UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE “ARHITECTURĂ ŞI CONSTRUCŢII”

SPECIALIZAREA: I.S.P.M.

STAŢII DE POMPARE

-PROIECT-

ÎNDRUMATOR: STUDENT:

Asist.univ.drd.ing. CAP DELIA

GAVRIŞ DANIELA

VERIFICAT:

Prof.univ.dr.ing.:

GHEORGHE IONESCU

-ORADEA-2007/2008

Cuprins

1 TEMA PROIECTULUI.

2 INTRODUCERE.

2.1 STAŢII DE POMPARE ŞI ROLUL LOR.

2.1.12.1.1 Clasificarea staţiilor de pompare.

2.1.22.1.2 Elemente componente ale unei instalații de pompare a apelor

uzate sunt:

2.1.32.1.3 Părțile componente ale unei staţii de pompare.

3 ALCĂTUIREA STAŢIEI DE POMPARE PENTRU ALIMENTĂRI

CU APĂ.

3.1 DETERMINAREA DIAMETRELOR CONDUCTELOR PENTRU O STAŢIE DE

POMPARE.

3.1.13.1.1 Determinarea diametrului conductei de aspirație.

3.1.23.1.2 Determinarea diametrului a pantei și a vitezei conductei de

refulare.

3.1.33.1.3 Calculul pierderilor de sarcină la aspirație.

3.1.43.1.4 Calculul pierderilor de sarcină pe conducta de refulare.

3.1.53.1.5 Calculul exact al pierderilor de sarcină pe conducta de

aspiraţie

3.2 ÎNĂLŢIMEA DE POMPARE.

4 ALEGEREA POMPELOR.

4.1.14.1.1 Parametrii funcţionali ai turbopompelor.

4.1.24.1.2 Relaţii de interdependenţă.

4.1.34.1.3 Elemente ajutătoare în vederea stabilirii tipului de pompă.

2

4.2 MOTOARE.

4.3 INSTALAŢII ELECTRICE DE FORŢĂ.

4.4 ALEGEREA TIPULUI DE UTILAJ ŞI STABILIREA NUMĂRULUI DE

AGREGATE.

4.5 AUTOMATIZARE STAŢIILOR DE POMPARE.

4.6 CLĂDIREA STAŢIEI DE POMPARE.

4.6.14.6.1 Determinarea dimensiunilor în plan a construcţiilor.

4.6.24.6.2 Determinarea înălţimii staţiei de pompare.

4.6.34.6.3 Alegerea grinzii de rulare a podului rulant.

4.7 PROBLEME ESENŢIALE PRIVIND EXECUŢIA STAŢIILOR DE POMPARE.

4.8 DETERMINAREA PUTERII POMPEI.

4.9 STABILIREA COTEI AXULUI POMPEI.

4.10 INSTALAŢIA HIDRAULICĂ A STAŢIEI DE POMPARE.

4.11 Dimensionarea instalaţiei de amorsare.

STAŢII DE POMPARE

3

TEMA PROIECTULUI

Se va elabora documentaţia de proiectare pentru o staţie de pompare la care

sunt cunoscute urmatoarele date:

- debitul pompat:

Qp=100+20∙N+5∙n [dm /s]

unde, N= numărul grupei din care face parte studentul

n= numărul de ordine al studentului

- înaltimea geodezică de pompare:

Hg=15+0.5∙n [m]

- staţia de pompare se amplasează la captare; transportul apei de la captare la

complexul de îmagazinare se va realiza printr-o conductă de aducţiune din oţel cu o

lungime, Lad=4000+50∙n [m]

- bazinul de aspiraţie este alimentat dintr-o conductă cu diametrul nominal

Dn=600 mm, cu cota radierului conductei, pozată la C =-4.70 m

-bazinul de aspiraţie este un rezervor îngropat având cota radierului C =-

6.75 m, nivelul minim N =-5.50 m si nivelul maxim, N =-4.50 m

- nivelul terenului din zona bazinului de aspiraţie este C =±0.00 m

- apa freatică este prezentă la -2.5 m

INTRODUCERE

Staţiile de pompare şi rolul lor

4

Staţia de pompare este un ansamblu de construcţii, instalaţii şi utilaje sau

echipamente care au rolul de a ridica apa la cota cerută de utilizatori.

Staţiile de pompare pot fi amplasate în diferite puncte ale sistemului de

alimentare cu apă:

a) la captare;

b) la tratare;

c) la aducţiune, când apa nu poate fi transportata la rezervor prin gravitaţie;

d) după rezervor, dacă rolul ei este acela de a asigura presiunea de serviciu

în reţea.

La unele sisteme de alimentare cu apă este necesară o pompare în trepte:

Treapta I: poate fi la captare;

Treapta a-II- a: dupa staţia de tratare.

Deoarece caracteristicile utilajului de pompare depind şi de calitatea apei,

staţiile de pompare se deosebesc şi după calitatea apei pe care o ridică:

- staţie de pompare pentru apă: - brută;

- limpede;

- dedurizată.

