Crpne_stanice

8/13/2019 Crpne_stanice

1/15

1.6. CRPNE STANICE

Crpna stanica je gra evina s pripadnom elektrostrojarskom opremom,kojom se voda crpi i podie (potiskuje) na tla nu visinu potrebnu zaosiguranje zahtijevane raspodjele vode potroa ima.

Crpne se stanice koriste ako izvorite nema energijskog potencijala u odnosu na vodoopskrbnopodru je, ili je raspoloivi nedovoljan, pa ga treba posti i (osigurati) na umjetni na in.

Sukladno slikama 1.2::03 do 1.2::05, poloaj crpnih stanica i njihova izvedba su, izme u ostaloga,

diktirani poloajem i kapacitetom vodozahvata, poloajem vodoopskrbnog podru ja i vodospreme(vodotornja), mogu nostima proirenja vodoopskrbnog sustava te imovinsko - pravnim odnosima.

Osnovne dijelove crpne stanice, slika 1.6::01, ine:

(1) crpke (crpni agregati),

(2) crpni spremnik,

(3) strojarnica,

(4) komandna prostorija.

Crpne stanice u pravilu sadre i opremu za eliminiranje i ublaavanje vodnog udara.


2/15

1.6.1. CRPKE

Crpke su osnovni element crpne stanice, kojima je podre ena njena cjelokupna konfiguracija ikonstrukcija.

Crpka, odgovaraju eg kapaciteta i visine dizanja, s pogonskim strojem (u pravilu elektromotorom)odre ene snage i postoljem, zajedno ine crpni agregat .

U vodoopskrbi se uglavnom koriste centrifugalne crpke , koje rade na principu transmisijecentrifugalne sile na masu vode u energiju njenog strujanja (dizanja) kroz cjevovod. Kapaciteticentrifugalnih crpki su od nekoliko do vie stotina litara u sekundi, s visinom dizanja tako er donekoliko stotina metara.

Podjela centrifugalnih crpki mogu a je po razli itim kriterijima, kao npr. prema:

(i) broju okretnih kola: jednostupanjske i viestupanjske ,

(ii) priklju ku usisne cijevi: radijalne , aksijalne i mjeovite ,

(iii) poloaju elektromotora: u suhom (suhe izvedbe ) i u mokrom (mokre izvedbe , potopljene ,

uronjene ili podvodne ),

(iv) poloaju osi crpke: horizontalne i vertikalne ,

(v) visini dizanja vode, H [m]: niskotla ne , H < 80 [m], srednjetla ne , 80 < H < 200 [m] i

visokoltla ne , H > 200 [m].


3/15

Neke od spomenutih vrsta i na ina ugradnje centrifugalnih crpki prikazani su na slici 1.6::01.

Slika 1.6::01 Dijelovi crpne stanice s vrstama centrifugalnih crpki i na inima ugradnje(a) vertikalna crpka suhe izvedbe; (b) vertikalna crpka mokre izvedbe; (c) horizontalna radijalna crpka suhe izvedbe;

(d) horizontalna aksijalna crpka suhe izvedbe

1 crpka; 2 crpni spremnik; 3 strojarnica; 4 komandna prostorija

U biti, prora un crpke (ili crpki) svodi se na definiranje snage elektromotora, kojime se masa vodes jedne to ke (npr. izvorita) crpi i potiskuje na drugu (npr. vodospremu).

Izraz za snagu, P [kW], na os crpke proizlazi iz energije potrebne za obavljanje odre enoga rada u jedinici vremena i savladavanje unutarnjih otpora crpke. Ako se radi o vodi ( = 1000 [kg m -3]),tada izraz za snagu poprima oblik:


4/15

man H QP 81.9

gdje su:

Q - protok (koli ina crpljenja), [m 3 s -1],

H man - manometarska visina dizanja (vode), [m],

- koeficijent korisnog djelovanja crpke , [1].

Gornji izraz daje teoretsku snagu crpke .

Za savladavanje tromosti sistema (polazni otpori) potrebno je jo oko 15 [%] rezervne snage.Iznos rezerve ovisi, kako o veli ini sistema, tako i od uvjeta rada.

Snaga crpke koja uklju uje i rezervnu snagu, naziva se instalirana snaga crpke , P i .

