Пример выбора насосного агрегата, осуществляющего подачу воды из пожарного резервуара

Например, требуется подобрать насосный агрегат ВПВ, совмещенного с хозяйственно-питьевым водопроводом, для производственного здания III степени огнестойкости, категории В по пожарной опасности, объемом свыше 5 тыс. м³; в качестве водопитателя используется пожарный резервуар. Согласно данным табл. 2 СП 10.13130.2009 или СНиП 2.04.01-85* (табл. 6.3 настоящего учебно-методического пособия) предусматривается одновременная работа двух ручных пожарных стволов (две струи) с расходом каждого не менее 2,5 л/с.

В составе каждого пожарного крана принимаем клапан DN 65, ручной пожарный ствол с диаметром выходного отверстия 0 16 мм и пожарный рукав DN 65 длиной 20 м.

При этих условиях согласно табл. 3 СП 10.13130.2009 или СНиП 2.04.01-85* (табл. 6.4 настоящего учебнометодического пособия) при расходе ствола 2,6 л/с давление у диктующего клапана пожарного крана должно быть не менее 0,09 МПа. Расход из двух ручных стволов с учетом некоторого запаса и неравномерности расходов принимаем равным 5,5 л/с (19,8 м³/ч).

При заборе воды из запасного резервуара давление Р_нас или напор Н_нас пожарного насоса определяются по формулам

^нас = 0 + ^К)(Рл +Лс) + ^дикт + Zp/100;

^нас = 0 + ^К\К +^с) + ^дикт + ^р>

где К = 0,2 - коэффициент, учитывающий местные потери давления в трубопроводе; /г_л, Рп - линейные потери давления по длине трубопровода; /г_вс> р*_с - потери во всасывающей линии; Ядикт, Рд»кт - давление у диктующего пожарного крана (наиболее удаленного и/или высокорасположенного); Z_p - разность отметок между диктующим пожарным краном (наиболее удаленным и/или высокорасположенным) и нижним уровнем воды в резервуаре.

Примечание (авт.). Величины Н_анкт, И_л и /i_BC должны быть выражены в «м», а Рдикт, р„ и р_к в «МПа».

Исходные данные:

расход ВПВ равен 5,5 л/с (19,8 м³/ч);

давление у диктующего крана = 0,09 МПа (Н_ткт = = 9м);

геометрическая высота диктующего пожарного крана Z_p = 8 м (геометрическая высота отсчитывается от оси насоса до оси диктующего пожарного крана);

потери давления во всасывающей линии р_к < 0,01 МПа (h_BC = 1 м);

линейные потери давления по длине трубопровода р_п = 0,08 МПа (Н_л = 8 м);

коэффициент, учитывающий местные потери давления в трубопроводной сети, К = 0,2.

Следовательно Р_нас > (1 + 0,2)(0,08 + 0,01) + 0,09 + 0,08 = = 0,28 МПа.

Я_нас > (1 + 0,2)(8 + 1) + 9 + 8 ~ 28 м.

Таким образом, давление (напор) насоса должно составлять не менее Р_Нас > 0,28 МПа (Я_нас > 28 м).

Для выбора типа насоса с заданными параметрами ВПВ воспользуемся полем Q-H насосов (рис. 7.10) [7]. Для Н= 28 м и Q = 19,8 м /ч в зону внимания консольных насосов типа К

входят насосы 50-32-160 и 65-50-160. Конструкция насосов типа К соответствует ГОСТ 22247-96.

Рис. 7.10. Поле Q - Н насосов (пунктир внутри поля насосов означает обточку «а» при работе насоса в средней части поля)

С учетом некоторого резервирования (запаса) по расходу воды целесообразно выбрать моноблочный повыси- тельный электронасос 65-50-160 типа КМП (максимальная подача 25 м³/ч или 6,95 л/с).

В характеристике насоса цифры означают:

первое число (две цифры) 65 - диаметр всасывающего патрубка в мм;

второе число (две цифры) 50 - диаметр напорного патрубка в мм;

третье число (три цифры) 160 - номинальный диаметр рабочего колеса в мм.

Рабочая характеристика насоса приведена на рис. 7.11. Вертикальная линия 1 соответствует расходу 5,5 л/с (19,8 м³/ч), точка A находится на рабочей части Q-H характеристики. При данном расходе напор на выходе насоса составит ~ 33,5 м (горизонтальная линия 2), а мощность - 3,8 кВт (горизонтальная линия 3, точка В).

