ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.06.2019
Просмотров: 11587
Скачиваний: 241
141
4.19. Определить расход воды в объединенном водопроводе для целей
пожаротушения, если в населенном пункте проживает 18 тыс. чел., здания
трехэтажные, а предприятие занимает площадь менее 150 га, имеет цех
объемом 25 тыс. м
3
, расположенный в здании II степени огнестойкости, ка-
тегория В. Предприятие находится в пределах населенного пункта.
4.20. Определить расход воды для целей пожаротушения на предпри-
ятии с F < 150 га, если на территории расположено здание шириной более
60 м, W = 500 тыс. м
3
, II степени огнестойкости, категории Б. Здание за-
щищено установками с лафетными стволами Q
лаф.ст
= 60 л/с.
4.21. Определить расход воды для целей пожаротушения в объеди-
ненном водопроводе, если в населенном пункте проживает 15 тыс. чело-
век, здания трехэтажные, а предприятие площадью до 150 га имеет цех
объемом 10 тыс. м
3
, расположенный в здании II степени огнестойкости ка-
тегории В. Предприятие находится в пределах населенного пункта.
4.22. Определить расход воды для целей пожаротушения в объеди-
ненном водопроводе, если в населенном пункте проживает 36 тыс. человек,
здания четырехэтажные, а предприятие занимает площадь более 150 га,
имеет корпуса объемом 40 тыс. м
3
и 25 тыс. м
3
, I степени огнестойкости,
категории Б. Предприятие расположено вне населенного пункта.
142
Глава 5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ
СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
5.1. Обеспечение надежности работы водоводов
Одним из основных и важнейших свойств систем водоснабжения яв-
ляется их надежность. В нашей стране принято следующее определение
надежности. Надежность есть свойство объекта выполнять заданные
функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных
показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и
условиям использования, технического обслуживания, ремонта.
Под объектом здесь может пониматься как система в целом, так и от-
дельные её элементы. Надежность включает в себя следующие понятия:
безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость.
Система водоснабжения может находиться в следующих основных
состояниях:
•
полной работоспособности, т. е. система может выполнять функ-
ции водоснабжения на заданном уровне;
•
неполной работоспособности, т. е. система может выполнять функ-
ции водообеспечения на уровне, более низком, чем нормальный, но не ни-
же установленного нормами допустимого предела;
• неработоспособности (состояние отказа), т. е. система не может
выполнять функции водообеспечения на нормальном или допустимом
сниженном уровне.
Обеспечение надежности водоводов, осуществляющих подачу воды
от источника воды к потребителю, является важнейшей задачей. Отказ во-
доводов при одном источнике может вызвать полный отказ системы водо-
снабжения. Одним из наиболее часто применяемых методов повышения
надежности работы водоводов является метод резервирования. При этом
могут использоваться два способа резервирования: без перемычек и с пе-
ремычками. Резервирование есть метод повышения надежности объекта
введением избыточности.
В случае резервирования без перемычек введение избыточности в
систему водоводов производится за счет увеличения числа параллельно
проложенных линий. Различают следующие возможные режимы работы
резервных элементов:
•
ненагруженный резерв – резервные элементы при обычной работе
не несут нагрузки;
•
нагруженный резерв – резервные элементы работают в том же ре-
жиме, что и остальные;
•
облегченный резерв – резервные элементы находятся на облегчен-
ном режиме по сравнению с остальными.
143
Ненагруженный резерв неэкономичен и практически не применяется
в водоснабжении.
Нагруженный резерв применяется наиболее широко. При этом в пери-
од нормального функционирования все линии работают в облегченном
режиме. Полную нагрузку линии несут в случае отказа резервных элемен-
тов, т. е. в аварийной ситуации. В системах водоснабжения используется
обычно принцип постоянного резервирования, т. е. n параллельно рабо-
тающих линий участвуют одновременно в работе и несут одинаковую на-
грузку. Таким образом, все водоводы являются обезличенными и фактиче-
ски не разделяются на основные и резервные. Отношение числа резервных
линий n
p
к числу основных n
o
называется кратностью резервирования,
K = n
p
/n
o
. Очевидно, что надежность системы возрастает при увеличении
кратности резервирования. Однако при этом возрастает и стоимость сис-
темы водоснабжения. Решение задачи оптимального резервирования сис-
темы напорных водоводов сводится к нахождению варианта, отвечающего
требованиям надежности и экономичности. Эта задача решается при усло-
вии, что подача воды в случае аварии не должна снижаться ниже величи-
ны, заданной СНиП. То есть в случае повреждения одного водовода или
его участка допускается снижать общую подачу воды на хозяйственно-
питьевые цели не более чем на 30 % (Q
хоз.-пит
) расчетного расхода, на про-
изводственные цели – не ниже значения расхода по аварийному графи-
ку(Q
пр.ав
). Расход воды на пожаротушение должен обеспечиваться полно-
стью (Q
пож
).
