowadzana poprzez miejską sieć ciepłowniczą. W komorze zasuw znaj­duje się trójnik, przez który ciecz jest kierowana do przepompowni. Istnieje możliwość wyłączenia z obiegu przepompowni poprzez zamknięcie zaworów odcinających na wejściu i wyjściu przepom­powni i skierowanie cieczy przez równoległy przewód sieciowy. Woda z komory zasuw wpływa do przepompowni przez kompensator zainstalowany w celu kompensacji wydłużeń. Następnie poprzez konfuzor wpływa do pierwszego kolektora o średnicy nominalnej 400 mm, skąd jest kierowana przez dwa równoległe przewody ssawne o średnicy nominalnej 300 mm do dwóch odmulaczy zaopatrzonych z obu stron w zaporowe zawory kołnierzowe (trzeci przewód ssawny wraz z odmulaczem pełni rolę rezerwową). Króćce odmulające i odpowie­trzające odmulaczy są podłączone do kratek ściekowych, z których gorąca woda spływa do studzienki schładzającej. Po wpłynięciu do drugiego kolektora woda jest kierowana do dwóch pomp obie­gowych firmy LFP Leszno umieszczonych na oddzielnych fundamentach (tak jak poprzednio istnieje trzeci równoległy, rezerwowy obwód). Przed każdą pompą jest zainstalowany kołnierzowy za­wór kulowy, a za pompą sprężynowy zawór zwrotny i kulowy zawór odcinający (zawór zwrotny jest przed zaworem odcinającym w celu ułatwienia prac remontowych wymagających jego rozmon­towania). Następnie ciecz wpływa do trzeciego kolektora zbiorczego, z któ­rego przez konfuzor, kompensator, zawór odcinający i trójnik jest kierowana do sieci ciepłowniczej.

W celu uzupełnienia ubytków wody do drugiego kolektora jest podłączona jedna pompa stabilizująco-uzupełniające (oraz druga zapasowa), które tłoczą uzdatnioną wodę z naczynia zbiorczego znajdującego się na zewnątrz budynku. Jest to naczynie zaizolowane, otwarte za pomocą fajki. Jest to rozwiązanie rzadko stosowane w praktyce ze względu na fakt, że prościej i taniej jest uzupełniać ubytki w ciepłowni.

W najwyższych punktach przewodów są zawory odpowietrzające, a w najniższych zawory spustowe, na trzecim kolektorze jest zainstalowany zawór od­powietrzający.

W celu sprawdzenia pracy pomp w okresie remontowym (gdy nie ma wody w sieci ciepłowni­czej) pomiędzy drugim i trzecim kolektorem zainstalowano przewód obiegowy tworzący z pom­pami obwód zamknięty.

1.3. Opis budynku i otoczenia przepompowni.

Ściany budynku mają grubość 1,5 cegły, są ocieplane dwunastocentymetrową warstwą styropianu zabezpieczonego izolacją przeciwwilgociową i otynkowane. Wewnątrz do wysokości 1,5 m są położone kafle ceramiczne, a wyżej ściany są pomalowane farbą olejną. Oświetlenie dzienne zapewniają okna umieszczone w ścianach. Po zmroku wykorzy­stuje się lampy metalohalogenkowe w hali i na zewnątrz przepompowni, a w piwnicy i pozostałych pomiesz­czeniach świetlówki. Aparatura kontrolno-pomiarowa jest połączona ze wskaźnikami w dyspozy­torni celem ciągłej kontroli urządzeń. W budynku zastosowano wentylację grawitacyjną, jego teren ogrodzono i zabezpieczono przed dostępem osób niepowołanych.

2. Część Obliczeniowa

2.1. Dane początkowe

Moc cieplna	Q =	25	MW
Temperatura na zasilaniu	tz =	125	°C
Temperatura na powrocie	tp =	65	°C
Ciśnienie statyczne	pst =	0,55	MPa

2.2. Wybór pomp obiegowych

Parametry pracy są obliczane dla temperatury średniej:

Dla tej temperatury odczytano z tablic:

Objętościowe natężenie przepływu czynnika przez pompownię wynosi:

a masowe natężenie przepływu wynosi:

Przyjmuję, że w przepompowni będą 2 pompy obiegowe (oraz jedna zapasowa) pracujące równolegle. Objętościowe natężenie przepływu czynnika przez jedną pompę wynosi 0,5V (czyli V=372,6/2=186,3m³/h). Na tej podstawie z wykresu I odczytano H= 13,0 [m _H20] , zakładając straty ciśnień równe 3,0 [m _H20] otrzymuje się H = 16,0 [m _H20]. Dla takich parametrów przyjmuję z katalogu dwie pompy o mocy 11,0 kW i wadze 231kg, każda, typu 100NPB250/270 firmy LFP Leszno.

