1. OPIS TECHNICZNY

Pompownia jest to zespół urządzeń, której zadaniem jest dostarczenie, bądź też przetłoczenie cieczy na daną odległość i zapewnienie minimalnej wysokości ciśnienia czynnika u odbiorców znajdujących się na końcu magistrali ciepłowniczej lub wodociągowej oraz utrzymanie ciśnienia wody grzejnej na stałym poziomie.

Pompownia posiada piwnicę o wysokości 2,25 m., w której umiejscowione są kolektory zbiorcze oraz odmulacze. Bezpośrednio nad nimi w stropie piwnicy wykonano otwory, co znacznie ułatwia dostęp w przypadku awarii lub konserwacji tych urządzeń. Ponieważ elementy urządzeń i rurociągów mają dość znaczną masę w pompowni zainstalowano jednobelkową, suwnicę ślimakową umieszczoną na wysokości 4 m. służącą do transportu. Do elementów z zakresu hydrauliki należy przede wszystkim zaliczyć układ pompowy złożony z przewodu ssącego połączonego z magistralą ciepłowniczą, zespołu pompowego i przewodu tłocznego wraz z osprzętem, aparaturą kontrolną, regulacyjną, pomiarową i urządzeniami pomocniczymi. W celu zminimalizowania długości przewodów wewnątrz pompowni stosuje się kolana hamburskie, które mają znacznie mniejszy promień gięcia niż ich klasyczne odpowiedniki.

Zasada działania pompowni.

Z magistrali ciepłowniczej pobierany jest przewodem ssącym, czynnik grzejny, który przepływa poprzez kolektor do odmulaczy, mających na celu usunięcie zanieczyszczeń stałych z wody. Następnie woda dostarczana jest poprzez kolektor do pomp obiegowych. Pompy wirowe powodują wzrost ciśnienia czynnika i przetłoczenie go poprzez kolektor zbiorczy do przewodu tłocznego magistrali ciepłowniczej, za pomocą, którego dostarczany jest do odbiorców.

Na przewodzie zasilającym przepompownię, którym dostarczana jest woda grzejna zainstalowany jest zawór odcinający. Pozwala on na odcięcie pompowni od magistrali w przypadku, gdy nie ma potrzeby podnoszenia ciśnienia czynnika.

Każde urządzenie (tj. odmulacz, pompa obiegowa, pompa stabilizująco-uzupełniająca) zaopatrzone jest w zawory odcinające wbudowane w rurociąg (bezpośrednio przed i za nim), które umożliwiają odcięcie danego urządzenia w przypadku jego awarii.Ponadto, w przypadku pomp, zarówno obiegowych jak i stabilizująco-uzupełniających istnieje konieczność instalowania zaworów zwrotnych za pompami, które zapobiegają cofaniu się wody w przypadku wyłączenia pompy lub magistrali przed pompownią.

W przypadku wystąpienia ubytków wody grzejnej braki te uzupełnia się dzięki zainstalowaniu układu pomp stabilizująco-uzupełniających. Układ ten skład a się z jednej pompy stabilizująco-uzupełniającej CR4-100 A firmy Grundfos (druga pompa zainstalowana jest w analogicznym, równoległym układzie zapasowym).

Na rurociągach instaluje się kompensatory mieszkowe niwelujące zmianę długości przewodów ze zmianą temperatury.

2. CZĘŚĆ OBLICZENIOWA

1. Dane początkowe:

Moc cieplna	- Q = 10MW,
Temperatura zasilania	- tz = 110 °C,
Temperatura na powrocie	- tp = 70 °C,
Ciśnienie statyczne	- pst =1,4MPa.

2. Wybór pomp obiegowych.

Parametry pracy pomp obiegowych są obliczone dla średniej temperatury:

t_śr =
=
= 90°C,

Dla tej temperatury z tablic odczytano:ρ = 965,3
,c_p = 4,208
.

