1. Charakterystyka rurociągów - łączenie rurociągów szeregowo i równolegle.

Równoległa współpraca pomp.

Współpraca równoległa pomp polega na doprowadzeniu przewodów tłocznych dwu lub więcej działających pomp do jednego wspólnego przewodu do jednego wspólnego przewodu. Stała współpraca równoległa pomp jest konieczna, gdy nie dysponuje się odpowiednią pojedynczą pompą, zaś współpraca okresowa ma na celu zmniejszenie pojemności zbiorników wyrównawczych przy regulacji wydajności pompowni lub okresowo zwiększeniu natężenia przepływu. Pompy współpracujące równolegle mogą znajdować się w tym samym pomieszczeniu lub w pomieszczeniach od siebie odległych, parametry współpracujących pomp mogą być takie same lub różne.

Łączenie równoległe pomp jest tym korzystniejsze im bardziej jest płaski kształt charakterystyki przewodu i stromy kształt charakterystyki przepływu łączonych pomp.

Szeregowa współpraca pomp.

Gdy zachodzi potrzeba pokonania większych wysokości podnoszenia od wysokości podnoszenia pomp, którymi się dysponuje konieczna jest ich współpraca szeregowa. Współprace szeregową pomp uzyskuje się przez połączenie przewodu tłocznego pierwszej pompy pobierającej ciecz ze zbiornika czerpalnego z przewodem ssawnym pompy drugiej, podającej ciecz do zbiornika lub punktu odbioru. Współpracujące szeregowo pompy mogą się znajdować obok siebie w jednym pomieszczeniu lub mogą mieścić się w budynkach daleko od siebie położonych. Szeregowo można łączyć pompy o różnych charakterystykach. Jednak najodpowiedniejsze jest łączenie pomp o takich samych charakterystykach, bowiem natężenie przepływu przez każdy przekrój przewodu jest jednakowe. Pompy o różnych charakterystykach łączy się szeregowo w ten sposób, że pompę o mniejszej wydajności instaluje się za pompą o wydajności większej. Szeregowa współpraca pomp spotykana jest w wodociągach do dostawy wody z duży odległości, w kanalizacji do transportu ścieków, osadów, w pożarnictwie do podawania wody z dużych odległości.

2. Charakterystyka i parametry pracy pomp wirowych H=f(Q) N=f(Q) η=f(Q) HS=f(Q), wakuometryczna wysokosc ssania pomp Hvsk, geometryczna wysokość podnoszenia Hg, calkowita wysokość podnoszenia Hc, straty hydrauliczne, wysokość ssania Hs, wyznaczanie położenia pomp

• Charakterystyka pompy tj. wykres przedstawiajacy zależności miedzy wielkościami:

H=f(Q) N=f(Q) η=f(Q) Hs=f(Q). aby moc korzystac z wykreślnej charakterystyki pompy, musimy znac wysokość podnoszenia pompy Hc, skalda się ona z geometrycznej wysokości podnoszenia H i strat wywolanych przepływem wody w przewodach DletaH. Wartość Hc nanosi się na pionowa os wykresu, przeciecie linii poziomej odpowiadającej Hc z krzywa H=f(Q) wyznacza wydajność pompy. Należy jeszcze sprawdzic, czy przy tych warunkach pompa ma wlasciwa sprawność. Sparwnosc pompy przy zmiennym jej wydatku i wysokości podnoszenia okresla siue korzystajac z krzywej η=f(Q)

• wysokość ssania Hs: nazywa się wysokość wzniesienia osi pompy ponad swobodne zwierciadlo cieczy w zbiorniku zasilającym. Można wyznaczyc zależność wysokości ssania Hs od parametrow przepływu w przewodzie ssawnym pompy

- ciśnienie i prędkość w przewodzie przed pompa, ciśnienie
musi być wieksze od ciśnienia pary nasyconej w przeciwnym razie kawitacja.

• Wakuometryczna wysokość ssania Hvsk, powoduje ruch cieczy w rurze ssawnej ze zbiornika dolnego do pompy i mogą być pokonane: roznica pozniomow miedzy pompa a zw. wody w zbiorniku dolnym, opory przepływu oraz ciśnienie pary nasyconej odpowiadające temperaturze pompowanej cieczy. Wysokość Hvsk waha się w granicach 0-8m., i podawana jest dla określonego poziomu odniesienia, Hvsk uwzglednia także tzw. zapas kawitacyjny i jest okreslana przy ciśnieniu w zbiorniku dolnym p_o=1kG/cm2

3. Wytyczne doboru pomp i punkt pracy pompy, pompa w układzie przewodow.

Wytyczane doboru pompy:

Znając ilość wody, która nalezy wypompowac, potrzebna wysokość tloczenia oraz rodzaj pompy, można przystąpić do wyboru pompy. Posługujemy się w tym celu zazwyczaj fabrycznym katalogiem pomp. Pierwsza wskazowka jest srednica króćca ssawnego pompy. Srednice rur i króćca sa znormalizowane w szeregu wymiarach i wielkości pomp odpowiadaja temu szeregowi. Do dokładnego doboru pompy sluzy charakterystyka pompy (patrz pkt.2).