2.3.Dobór przewodów ssących i tłocznych pomp obiegowych

Przewód ssący.

Zakładam prędkość przepływu c_s = 0,9 m/s.

Z PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobrano RURĘ PRZEWODOWĄ 323,9x5,0 o średnicy nominalnej DN300. Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:

Przewód tłoczny:

Zakładam prędkość przepływu c_t= 1,5 m/s

Z PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobrano RURĘ PRZEWODOWĄ 219,1x5,0 o średnicy nominalnej DN200. Rzeczy­wista prędkość przepływu wynosi:

2.4.Dobór kolektorów

Zakładam prędkość przepływu c_t= 0,9 m/s

Zgodnie z PN-74/H-74209 przyjęto na kolektory RURY PRZEWODOWE 405,4 x 7,1 których średnica nominalnej DN400. Prędkość przepływu w kolektorze wynosi:

2.5. Dobór odmulaczy

Przyjęto trzy, w tym jeden zapasowy, magnetyczny odmulacze sieciowy MOS 600/250 o masie 458 kg każdy, wyprodukowane przez firmę SPAW-TEST mieszczącą się w Gdańsku przy ulicy Śnieżnej 1.

2.6. Dobór kompensatorów.

Obliczenia zostały dokonane zgodnie ze schematem zamieszczonym w katalogu kompen­satorów firmy Zakłady Elementów Sprężystych WSK "PZL-Warszawa II" S.A.. Ciśnienie nominalne, panujące w kompensatorze, wyko­nanym ze stali odpornej na korozję 1.4541 wg PN-EN10088-2 (1H18N9T), dla temperatury roboczej mniejszej od 150C, Kt =1,0 wynosi:

.

Obliczenia wydłużenie części rurociągu wykonanego ze stali węglowej, dla którego współ­czynnik rozszerzalności = 1,21. Długość podlegającego rozszerzeniu przewodu wynosi L=10m, zatem:

Dobrano z katalogu trzy kompensatory typu KR350-16 o masie 32,0 kg każdy firmy Zakłady Elementów Sprężystych WSK "PZL-Warszawa II" S.A. mieszczącej się przy ulicy Grochowskiej 306/310.

2.7. Dobór kolanek hamburskich do przewodu ssącego

Dla przewodów ssawnych dobrano 3 kolanka hamburskie o średnicy nominalnej DN300, grubość ścianki wynosi 7,1 mm, promień gięcia R=457 mm, kącie α = 90 ° i o masie 39,8 kg. wyprodukowane przez firmę TASTA Armatura SP.z.o.o. ul Handlowa 8 , 37- 450 Stalowa Wola.

2.8. Dobór kolanek hamburskich do przewodu tłocznego

Dla przewodów tłocznych dobrano 6 kolanka hamburskie o średnicy nominalnej DN200, grubość ścianki wynosi 6,3 mm, promień gięcia R=305 mm, kącie α = 90 ° i o masie 15,8 kg wyprodukowane przez firmę TASTA Armatura SP.z.o.o. ul Handlowa 8 , 37- 450 Stalowa Wola.

2.9. Dobór zaworów odcinajacych do pomp obiegowych

Przyjęto 3 zawory kulowe kołnierzowe o numerze katalogowym 565 DN100, PN=16
i masie 26 kg każdy dla przewodu tłocznego i 3 zawory kołnierzowe o numerze katalogowym 565 DN125, PN=16 i masie 40 kg każdy dla przewodu ssawnego, wyprodukowane przez ZETKAMA Fabryka Armatury Przemysłowej Spółka Akcyjna ul. Śląska 24 57-300 Kłodzko.

2.10. Dobór zaworów odcinajacych do odmulaczy

Przyjęto 6 zaworów zaporowych, kołnierzowych o numerze katalogowym 215 o średnicy
DN250, masie 165 kg każdy i o długości L=325mm, wyprodukowane przez ZETKAMA Fabryka Armatury Przemysłowej Spółka Akcyjna ul. Śląska 24 57-300 Kłodzko.

2.11.Dobór zaworów odcinających na przewodach sieciowych.

Zakładam, że przewody sieciowe są wykonane zgodnie z PN-74/H-74209467 z RUR PRZEWODOWYCH 355,6 x 5,0 o średnicy nominalnej DN350 mm. Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:

Przyjęto 3 przepustnice międzykołnierzowe z miękkim uszczelnieniem, dysk ze stali nierdzewnej 1.4581 o numerze katalogowym 22.012 DN350 mm, PN= 16 i masie 76,3 kg każdy, wyprodukowane przez Ari Armaturen, Biuro Projektowo-Handlowe Klimatach, ul. Przyjaźni 4 53-030 Wrocław.

