Подключение насосной станции к скважине своими руками

Подключение насосной станции к скважине своими руками
Подключение насосной станции к скважине своими руками

Подключение насосной станции к скважине своими руками

Введение. Назначение насосных станций. 

 

Насосные станции систем водоснабжения и водоотведения представляют собой сложный комплекс сооружений и оборудования, обеспечивающий водоподачу или водоотведение в соответствии с нуждами потребителя. Это насосы и двигатели к ним различных типов, контрольно-измерительные приборы, трубопроводы как в пределах помещения насосной станции, так и вне ее, регулирующая и запорная арматура, электрооборудование и т.д.

Состав сооружений, конструктивные особенности насосной станции тип и число основного и вспомогательного оборудования определяется с учетом назначения насосной станции и технологическими требованиями к ней.

 

Классификация насосных станций.

 

По своему назначению в системе водоснабжения и водоотведения насосные станции подразделяются:

Водопроводные: по своему назначению и расположению в общей схеме водоснабжения делятся на станции, первого подъема, второго подъема, повысительные и циркуляционные.

Насосные станции первого подъема забирают воду из источника водоснабжения и подают ее на очистные сооружения или, если не требуется очистки, непосредственно в резервуары, сеть, водонапорную башню в зависимости от принятой схемы водоснабжения. На промышленных предприятиях с процессами, предъявляющими различные требования к качеству воды, на одной и той же насосной станции могут быть установлены насосы, подающие воду как на очистные сооружения, так и непосредственно на предприятия без очистки.

Насосные станции второго подъема служат для подачи очищенной воды из резервуаров чистой воды потребителю.

В некоторых случаях насосные станции первого и второго подъемов могут быть размещены в одном помещении, что позволяет уменьшить расходы на строительство и эксплуатацию. Однако такое решение может иметь место только при определенном виде водоисточника, типе очистных сооружений и рельефе местности.

Повысительные насосные станции предназначены для повышения напора в водопроводной сети или водоводе. В этом случае вода забирается из одной сети и под увеличенным напором подается в другую сеть или в последующий участок длинного напорного водовода.

Циркуляционные насосные станции входят в схемы оборотного водоснабжения промышленных предприятий и тепловых электростанций. На этих станциях одни подают отработанную воду на охлаждение или очистные устройства, а другие возвращают ее снова к промышленным агрегатам.

Канализационные: их назначение в схемах канализации заключается в подъеме воды на очистные сооружения, если рельеф местности не позволяет подавать воду самотеком. Канализационные насосные станции устраиваются также во избежание большого заглубления канализационного коллектора. В этом случае сточные воды из заглубленного коллектора подаются в другой коллектор расположенный выше.

 

 


Принципиальные схемы насосных станций.

 

По расположению в общей схеме канализационные насосные станции подразделяются на главные, служащие для перекачки сточных вод со всей территории населенного пункта и районные, предназначенные для перекачки сточных вод с части территории населенного пункта или промышленного предприятия. Районные насосные станции перекачивают сточные воды или непосредственно на очистные сооружения, или в выше лежащий коллектор.

 

clip_image002

Рис. 1. Схема компоновки насосных станций различного назначения

а — насосная станция I подъема из открытого водоисточника;

б — насосная станция II подъема;

в — повысительная насосная станция;

г — циркуляционная насосная станция;

д — насосная станция водоотведения;

1 — водозабор;

2 — самотечные водоводы;

3 — водоприемно-сеточный колодец;

4 — всасывающие трубы;

5 — насосная станция;

6 — напорные водоводы;

7 — очистные сооружения;

8 — резервуары чистой воды;

9 — потребители технической воды

10 — приемные камеры;

11 — охлаждающие или очистные сооружения;

12— самотечный коллектор;  

13 — помещение решеток  

 

 


Основные требования к их сооружениям и оборудованию.

 При строительстве насосных станций необходимо избегать излишеств в составе и размерах сооружений, размерах зданий, основном и вспомогательном оборудовании, архитектурном оформлении и т.д.