CLASIFICAREA STAŢIILOR DE POMPARE

Principalele criterii de clasificare ale staţiilor de pompare sunt:

- domeniul de utilizare;

- tipul constructiv;

- gradul de mobilitate.

Pe baza domeniului de utilizare deosebim urmatoarele staţii de pompare:

- pentru alimentări cu apă a centrelor populate;

- pentru alimentări cu apă industrială;

- pentru hidroamelioraţii;

5

- pentru evacuarea apei din sistemele de canalizari (apele uzate, meteorice);

- pentru evacuarea apei din epuismente;

- pentru lucrări de hidromecanizare (excavaţii, terasamente, construcţiile de

diguri);

- cu destinaţii industriale (chimică, industrială);

- cu folosinţe multiple.

După tipul constructiv se deosebesc următoarele staţii de pompare:

- supraterane la sol când agregatele de pompare sunt amplasate deasupra

nivelului terenului;

- subterane la care agregatele de pompare sau numai pompele sunt amplasate

sub nivelul terenului;

Staţiile de pompare subterane se subclasifică după modul de execuţie al

clădirii în:

- subterane având infra şi suprastructură; această categorie de staţii de

pompare se caracterizează prin faptul că echipamentul hidromecanic, electric şi

automatizat este protejat prin suprastructura staţiei;

- subterane prevazute numai cu infrastructură; acestea sunt caracterizate prin

aceea că echipamentul este capsulat, iar pompele sunt amplasate în lichidul de lucru

sau în infrastructură.

După gradul de mobilitate se deosebesc 2 tipuri de staţii de pompare:

- fixe;

- mobile (pot fi autotractate,tractate pe plan orizontal sau înclinat sau

plutitoare).

In afara criteriilor de mai sus clasificarea staţiilor de pompare se mai poate efectua

şi după alte criterii cum ar fi:

- în funcţie de caracterul construcţiei care pote fi provizoriu sau definitiv;

- în funcţie de valoarea marimilor caracteristice (debit, înalţimea de

pompare)

6

- în fucţie de perioada de exploatare (care poate fi permanentă sau

sezonieră);

- după tipul agregatelor de pompare.

Elementele componente ale unei instalaţii de pompare a apelor uzate sunt:

- rezervoarele pentru colectarea şi acumularea apelor uzate;

- pompele care absorb apa din rezervoare şi o refulează spre canalizarea

exterioară;

- aparatajul necesar pentru pornirea şi oprirea manuală si automată a

pompelor cu eventualele dispozitive pentru semnalizarea la distanţă a nivelului apei

din rezervoare.

Părţile componente ale unei staţii de pompare sunt:

- bazinul de recepţie;

- casa pompelor;

- agregatele de pompare;

- instalaţiile hidraulice;

- instalaţii de forţă şi lumiă;

- instalaţii auxiliare;

- instalaţii de comandă ale pompelor.

Bazinul de recepţie: are urmatoarele scopuri:

- primirea apelor uzate şi înmagazinarea lor;

- adăpostirea sorburilor conductelor de aspiraţie sau chiar a pompelor precum şi a

agratarelor.

Casa pompelor: se mai numeşte si sala maşinilor şi adăposteşte:

- agregatele de pompare;

- instalaţiile hidraulice;

- instalaţiile de forţă şi lumină;

- instalaţiile auxiliare.

7

Agregatele de pompare: pentru ape şi nămoluri sunt constituite din pompă si

motor.

Pompele pot fi clasificate:

a)Din punct de vedere al presiunii avem 3 tipuri de pompe:

- pompe de joasă presiune până la 15 m;

- pompe de medie presiune până la 40 m;

- pompe de înaltă presiune peste 40 m.

b)Din punct de vedere al numerelor de rotoare, asigura presiuni mai mari sau

mai mici, avem pompe:

- monoetajate;

- multietajate.

c)Din punct de vedere al amorsării avem:

- pompe autoamorsate;

- pompe amorsate.

d)Din punct de vedere al realizării presiunii avem:

- pompe centrifuge;

- pompe cu piston;

- pompe cu fluid motor.

Instalaţii hidraulice alcătuite din conducte de aspiraţie şi de refulare. Conductele de

aspiraţie au scopul de a vehicula apa aspirată din rezervorul de recepţie până la

pompe.

Conductele de aspiraţie trebuie să îndeplinească urmatoarele caracteristici:

- să fie cât mai scurte;

- să nu atârne de pompe;

- să nu aibă coturi inutile;

- să urce către pompă cu o pantă de cel puţin 0.005 pentru a permite în permanenţă

antrenarea aerului din apă în pompă.

8

Conductele de refulare vehiculează apele uzate sau nămolurile spre

instalaţiile prevăzute în procesul tehnologic.

Conductele de refulare spre deosebire de cele de aspiraţie trebuie să fie:

- mai lungi;

- să aibă pierderi de sarcină liniare mult mai mari decât cele locale care de multe ori

pot fi considerate neglijabile.

