Технологический расчет водоснабжения молочно-товарной и свино-товарной ферм

Таблица 3

Экономические скорости движения воды в трубах

Расчет высоты водонапорной башни

Как выше было указано, что принимается башенная система водоснабжения, и при этом возникает необходимость определения ее высоты, которая должна быть такой, чтобы обеспечить статическим давлением подачу воды к потребителям, когда водоподъемная машина не работает.

Для расчета высоты водонапорной башни используют формулу:

где Hсв.н - свободный напор воды в трубопроводе, равный для одноэтажных зданий 10 м, для двухэтажных-14 м, а для трехэтажных - 18 м; Hсм - суммарные потери напора от водонапорной башни до предполагаемой диктующей точки водопроводной сети, м; Hгеод. - геодезическая разница уровней месторасположения водонапорной башни и диктующей точки водопроводной сети, м.

Если диктующая точка системы расположена выше по уровню на топографическом плане местности по отношению к водонапорной башне, то знак Hгеод. принимается положительным, а если ниже, то - отрицательным.

Диктующей точкой водопроводной сети называется такая точка, куда доставка воды затруднена из-за того, что она расположена очень далеко от водонапорной башни или она расположена достаточно высоко от нее по рельефу местности. Так как в рассматриваемой схеме внешней водопроводной сети мы не знаем какая из двух точек (а) и (к) является диктующей, то, следовательно, высоту водонапорной башни предварительно вычисляем по этим двум точкам и полученная наибольшая величина указывает, что диктующей точкой является эта точка, и выбор высоты водонапорной башни следует осуществлять по этой точке.

Предполагаем, что точка является диктующей:

10+(0,78+1,01+0,39+0,53+2,9+0,7)+1=17,35 м.

Следовательно, расчеты показывают, что диктующей точкой является точка (к) и выбор высоты водонапорной башни осуществляется по этой точке. И эта высота равняется 18 м. Следует отметить, что водонапорная башня выполняет сложную функцию. При превышении подачи воды над расходом, избыток воды накапливается в водонапорной башне, а если расход воды превышает над ее подачей, то недостаток воды подается из нее. При неработающем насосе весь расход воды осуществляется за счет запаса воды в водонапорной башне, поэтому статическое давление воды должно быть таким, чтобы оно, преодолевая потери напора по длине трубопровода, а также преодолевая местные потери, могло подать воду до диктующей точки.

Расчет емкости напорно-регулирующего бака водонапорной башни

Регулирование расхода и напора в разводящей сети водопровода осуществляется либо при помощи устанавливаемых на водонапорных башнях напорно-регулирующих баков, либо безбашенных систем с регулирующим воздушно-водяным котлом. Общий объем бака водонапорной башни должен вмещать регулирующий, противопожарный и аварийный запас воды.

При определении регулирующего объема бака учитывают данные максимального расхода воды потребителями и подачу ее насосной станцией.

Объем напорно-регулирующего бака водонапорной башни определяем табличным способом, определяя алгебраическую сумму подачи и расхода воды и определяя остаток воды в баке в процентах от максимального суточного расхода.

Необходимо определить часовую подачу воды в процентах от максимального суточного расхода, зная продолжительность работы водоподъемной машины. Выше было принято, что в централизованной системе водоснабжения водоподъемная машина работает в течение суток 16 часов. Тогда принимая, что за 16 часов подается 100 % от максимального суточного расхода воды, а за 1час - 6,25 % от Qсут. мах., то есть (100/16=6,25).

Так как в централизованную систему водоснабжения входят две фермы: молочнотоварная и свинотоварная, поэтому необходимо определить средние значения характера водопотребления в течение суток для этим ферм, занося их в четвертую колонку таблицы 4.

Таблица 4

К определению объема напорно-регулирующего бака водонапорной башни

Кроме этого в эту таблицу заносится алгебраическая сумма подачи и среднего расхода воды, которая определяется как разность подачи воды в процентах от максимального суточного расхода (колонка 5) и среднего расхода воды (колонка 4), учитывая при этом арифметический знак. Отрицательное значение этой суммы означает нехватку воды в напорно - регулирующем баке, а положительное значение - избыток.

При определении остатка воды в процентах от максимального суточного расхода принимают, что к моменту начала включения водоподъемной машины в работу в напорно - регулирующем баке воды не осталось, и приравнивают это значение к нулю. В таблице 4 это с 5 до 6 часов утра. В следующий час к значению нуль прибавляют значение алгебраической суммы и записывают в таблицу. При этом учитывают то, что если значение последующей алгебраической суммы со знаком плюс, его прибавляют к предыдущему значению, а если со знаком минус - отнимают. Для определения объема регулируемой части водонапорной башни из последней колонки выбирают самую большую цифру со знаком плюс (избыток) и прибавляют к нему, не учитывая знака, самую маленькую цифру со знаком минус (недостаток). В таблице это цифры +10,68 и -0,07. В результате сложения получается, что объем напорно-регулирующего бака должен составить 10,75 % от максимального суточного расхода воды.