2.12. Dobór konfuzorów łaczących przewody sieciowe z kolektorami.

Dobrano 2 konfuzory na średnice 355,6/406 o długości L=356 mm i masie 30,6 kg każda, wyprodukowane przez firmę TASTA Armatura SP.Z. O.O. ul Handlowa 8 , 37- 450 Stalowa Wola

2.13. Dobór zaworu zwrotnego do pomp obiegowych

Przyjęto 3 zawory kołnierzowe proste sprężynowe o numerze katalogowym 287, o średnicy DN125, PN16 o masie 41,0 kg wyprodukowane przez ZETKAMA Fabryka Armatury Przemysłowej Spółka Akcyjna ul. Śląska 24 57-300 Kłodzko.

2.14 Dobór zaworów spustowych i odpowietrzających dla kolektorów i odmulających dla odmulaczy.

Przyjęto automatyczne zawory odpowietrzające z żeliwa sferoidalnego DN 1”, PN16 i masie 1,2kg każdy, wyprodukowane przez KREVOX EUROPEJSKIE CENTRUM EKOLOGICZNE Sp. z o.o. ul. Żurawia 45 00-680 Warszawa. Do każdego z nich dobrano zawór odcinający kulowy M10S2RB DN 1” o numerze katalogowym 3397620 i DN 2” o numerze katalogowym 3397635, PN16 wyprodukowane przez Spiral Sarco Sp. Z o.o. ul. Fosa 25 02-768 Warszawa.

2.15 Dobór zaworów odpowietrzających dla odmulaczy.

Przyjęto 3 automatyczne zawory odpowietrzające z żeliwa sferoidalnego DN 1”, PN16 i masie 1,2kg każdy, wyprodukowane przez KREVOX EUROPEJSKIE CENTRUM EKOLOGICZNE Sp. z o.o. ul. Żurawia 45 00-680 Warszawa. Do każdego z nich dobrano zawór odcinający kulowy M10S2RB DN ½” o numerze katalogowym 3397610, PN16 wyprodukowane przez Spirax Sarco Sp. Z o.o. ul. Fosa 25 02-768 Warszawa.

2.16 Dobór przewodu obiegowego.

Zakładam prędkość przepływu c_s = 1,0 m/s.

Z PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobrano RURĘ PRZEWODOWĄ 88,9x4,0 o średnicy nominalnej DN80. Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:

2.17 Dobór zaworów odcinających dla przewodu obiegowego.

Przyjęto 1 zawór kulowy kołnierzowe o numerze katalogowym 565 DN80, PN=16
i masie 11,9 kg każdy, wyprodukowany przez ZETKAMA Fabryka Armatury Przemysłowej Spółka Akcyjna ul. Śląska 24 57-300 Kłodzko.

2.18 Dobór pomp stabilizująco- Uzupełniających

Zakładamy wydajność pomp stabilizujących i uzupełniających na 1,5% wydajności całej insta­lacji, czyli:

Wysokość podnoszenia pomp stabilizujących wynosi:

Dobrano z katalogu 2 pompy stabilizujące w tym jedną zapasową dla parametrów pracy H=52,29m i Q=5,59m³/h typu 50NPB200/200, o mocy 15,0kW i masie 180 kg firmy LFP Leszno.

2.19 Dobór zaworów odcinajacych dla pomp stabilizująco - uzupełniających

Przyjęto 6 zaworów kulowo kołnierzowych o numerze katalogowym 565 DN50, PN=16
i masie 6,5 kg każdy, wyprodukowanych przez ZETKAMA Fabryka Armatury Przemysłowej Spółka Akcyjna ul. Śląska 24 57-300 Kłodzko.

2.20 Dobór zaworów zwrotnych dla pomp stabilizująco - Uzupełniających

Przyjęto 2 zawory kołnierzowe zwrotne o numerze katalogowym 287 o średnicy DN50, PN=16 i masie 20 kg każdy, wyprodukowanych przez ZETKAMA Fabryka Armatury Przemysłowej Spółka Akcyjna ul. Śląska 24 57-300 Kłodzko.

2.21 Dobór przewodów tłocznych i ssących pomp stabilizacyjno uzupełniajacych.

Przewód ssący.

Zakładam prędkość przepływu c_s = 0,9 m/s.