При строительстве станций необходимо учитывать грунтовые и гидрогеологические условия места строительства, чтобы избежать излишних трудозатрат, возможного затопления станции, размыва русла, нарушения рыбного хозяйства и т.д.

Для водоснабжения используются поверхностные источники водоснабжения (реки, озера, водохранилища), подземные воды (артезианские и грунтовые), подрусловые воды. В отдельных случаях используется морская вода, что требует строительства насосных станций особого морского типа. В каждом случае состав сооружений, их тип и компоновка определяется не только видом источника водоснабжения, но и его особенностями.

 

В состав насосных станций первого подъема входят (см. рис. 1а):

·        водозаборное сооружение, предназначенное для забора требуемого количества воды из водоисточника, предварительной очистки ее от загрязнений;

·        сооружения, транспортирующие воду от водозаборного устройства до водоприемного сооружения насосной станции;

·        водоприемное сооружение, предназначенное для подвода воды к всасывающим трубам насоса;

·        всасывающие трубы;

·        здание насосной станции со всем необходимым гидромеханическим, энергетическим и вспомогательным оборудованием;

·        напорные водоводы;

·        водовыпускное сооружение, предназначенное для спокойного выпуска воды в канал, на очистные или технологические сооружения.

В зависимости от естественных эксплуатационных или производственных условий некоторых сооружений может не быть вообще или они могут быть объединены. Основным фактором, определяющим общую схему компоновки и конструктивные решения отдельных сооружений, является размещение водозаборного сооружения по отношению к зданию насосной станции - совмещенное или раздельное.

При наличии у берега реки или водохранилища глубин, обеспечивающих нормальные условия для забора воды и при относительно небольших колебаниях горизонта воды (до 5-8 м) обычно устраивают береговые насосные станции совмещенного типа. В зависимости от формы берегов и геологических условий здание станции может быть расположено непосредственно на берегу у уреза максимального горизонта воды или на некотором удалении от берега в конце подводящего канала.

Береговые насосные станции раздельного типа применяют при широкой затопляемой пойме. Водозаборные сооружения располагают вблизи уреза максимального горизонта воды, а здание станции - у береговой надпойменной террасы. Между водозабором и зданием насосной станции укладывают самотечные водоводы.

При значительных колебаниях уровня воды (12-20 м) здание станции выносят в русло реки, то есть применяют русловые совмещенные насосные станции.

В условиях пологого русла реки и малых глубин рекомендуется применять русловые насосные станции раздельного типа, у которых вода из оголовка водозабора, расположенного в русле реки, поступает в водоприемник станции, размещенной на берегу по самотечным водоводам.

Русловые насосные станции применяют также и при заборе воды из водохранилищ. В этом случае при проектировании проверяют целесообразность совмещения насосной станции с плотиной и использование в качестве водозабора башни донного выпуска или головного сооружения поверхностного водосброса.

В водозабор подземных вод, как правило, входят приемные устройства (скважины, шахтные колодцы, лучевые водозаборы, горизонтальные водосборы, каптажи источников), насосы и трубопроводы, связывающие отдельные приемные устройства с насосной станцией или водоводами.

В зависимости от суммарной подачи насосной станции, мощности водоносного пласта и глубины его залегания возможны схемы индивидуального или группового водозабора. В первом случае каждая скважина имеет свой собственный насос. Вода от каждой скважины подается в сборный коллектор или непосредственно в водонапорную башню, а оттуда в сеть.

Использование буровых скважин в качестве источников водоснабжения возможно и без установки в них дорогостоящего гидромеханического оборудования (артезианских насосов). Водозаборное устройство при этом представляет собой ряд скважин, подключенных к общему водоводу, который заканчивается в водосборном колодце общей для всех скважины насосной станций. Водозаборные скважины размещаются на некотором расстоянии друг от друга, определенном местными гидрогеологическими условиями. Над скважинами устраивают колодцы, в которых устанавливают необходимую запорную и регулирующую арматуру и измерительные приборы.