Следовательно, объем напорно - регулирующего бака определяется:

Тогда м3.

Если для тушения пожара воду подают из водонапорной башни, то необходимо предусмотреть такой объем воды. Для этого определяют объем воды для тушения пожара:

пож = 3,6 × T × Qпож,

где T - расчетное время тушения пожара, равное 3 ч; Qпож - расход воды на тушение пожара, равный 10 л/с.

Если для тушения пожара воду используют не из водонапорной башни, а из колодца, то ее общий объем определяется:

где t-время включения в работу пожарного насоса, t = 5 мин.

Принимая, что воду для тушения пожара не берут из водонапорной башни, тогда ее объем составляет: W = 43,42 + 0,06×5×10 = 46,42 м3.

Расчетную вместимость напорно-регулирующего бака необходимо увеличивать на 2...3 % от регулируемого объема как аварийный запас.

Тогда общая вместимость будет равна:

47,29 м3.

Для обеспечения объема равного 47,29 м3 выбирается стальная, сборно-блочная водонапорная башня типа БР-50 (Рис. 2).

Водонапорная башня создает напор воды за счет поднятия напорного бака на определенную высоту. Нижнюю часть водонапорной башни утепляют земляной обсыпкой, чтобы находящийся в ней запас воды в зимнее время не замерзал. Водонапорную башню можно не утеплять при температуре воды подземных источников не менее 0 ОС и обмене воды в ней не реже одного раза в сутки. Для поддержания постоянного запаса воды в водонапорной башне водяной насос включается в работу автоматически по специальной схеме с использованием датчиков уровней воды.

Выбор водоподъемной машины

Для выбора водоподъемной машины необходимо располагать следующими сведениями: типом водоисточника (трубчатый колодец, шахтный колодец, или открытый водоисточник); требуемым полным напором; необходимой производительностью подачи воды в час и дебитом источника, причем дебит водоисточника должен быть больше производительности насоса. Устройства для забора подземных вод подразделяются на трубчатые и шахтные колодцы.

Сооружают трубчатые колодцы путем бурения скважин. Стенки буровых колодцев укрепляют обсадными трубами, выполненными из стали, асбестоцемента или полиэтилена.

Шахтные колодцы применяют для приема безнапорных вод при небольшой глубине залегания (до 40 м). Выполняют их из железобетона, кирпича и дерева. Эти колодцы имеют большую площадь сечения и небольшую длину вертикальной части.

Для забора воды из шахтных колодцев, где динамический уровень воды не превышает 3…6 м, в основном используют центробежные или вихревые насосы. Центробежные насосы используют тогда, когда нужна большая производительность при небольшом напоре воды, а вихревые насосы используют тогда, когда необходим большой напор при небольшой производительности воды. Так как у нас река, то мы сами выбирали для использования центробежный насос.

Для определения полного напора водоподъемной машины воспользуются схемой, показанной на рис.3. На этой схеме показаны водоисточник и водонапорная башня с учетом рельефа местности и основных параметров водоисточника и водонапорной башни.

Из этого рисунка видно, что необходимый полный напор водоподъемной машины определяется как сумма величин:

п = Hд + Hгед + Z + Hб + h

Все эти величины известны из условия задания на проектирование, по техническим данным выбранного оборудования или определены расчетным путем.

Следовательно Hп = 2 + 4 + 18 + 7 + 0,74 = 31,74 м.

Производительность водоподъемной машины определяется:

,

где Tн - продолжительность работы водоподъемной машины в сутки.

Тогда, с учетом максимального суточного расхода воды равным 403,91 м3 и при продолжительности работы насосной станции в течение суток 16 ч, определяется:  м3/ч. Для таких условий выбираем центробежный консольный насос для воды типа К45/55 с производительностью 45 м3/ч и с полным напором 55 м.

График суточного расхода воды

По найденным средним значениям характера водопотребления по двум фермам строим суточный график водопотребления (Рис.2). Для этого проводят координатные оси, на горизонтальной оси откладывают часы суток от 0 до 24 ч в выбранном масштабе, а на вертикальной - часовое потребление воды всеми водопотребителями в масштабе. Эта величина определяется по следующей формуле:

где Qч(i) - расход воды за определенный час суток, м3; j(i) -процент расхода воды за тот же час.

Вычисленные данные по расходам воды за определенный час суток записываем в таблицу 5.

Таблица 5

Значение часового расхода воды

По данным таблицы составляем суточный график водопотребления.