Dobrze dobrana pompa do celow budowlanych powinna mieć sprawność wierzcholka krzywej sprawności w granicach η=10 do 15%. Niezawodność dzialania instalacji odwadniającej będzie osiagnieta, jeżeli rodzaj pomp i ich wielkości będą trafnie dobrane do war istniejących na budowie tj, wydajności, wysokości podnoszenia i rodzaju gruntu.

Punkt pracy pompy:

Aby określić warunki pracy pompy współpracującej z przewodem należy wyznaczyc punkt bM przeciecia charakterystyki pompy Hp(Q) i sprowadzonej charakterystyki przewodu Ho(Q). punkt ten nazywany punktem pracy, okresla rzeczywiste wartości natężenia przepływu Q i wysokości podnoszenia pompy Hp=Ho. Znajomość punktu pracy pozwala wyznaczyc szukane wartosci mocy N oraz sprawności η.

Polaczenia rownolegle jest stosowane w celu w celu zwiekszenia wydajności układu. Laczny wydatek zespolu pomp jest rowny sumie natężeń poszczególnych pomp, natomiast kazda z pomp dostarcza taka sama wysokość energii.:

w celu określenia punktu pracy należy wyznaczyc wypadkowa chrakterystyke zespolu pomp przez zsumowanie natężeń przepływu przy takiej samej wysokości podnoszenia. Punkt przecięcia sprowadzonej charakterystyki przewodu z wypadkowa charakterystyka zespolu pompowego jest punktem pracy M. Zespol dwóch pomp polaczonych szeregowo, polaczenie to pozwala zwiększyć wysokość podnoszenia układu, która jest rowna sumie wsokosci podnoszenia tych pomp. Wydatek zespolu odpowiada wydatkowi każdej z pomp:

W celu określenia punktu pracy układu należy wyznaczyć wypadkowa chrakterystykę pomp, sumując rzędne wysokości podnoszenia przy tym samym natężeniu przepływu. Punkt przecięcia wypadkowej charakterystyki ze sprowadzona charakterystyka przewodu jest punktem pracy układu M

4. Regulacja parametrów pracy pomp wirowych

- pompy wirowe cechują się zdolnościa samoregulacji

- zmiana warunków pracy w układzie powoduje zmianę wysokości podnoszenia pompy, czemu towarzyszy samoczynne dostosowywanie się jej wydajności do zmiennych warunków pracy

- parametry pracy pompy H Q są bowiem ze sobą powiązane charakterystyka przepływu H=f(Q) i zmiana wartości jednej z tych dwu wielkości powoduje samoczynna zmianę drugiej. Zdolność pomp wirowych do samoczynnej regulacji stanowi istotna i bardzo ważna cechę przy ich exploatacji. Regulacja pompy polegająca najczesciej na zmianie jej wydajności może być przeprowadzana przy stałej lub zmiennej prędkości obrotowej.

Sposoby regulacji wydajnosci pompy przy stałej predkosci obrotowej wirnika:

• Regulacja dlawieniowa - polega na zmianie wielkosci otwarcia zaworu umieszczonego na króćcu tłocznym w pobliżu pompy za zaworem zwrotnym (zabroniona jest regulacja za pompa zaworu na króćcu ssawnym). Dzięki temu następuje zmiana oporów przepływu w układzie i odpowiadająca temu zmiana wysokości podnoszenia pompy, czemu towarzyszy samoczynne dostosowywanie się wydajności pompy do wartości tych parametrów. Jest to prosty sposób, ale najmniej ekonomiczny ( powoduje straty przez wzrost oporów). Jest to regulacja w dol.

• Regulacja przez nastawienie łopatek kierownicy wlotowe - łagodzi uderzenia cieczy na wlocie na łopatki wirnika, polepsza właściwości antykawitacyjne pompy oraz zapobiega odrywaniu się strug od łopatek wirnika i drganiom pompy. Jest to regulacja w dół lub w gore.

• Regulacja przez nastawienie łopatek wirnika - stosuje się w pompach o dużej wydajności i dużym wyróżniku szybkobieżności ( pompy śmigłowe i diagonalne). Jest to regulacja w gore i w dol.