При относительно неглубоком уровне грунтовых вод вода забирается трубопроводом, работающим как сифон за счет разности между динамическим уровнем воды в скважине и уровнем воды в водосбросном колодце насосной станции.

 

Насосные станции второго подъема (рис. 1б). Значительная удаленность, как правило, насосных станции второго подъема от источника водоснабжения и независимость работы насосов станции от режима водоисточника позволяют в большой мере упростить схему компоновки основных сооружений станции. Чаще всего применяется следующая схема: вода напорными трубопроводами станции первого подъема подается на очистные сооружения. После них отфильтрованная вода поступает в резервуары чистой воды (РЧВ), из которых она забирается насосами станции второго подъема и подается в сеть или водонапорную башню.

 

Принципиальные схемы компоновки сооружений повысительных насосных станций (рис. 1в) определяются типом водовода, по которому передается вода и расходом транспортируемого потока. Для транспортировки большого количества воды используется чаще всего открытые каналы. Наиболее типичным для этих условий решением является то, при котором вода головной насосной станции забирается из водоисточника и подается в канал, на котором через определенные расстояния размещаются станции промежуточного водоподъема, последовательно подкачивающие воду. Продольный профиль канала при этом приобретает ступенчатый характер с отдельными самотечными участками, расположенными на разных отметках. 

Схемы головных насосных станций, практически не отличаются от уже рассмотренных схем водопроводных насосных станций первого подъема.

Специфическими являются лишь конструкции сооружений для выпуска воды в первый самотечный участок канала. Промежуточная насосная станция, совмещенная с водоприемником, забирает воду из аванкамеры, представляющий собой расширенный участок канала. Вода по относительно коротким трубопроводам подается в водовыпускное сооружение, из которого поступает в напорный бассейн и затем в следующий участок канала.

При использовании для передачи воды на дальние расстояния напорных водоводов приходится создавать в начальной точке водовода весьма большой напор, что требует применения высоконапорных, дорогих труб. Для снижения давления в трубах водовод разбивают на несколько участков, располагая в начальной точке каждого участка повысительную насосную станцию, забирающую воду из безнапорного резервуара.

 

Циркуляционные насосные станции (рис. 1г). Для промышленных предприятий, имеющих оборотную систему водоснабжения основным элементом, побуждающим движение воды, является циркуляционная насосная станция. На этих насосных станциях имеется, как правило, две группы насосов: одна из них подает отработанную на предприятии воду на охлаждающее устройство, а другая возвращает охлажденную воду опять на производство.

 

Канализационные насосные станции (рис. 1д). Характерной особенностью любой схемы компоновки канализационной насосной станции является наличие приемного резервуара, сглаживающего неравномерность притока сточной жидкости к насосам. Резервуар может располагаться в одном здании с насосной станцией или раздельно. Для предохранения насосов от засорения или поломок сточные воды перед поступлением в насос пропускаются через решетки, устанавливаемые в помещении приемного резервуара.

 

 


Конструкции и типы насосных станций

Тип водопроводной насосной станции диктуется ее назначением и подачей, видом и режимом источника водоснабжения, типом и характеристикой основного насосного оборудования, климатическими условиями, рельефом и гидрогеологическим строением местности.

Тип канализационной станций определяется, главным образом, глубиной заложения подводящего коллектора, объемом сточных вод и регулярностью их поступления, гидрологическими условиями (в частности наличием грунтовых вод), типом устанавливаемых насосов.

Сочетания указанных условий позволяет классифицировать насосные станции по следующим признакам:

·        по характеру основного оборудования насосные станции могут быть:

а) с центробежными насосами;

б) с осевыми, диагональными, горизонтальными или вертикальными насосами;

в) с объемными насосами;

·        по расположению лопастных насосов относительно уровня воды в приемном резервуаре (водозаборе или РЧВ) насосные станции подразделяются:

а) на станции, где насосы, располагаются с положительной высотой всасывания;

б) на станции, где насосы работают с подпором.