Из этого графика определяется коэффициент часовой неравномерности k2 для выбранного сектора водопотребления. Этот коэффициент определяется как отношение  к . Среднее значение определяют по формуле:  где =29,49 м3; =4,85 м3, тогда  м3. Следовательно коэффициент часовой неравномерности для данных условий по двум фермам составляет:  

Безопасность жизнедеятельности

Техника безопасности при эксплуатации насоса

К обслуживанию насосов предназначенных для перекачивания углеводородных жидкостей и нефтепродуктов допускаются лица имеющие опыт работы с насосным оборудованием ознакомленные с действующими инструкциями нормативно-технической документацией на насосное оборудование и сдавшие экзамены на допуск к самостоятельной работе и прошедший инструктаж по работе с токсичными жидкостями

Элементы безопасности заложены в самой конструкции насосов. В насосах для перекачивания жидкостей предусматривается система охлаждения, предохраняющая детали насоса и трубопроводов от температурных расширений, а также специальные меры защиты обслуживающего персонала от ожогов.

Для надежной и безопасной эксплуатации насосы оснащаются контрольными регулирующими и предохранительными приборами. Все наружные движущиеся и вращающиеся части насоса - ограждаются.

После монтажа и ремонта насосы подвергаются испытанию на герметичность согласно действующих норм. Все запорные приспособления перед монтажом после их ремонта подвергаются гидроиспытанию на прочность и герметичность.

Перед ремонтом насосы освобождаются от перекачиваемой жидкости. После слива жидкости насос продувается инертным газом и при необходимости промывается водой до полного удаления перекачиваемой жидкости.

При перекачивании горючих ядовитых и агрессивных жидкостей должны соблюдаться следующие требования:

эксплуатировать насосы в строгом соответствии с инструкцией по эксплуатации насоса;

не допускать пуск насосов в работу не залитых перекачиваемой жидкостью;

не допускать работы насосов при закрытой задвижке на нагнетательном трубопроводе;

равномерно распределять работу насосов в период межремонтного пробега;

обеспечивать постоянный контроль состояния воздушной среды в помещениях насосной;

постоянно контролировать состояние фланцевых соединений контрольноизмерительных приборов;

не допускать работы насосов при завышении (выше условного) давления в нагнетательном трубопроводе;

регистрировать работу насосного оборудования в вахтовом журнале;

запрещается эксплуатация насосов при отсутствии или неисправном состоянии средств автоматизации контроля и системы блокировок, предусмотренных конструкцией насоса.

Электробезопасность

Большинство помещений животноводческих ферм (стойла, моечные, молочные, доильные залы) по степени опасности поражения электрическим током относят к особо опасным. В них запрещается работать на токоведущих частях, находящихся под напряжением, и даже заменять под напряжением лампы. При работе в них кроме правил, указанных выше, необходимо соблюдать следующие.

Выключатели и предохранители следует размещать в соседних с сырыми сухих помещениях, а кнопки управления пусковой аппаратурой - у рабочих мест. Эти кнопки, а также светильники должны быть в пригодном для сырых помещений исполнении. Электродвигатели также должны быть специального сельскохозяйственного исполнения, например типа 4А… СХ. Соответствие исполнения электрооборудования условиям среды важно с точки зрения безопасности; реже повреждается изоляция.

На свино- и овцеводческих фермах безопасность животных обеспечивают путем естественного выравнивания потенциалов зануленными металлоконструкциями здания и оборудования без специального устройства в полу, но при этом глубина заложения стоек металлоконструкций в бетонный пол должна быть не менее 20 см. На действующих фермах она может быть меньше.

Могут успешно выравнивать потенциалы полы из железобетонных плит, если их металлическую арматуру электрически соединить между собой, с металлоконструкциями помещения и занулить. На старых деревянных фермах потенциалы не выравнивают, а металлические трубопроводы автопоения должны быть изолированы от нулевого провода и корпусов электрооборудования изоляционными вставками, прокладками, муфтами. Заземлять или занулять автопоилки и трубопроводы к ним нельзя, иначе изоляционная вставка окажется зашунтированной. Совместное применение выравнивания потенциалов и изолирующих вставок нецелесообразно, так как эти защитные мероприятия взаимно исключают друг друга. Однако для борьбы с действием на вымя коров при доении даже малых напряжений, которые снижают надой, в вакуум-провод доильной установки всегда следует включать изоляционные вставки длиной 25 см, которые необходимо ежегодно проверять на чистоту наружной и внутренней поверхностей.

Троллейные провода для электротранспорта или облучателей в животноводческих помещениях нужно подвешивать на высоте не менее 3 м. Напряжение на них подают только на время работы установки. Корпус стригального агрегата, рубильники, чугунные крышки выключателей необходимо заземлять. В качестве заземлителя передвижного электростригального пункта необходимо применять не менее двух стержней из угловой или круглой стали диаметром не менее 6мм, вертикально заглубленных в землю на 1,5м и на расстоянии 1,5…2 м один от другого. Землю вокруг стержней нужно поливать водой. Заземляющую проводку к ним можно присоединять болтами, облудив и зачистив место соединения.