Таким образом, должен гарантироваться расход
Q
ав
= 0,7Q
хоз.-пит
+ Q
пр.ав
+ Q
пож
. (5.1)
Требуемое количество параллельно уложенных водоводов n, обеспе-
чивающих расход
ав
Q
при выходе из строя одного водовода, можно опре-
делить следующим образом.
Определим напор насоса при работе всех водоводов:
2
н
св
2
s
H
Q
H
z
n
=
+
+ Δ
, (5.2)
где
s
– сопротивление одного водовода (принимается, что материал, длина
и диаметр всех водоводов одинаковы);
n
– количество водоводов;
H
св
– свободный напор в конце водовода;
Δ
z
– разница геометрических от-
меток конца водовода (в месте подсоединения к сети) и оси насоса;
Q
– расчетный расход в безаварийной ситуации.
Определим требуемый напор насоса при выходе из строя одного во-
довода:
144
(
)
2
н.ав
ав
св
2
1
s
H
Q
H
z
n
=
+
+ Δ
−
. (5.3)
При этом свободный напор может оставаться таким же, как и при ра-
боте всех водоводов или снижаться, но не менее чем до величины, гаран-
тирующей свободный напор в наиболее неблагоприятной диктующей точ-
ке водопроводной сети не менее 10 м.
Из формулы (5.3) следует
(
)
ав
н.ав
св
1
s
n
Q
H
H
z
= +
−
− Δ
. (5.4)
Для расчета
n
по формуле (5.4) необходимо определить
Q
ав
по форму-
ле (5.1),
s
по формуле
s = Al
, где
А
– удельное сопротивление,
l
– длина во-
допровода.
Значения
Н
св
,
Δ
z
обычно заданы. Значение
Н
н.ав
можно определить из
рассмотрения совместной работы насоса и водоводов (рис. 5.1). Из рис. 5.1
следует, что значению расхода
Q
ав
соответствует напор насоса
Н
н.ав
.
Рис. 5.1. Совместная работа насоса и водоводов:
1 – основная характеристика насоса; 2 – характеристика
водоводов в безаварийном состоянии; 3 – характеристика
водоводов при выходе из строя одного водовода
Значение
n
, найденное по формуле (5.4), следует округлить до бли-
жайшего большего целого. Это число должно быть, как правило, не менее
двух. С другой стороны, в практике водоснабжения число параллельных
водоводов при строительстве новых систем редко превышает три. Это объ-
ясняется тем, что эффективность от введения большого количества водо-
водов резко падает, что хорошо показано на рис. 5.2.
1
2
3
145
Рис. 5.2. Зависимость снижения подачи воды от числа
водоводов при постоянном напоре водопитателя
Здесь же прослеживается зависимость снижения подачи воды, равная
Q
ав
/
Q
от числа водоводов
n
при постоянном напоре водопитателя (насоса).
Видно, что при увеличении
n
с двух до трех
α увеличивается на 17 %, при
увеличении
n
с трех до четырех – на 8 %, с четырех до пяти – только на 5 %.
Кроме того, системы параллельно уложенных водоводов без перемы-
чек используются только в тех случаях, когда трассы отдельных водоводов
приходится проводить на большом расстоянии друг от друга. Устройство
перемычек между линиями водоводов дает существенные преимущества в
обеспечении надежности системы водоснабжения и широко распростране-
но в практике водоснабжения. Устройство перемычек может оказаться не-
целесообразным лишь для водоводов относительно малой протяженности.
Наличие перемычек позволяет при любой аварии на линиях водоводов
выключать не всю линию, а только ее поврежденную часть. При этом ос-
таются работоспособными
m –
1 участков поврежденной линии и целиком
другие линии. В таких условиях снижение пропускной способности систе-
мы водоводов будет значительно меньше, чем при полном выключении
одного водовода. Рассмотрим метод определения количества перемычек
m
,
необходимого для того, чтобы расход воды через систему
n
водоводов при
аварии был не ниже значения
Q
ав
, определяемого по формуле (5.1). Число
участков между перемычками на каждом водоводе равно
m +
1 (рис. 5.3).