·        по расположению относительно земли насосные станции могут быть:

а) заглубленные ( шахтного типа );

б) частично заглубленные;

в) наземные.

На рисунке 2 представлены различные схемы зданий водопроводных насосных станций.

clip_image004

 

clip_image006

 

 

Рис. 2. Конструктивные схемы зданий водопроводных насосных станций

а, б – наземные насосные станции; в, г, д, е, ж, з, и – заглубленные насосные станции (в, г, д, е – здания камерного типа; ж – здание блочного типа; з, и – здания шахтного типа)

а – здание насосной станции, совмещенное в водозабором

б – раздельное размещение здания насосной станции с водозабором;

в – здание насосной станции с «сухой камерой» объединенное с водозаборными сооружениями;

г - здание насосной станции с «сухой камерой» расположенное на удалении от водозаборных сооружений;

д - здание насосной станции с «мокрой камерой» совмещенное с водозаборными сооружениями (насосные агрегаты располагаются в сухом помещении над камерой);

е -  здание насосной станции с «мокрой камерой» совмещенное с водозаборными сооружениями (насосные агрегаты располагаются в камере);

ж – здание блочного типа совмещенное с водозабором;

з – шахтно-камерная конструкция здания насосной станции;

и – блочно-камерная конструкция здания насосной станции.

 

Конструктивные решения зданий водопроводных насосных станций в этом отношении могут быть весьма разнообразными. Общей чертой, характерной для насосных станций, которые забирают воду из открытых водоисточников, является заглубление станции для обеспечения необходимой высоты всасывания или подпора насосов при всех колебаниях уровня. Подземная часть здания всегда подвергается большим нагрузкам от давления грунта и грунтовых вод, и поэтому ее выполняют, исходя из соображений прочности и водонепроницаемости в виде массивных железобетонных конструкций. Наиболее часто встречающимися конструкциями подземных частей насосных станций, совмещенных с водозаборным сооружением, является блочная и камерная.

Блочная конструкция характерна для крупных насосных станций, оборудованных высокопроизводительными вертикальными центробежными и осевыми насосами. Всасывающие трубы этих насосов имеют сложную пространственную форму; трубы устраивают в монолитных массивных бетонных блоках, являющихся одновременно и фундаментом здания.

При камерном типе здания станции его подземная часть выполняется в виде тонкостенной полой конструкции - камеры. В зданиях насосных станций с сухой камерой последняя отделена от водоприемного сооружения сплошной стенкой, через которую проходят всасывающие тубы насосов. Колебания уровня при этом, могут быть какими угодно. Здания станции камерного типа с мокрой камерой оборудуются, как правило, осевыми насосами с вертикальным валом; здания с сухой камерой - насосами любого типа.

Здания насосных станций, выполненных раздельно от водоприемных сооружений, могут быть камерного или так называемого незаглубленного типа. В первом случае они выполняются заглубленными или частично заглубленными с сухой камерой, во втором случае они находятся на некотором удалении от источника водоснабжения и располагаются преимущественно на поверхности земли. Здания станции незаглубленного типа представляют собой обычное здание промышленного назначения с отметкой пола всегда выше отметок уровня воды в водоисточнике или грунтовых вод. Насосные агрегаты устанавливаются на отдельные фундаменты, несвязанные конструктивно со зданием станции. Вода забирается всасывающими трубами достаточной протяженности непосредственно из источника или из специального водоприемного колодца. Здания насосной станции незаглубленного типа оборудуют  центробежными насосами с горизонтальным валом.

 

Здания канализационных насосных станций выполняют в подавляющем большинстве случаев заглубленными или частично заглубленными камерного типа с сухой камерой (рис. 3).

По форме здания насосной станции в плане различают;

 а) круглые здания;

б) прямоугольные.

Круглая форма здания удобна при производстве работ опускным способом, но в отношении размещения оборудования, трубопроводов и подъемно - транспортных средств она менее удобна, чем прямоугольная.