• Regulacja przez zmiany konstrukcyjne wirnika - odbywa się to np. przez zmniejszenie średnicy zewnetrznej wirnika (w celu uniknięcia strat spowodowanych dławieniem przepływu). Jest to regulacja w dol.

• Regulacja upustowa - polega na odprowadzeniu części cieczy przewodu tlocznego przez przewód upustowy do zbiornika czerpalnego lub przewodu ssawnego. Jest to regulacja w gore.

• Regulacja przez napowietrzanie - polega na doprowadzeniu niewielkich ilości powietrza do przewodu ssawnego. Jest to regulacja w dol i stosowana wyłącznie w badaniach laboratoryjnych ze względu na możliwość przerwania słupa cieczy w przewodzie ssawnym.

Regulacja wydajnosci pompy przez zmianę prędkości obrotowej wirnika:

Odbywa się przez regulacje obrotow silnikow napędzających lub, gdy neped pompy za pomoca silnika o stalej prędkości obrotowej odbywa się za pośrednictwem przekładni pasowej klinowej albo sprzęgła hydraulicznego. Jest to najbardziej sprawny sposób dostosowania pompy do zmieniających się warunkow pracy układu pompowego. Jest to regulacja w dol lub w gore.

Równoległa współpraca pomp

Współpraca równoległa pomp polega na doprowadzeniu przewodów tłocznych dwu lub więcej działających pomp do jednego wspólnego przewodu do jednego wspólnego przewodu. Stała współpraca równoległa pomp jest konieczna, gdy nie dysponuje się odpowiednią pojedynczą pompą, zaś współpraca okresowa ma na celu zmniejszenie pojemności zbiorników wyrównawczych przy regulacji wydajności pompowni lub okresowo zwiększeniu natężenia przepływu. Pompy współpracujące równolegle mogą znajdować się w tym samym pomieszczeniu lub w pomieszczeniach od siebie odległych, parametry współpracujących pomp mogą być takie same lub różne.

Łączenie równoległe pomp jest tym korzystniejsze im bardziej jest płaski kształt charakterystyki przewodu i stromy kształt charakterystyki przepływu łączonych pomp.

Punkt pracy pomp (współpraca pomp z rurociągiem)

Jest to punkt przecięcia się charakterystyki przewodu pompy i rurociągiem. Ważne dla eksploracji są: punkt pracy P_Q przy zamkniętym zaworze zasuwowym na rurociągu tłocznym; punkt pracy pompy P_H bez rurociągu tłocznego; optymalny punkt pracy pompy P_N przy najwyższej sprawności; punkt pracy P_H przy najwyższej wysokości podnoszenia.

5. Kawitacja i sposoby jej zapobiegania

Podczas przepływu cieczy przez pompę i przewody w obszarze, obszarze, którym ciśnienie spada poniżej ciśnienia pary nasyconej powstają pęcherzyki pary i wydzielających się z cieczy gazów. Jeżeli strumień płynący z pęcherzykami cieczy znajdzie się w obszarze ciśnienia wyższego od ciśnienia parowania, para natychmiast się skrapla, przez co następuje gwałtowne zahamowanie cząstek wody.

Wywołuje ono znaczny wzrost ciśnienia, po którym powstaje fala ciśnienia obniżonego. Opisane zjawisko nosi nazwę kawitacji. Zjawisko kawitacji występuje przy wysokich wartościach wyróżnika szybko bierności (duże prędkości wody)

W celu niedopuszczenia do powstawania kawitacji należy:

• Instalować pompy blisko zwierciadła cieczy w zbiorniku dolnym

• Pionowa odległość osi pomp od zwierciadła cieczy nie może przekraczać największej geometrycznej wysokości ssania

• Jeżeli jest to możliwe obniżyć temp. pompowanej cieczy

• Przy cieczach gorących zapewnić odpowiednią wysokość napływu

Nie dopuszczać do działania pompy w warunkach odbiegających od nominalnych

Jeżeli nie uda się uniknąć działania pompy bez kawitacji, można ją usunąć lub zmniejszyć przez:

• Doprowadzenie powietrza do króćca ssawnego lub rury ssawnej pompy

• Zmniejszenie prędkości obrotowej pompy

• Zmiany konstrukcyjne pompy

• Zastosowanie materiałów odpornych na działanie kawitacji

6. Uderzenie hydrauliczne w instalacjach pompowych (definicja, przyczyny, rodzaje, przeciwdziałanie)

Uderzeniem hydraulicznym nazywamy zmiany ciśnienia w przewodzie pod ciśnieniem, spowodowane szybkimi w czasie zmianami prędkości przepływu cieczy. Zmniejszenie prędkości (np.wskutek przymykania zaworu) powoduje poczatkowo wzrost ciśnienia, takie uderzenie nazywane jest uderzeniem dodatnim.

