Оперативный резерв насосного оборудования устанавливается на насосной станции для компенсации возросших потерь напора в водопроводной сети в следствии отключения, для ремонта, аварийных участков. Фактически [4] не предусматривает установку оперативного резерва насосного оборудования, а рекомендует установку только ремонтного резерва.
В нашем случае при включении дополнительно одного насоса оперативного резерва, то есть при работе трех насосов одновременно, на выходе из насосной станции напор будет составлять:
Н = Но – Sоn ∙ q2, м; где Sоn = Sо / n2,
Но – свободный напор в насосной станции, м (определен в пункте 1);
Sо – эквивалентное гидравлическое сопротивление насоса (определено в пункте 1);
Sоn – эквивалентное гидравлическое сопротивление насосной станции;
n – количество работающих насосов;
q – расход воды поступающий в водопроводную сеть от насосной станции, м3/с.
Sо3 = 448,6 / 32 = 49,84 с/ м5
Н = 59,5 – 49,84 ∙ 0,344382 = 53,6 м.
При обычном режиме работы насосной станции напор составит:
Н = 59,5 – 112,15 ∙ 0,344382 = 46,2 м.
Таким образом, напор, при включении одного дополнительного насоса из оперативного резерва, увеличивается на 7,4 метра по сравнению с нормальным режимом работы насосной станции.
Была проведена серия гидравлических расчетов с нефиксированными узловыми отборами, с последовательно выключаемыми участками кольцевой водопроводной сети, при одновременной работе трех насосов марки Д 800 – 57. При этом фиксировалось количество воды поступающей из водонапорной башни и насосной станции в сеть.
При отключении участков 6-7, 7-8 и нс-7 количество воды, поступающее из водонапорной башни, превышало расчетный расход (0,1179 м3/с). В связи с тем, что в этих условиях бак водонапорной башни опорожняется раньше, чем это предусмотрено, то были проведены повторные расчеты в предположении, что из водонапорной башни вода не поступает. В других случаях (при отключении участков 2-вб, 4-5, 5-6, 2-9, 6-9, 4-9, 8-9), все водопотребители будут снабжены водой в достаточном количестве, а также соблюдается требуемый напор в каждом узле. При отключении участков 1-2, 2-3, 3-4, 1-8 в узлах будет наблюдаться недостаток напора.
Результаты расчетов приведены в таблице 3.
Анализируя полученные результаты видим:
- диктующими надежность узлами являются узлы 1 и 3, в которых часть водопотребителей в течении года, примерно 5 раз (а = ∑L ∙ λ; ∑L – суммарная длинна выключенных участков с недостатком напора в узлах 1 и 3, λ – интенсивность отказов; n = 5,655 ∙ 1 ≈ 5 раз) не будут получать воду во время ремонта водопроводной сети;
- рассчитываемая кольцевая водопроводная сеть имеет недостатки напора в диктующих узлах, при отключении участков 1-2, 2-3, 3-4, 1-8, 6-7, 7-8 и нс-7. Таким образом: Тн = То + Тн(1);
- в состояниях с одним отключенным участком (то есть в подмножестве Т1) система находится в состояниях с напорами в узлах не менее 10 метров водяного столба (то есть с допустимым снижением давления по [4]);
- снижение подачи воды при отключении одного участка не превышает 30%, что соответствует требованиям [4].
Найдем временные показатели для нашей сети:
Ниже приведенные параметры необходимые для дальнейших расчетов были определены в пункте 2:
∑L = 11,025 км,
То = 0,962 годового периода,
Т1 = 13,43сут.
Находим период времени, при котором отключен один участок и в диктующих узлах недостает напора:
Тс(1) = ∑Lоткл. / ∑L = 5,655 / 11,025 = 0,51
Этот период относится к периоду времени со сниженным качеством функционирования системы.
Определим период времени, при котором отключен один участок и все потребители получают достаточное количество воды, этот период относится ко времени нормальной работы сети:
Тн(1) = [∑L – Lоткл.] / ∑L = [11,025 – 5,655] / 11,025 = 0,49
Период времени при котором сеть работает исправно:
Тн = То + Тн(1) ∙ Т1 = 0,962 ∙ 365 + 0,49 ∙ 13,43 = 351,13 + 6,58 = 357,71 дня (98 %)
Время сниженной работы:
Тс = Тс(1) ∙ Т1 = 0,51 ∙ 13,43 = 6,85 дня (1,9 %)
Время работы в аварийном режиме:
Та = 100 – (Тн + Тс) = 100 – (98 + 1,9) = 0,1 %
Время работы кольцевой водопроводной сети со сниженным уровнем функционирования (то есть в некоторых узлах недостаточный напор, но он более 10 метров) составляет
Тс = 1,9 % годового периода (или 6,85 дня).
В течение года система будет работать нормально Тн = 98 % годового периода (или 357,71 дня) – этот показатель является показателем высоконадежных систем.
Запроектированная кольцевая водопроводная сеть является надежной сложной технической системой.
Литература
1. Гидравлические и технико-экономические расчеты систем подачи и распределения воды (программное обеспечение для персональных компьютеров) Часть 1: Методические указания / Сост.: Е.М. Гальперин, В.А. Зайко, А.Г. Коваленко; Самарская государственная архитектурно-строительная академия. Самара, 1997.
2. Расчет надежности функционирования кольцевых водопроводных сетей: Методические указания / Сост.: Е.М. Гальперин; Самарская государственная архитектурно-строительная академия. Самара, 2009
3. Каталог насосов типа «Д».
4. СНиП 2.04.02.-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1985