При малом заглублении станции и большом числе насосов целесообразно выполнять здание насосной станции прямоугольного типа.

По характеру управления насосные станции могут быть:

а) с ручным управлением - все операции по выключению и включению агрегатов производятся обслуживающим персоналом;

б) автоматические - все операции по управлению выполняются соответствующими приборами;

в) с дистанционным управлением - выключение и включение агрегатов выполняется из диспетчерского пункта, значительно удаленного от станции.

По расположению приемного резервуара относительно машинного зала насосные станции бывают:

а) совмещенного типа;

б) с раздельным расположением резервуара.

clip_image008

 

Рис. 3. Схемы канализационных насосных станций

а – раздельная;

б – совмещенная;

в – совмещенная на скальных грунтах.

 


Определение производительности и напора водопроводных насосных станций первого подъема

 При определении производительности насосов первого подъема возможны два основных случая:

1.    Насосная станция подает воду на очистные сооружения для хозяйственно-питьевых или производственных нужд;

2.    Насосная станция подает воду в резервуары чистой воды без очистки либо без очистки непосредственно потребителю.

При работе насосной станции по первому варианту расчетную часовую производительность определяют по формуле:

clip_image010clip_image012,                  (1)

 

где Qсут. мак. – максимальный суточный расход, м3/сут;

clip_image014 - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды станции, принимается равным 1,04…1,11 в зависимости от качества воды в источнике водоснабжения, конструкции фильтров, принятой интенсивности промывки и схемы повторного использования промывной воды;

Т – продолжительность работы насосной станции, принимаемая обычно 24 часа.

Если насосная станция первого подъема работает по второму варианту, то ее расчетную часовую производительность определяют по аналогичной формуле, но с коэффициентом clip_image014[1], учитывающий расход воды на собственные нужды, принимаемый равным 1,01…1,02.

С целью сокращения размеров сооружений и стабилизации процесса очистки, режим работы насосной станции обычно назначается равномерной в течение суток. Если же водопотребление в течение суток неравномерно, подача насосной станции должна назначаться по максимальному часовому расходу потребителя (при отсутствии регулирующей емкости) и по среднечасовому расходу потребления (при наличии регулирующей емкости).

Окончательный выбор режима работы, а, следовательно, и подача насосной станции первого подъема определяется на основании технико-экономического обоснования с учетом технологического процесса очистки воды.

При определении подачи насосной станции первого подъема системы объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода необходимо обеспечить возможность форсированной подачи воды в часы пополнения противопожарного запаса.

Восстановление противопожарного запаса может производиться:

·        рабочими насосами, если эти насосы задействованы не круглые сутки, т.е. во время перерывов в их работе;

·        рабочими насосами за счет возможного сокращения водопотребления;

·        резервными насосами; противопожарными насосами.

В случае если на насосной станции первого подъема установлены противопожарные насосы, то их подача определяется по формуле (2):

 

clip_image010[1]clip_image016,clip_image010[2]                (2)

 

где 3Qп – полный пожарный расход за три часа (расчетная продолжительность тушения пожара в населенном пункте или на предприятии);

clip_image019 - суммарный расход воды в течение 3 часов наибольшего водопотребления (по графику водопотребления);

Q – средняя часовая подача нормально работающих насосов станции первого подъема;

Т – продолжительность пополнения пожарного запаса (принимается 24…74 часа в соответствие с требованиями СНиП 2.04.02-84).

Расчетный напор насосов станции первого подъема в каждом конкретном случае определяется по вертикальной планировке с учетом потерь напора во всасывающей и напорной линиях

 

clip_image021

 

Рис 4. Высотная схема подачи воды на очистные сооружения

1 – водоприемный береговой колодец;

2 – насос;

3 – смеситель на очистных сооружениях;

РУВ – расчетный уровень воды.