Wzrost prędkości (np.na skutek otwarcia zaworu) wywołuje w pierwszej fazie spadek ciśnienia- jest to uderzenie ujemne. Przy ujemnym uderzeniu hydraulicznym, połączonym z wypasieniem zjawiska kawitacji, zachodzi potrzeba podniesienia ciśnienia w przewodzie powyżej wartości ciśnienia wrzenia cieczy w danej temperaturze. Można to uzyskać np. przez wtłaczanie gazu do ci3czy z chwila, gdy ciśnienie spadnie do pewniej minimalnej wartości dopuszczalnej.

Sposoby osłabiania:

• Zwiększanie czasu zamykania zasuw

• Stosowanie zbiornikow powietrznych

• Stosowanie zaworow bezpieczeństwa

Zbiorniki powietrzne i zawory bezpieczenstwa mocowane na przewodzie w niewielkiej odległości przed zasuwa, maja za zadanie wydłużać czas wyhamowywania cieczy w przewodzie lub ograniczyć jej spadek.

Zbiornik powietrzny przejmuje część cieczy z przewodu z chwila wzrostu ciśnienia, dzieki zmniejszeniu objętości zawartego w nim powietrza, przeciwdziala to szybkiemu spadkowi prędkości w przewodzie. Działanie zaworu bezpieczenistwa nastepuje z chwila przekroczenia ciśnienia powyżej pewnej ustalonej dla danej instalacji wartosci dopuszczalnej. Wyplyw cieczy przez ten otwor ba zewnatrz przewodu spalenia taka sama role jak zmniejszenie objętości gazu w zbiorniku powietrznym.

Pompa w układzie przewodow:

Pompa jest urzadzeniem, które pobierając energie z zewnatrz przekazuje ja strumieniowi cieczy. Instalacja pompowa sklada się z przewodu ssawnego, zespolu pompowego pompowego przewodu tlocznego

7. Metoda izochron a obliczanie wydajności pompy

izochrony- linie łączące miejsca, z których woda opadowa splywa w tym samym czasie do rozwazanego profilu cieku zamykającego zlewnie lub dorzecze. Odstep pomiedzy poszczegolnymi izochronami odpowiada przyjętej jednostce czasu spływu.

Obliczenie wydajności pompowni można wykonać metodą izochron. Polega ona na tym, że mając dane w postaci mapy zlewni zaznaczonymi warstwicami oraz z zagospodarowaniem terenu i danymi dotyczącymi mapy, znając także powierzchni zlewni oraz średni opad roczny i prawdopodobieństwo deszczu. Następnie należy określić spadki terenu współczynniki odpływu dla wszystkich rodzajów użytków terenu. Obliczamy natężenie deszczu wg wzoru LAMBORA oraz przepływy w okresie wezbrania wg wzoru ISZKOWSKIEGO. Na terenie zlewni wyznaczamy położenie pompowni oraz sieć rowów. Na podstawie tabel określamy prędkość spływu i czas spływu dla danego użytku i spadku. Wyznaczamy drogę spływu pojedynczej kropli szukając najdłuższej drogi spływu. Obliczamy czas spływu szukając najdłuższego czasu koncentracji.

8. Krzywe sumowe dopływu wody do pompowni, max dopływ do pompowni

dopływ do pompowni z opadow ustala się na podstawie analizy przebiegu miarodajnego wezbrania tzn, fali wezbraniowej o określonym prawdopodobieństwie wystapienia i kształcie wywołującym max dopływ do pompowni oraz możliwości retencjonowania wody w zlewni. Dopływ do pompowni z opadow zawiera się przeciętnie na obszarach nizinnych uzytkowanych rolniczo w granicach 100-200l/s/km2 <?>, na obszarach podgorskich może osiągać wartość rzedu 1000l/s/km2 i wieksze. Przebieg miarodajnego wezbrania ustalac należy:

a) dla zlewni większych od 100km2 jako wezbrania typowego o kulminacji Qd<?> na podstawie: obserwacji wodowskazowych; wykorzystania danych ze zlewni podobnych, kiedy obserwacje sa niewystarczające; metoda schematyzacji fali, kiedy niekontrolowanych, kiedy powyższych danych brak

b) dla zlewni mniejszych od 100km2: tak samo jak dla zlewni większych; dla zlewni niekontrolowanych metoda izochron z deszczu o prawdopodobieństwie wystąpienia p% dla kilku roznych czasow trwania i na podstawie i na podstawie retencji zlewni(Vr)

c) dla zlewni mniejszych od 5km2 dopuszcza się analityczne określenie Qd przy określeniu dopływu wody do pompowni należy zawsze analizowac warunki topograficzne do ustalenia wartości retencji naturalnej i sztucznej

---