Instalaţiile de forţă şi lumină: aparatele de masură, cele de protecţie,

cablurile, se execută conform normelor în vigoare. Toate instalaţiile de forţă şi

lumină sunt executate antiexploziv, deoarece gazele de fermentare scăpate din

instalaţii în amestec cu aerul prezintă un pericol de explozie foarte mare.

Instalaţiile auxiliare au scopul de a asigura buna funcţionare a staţiei de

pompare;(ex.utilajele de ridicat pompe sau motore, instalaţii de încălzire, instalaţii

de ventilare artificială, instalaţii sanitare, instalaţii pentru epuizarea apei sau a

nămolului, instalaţii de telecomunicaţii).

ALCĂTUIREA STAŢIILOR DE POMPARE PENTRU ALIMENTĂRI CU APĂ

Staţia de pompare este alcătuită din:

- echipament electromecanic (pompe, motoare, instalaţii electrice);

- instalaţia hidraulică (conducte, piese de legatură, armături, aparate de masură şi de

control…etc.);

- instalaţiile auxiliare (dispozitivele pentru manevrarea utilajului, echipamentul

hidromecanic, instalaţiile de încălzire, instalaţiile sanitare, instalaţiile de ventilaţie);

- clădirea care adăposteşte aceste echipamente şi instalaţii în care sunt prevăzute şi

încăperi auxiliare (ateliere, grupuri sanitare, camera de comandă).

9

Determinarea debitelor conductelor pentru o staţie de pompare

1)Determinarea diametrului conductei de aspiraţie:

Conductele de aspiraţie se dimensionează la viteza de dimensionare care este

între v =0.7÷2 m/s şi se execută din tuburi din fontă îmbinate cu flanşe sau din

tuburi de oţel sudate. Pierderea de sarcină pe conducta de aspiraţie este de h =0.5

m, diametrul D = =

Alegem diametrul normalizat din diagrama Manning:

Dn =450 mm

i =0.0015 %

v =0.75 m/s

2)Determinarea diametrului, a pantei şi a vitezei conductei de refulare:

Pe conducta de refulare dimensionată la viteza v=1÷3 m/s şi executată în

general ca şi conducta de aspiraţie, se poate monta si o clapetă de reţinere între

pompă şi vană.

Diametrul conductei de refulare se calculează cu formula:

D = =0.414 m

I =0.005 %

v =0.75 m/s

3)Calculul pierderilor de sarcină pe conducta de aspiraţie:

Pierderea de sarcină totală rezultă din suma pierderilor de sarcină distribuite

şi a celor locale conform formulei:

h =h +h [m], unde

h =pierderea de sarcină distribuită

h =pierderile de sarcină locale

«Pierderea de sarcină liniară (distribuită) pe o porţiune de curent cu mişcare

uniformă se numeşte pierdere de sarcină liniară. Pentru calculul pierderilor de

sarcini liniare se poate utiliza relaţia lui Darcy-Welsback:

10

h =λ [m] unde,

λ =coeficient de rezistenţă al pierderilor de sarcină liniare (coeficientul lui

Darcy)

L =lungimea de calcul a conductei sub presiune [m]

D =diametrul de calcul a conductei [m]

v =viteza medie de curgere a apei prin conducta sub presiune [m/s]

g =acceleraţia gravitaţională [m/s ]; g=9.81 m/s

Date calculate:

Qp =100+20∙N+5∙n=100+20∙1+5∙3=135 dm /s=0.135 m /s=486 m /h

Hg =15+0.5∙n=15+0.5∙3=16.5 m

Lad =4000+50∙n=4150 m

«Panta hidraulică „i” se exprimă în funcţie de pierderea de sarcină liniară

astfel:

i = = = = =

C = [m /s] unde, (D=4∙R)

C =coeficientul lui Chezy

R =raza hidraulică [m]

D =diametrul

Formule uzuale pentru calculul coeficientului lui Chezy:

- relaţia lui Maninng: C = [m /s]

- relaţia lui Pavlovski: C =

y =2.5∙ -0.12-0.75∙

11

- relaţia lui Gorbacev: C =

n =coeficient de rugozitate

Conducte din azbociment n=0.0075

Conducte metalice n=0.011÷0.012

Conducte din beton n=0.0125÷0.0135

M =0.07÷0.08

M =coeficient de frecare la conductele din metal

«Pierderile de sarcină locale se determină conform relaţiei:

h =ξ [m]

unde, ξ=coeficientul rezistenţelor locale

Pierderea de sarcină locală poate fi evidenţiată cu pierderea liniară

corespunzând unei lungimi de conductă fictivă cu rezistenţă hidraulică echivalentă

rezistenţei locale şi anume:

h = ∙ [m]

unde, =coeficientul lui Darcy

Lec=lungimea echivalentă şi se calculează cu relaţia:

Lec= [m]

3’)Calculul piederilor de sarcină pe conducta de refulare:se calculează cu

relaţia:

h =i∙L=0.0015∙4150=6.22 m

i =panta

L =lungimea de aducţiune

12

Calculul exact al pierderilor de sarcină pe conducta de aspiraţie.Pe lungimea

ei conducta de aspiraţie are urmatoarele armături:

O bucată sorb Lec=130 m

Două coturi la Lec=27.5 m

Două coturi la Lec=216 m

O reducţie Lec=15 m

Un teu Lec=50 m

Lec=242 m

Pentru calculul pierderilor de sarcină pe conducta de aspiraţie se vor avea în

vedere atât pierderile de sarcină locale cât şi cele distribuite.

h =

h =

h =h +h = =

R= = m

C=

n=0.011

h = = =0.29 0.5 [m]

H =H +h +h =16.5+0.5+6.22=23.22 m

Alegerea pompelor

13

ELEMENTE AJUTATOARE IN VEDEREA STABILIRII TIPULUI DE

POMPĂ

Pompele folosite în sistemele de alimentări cu apă fac parte din categoria

turbopompelor centrifuge care pot fi:

- monoetajate;

- multietajate;

- cu simplu flux;

- cu dublu flux.

a)Parametri funcţionali ai turbopompelor:

- înălţimea de pompare H în [m];

- debitul pompat Q în [m /s];

- turaţia pompei n în [min ] sau [rot/min];

- randamentul pompei în [%];

- puterea absorbită p în [kW];

- N.P.S.H. (înălţimea netă absolută de aspiraţie);

- turaţia caracteristică n în [m ];

- turaţia specifică n în [daN ];

- număr caracteristic k.

Rela ţiile de interdependenţă

a) Matematice:

- pt. = ct. şi D = ct.

14

-pt. = ct. şi n = ct.

-pt. D = ct. , unde

D = diametrul rotorului;

= randamentul.

b) Grafice: acestea sunt determinate experimental la furnizor;

◦ caracteristica energetică: H = H(Q);

◦ caracteristica de randament: = (Q);

◦ caracteristica de putere: P = P(Q);

◦ caracteristica de cavitaţie: NPSH = NPSH(Q).

Pompele sunt maşini hidraulice care transformă energia mecanică primară

în energie hidraulică de pompare

Pompele folosite în sistemul de alimentare cu apă fac parte din categoria

turbopompelor centrifuge care pot fi monoetejate, multietajate, cu simplu sau dublu

flux.Pentru alimentări cu apă se pot utiliza următoarele tipuri de pompe:

◦ turbopompe centrifuge (monoetejate sau multietajate, cu simplu sau dublu

flux, cu ax orizontal sau vertical etc.)

◦ turbopompe axiale (monoetejate sau multietajate, cu palete fixe sau

reglabile, cu ax orizontal, vertical sau înclinat etc.)

15

◦ pompe cu fluid motor (ejector cu lichid, ejector cu abur, pompă cu aer

comprimat, berbec hidraulic etc.)

Principalii parametrii care caracterizează o pompă sunt:

- debitul Q, exprimat în [dm /s], [m /s] sau [m /h];

- înălţimea de ridicare H, exprimată în [m];

- înălţimea de aspiraţie H , exprimată în [m];

- puterea utilă N, exprimată [CP] la arborele pompei şi în [kW] la arborele

motorului electric;

- randamentul pompei , exprimat în [%].

Relaţia dintre aceşti parametri este:

N [CP] în care ,

greutatea specifică a apei, în [daN/m ]

Înălţimea de ridicare (pompare), este compusă din următoarele fracţiuni:

H=H + [m] în care,

H înălţimea geodezică de aspiraţie;

H înălţimea geodezică de refulare;

suma pierderilor de sarcină pe conducta de aspiraţie;

h pierderea de sarcină pe conducta de refulare.

Prin înălţimea geodezică de pompare se înţelege suma:

H [m]

Turbopompele centrifuge au un domeniu de utilizare foarte larg, de la 1 dm

/s la m /s şi de la 10 m la1100 m înălţime de pompare. Ele pot folosi în alimentări

cu apă, atât pentru prima treaptă de pompare (la care apa conţine suspensii), cât şi

la treapta a doua de pompare. Turbopompele centrifuge pot funcţiona înecate, când

nivelul apei în rezervorul de aspiraţie se află deasupra corpului pompei şi înecate,

până la o anumită înălţime de aspiraţie. Parametrii principali ai turbopompelor se

16

exprimă prin curbele caracteristice, care constituie o reprezentare grafică a

relaţiilor:

H

N

Turbopompele cu ax vertical sunt de două tipuri:

- electropompe submersibile, la care pompa şi motorul capsulat, direct cuplate, sunt

scufundate împreună în apă;

- pompe centrifuge cu ax vertical cu motorul suprateran.

În tabelul de mai jos sunt indicate principalele tipuri de turbopompe fabricate

în ţara noastră, cu limitele domeniilor de funcţionare.

Principalele tipuri de turbopompe pentru apă fabricate în România

Nr.

crt.