 

Как видно на рис. 4 напор насосов, м, можно определить:

Н = НГ + hω,вс + hω,н + h2 + h3 + 1, м,               (3)

 

где НГ – статический напор (геометрическая высота подъема воды), т.е. разница отметок уровней воды в смесителе очистных сооружений Zс и у всасывающих водоводов в водоприемном сеточном колодце Zр;

hω,вс - потери напора во всасывающем трубопроводе, м;

hω,н – гидравлические потери в напорном трубопроводе, м;

 h2 – потери напора в насосной станции, м ;

h3 – потери напора в водомере, м;

1 – запас напора, м.

Статический напор определяют при минимальном расчетном уровне воды в водоисточнике. Уровень воды в приемной камере водоприемного сеточного колодца устанавливается ниже уровня воды в водоеме на сумму гидравлических потерь на решетке, в самотечных водоводах и на сетке.

Для предварительных расчетов высоту расположения смесителя можно принять 4-6 м над поверхностью земли, при окончательных расчетах эту высоту устанавливают в соответствии с проектом очистной станции.

 

 


Определение производительности и напора насосов водопроводной станции второго подъема.

В зависимости от планировки местности и взаимного расположения насосной станции и аккумулирующей емкости различают следующие системы:

·        безбашенную,

·        с башней в начале сети,

·        с контррезервуаром.

Экономичность работы станций второго подъема во многом зависит от правильного выбора режима ее работы. Режим работы хоз-питьевых насосов выбирают в зависимости от режима водопотребления и наличия в сети регулирующих емкостей. Подача этих насосов может быть равномерной, при наличии больших регулирующих емкостей либо многоступенчатой при отсутствии регулирующих емкостей. В первом случае аккумулирующая емкость не должна превышать 15%, во втором случае 6% от суточной производительности. Обычно работу насосной станции принимают двух- или трехступенчатой. Под ступенчатой работой понимают работу различного числа насосов в разные часы суток. При расчете подачи насосной станции второго подъема необходимо найти оптимальный вариант режима ее работы – минимальную вместимость аккумулирующей емкости и наименьшую частоту включения насосных агрегатов.

 

clip_image023

 

Рис. 5. Совмещенный график водопотребления и равномерной и ступенчатой работы насосной станции

1 – линия водопотребления;

2 – равномерная подача насосной станции;

3 и 4 -  ступенчатая работа насосной станции (для различных вариантов подбора времени работы ступеней).

 

Определение подачи и выбор режима работы насосной станции удобно производить по совмещенному графику водопотребления и водоподачи насосной станции. По соотношению максимального и минимального водопотребления назначают количество ступеней работы насосной станции.

При соотношении clip_image025>3 принимают трехступенчатый режим работы, при соотношении clip_image025[1]=1,5…3 – двухступенчатый. При этом необходимо соблюдать следующее условие:

Q1clip_image027t1 + Q2clip_image027[1]t2  + Q3clip_image027[2]t3 = 100%,                               (4)

где Q1, Q2, и Q3  - подача насосов на первой, второй и третьей ступенях соответственно, %;

t1 ,clip_image027[3]t2, clip_image027[4]t3 – назначенное время работы соответствующих ступеней, час.

 

При наличии аккумулирующей емкости расход в час максимального водоразбора может поступать в сеть из башни, что позволяет уменьшить расчетную максимальную подачу (верхняя ступень водоподачи) насосной станции.

При безбашенной схеме водоснабжения график водоподачи хозпитьевых насосов должен совпадать с графиком водопотребления.

Насосная станция второго подъема должна обеспечивать подачу расчетного расхода воды на пожаротушение в период наиболее напряженной работы водопроводной сети, т.е. в час максимального водопотребления.

Расчетную подачу воды насосами при пожаротушении определяют по формуле (5):

 

Qпож  = Qmax.час + Qп + Qп.п – clip_image027[5]Q,                                                    (5)

 

где Qmax.час  - максимальный часовой расход, м3/час;

Qп – расход воды на наружное пожаротушение, м3/час;

Qпп – суммарный расход воды на промпредприятии (технологические, хозпитьевые нужды), м3/час;

clip_image027[6]Q -  расход воды на прием душа, мытье полов и мойку технологического оборудования на промышленных предприятиях, м3/час.