(1) Protok , odnosno koli ina crpljenja, Q, ovisi s jedne strane o potrebnim koli inama vode, a sdruge strane o reimu rada crpki, odnosno trajanju crpljenja.

(1.6-01)

Iz dosadanjih se analiza vodoopskrbnih sustava, slike 1.2::03 do 1.2::04, uo avaju dva osnovna

poloaja crpnih stanica prema ostalim gra evinama u vodoopskrbnom sustavu.

(a) crpne stanice s izravnim potiskivanjem vode (glavnim dovodnim cjevovodom) od vodozahvatado vodospreme, slika 1.2::04(d) do (f), ili s potiskivanjem vode (glavnim dovodno opskrbnimcjevovodom) u razdjelnu mreu i/ili vodospremu, slika 1.2::04(a) do (c).

(b) crpne stanice s izravnim potiskivanjem vode u glavni opskrbni cjevovod i razdjelnu mreu,

slika 1.2::03.


5/15

Ako u vodoopskrbnom sustavu postoji i ure aj za kondicioniranje vode, tada se u prvom slu ajuvoda najprije potiskuje do ure aja, a zatim (ako je s obzirom na lokalne visinske odnose potrebno)od ure aja do vodospreme, ili od ure aja u glavni dovodno opskrbni cjevovod, a posredstvomnjega i u vodospremu. U drugom slu aju voda se tako er najprije potiskuje do ure aja zakondicioniranje vode, a potom u glavni opskrbni cjevovod i razdjelnu mreu.

Prema tome, u prvom e slu aju koli ina crpljenja iznositi:

pt Q

Q max

a u drugom , u satu najve e potronje:

maxqQ

(1.6-02)

(1.6-03)

gdje su:

Qmax - najve a dnevna potronja vode, [m 3 d -1],

qmax - najve a satna potronja vode, [m3

s-1

],t p - vrijeme crpljenja [s d -1].

Vrijeme crpljenja je kod prora una crpnih stanica vrlo zna ajan ekonomski faktor, za koji trebanastojati da ne prije e ukupno 16 [h] dnevno, a samo iznimno 20 [h] dnevno.


6/15

(2) Manometarska visina dizanja , H man , je visina koju crpka treba savladati da bi se voda moglaprepumpavati, slika 1.6::02.

Slika 1.6::02 Definicijska shema manometarske visine dizanja


7/15

Definirana je izrazom:

tlustlst usst st man H H H H H H H ,,

gdje su:

H st - stati ka visina dizanja , [m ],

H - ukupni hidrauli ki gubici zbog te enja vode kroz usisnu cijev i tla ni cjevovod, [m],

H st,us - usisna stati ka visina dizanja , [m], jednaka geodetskoj visinskoj razlici izme u najnierazine vode u crpnom bazenu (vodozahvatu) i osi crpke,

H st,tl - tla na stati ka visina dizanja , [m], jednaka geodetskoj visinskoj razlici izme u osicrpke i najvie razine vode u vodospremi,

H us

- hidrauli ki gubici (linijski i lokalni) zbog te enja vode kroz usisnu cijev, [m],

H tl - hidrauli ki gubici (linijski i lokalni) zbog te enja vode kroz tla ni cjevovod, [m].

Dakle, stati ka visina dizanja, H st , i ukupni hidrauli ki gubici , H, prikazani su kao:

tlst usst st H H H ,,

Hidrauli ki gubici, H us , definirani su izrazom:

(1.6-05)

(1.6-06)

(1.6-04)

m

iuslok uslinus H H H

1,,

(1.6-07)

tlus H H H


8/15

a hidrauli ki gubici, H tl , izrazom:

m

itllok tllintl H H H

1,,

(1.6-08)

gdje je m [1] broj mjesta lokalnih gubitaka na usisnoj cijevi i tla nom cjevovodu.

Uz ove, pojedine oznake sa slike 1.6::02 imaju slijede e zna enje:

v us - brzina vode u usisnoj cijevi, [m s -1],

Lst - duljina usisne cijevi, [m],

Ltl - duljina tla nog cjevovoda, [m],

Dst - unutarnji promjer usisne cijevi, [mm],Dtl - unutarnji promjer tla nog cjevovoda, [mm].

Poto je naj e e:

tlustlus vv D D (1.6-09)

gdje je v tl brzina vode u tla nom cjevovodu, [m s -1].