Tipul pompei Denumirea

pompei

Q

[m /h]

H

[mCA]

1 Centrifuge monoetejate Lotru, Cerna,

Criş

11-360 5-50

2 Centrifuge monoetejate Siret 1000-5000 16-20

3 Centrifuge monoetejate N D S 650-2700 24-70

4 Centrifuge multietajate Sadu 30-60 60-180

5 Centrifuge multietajate K S M 30-70 44-220

6 Centrifuge multietajate Olt 20-100 80-550

7 Centrifuge multietajate, cu ax

vertical

Hebe 6-20 24-140

8 Centrifuge, diagonale Brateş 700-3600 5-17

9 Axiale Dunărea 1500-6700 3-8

17

Pompele volumice cu piston se folosesc în alimentările cu apă numai la

staţiile de pompare pentru debite mici şi înălţimi de ridicare a apei foarte mari (sute

de metri), sau pentru scopuri industriale.

Pompele cu fluid motor îşi găsesc utilizarea la alimentările cu apă numai în

cazuri speciale,pentru pompări de scurtă durată, din cauza randamentului lor foarte

scăzut.

Pompele cu ejector de apă, care cuprind o turbopompă de circulaţie, un

ejector şi conductele de legătură au un randament scăzut ( ), aşa încât

se pot folosi numai pentru îndepărtarea depunerilor din camerele de priză ale

captărilor din surse de suprafaţă şi din puţurile colectoare ale captărilor de apă

subterană.

Pompele cu aer comprimat (pompele Mamut), care funcţionează după

principiul diferenţei de greutate între coloana de apă amestecată cu aer şi coloana

de apă, se folosesc pentru ridicarea apei din puţuri adânci, la pompări de scurtă

durată pe timpul probelor de pompare. Dispozitivul este foarte robust, deoarece nu

are nici o piesă în mişcare sub apă.Nu pot fi folosite ca instalaţii de pompare

permanente,deoarece randamentul lor este foarte scăzut ( ) Raportul

dintre adâncimea de scufundare a piesei de amestecare a aerului cu apă H şi

înălţimea de ridicare a apei H, măsurată de la dispozitivul de amestec, este cuprins

între 0.50 şi 0.75 limita inferioară adoptându-se pentru adâncimi mari. Viteza de

ridicare a emulsiei în coloana de refulare se admite de 1.5÷2.0 m/s, iar viteza în

conducta de aer 10÷15 m/s

Pompele sonice de adâncime, concepute şi realizate în ţara noastră, sunt de

tip pompă sonică cu pulsator. Principiul de funcţionare a pompei este următorul:

pulsatorul primeşte impulsurile sonice produse de generator, prin intermediul

conductei de comandă şi prin dilatări şi contractări alternative, volumul lui variază,

efectuând operaţiile de aspiraţie şi refulare a apei. Randamentul acestei pompe este

18

şi a fost verificat pentru debite până la 15-20 m /h, la înălţimi de pompare

de 400-500 m.Ele

îşi găsesc aplicarea, în alimentările cu apă, la captarea din puţuri foarte adânci, la

care nivelul hidrostatic este foarte coborât 50-100 m sub nivelul terenului.

Pompele de vacuum sunt maşini cu piston sau inel de apă, care evacuează

aerul care se separă de apă din conductele de aspiraţie, producând o presiune mai

mică decât presiunea atmosferică. Pompele de vacuum servesc pentru amorsarea

pompelor de apă neînecate şi pentru asigurarea unui randament ridicat al acestora,

în funcţionarea normală.

Instalaţia de vacuum a staţiilor de pompare cuprinde pompele cu vacuum,

rezervorul de vacuum şi conductele de legătură.Instalaţia de vacuum se proiectează

pentru a funcţiona intermitent, automatizându-se în raport cu nivelul apei din

rezervorul de vacuum. La instalaţiile cu conducte lungi de aspiraţie, funcţionarea

pompelor de vacuum ajunge să fie permanentă, ceea ce trebuie să constituie un

avertisment asupra existenţei unor defecte de etanşeitate ale conductei.

Compresoarele de aer sunt maşini folosite la comprimarea unui gaz (aerul

este un caz particular), antrenate de un electromotor sau de un motor termic, lucrul

mecanic al acestuia fiind transformat în energia potenţială a gazului comprimat şi

în căldură. Compresoarele de aer pot fi cu piston în mişcare alternativă, cu camere

rotative şi centrifugale (turbocompresoare sau suflante).

La staţiile de pompare a apei, compresoarele de aer se folosesc, fie în cazul

pompelor cu aer comprimat (pompe Mamut), fie pentru refacerea pernei de aer de

la rezervoarele de hidrofor.

Turbocompresoarele, în general au debite mari şi presiuni scăzute (0.5-1.0

bar), se utilizează la spălarea filtrelor rapide sau în alte scopuri.

MOTOARE

19

Pompele pot fi antrenate cu ajutorul unor electromotoare, motoare termice,

turbine cu abur etc. Turbopompele se antrenează, în general, cu electromotoare

trifazate. Pentru alimentările cu apă din centrele populate rurale, neelectrificate sau

în cazul pompelor de rezervă, se pot utiliza şi motoarele termice (Diesel).