Z PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobrano RURĘ PRZEWODOWĄ 88,9x4,0 o średnicy nominalnej DN80. Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:

Przewód tłoczny:

Zakładam prędkość przepływu c_t= 1,5 m/s

Z PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobrano RURĘ PRZEWODOWĄ 76,1 x 4,0 o średnicy nominalnej DN65. Rzeczy­wista prędkość przepływu wynosi:

2.22 Dobór kolanek hamburskich dla popm stabilizujaco- uzupełniających

Dobrano 8 kolanek hamburskich o średnicy nominalnej DN 80, grubość ścianki wynosi 4,0 mm, promień gięcia R=114 mm, kącie α = 90 ° i o masie 1,51 kg firmy TASTA Armatura SP.Z.O.O. ul Handlowa 8, 37- 450 Stalowa Wola.

2.23 Izolacja przewodów i kształtek stalowych

Do zaizolowania przewodów i kształtek wykorzystano system t trójwarstwowej stapianej polietylenowej powłoki izolacji antykorozyjnej SYNERGY, które są zgodne z normą: PN-EN 12068 (DIN 30 672).

2.24 Niwelacyjna wysokość ssania pompy

gdzie:

h_smax- maksymalna wysokość ssania pompy

p₁- ciśnienie na poziomie zwierciadła wody w zbiorniku

p_s- ciśnienie przewodzie przed pompą

c_s- prędkość w przewodzie przed pompą

-suma strat hydraulicznych na przewodzie ssącym

NPSH- nadwyżka kawitacji

- wysokość na jaką możemy maksymalnie obniżyć zbiornik poniżej osi pompy.

2.25 Opory wewnątzr przepompowni.

Straty na przewodzie tłocznym o DN200.

Opory miejscowe:

- wlot o ostrych krawędziach - = 0,5 (1 sztuka),

- kolano - = 0,18 (3 sztuki),

- zawór kulowy - = 0,10 (2 sztuki),

- zawór zwrotny - = 0,7 (1 sztuka),

- wylot o ostrych krawędziach - = 1,0 (1 sztuka).

Obliczam chropowatość bezwzględną:

- średnica przewodu - 200mm,

- długość przewodu - 6,2m,

- chropowatość względna - 0,5 mm.

Odczytuję z tablic dla tśr.=95C, =0,3005*10-6m2/s.

Obliczam liczbę Reynoldsa:

Z wykresu Colebrooke`a-White`a odczytano wartość współczynnika oporów liniowych:

=0,0281.

Obliczam sumę strat :

Straty na przewodzie sieciowym o DN350

Opory miejscowe:

- trójnik - = 0,95 (2 sztuki),

- zawór kulowy - = 0,10 (2 sztuki),

- kompensator - = 0,15 (1 sztuki),

- konfuzor - = 1,0 (1 sztuka).

Obliczam chropowatość bezwzględną:

- średnica przewodu - 350 mm,

- długość przewodu - 7,8 m,

- chropowatość względna - 0,5 mm.

Odczytuję z tablic dla tśr.=95C, =0,3005*10-6m2/s

Obliczam liczbę Reynoldsa:

Z wykresu Colebrooke`a-White`a odczytano wartość współczynnika oporów liniowych:

=0,0345

Obliczam sumę strat :

Straty na przewodzie ssącym o DN300

Opory miejscowe:

- wlot o ostrych krawędziach: - = 0,5 (1 sztuka),

- zawór kulowy - = 0,10 (2 sztuki),

- wylot o ostrych krawędziach - = 1,0 (1 sztuka).

- odmulacz - = 7,0 (1 sztuka).

Obliczam chropowatość bezwzględną:

- średnica przewodu - 300 mm,

- długość przewodu - 8,8 m,

- chropowatość względna - 0.5 mm.

Odczytuję z tablic dla tśr.=95C, =0,3005*10-6m2/s

Obliczam liczbę Reynoldsa:

Z wykresu Colebrooke`a-White`a odczytano wartość współczynnika oporów liniowych:

=0,033

Obliczam sumę strat :

Straty na kolektorach o DN400

Opory miejscowe:

- konfuzor - = 1,0 (2 sztuka)

- trójnik - = 0,95 (6 sztuk)

- kompensator - = 0,15 (2 sztuki),

Obliczam chropowatość bezwzględną:

- średnica przewodu - 400 mm,

- długość przewodu - 28,0m.

- chropowatość względna - 0.5 mm.

Odczytuję z tablic dla tśr.=95C, =0,3005*10-6m2/s

Obliczam liczbę Reynoldsa:

Z wykresu Colebrooke`a-White`a odczytano wartość współczynnika oporów liniowych :

=0,334

Obliczam sumę strat :

Łączne straty dla przepompowni

- 2 -

Warszawa, styczeń 2008

---