Рабочие, обслуживающие электростригальный агрегат, должны знать правила электробезопасности и оказания первой помощи. Стригали должны работать, стоя на диэлектрических ковриках или сухом деревянном щите в сухой обуви. Овец также следует укладывать на деревянные щиты или столы.

На животноводческих фермах применяют электрические водонагреватели. Запрещается устанавливать электродные котлы в помещениях для животных. Их следует размещать только в помещениях электрокотельной, где кроме них могут находиться лишь технологическое оборудование и устройства защиты и автоматики.

К обслуживанию котлов допускают электриков с группой не ниже III. При неизолированном корпусе рекомендуется питать котел от отдельного трансформатора, но допускается и от общей сети. Неизолированный корпус котла должен быть занулен, если питается от сети с заземленной нейтралью. Трубопроводы и все открытые проводящие части в электрокотельной должны быть занулены в двух точках: одна - на корпусе котла, а вторая - на трубопроводе вне электрокотельной и не ближе 5 м от котла.

Котел с изолированным корпусом должен иметь кожух или ограждение высотой не менее 2 м (сплошное или из сетки с ячейками не более 25 х 25 мм). В ограждении должны быть остекленные окна для наблюдения за работой котла и дверь, запирающаяся на замок, с блокировкой, не дающей открыть ее, когда котел включен, или включить его при открытой двери.

На двери должен быть плакат «СТОЙ НАПРЯЖЕНИЕ».

В помещениях с электрообогреваемыми полами должно быть устройство для выравнивания потенциалов, состоящее из стальной сетки с ячейками 40 х 40 или 20 х 80 см, которая располагается на глубине 2…3 см над нагревательными элементами, и стальных проводников диаметром не менее 6 мм, проложенных в бетонном полу вдоль технологических проходов. Расстояние между этими проводниками или от них до сетки должно быть не более 0,6 м на свинофермах и 1,2м на фермах крупного рогатого скота. По торцам помещения эти проводники и сетка должны быть соединены между собой и с металлическими частями оборудования и здания и занулены.

Следует ежегодно проверять сопротивление постоянному току петли из двух выравнивающих потенциал проводников или из проводника и сетки. Оно не должно превышать 1 Ом.

При питании электрообогреваемых полов малым напряжением выравнивания потенциалов не требуется. Если конструкция выравнивающего устройства не позволяет проверять сопротивление петли, следует измерять напряжения прикосновения.

Пожарная безопасность

В целях обеспечения пожарной безопасности должны выполняться следующие правила и меры.

Хранение фуража в зданиях для скота допускается в количестве, не превышающем дневную норму выдачи, причем хранят его в отдельном отсеке или помещении. Все ворота и двери, предназначенные для вывода скота, должны открываться наружу и ничем не загромождаться. Ворота разрешается закрывать только на легко открываемые задвижки, или щеколды.

Зимой все площадки перед воротами и дверями очищают от снега, чтобы можно было свободно открывать и закрывать выходы для пожарной безопасности.

Топить печи разрешается только днем специально по мере проинструктированным людям, на которых возлагается персональная ответственность за режим отопления <#"696668.files/image045.gif">

где З - сумма всех годовых затрат, связанных с добычей и подачей воды; Q - годовое производство продукции, т.

Сумма всех годовых затрат слагается из следующих составляющих: А - годовые отчисления на амортизацию и текущий ремонт зданий, сооружений и оборудования; Б - годовой фонд заработной платы с учетом плановых отчислений; В - годовая стоимость электрической энергии; Д - прочие затраты, то есть затраты на рабочую одежду, запасные части.

где Бзд - балансовая стоимость зданий и сооружений, руб.; n1 - норма амортизационных отчислений на здания и сооружения, %; Боб. - балансовая стоимость оборудования, руб.; n2 - норма отчислений текущих ремонтных затрат; n3 - норма амортизационных отчислений на оборудование, %; n4 - норма отчислений на текущий ремонт оборудования.

Для постройки зданий необходимо знать цену 1 м3: 1м3 кирпича стоит 5350 руб.; 1м3 железобетона - 5320 руб.; 1м3 древесины - 5370 руб.

Нормы амортизационных отчислений принимаются равными: n1=2,9%; n2=4,3%; n3=12,6%; n4=8,8%.

Балансовая стоимость оборудования водонапорной башни БР-50 равна 30000 руб.; центробежных и вихревых насосов - 8000 руб.

Заполняем таблицу 6, где рассчитываем стоимость водопровода:

Стоимость водопровода = (сметная стоимость ∙ длину участка)/1000.

Таблица 6