Puterea motorului, Nm, pentru o electropompă este:

Nm [kW]

în care,

randamentul transmisiei (la cuplare directă, );

randamentul motorului (pentru electromotoare, );

randamentul total al agregatului ( );

randamentul pompei.

Puterea instalată, N , a staţiei de pompare depinde de numărul de agregate şi

de rezerva care trebuie asigurată şi se calculează cu relaţia:

N

unde,

k=coeficient pentru rezerva de agregate (k1.33-2);

M=numărul de agregate în funcţiune.

La motoarele termice sau la turbinele cu abur, puterea se stabileşte cu

formule similare:

N [CP];

N [CP].

Instalaţii electrice de forţă

20

Pentru alimentarea cu energie electrică, necesară acţionării electropompelor,

se prevede, în mod obişnuit,un racord de înaltă tensiune, iar la instalaţii mici,

izolate, grupuri electrogene.

Linia de înaltă tensiune alimentează staţia de pompare, prin intermediul unei

staţii de transformare, cara coboară tensiunea la valoarea celei de utilizare.

Instalaţia electrică de forţă din staţia de pompare cuprinde toate cablurile,

aparatele de protecţie şi de măsură pentru controlul funcţionării staţiei.

Alegerea tipului de utilaj şi stabilirea numărului de agregate

Alegerea utilajului pentru staţiile de pompre se face în funcţie de parametrii

necesari (debit, înălţime de pompare, calitatea apei etc.), astfel încât să se poată

adopta agregate de serie, fabricate în industria indigenă, care să funcţioneze într-un

domeniu de randament cât mai ridicat. Debitul staţiei de pompare poate fi constant

pe o perioadă mai lungă de timp (cazul staţiilor de pompare amplasate în amonte de

rezervorul de compensare), sau poate fi variabil de la o oră la alta (cazul staţiilor de

pompare situate în aval de rezervor, pe reţeaua de distribuţie).În acest din urmă caz,

alegerea tipului de agregate se face în concordanţă cu calculul volumului de

compensare din rezervor.

Punctul de funcţionare al unei pompe se obţine prin intersecţia caracteristicii

pompei (H=f(Q)) cu caracteristica conductei de refulare (H=Hg+sQ ), rezultând

parametrii de funcţionare a instalaţiei, cu vana deschisă(Q , H , ).

Un debit mai mare decât Q nu se poate obţine cu o singură pompă, în

schimb, debite mai mici decât acestea pot fi realizate în exploatare, dacă se închide

parţial vana de pe conducta de refulare, producând o pierdere de sarcină locală

suplimentară - h . Debitul poate fi redus până la o valoare arbitrară Q , după care

închiderea vanei în continuare duce la o instabilitate de funcţionare a pompei.

21

Reglarea debitului pompei, prin închiderea vanei de pe conducta de aspiraţie nu

este recomandabilă, deoarece poate conduce la apariţia fenomenului de cavitaţie.

Reglajul prin vana de refulare, care are avantajul unei investiţii mai mici, dar

implică o pierdere de energie, deci cheltuieli de exploatare suplimentare, este

aplicat în practică la staţiile de pompare cu agregate mici şi mijlocii.

La staţiile mari de pompare, reglarea pompei pentru anumiţi parametrii de

funcţionare se poate face prin modificarea turaţiei motorului de antrenare. Acest

mod de reglare evită pierderile suplimentare de energie, însă implică unele

complicaţii costisitoare la modul de antrenare. În cele mai multe cazuri, acoperirea

debitului necesar al staţiei nu se poate face cu o singură pompă, ci cu două sau mai

multe agregate, care funcţionează în paralel. La funcţionarea simultană a mai

multor agregate, stabilirea punctului de funcţionare şi reglarea parametrilor

rezultaţi, pentru a corespunde celor necesari, se face în mod asemănător cu cele

indicate pentru un singur agregat. La funcţionarea mai multor pompe în paralel, se

constată discontinuităţi ale randamentului în funcţie de creşterea debitului. În unele

cazuri, funcţionarea simultană a mai multor pompe este necesară pentru a asigura o

înălţime de refulare mai mare decât cea caracteristică unei singure pompe, debitul

fiind acoperit de fiecare agregat în parte. În acest caz, pomparea cu două sau mai

multe pompe se face în serie, fie într-o singură treaptă, fie în mai multe trepte.

Alegerea soluţiei se face în funcţie de condiţiile locale specifice, de

materialul conductei şi de forma reliefului, preferându-se soluţia cea mai

economică şi mai sigură în funcţionare.

Pentru o staţie de pompare soluţia cea mai economică ar corespunde

adoptării unui număr de agregate cât mai mic, rezultând un cost de investiţie mai

mic, atât pentru utilaje, cât şi pentru clădire. Problema are însă, conotaţii mai

complexe, pentru că, pe langă agregatele în funcţiune, staţia de pompare trebuie să

cuprindă şi agregate de rezervă, iar debitul instalaţiei are variaţii în timp, astfel

22

încât, soluţia alegerii numărului de agregate trebuie să rezulte dintr-un calcul

tehnico-economic.