Рис. 7.13. Характеристики электронасоса КМП 65-50-160: Q - расчетная подача (расход); Н- расчетный напор насоса; N -мощность насоса; ЛНД - допускаемый кавитационный запас

Величина допускаемого кавитационного запаса Д^_д составляет ~3,5м (прямая 1, точка С).

При выборе насоса, осуществляющего подачу воды из резервуара, важно обеспечить его бескавитационную работу.

С этой целью необходимо убедиться, что выбранный насос по своим кавитационным качествам соответствует гидравлической системе, для которой он предназначается. При этом одним из основных параметров является геометрическая высота всасывания, т. е. высота установки оси насоса над минимальным уровнем жидкости в процессе потребления насосом воды из резервуара (когда ось насоса находится выше уровня воды, либо высота установки оси насоса

над максимальным уровнем воды в резервуаре, когда ось насоса находится ниже уровня воды).

Максимально допустимая высота всасывания зависит от температуры воды, конструктивных особенностей насоса и его подачи (расхода).

Величина кавитационного запаса учитывает дополнительное падение давления при входе воды в рабочее колесо насоса, вызванное неравномерностью распределения скорости движения воды. Без учета кавитационного запаса высота всасывания получается примерно на 3 м больше допустимой.

Кавитационный запас системы АЛ_СИСт (м) можно рассчитать по следующей формуле

ЛЙсист^- { 100(Рахм — Р_п) — [± Z_B\ — Z/2_B}/(pO,

где Ретм - абсолютное атмосферное давление на свободную поверхность жидкости в резервуаре, из которого ведется откачивание, МПа; Р_п - давление насыщенных паров воды при рабочей температуре, МПа; Z_B - уровень жидкости от оси рабочего колеса, м; Е/г_в - суммарные потери напора (давления) во всасывающем трубопроводе при максимальной подаче (расходе), м; ф - коэффициент запаса, ф = (1,2-1,4); о - коэффициент кавитации.

Давление паров воды зависит от температуры эксплуатации (табл. 7.9).

Таблица 7.9

Давление паров воды в зависимости от температуры

Примечание (авт.). Для представления «м. вод. ст.» в «МПа» необходимо величину, указанную в табл. 7.9, разделить на 100.

Величина Z_B равна расстоянию по вертикали от оси вала насоса до уровня жидкости в резервуаре, из которого ее откачивают. Она имеет знак «плюс» при расположении

рабочего колеса выше уровня жидкости (высота всасывания) и знак «минус» при расположении рабочего колеса ниже уровня жидкости (подпор).

Коэффициент кавитации можно определить по формуле

а =

где m_s - коэффициент быстроходности рабочего колеса; С - коэффициент, характеризующий конструктивные особенности насоса.

Взаимосвязь между коэффициентом быстроходности и коэффициентом, характеризующим конструктивные особенности насоса, приведена в табл. 7.10.

Таблица 7.10

Взаимосвязь между коэффициентами m_s и С

Условие бескавитационной работы насоса в данной системе

Мощность двигателя электронасоса N_m (кВт) определяется из выражения

N_m = Кили N_nB =

³⁶⁷ПнасЛп ЛнасЛп

где К = 1,1-1,5 - коэффициент запаса мощности, принимаемый по электротехническим справочникам; О_мз/ч, 2л/с - расчетный расход насоса соответственно в «м³/ч» или «л/с»; Н, Р - подача или давление пожарного насоса соответст-

л

венно в «м /ч» или «МПа»; г|нас- КПД насоса; т|_п- КПД пе-

редачи (при муфтовом соединении вала насоса и двигателя Пп = ^0,98)-

Однако необходимости в подборе электродвигателя нет, так как насос поставляется в комплекте с электродвигателем типа 4АМ. Частота вращения ротора 2900 об/мин, направление вращения - против часовой стрелки (если смотреть со стороны вала двигателя).

Мощность двигателя электронасоса КМП 65-50-160 по паспортным данным составляет 5,5 кВт.

Фактическое значение КПД насосного агрегата при муфтовом соединении вала насоса и двигателя

Пн = = 3,8/5,5 ~ 0,69.