Objętościowe natężenie przepływu czynnika wynosi:

V =
=
= 0,062
,

V = 0,062 · 3600 = 223,6

Przyjmuję, że w przepompowni będą 2 pompy obiegowe (oraz zapasowa) pracujące równolegle. Objętościowe natężenie przepływu czynnika przez 1 pompę wynosi V/2, (czyli V1=111,8 m²/h). Na tej podstawie z wykresu I odczytano H=46,6m_H20.Dla takich parametrów przyjmujemy z katalogu pompę znormalizowaną o mocy 18,2 kW i masie 343,0 kg każda typu DNP 65-200/210 firmy GRUNDFOS.

3. Dobór przewodów tłocznych i ssących pomp obiegowych.

• przewód ssący

Założono prędkość przepływu c_s =1,0
i obliczono średnicę przewodu:

d_s =
=
= 199 mm

Zgodnie z PN-74/H-74209 „ Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe” dobrano rurę przewodową d_z × g = 216,0 × 4 mm , o średnicy nominalnej DN 200 mm

Rzeczywista prędkość przepływu czynnika w przewodzie ssącym wynosi:

c_rzs =
=
= 0,913

• przewód tłoczny

Założono prędkość przepływu c_t =1,5
i obliczono średnicę przewodu:

d_t =
=
= 162 mm

Zgodnie z PN-74/H-74209 „ Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe” dobrano rurę przewodową d_z × g = 168,3 × 4 mm , o średnicy nominalnej DN 150 mm

Rzeczywista prędkość przepływu czynnika w przewodzie ssącym wynosi:

c_rzt =
=
= 1,5

2.4. Dobór kolektorów.

Zgodnie z PN-74/H-74209 dobrano rurę przewodową d_z × g = 323,9 × 5 mm , o średnicy nominalnej DN 300 mm. Prędkość przepływu w kolektorze c_rz =
=
=0,8

2.5. Dobór odmulaczy.

Dobrano dwa (plus zapasowy) magneto-odmulacze OISm 850/200 o masie 825 kg każdy. Odmulacze produkowane są przez. Ośrodek Badawczo-Szkoleniowy „SPAW-TEST” w Gdańsku ul. Śnieżna 1.

1. Dobór kompensatorów.

Dobieram z katalogu 2 kompensatory mieszkowe typu 2KR200-10Bs o DN =200 mm - 219,1 × 6,3mm ,dł. L=850mm i masie 54 kg . Kompensacja wynosi 120= ±30mm .

2. Dobór kolanek hamburskich do przewodu ssącego.

Dobrano kolanka 219,1 × 6,3 o średnicy nominalnej DN=200mm, kącie α =90˚ , promieniu gięcia r=305mm, dł. kolana b= 414 mm i masie 15,8 kg .

3. Dobór kolanek hamburskich do przewodu tłocznego.

Dobrano kolanka 168,3 × 4,5 o średnicy nominalnej DN=150mm, kącie α =90˚, promieniu gięcia r=229mm, dł. kolana b= 313 mm i masie 6,54 kg .

2.9. Dobór zaworów odcinających do pomp obiegowych.

• króciec ssawny - dobrano zawory kulowe AH - 14c o średnicy nominalnej DN 200, dł. L=400mm, masie 130 kg

• króciec tłoczny - dobrano zawory kulowe AH - 11c o średnicy nominalnej DN 150, dł. L=350mm ,masie 74,5 kg

1. . Dobór zaworów odcinających do odmulaczy.

dobrano zawory kulowe AH - 14c o średnicy nominalnej DN 200, dł. L=400mm, masie 130 kg

2.11. Dobór zaworów odcinających na przewodach sieciowych.

Zakładam, że przewody sieciowe są wykonane z rur przewodowych d_z × g = 273 × 5 mm, o średnicy nominalnej DN 250 mm. Prędkość przepływu wynosi :c_rz =
=1,06

dobrano zawory kulowe AH - 14c o średnicy nominalnej DN 250, dł. L=450mm, masie 210 kg

2.12. Dobór konfuzorów:

Zaprojektowano dwa konfuzory na średnice 323,9/273 mm o dł. 450mm każdy.

2.13. Dobór zaworu zwrotnego do pomp obiegowych.

Zawory zwrotne grzybowe kątowe pokrywowe kołnierzowe DN 150 mm, L=480mm, masa 61 kg.