Într-adevăr, dacă se alege o singură pompă în funcţiune, rezerva ei reprezintă

100%, iar puterea instalată rezultă de 200% din cea în funcţiune; dacă se aleg două

pompe egale în funcţiune, rezerva va fi de 50%, iar puterea instalată, 150% din cea

în funţiune şi aşa mai departe.

Normele în vigoare impun ca rezerva să fie restrânsă la un singur agregat. În

cazul în care agregatele au debite diferite, pompa de rezervă se recomandă să aibă

caracteristici identice cu cel mai mare agregat în funcţiune.

AUTOMATIZAREA STAŢIILOR DE POMPARE

În funcţie de cerinţele consumului de apă, staţiile depompare pot funcţiona

astfel:

- cu comandă manuală;

- cu comandă de la distanţă;

- cu comandă automată.

Treapta superioară a automatizării staţiilor de pompare este cea cu

telecomandă de la postul de dispecer automat al întregului sistem de alimentare cu

apă, staţia de pompare fiind doar unul din punctele de exploatare, care se

încadrează în ansamblul schemei de automatizare.

Automatizarea staţiilor de pompare, la alimentările cu apă, trebuie făcută cu

discernământ, ţinând cont de toate condiţiile ansamblului. Astfel, în cazul în care

pomparea se face fără rezervor, pornirea pompelor poate fi comandată de nivelul

maxim din rezervorul de aspiraţie, de nivelul minim din rezervorul de refulare sau

de presiunea minimă din rezervorul de distribuţie, iar oprirea pompelor de nivelul

minim din rezervorul de aspiraţie, respectiv, de nivelul maxim din rezervorul de

refulare sau de presiunea maximă din reţea. Nu este indicat să se facă

23

automatizarea staţiilor de pompare a captărilor din straturi de apă subterană, la care

debitul captat trebuie să fie cât mai uniform, pentru a evita înnisiparea

dispozitivului de captare (puţuri sau drenuri). În aceste cazuri se recomandă

adoptarea soluţiilor cu centralizarea comenzilor şi semnalizarea stării de

funcţionare a agregatelor, reglarea funcţionării instalaţiei făcându-se manual.

Automatizarea staţiilor de pompare în alimentările cu apă se adoptă în toate

cazurile în care rezultă ea raţională, ea asigurând următoarele avantaje:

- funcţionarea sigură şi după un program dat a agregatelor;

- prelungirea duratei lor de funcţionare, prin semnalizarea la timp a

fenomenelor anormale;

- reducerea capacităţii de compensare a rezervoarelor;

- reducerea costului de construcţie prin micşorarea gabaritelor;

- reducerea cheltuielilor de explatare, prin micşorarea consumului de energie

electrică pentru iluminat, suprimarea sau reducerea cheltuielilor cu instalaţiile de

ventilaţie şi încălzire, reducerea personalului de exploatare şi întreţinere.

Cele mai utilizate tipuri de staţii de pompare cu funcţionare automată sunt

instalaţiile pneumatice, din care fac parte staţiile de pompare cu hidrofor (recipient

pneumatic).

În funcţie de înălţimea de pompare, Hp=24,8 m şi debitul de pompare Qp=486

m /h se alege cu ajutorul programului WILO următorul tip de pompă ASP400A-

90/6-400V, cu următoarele caracteristici:

- debit Qp=486 m /h;

- înălţime de pompare Hp=23,22 m 24,8 m;

- turaţia n=980 rot/min;

- puterea la arbore P =79,3 kW;

- mărime rotor de 403,98 mm;

- NPSH de 486 m /h.

Determinarea puterii pompei:

24

Puterea pompei se calculează cu relaţia următoare:

Vom avea o putere medie de 79,3 kW.

Stabilirea cotei axului pompei

a) Înălţimea minimă sau cota minimă a apei în rezervorul R ;

b) Cota radierului rezervorului R ;

c) Înălţimea netă absolută de aspiraţie; NPSH=0,397 m

d) Suma pierderilor de sarcină pe conducta de aspiraţie;

e) Raportul dintre presiunea atmosferică şi greutatea specifică a lichidului

pompat este;

f) Raportul dintre presiunea de vaporizare a lichidului la temperatura de

funcţionare şi greutatea specifică a lichidului pompat este;

g) Cota axului pompei va fi;

h) Cota terenului; .

25

Instalaţia hidraulică a staţiei de pompare

a) Pe conducta de aspiraţie:

Pentru aspiraţie vom avea următoarele elemente:

- debitul pompat; Qp=135 l/s.

- viteza de curgere a apei; v=0,75 m/s.

- diametrul conductei de aspiraţie; D=0,414 m, am ales Dn=0,45 m.

b) Pe conducta de refulare:

Pentru refulare vom avea următoarele elemente:

- debitul pompat; Qp=135 l/s.

- viteza de curgere a apei; v=0,75 m/s.