U prakti nim se problemima obi no izostavljaju lokalni gubici u tla nom cjevovodu, zbog njihovogneznatnog doprinosa manometarskoj visini dizanja.


9/15

Isto tako, ne treba smetnuti s uma da je zbog eliminacije diskontinuiteta toka u usisnoj cijevi ipojave kavitacije prakti ki potrebno osigurati:

mgv H H usususst 72

2

, (1.6-10)

U prethodnim je analizama potisni cjevovod od crpne stanice do rezervoara nazvan tla nim. To jeu injeno stoga to se u inenjerskoj praksi potisni cjevovodi e e nazivaju tla nima, dakle, premana inu a ne prema uzroku te enja, jer je (za razliku od gravitacijskih) kod potisnih sustava te enje

uvijek pod tlakom. Radi toga se i ovdje priklonilo, za praksu uobi

ajenijem, na

inu imenovanja iozna avanja

Kod ve e duljine, naro ito tla nog cjevovoda, njegov unutarnji promjer je bitna ekonomskakategorija, koji proizlazi na bazi analize trokova izgradnje i odravanja (pogona) crpnog sistema.

Za prakti ne potrebe moe se kod preliminarnih analiza uzeti da je ekonomi an promjer, D [mm]:

QK D p (1.6-11)

gdje je K p [1] koeficijent ovisan o trajanju crpljenja, t p , a Q koli ina crpljenja u [m 3 s -1]. Orijentacijskise obi no uzima K p = 1.50.


10/15

(3) Koeficijent korisnog djelovanja , , je promjenljiva veli ina za pojedine odnose Q i H man crpnihagregata, slika 1.6::03, i bitno ovisi o njihovoj konstrukciji.

Naime, svaki agregat ima svoje unutarnje gubitke uslijed trenja, tako da se uvijek unijeta energijane iskoristi 100 [%], ve reducirano na koeficijent korisnog djelovanja, .

Najsvrsishodnije je koristiti crpne agregate kod max .

Slika 1.6::03 Odnos Q H, Q P i Q

Krivulje Q H , Q P i Q sa slike 1.6::03 su tri osnovne krivulje karakteristika crpke .


11/15

Osim ovih krivulja, kod analize rada crpki esto je od interesa i krivulja crpnog sustava .

Ova se krivulja dobije ra unanjem manometarske visine dizanja za razli ite protoke, slika 1.6::04.Njeno je ishodite u stati koj visini dizanja, H st , za protok Q = 0.

Ako se na isti graf nacrta i Q H krivulja crpke, dobije se sjecite ovih dviju krivulja. To ka sjecita je radna to ka crpnog sustava koja pokazuje ostvareni kapacitet i visinu njegovog dizanja.

Slika 1.6::04 Krivulja crpnog sustava i radna to ka


12/15

Kod projektiranja crpnih stanica izbor crpki provodi se iz proizvodnih kataloga na temeljukarakteristika crpki, tj. Q H , Q P i Q krivulja, budu i da su svi crpni agregati tipizirani.Jedan takav dijagram karakteristika podvodnih crpki, primjerenih za crpljenje vode iz buenihzdenaca, prikazan je na slici 1.6::05.

S ovoga dijagrama moemo o itati da je npr. za koli inu crpljenja Q = 30 [l s -1], i manometarskuvisinu dizanja H man = 50 [m], potrebna crpka tipa PC 125 2 ili dvije crpke (svaka za Q = 15 [l s -1])tipa PC 100 5 , spojene u paralelnom radu.

Slika 1.6::05 Dijagram karakteristika podvodnih crpki


13/15

Kod izbora veli ine i broja crpki treba respektirati injenicu da je u pogonskom pogledu sigurnije,iako skuplje, odabrati vie crpki manjeg kapaciteta, nego samo jednu potrebne veli ine. Ovakav jepristup naro ito opravdan za slu aj fazne izgradnje vodoopskrbnog sustava, kada po etne potrebeza vodom, u odnosu na kona ne, iznose samo dio.

I kod najmanjih pogona uvijek predvi amo barem dvije crpke istih karakteristika, od kojih je jednaradna a jedna rezervna.