2.14. Dobór zaworów spustowych i odpowietrzających dla kolektorów:

• zawory spustowe AH-2c, DN 32, L=104mm.

• zawory odpowietrzające DN 25, AH-1c.

2.15. Dobór zaworów odpowietrzających i odmulających dla odmulaczy:

• zawory na króćce odmulające AH-2c, DN 32, L=104mm.

• zawory odpowietrzające ½'', AH-1c.

2.16. Dobór przewodu obiegowego.

Przyjęto przewód obiegowy o średnicy nominalnej d_n =100mm., A=1239, B=625, masa 160,68 kg .

2.17. Dobór zaworów odcinających dla przewodów obiegowych.

zasuwa wg AP - 5/I fig. 043 d_n =100mm.

2.18. Dobór pomp stabilizująco - uzupełniających.

Przy doborze pomp stabilizująco-uzupełniających przyjęto wydajność tego rodzaju pomp jako 1% wydajności pomp obiegowych, stąd:

V_u = 0,015 * 0,062= 0,00093


Ich wysokość podnoszenia wynosi:

H_p =
=
= 147,8 m

Na podstawie danych katalogowych dobrano pionową pompę wirową (oraz identyczną zapasową) TP50-900/2 firmy GRUNDFOS.

1. Dobór przewodów tłocznych i ssących pomp stabilizująco - uzupełniających .

• przewód ssący = przewód tłoczny

Założono prędkość przepływu c_s =1,0
i obliczono średnicę przewodu:

d =
= 36,2 mm

Zgodnie z PN-74/H-74209 „ Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe” dobrano rurę przewodową d_z × g = 42,4 × 3,2 mm , o średnicy nominalnej DN 40 mm

Rzeczywista prędkość przepływu czynnika w przewodzie ssącym wynosi:

c_rz =
= 0,91

19. Dobór zaworów odcinających do pomp stabilizująco - uzupełniających.

• dobrano zawory kulowe AH - 14c o średnicy nominalnej DN 40, dł. L=106mm ,masie 5,9 kg

19. Dobór zaworu zwrotnego do pomp stabilizująco - uzupełniających.

Zawory zwrotne grzybowe pokrywowe kołnierzowe DN 40 mm , L=200mm ,masa 8 kg ,Nr kat. 287.

20. Dobór kolanek hamburskich do pomp stabilizująco - uzupełniających.

Dobrano kolanka 42,4 × 3,2 o średnicy nominalnej DN=40mm, kącie α =90˚, promieniu gięcia r=57mm, dł. kolana b= 82 mm i masie 0,32 kg

21. Wyznaczenie wysokości położenia zbiornika wody uzupełniającej.

Opory miejscowe:

-wylot ze zbiornika 0,5

-kolana 0,4=(2*0,2)

-trójnik 0,95

-zawór odcinający 0,1

-zawór zwrotny 1,5

Długość przewodu ssącego l=5 m

Średnica przewodu ssącego φ=36 mm

Chropowatość k=0,2 mm




t=90 ^°C ⇒ ν=0,266*10^-6




Z wykresu Colebrooka-White'a odczytano λ=0,032







Z tablic odczytano wysokość ciśnienia parowania dla t=110 ^°C, który wynosi:




Ciśnienie nasycenia dla t=110 ^°C wynosi p_°=75593 Pa.

Wysokość max ssania obliczono z następującej zależności:







Wysokość położenia zbiornika wody uzupełniającej przyjęto H=5 m.

22. .Opory wewnątrz przepompowni.

• Straty na przewodzie tłocznym o DN = 150 mm

Opory miejscowe:

-wlot 0,5

-kolana 0,24

-zawór odcinający 0,1

-zawór zwrotny 0,6

Długość przewodu ssącego l=3,00 m

Średnica przewodu ssącego φ=171 mm

Chropowatość k=0,2 mm




t=90 ^°C ⇒ ν=0,266*10^-6




Z wykresu Colebrooka-White'a odczytano λ=0,021





0,84m.