- diametrul conductei de aspiraţie; D=0,414 m, am ales Dn=0,45 m.

26

Dimensionarea instalaţiei de amorsare

Amorsarea pompelor se va face cu o instalaţie de vid, compusă din pompa de

vacum şi cazane de vid:

a) Pompele de vacum se aleg pentru un debit de 10 %∙Q =10%∙486=48.6 m

/h.

b) Înălţimea de vacum;

c) Presiunea absolută va fi; P

La temperatura de 100 C şi la presiunea de 760 mmcolHg moleculele de la

suprafaţa apei se desprind şi trec în aer sub formă de vapori.

Clădirea Staţiei de Pompare

Clădirea staţiei de pompare cuprinde:

- sala pompelor;

- sala transformatoarelor electrice (eventual);

- încăperile auxiliare. Atelier, depozit, grup sanitar, cameră de comandă etc.

Construcţia staţiei de pompare se realizează astfel încât să corespundă cât

mai bine:

■ cerinţelor tehnologice

- tipul de pompare, care necesită, de cele mai multe ori, un subsol etanş;

- modul de organizare a dispoziţiei utilajelor şi a instalaţiei hidraulice;

- gradul de automatizare al staţiei.

■ necesităţilor de încăperi auxiliare

■ conditiilor locale.

- caracteristici mecanice ale pământului de fundaţie;

- nivelul şi gradul de agresivitate al apei subterane;

27

- nivelul apei de inundaţie etc.

Clădirea staţiei de pompare se proiectează astfel încât întreţinerea şi

exploatarea ei să fie cât mai facilă, iar extinderea de viitor să se poată realiza fără

întreruperea funcţionării staţiei.

Construcţia staţiei de pompare cuprinde o infrastructură (fundaţiile şi

subsolul clădirii şi fundaţiile pompelor) şi o suprastructură.

Tipurile cele mai caracteristice de clădiri ale staţiilor de pompare sunt:

■ construcţia cu infrastructură pe radier general şi cu suprastructură;

■ construcţia cu fundaţii separate şi suprastructură;

■ construcţia fără suprastructură.

Stabilirea dimensiunilor generale ale clădirii staţiei de pompare se face atât

în funcţie de spaţiile necesare, cât şi de sistemul modular al construcţiilor,

urmărindu-se utilizarea cât mai raţională a elementelor prefabricate din beton armat

(grinzi, ferme, stâlpi, chesoane etc.).

Toate elementele constuctive ale clădirii staţiilor de pompare se verifică prin

calcule de rezistenţă şi de stabilitate, o atenţie deosebită acordându-se radierului

general şi fundaţiilor pompelor. La agregatele mari, fundaţiile electropompelor

trebuie să fie astfel concepute şi realizate, încât să fie împiedicată transmisia

vibraţiilor la restul clădirii.

1) Determinarea dimensiunilor în plan a construcţiilor

Dimensionarea în plan a staţiei de pompare a fost executată conform datelor

obţinute din catalogul de pompe.

2) Determinarea înălţimii staţiei de pompare

a) Determinarea înălţimii absolute

- se consideră cota terenului la 3 5 m faţă de cota radierului staţiei de

pompare;

28

- grosimea radierului se alege: ;

- platforma de intrare se pozează la cota terenului, C .

b) Alegerea podului rulant şi determinarea înălţimii suprastructurii

- podul rulant se alege în funcţie de greutatea pompelor: ;

- conform catalogului ISLGC se alege podul rulant cu o grindă, manual, cu o

lungime maximă: L=8 m;

- principalele dimensiuni ale podului rulant vor fi:

- A=1600 mm;

- B=2240 mm;

- h =670 mm;

- h =10 mm;

- C =560 mm;

- C =560 mm;

- lăţimea şinei podului rulant: l =50 mm;

- înălţimea suprastructurii se determină cu relaţia:

, unde:

H =540 mm – înălţimea pompei;

H =2120 mm – înălţimea podului rulant;

H 100 mm – înălţimea de siguranţă;

H =540+2120+100=1760 mm

- alegem H =3.00 m.

b) Determinarea înălţimii totale a staţiei de pompare

H =H +H m, unde H =5.00 m este înălţimea cablurilor de

prindere.

H =5.00+3.00=8.00 m

3) Alegerea grinzii de rulare a podului rulant

29

Calea de rulare a podului rulant se execută din bară metalică cu latura L=50

mm. Aceasta se sprijină pe o grindă de rulare continuă, din profil I , fiind prinsă de

aceasta prin sudură.

Sarcinile ce acţionează asupra grinzii de rulare sunt:

1.sarcini uniform distribuite:

- greutatea proprie a căii de rulare: P =19.625 kg/m;

- greutatea proprie a grinzii de rulare: P =36.200 kg/m;

- suma sarcinilor uniform distribuite: P=P +P kg/m;

P=19.625+36.200=55,825 kg/m

2.sarcini concentrate:

G =1700 kg/m

G =2100 kg/m G=G +G =1700+2100=3800 kg/m

30