Подача воды на наружное пожаротушение может обеспечиваться группой основных насосов, при этом допускается снижение свободного напора до 10м.

В машинном зале насосной станции, как правило, устанавливают группу промывных насосов, обеспечивающие подачу воды непосредственно в коммуникации фильтров или контактных осветлителей. Их подачу определяют по формуле (6), м3/час:

 

Qпром. = F∙q∙N,                      (6)

 

где F – площадь одного фильтра, м2;

q – принятая интенсивность промывки, м3/час на 1 м2;

N – число одновременно промываемых фильтров.

 

Полный напор хозпитьевых насосов зависит от наличия и места расположения водонапорной башни. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся случаи:

·        водонапорная сеть без регулирующей емкости;

·        система водоснабжения с водонапорной башней, расположенной в начале сети;

·        регулирующая емкость размещена в конце сети (сеть с контррезервуаром).

При  отсутствии  регулирующей  емкости полный  напор насосов определяют по формуле (7), м:

 

Н = Нст + h1 + h2 + h3 + h4 + h5,                                (7)

где – Нст – статический напор, равный разности отметок земли в диктующей точке и расчетного уровня воды в резервуаре чистой воды (РЧВ),м;

h1  - потери напора во всасывающих трубопроводах от РЧВ до насосной станции, м;

h2 – потери напора в насосной станции, м ;

h3 – потери напора в водомере, м;

h4 – потери напора в напорных водоводах, м;

h5 – требуемый свободный напор в водопроводной сети в точке, выбранной за расчетную, м.

При расположении водонапорной башни в начале сети полный напор насосов определяют по зависимости (8), м:

 

Н = НГ + hω,вс + h2 + h3 + hω,н + Нб + Нр,                            (8)

 

где НГ – статический напор, равный разности отметок земли в месте расположения водонапорной башни и расчетного уровня воды в РЧВ, м;

Нб – высота ствола водонапорной башни, м;

Нр – высота бака, м;

hω,вс  - потери напора во всасывающих трубопроводах от РЧВ до насосной станции, м;

h2 – потери напора в насосной станции, м;

h3 – потери напора в водомере, м;

hω,н – потери напора в напорных водоводах, м.

На рис. 6 представлена расчетная схема насосной станции второго подъема с башней в начале сети.

clip_image029

 

Рис. 6. Высотная схема подачи воды из резервуара чистой воды в систему с башней в начале сети

1 – резервуар;

2 – насос;

3 – водонапорная башня.

 

Наличие контррезервуара изменяет режим работы как самой сети, так и насосной станции второго подъема. При этом варианте возникают случаи максимального водопотребления, когда сеть питается и от насосов и от контррезервуара (двухстороннее питание с появлением границы, на которой имеет место встреча потоков воды от насосной станции и контррезервуара), и случай максимального транзита, когда излишек воды, подаваемой насосами, поступает в контррезервуар.

При максимальном водопотреблении полный напор насосов определяют по формуле (9), м:

 

Н = НГ' + hω,вс  + h2 + h3 + hω,н' + Нсв.д ,                      (9)

 

где НГ' – статический напор, равный разности отметок земли в диктующей точке (на рис. 7 точка а) и расчетного уровня воды в РЧВ, м;

hω,вс  - потери напора во всасывающих трубопроводах от РЧВ до насосной станции, м;

h2 – потери напора в насосной станции, м ;

h3 – потери напора в водомере, м;

hω,н' – суммарные потери напора на участках сети от начальной точки до диктующей, определяемые при расчете водопроводной сети на случай максимального водоразбора, м;

Нсв.д – минимально допустимый напор в сети в диктующей точке, м.

На рис. 7 приведена высотная схема работы насосной станции второго подъема с контррезервуаром.

clip_image031

 

 

Рис. 7. Высотная схема подачи воды из резервуара чистой воды в систему с контррезервуаром

1 – резервуар;

2 – насос;

3 – водоводы, водопроводная сеть;

4 – башня - контррезервуар.