• Straty na przewodzie ssawnym o DN = 200 mm

Opory miejscowe:

-wlot 0,5

-wylot 2*1

-kolana 0,12

-zawór odcinający 3*0,1

-odmulacz 7

Długość przewodu ssącego l=5 m

Średnica przewodu ssącego φ=208 mm

Chropowatość k=0,2 mm







Z wykresu Colebrooka-White'a odczytano λ=0,02


1,48m.

• Straty na kolektorach o DN = 300 mm

Długość kolektorów l=15 m

Średnica φ=314 mm

Chropowatość k=0,2 mm







Z wykresu Colebrooka-White'a odczytano λ=0,018


0,26m.

• Straty na przewodach sieciowych DN=250mm

Opory miejscowe:

-konfuzor 0,06

-dyfuzor 0,5

-kompensatory 0,3

-trójniki 1,8

-zawór odcinający 2*0,1

Długość przewodów l=6,4 m

Średnica przewodu ssącego φ=263 mm

Chropowatość k=0,2 mm







Z wykresu Colebrooka-White'a odczytano λ=0,019


0,38m.

Suma strat rzeczywistych pompowni: Δh = 2,96 m.

3. CHARAKTERYSTYKI PRZEWODÓW.

3.1. Charakterystyka przewodu sieci ciepłowniczej przepompowni:

Charakterystyka przewodu ciepłowniczego jest wyznaczona na podstawie zależności H=f(Q):

TABELA I.

H[m]	10	20	30	40	50	60	75	95
Q[m^3/s]	0,015	0,023	0,044	0,056	0,07	0,082	0,1	0,12

3.2. Charakterystyka przewodu o średnicy nominalnej Dn = 200 mm:

Wyznaczam na podstawie danych z punktu 2.22. i z tablic parametry przewodu:

- długość przewodu L = 6.9 m,

- przepuszczalność przewodu K²= 1.558*10^-1 m⁶/s²,

- opory liniowe w strefie kwadratowej zależności oporów λ_kw= 0.02485,

- współczynnik β β = 1.00.

Charakterystyka przewodu jest opisana równaniem:





.

3.3. Charakterystyka przewodu sieciowego wewnątrz przepompowni:

Wyznaczam na podstawie danych z punktu 2.22. i z tablic parametry przewodu:

- długość przewodu L = 7.9 m,

- przepuszczalność przewodu K²= 0.5050 m⁶/s²,

- opory liniowe w strefie ich kwadratowej zależności λ_kw= 0.02339,

- współczynnik β β = 1.001.

Charakterystyka przewodu jest opisana równaniem:


.

3.4. Charakterystyka przewodu ssawnego o Dn = 250mm:

Wyznaczam na podstawie danych z punktu 2.22. i z tablic parametry przewodu:

- długość przewodu L = 3.49 m,

- przepuszczalność przewodu K²= 0.5050 m⁶/s²,

- opory liniowe w strefie ich kwadratowej zależności λ_kw= 0.02339,

- współczynnik β β = 1.001.

Charakterystyka przewodu jest opisana równaniem:


.

3.5. Charakterystyka kolektora o średnicy nominalnej Dn = 300 mm:

Wyznaczam na podstawie danych z punktu 2.22. i z tablic parametry przewodu:

- długość przewodu L = 4.6 m,

- przepuszczalność przewodu K²= 1.318 m⁶/s²,

- opory liniowe w strefie ich kwadratowej zależności λ_kw= 0.02230,

- współczynnik β β = 1.001.

Charakterystyka przewodu jest opisana równaniem:


.

3.6. Charakterystyka zastępcza przewodów w przepompowni:

Charakterystyka przewodu jest opisana równaniem:




Podstawiając za Q wartości liczbowe otrzymujemy dane zawarte w TABELI II:

TABELA II.

Q[m^3/s]	0,015	0,023	0,044	0,056	0,07	0,082	0,1	0,12
Hp[m]	0,044	0,103	0,379	0,613	0,958	1,315	1,956	2,817

3.7. Charakterystyka przewodu sieci ciepłowniczej po uwzględnieniu strat w przepompowni:

Szukana charakterystyka jest sumą charakterystyk zastępczej przewodów w przepompowni
( TABELA II ) i przewodu sieci ciepłowniczej ( TABELA I ). Przedstawia ją TABELA III:

TABELA III.