1.6.2. CRPNI SPREMNIK, STROJARNICA I KOMANDNA PROSTORIJA

(1) Crpni spremnik je prostor koji slui za sakupljanje i zadravanje (retenciju) vode koja seprepumpava, slike 1.5::02 i 1.6::01. Veli ina mu bitno ovisi o reimu rada crpki i dotoka, pa sestoga on posebno dimenzionira. Kod ve ih crpnih stanica izvodi se vie crpnih spremnika

me usobno odvojenih, kako bi se omogu ila revizija i popravci bez prekida rada crpki.Voda u crpni spremnik ulazi kroz jedan ili vie otvora (dovoda), direktno ili kroz reetke i mree. Naotvorima treba tako er postaviti zasune kako bi se crpni spremnik mogao povremeno prazniti.

Kod crpnih stanica s uronjenim crpkama, slika 1.6::01(b), prostor crpnog spremnika trebaprilagoditi i gabaritima crpki.

U slu aju crpki suhe izvedbe, u crpnom spremniku se postavlja po etak usisne cijevi opskrbljeneusisnom koarom , slika 1.6::01(a), (c) i (d).

Crpni spremnik mora imati otvor i elemente za komunikaciju (reviziju), ventilacijski otvor i preljevkoji se aktivira kod visine punjenja koja prelazi doputenu. Tako er, dno crpnog spremnika seizvodi u padu do najnie kote (to ke) gdje se (radi pranjenja spremnika) izvodi muljni ispust.


14/15

(2) Strojarnica slui za smjetaj crpnih agregata, kontrolnih instrumenata, krajeva usisnih cijevi ipo etaka potisnih cjevovoda s pripadaju im fasonskim komadima i vodovodnim armaturama (radispajanja crpnih agregata u jedinstveni tla ni sustav), te druge opreme.

Strojarnica mora biti izvedena s odgovaraju im otvorima za komunikaciju, odravanje, montau idemontau opreme. U slu aju teke opreme postavlja se i dizalica. I unutar ovog prostora trebaosigurati ventilaciju, a po potrebi i grijanje.

Kod manjih crpnih stanica s uronjenim crpkama, slika 1.6::01(b), strojarnice uop e nema.

(3) Komandna prostorija je prostor koji sadri potrebnu elektronsku opremu za automatskoupravljanje crpnim agregatima, odnosno radom crpne stanice. Automatski rad se sastoji uukap anju i iskap anju crpki sukladno njihovom reimu rada. Pored ovoga, automatika obuhva a i

jednoliko radno optere enje svih crpki, uklju uju i i rezervne.

U objektu crpne stanice je potrebno realizirati i energetski priklju ak, u skladu sa zahtjevimaelektrodistribucijskog poduze a, pa se esto uz crpnu stanicu (naro ito za crpne stanice velikoginstaliranog kapaciteta) izvodi i transformatorska stanica.


15/15

Zbog startanja i mogu nosti (kontroliranog ili nekontroliranog) zaustavljanja pogona jednog ili svihcrpnih agregata, promjene optere enja, te brzog zatvaranja cjevovoda, kod crpnih se stanicamoe javiti vodni udar . Zato crpne stanice naj e e sadre i opremu za zatitu od vodnog udara.U na elu, prora un vodnog udara radi se za slu ajeve kada je duljina tla nog cjevovoda ve a od50 [m], a visina dizanja od 20 [m]. Ako se ukae potrebnim, zatita od vodnog udara se obi noprovodi ugradnjom:

(1) povratnog ventila koji se sporije zatvara, tako da dio povratne vode proputa kroz crpku nazad,

u crpni spremnik,

(2) obilaznog cjevovoda s kontrolnom zapornicom koja se otvara kad tlak poraste iznaddoputenog, tako er proputaju i vodu natrag, u crpni spremnik,

(3) zra nog kotla koji ima zadatak (a) da kompenzira smanjenje tlaka u cjevovodu, odnosno daspre ava prekidanje vodnog stupca kada se udarni val rasprostire od crpke i (b) da amortiziraudarni val kada se on rasprostire prema crpki,

(4) vodne komore koja nadomjeta vodu izgubljenu u gibanju i amortizira povratni udarni val.Primjena vodne komore dolazi u obzir ako za njen smjetaj postoje povoljni visinski odnosi uokolini crpne stanice.

Crpne_stanice

Documents

Transcript of Crpne_stanice