Q[m^3/s]	0,015	0,023	0,044	0,056	0,07	0,082	0,1	0,12
Q[m^3/h]	54	82,8	158,4	201,6	252	295,2	360	432
H[m]	10,044	20,103	30,379	40,613	50,958	61,315	76,956	97,817

3.8. Parametry pracy układu:

Parametry pracy zostały odczytane z WYKRESU I. Zamieszczona w nim charakterystyka pompy P została przerysowana z katalogu firmy Grundfos, a sumaryczna charakterystyka 2P powstała po dodaniu dwóch charakterystyk P pomp połączonych równolegle. Charakterystyka AB - przewodu sieci ciepłowniczej po uwzględnieniu strat w przepompowni została wykonana na podstawie TABELI III. Na tej podstawie otrzymano:

- H = 10.4 m_H2O ,

- Q = 340 m³/h.

4. WYKAZ ELEMENTÓW PRZEPOMPOWNI.

lp.	nazwa części	oznaczenie	ilość	j.m	producent
1	pompa obiegowa	VM 206, 7.5 kW	3	szt.	Grundfos Świętokrzyska 18 W-wa
2	pompa stabilizująco- -uzupełniająca	CR4-190	2	szt.	Grundfos Świętokrzyska 18 W-wa
3	przewód Dn = 32 mm	rura przewodowa D1 OC A1 42.4×2.9R	25	m	Elektromontaż-Północ ul. Przemysłowa 30 W-wa
4	przewód Dn = 125 mm	rura przewodowa D1 WM A1 133×5.0R	8.2	m	Elektromontaż-Północ ul. Przemysłowa 30 W-wa
5	przewód Dn = 200 mm	rura przewodowa D1 WM A1 219.1×6.3R	1.2	m	Elektromontaż-Północ ul. Przemysłowa 30 W-wa
6	przewód Dn = 250 mm	rura przewodowa D1 ZO2 WM A1 273×7.1R	6.5	m	Elektromontaż-Północ ul. Przemysłowa 30 W-wa
7	przewód Dn = 350 mm	rura przewodowa D1 WM A1 355.6×8.0R	14.5	m	Elektromontaż-Północ ul. Przemysłowa 30 W-wa
8	odmulacz	OISm 800/250	3	szt.	SPAW-TEST ul. Śnieżna 1 Gdańsk
9	kompensator	DX-1-S-250-16- -125	2	szt.	BREDAN
10	kolana hamburskie. Dn=32mm		6	szt.	P.P.U.H. ROMI sp. z o.o. Łódź
11	kolana hamburskie. Dn=200mm		6	szt.	P.P.U.H. ROMI sp. z o.o. Łódź
12	zawór odcinający	AH-11c Dn200	6	szt.	PPH. ZAWGAZ sp. z o.o. Suchy Las k/Poznania
13	zawór odcinający Dn=125 mm	AH-11c Dn 125	2	szt.	PPH. ZAWGAZ sp. z o.o. Suchy Las k/Poznania
14	zawór odcinający Dn=250 mm	AH-14c Dn 250	3	szt.	PPH. ZAWGAZ sp. z o.o. Suchy Las k/Poznania
15	zawór odcinający Dn=25mm	AH-2p Dn25	3
16	zawór odcinający Dn=32 mm	AH-2p Dn 32	13	szt.	PPH. ZAWGAZsp. z o.o. Suchy Las k/Poznania
17	zawór zwrotny Dn=200	nr 303 Dn=200	3	szt.	B.S.P.i A.P. ul. 1 Maja 28 Gliwice
18	zawór zwrotny Dn=32	nr 287 Dn=32	2	szt.	B.S.P.i A.P. ul. 1 Maja 28 Gliwice
19	konfuzor	355.6/273, L=260	2	szt.	Elektromontaż-Północ ul. Przemysłowa 30 W-wa

1

7

---