 

При максимальном транзите в контррезервуар полный напор насосов определяют по формуле (10), м:

 

Н = НГ'' + hω,вс  + h2 + h3 + hω,н''                         (10)

 

где НГ'' – статический напор, равный разности отметки дна бака контррезервуара и расчетного уровня воды в РЧВ, м;

hω,вс  - потери напора во всасывающих трубопроводах от РЧВ до насосной станции, м;

h2 – потери напора в насосной станции, м ;

h3 – потери напора в водомере, м;

hω,н'' – суммарные потери напора на участках сети от начальной точки до контррезервуара при максимальном транзите, м.

 

Полный напор при пожаротушении определяется, м:

 

Н = НГ' + hω,вс  + h2 + h3 + hω,н' + h7 + Hсв.п,                         (11)

 

где НГ' – статический напор, равный разности отметок земли в расчетной точке пожара и расчетного уровня воды в РЧВ, м;

hω,вс  - потери напора во всасывающих трубопроводах от РЧВ до насосной станции, м;

h2 – потери напора в насосной станции, м ;

h3 – потери напора в водомере, м;

hω,н' – суммарные потери напора на участках сети от начальной точки до диктующей, определяемые при расчете водопроводной сети на случай максимального водоразбора, м;

h7 – суммарные потери напора на участках сети от начальной точки до диктующей при пожаротушении, м

Нсв.д – свободный напор в расчетной точке при возникновении пожара, м, должен быть не менее 10м.

 

При определении расчетной точки пожара следует исходить из наиболее неблагоприятных условий работы насосной станции. Под этими условиями понимается возможности возникновения пожара в наиболее возвышенных и удаленных от насосной станции точках территории, обслуживаемой водопроводом.

Если в насосной станции установлена объединенная хозяйственно-пожарная либо пожарная группы насосов, то за расчетный уровень воды в РЧВ принимается уровень пожарного запаса, для хозяйственно-питьевой группы – средний уровень воды в резервуарах. Если данные о расчетных уровнях и хранении пожарного запаса отсутствуют, уровень хранения пожарного запаса принимают на 1 м выше, минимального уровня воды в резервуарах, а средний уровень – на 2,4 м выше минимального уровня.

 

 


Особенность расчета подачи и напора пожарных насосов

Подача пожарных насосов зависит от того, какая система пожаротушения принята для данного водопровода – высокого и низкого давления. При системе пожаротушения высокого давления подачу пожарных насосов выбирают из расчета обеспечения всего расхода (максимальный хозяйственный суммируют с противопожарным), а при системе пожаротушения низкого давления их подачу устанавливают из расчета совместной работы пожарных и хозяйственно-питьевых насосов при обеспечении всего расхода. В населенных пунктах чаще всего устраивают противопожарный водопровод низкого давления.

Напор, который должны развивать насосы в противопожарных водопроводах низкого давления, при расчете сети устанавливается из условий, что свободный напор в месте тушения пожара должен быть не менее 10м. При наличии пожарного депо необходимый напор обеспечивается с помощью пожарных автомашин или мотопомп.

В противопожарных водопроводах высокого давления напор, развиваемый насосами, должен обеспечивать высоту компактной струи не менее 10м на отметке наивысшей точки самого высокого здания. При отсутствии пожарного депо напор создается стационарными пожарными насосами, установленными в насосных станциях, при этом трубы сети должны быть выбраны с учетом повышения давления при пожаре.

clip_image033

Рис. 8. Схемы тушения пожара из водопровода

а – низкого давления (с подачей воды из водопроводной сети через гидранты низкого давления); б – высокого давления.

Число пожарных насосов выбирают в зависимости от системы пожаротушения, расхода, требуемого на тушение пожара, и числа резервных насосов. Как правило, должно быть не менее двух пожарных насосов. Допускается пожарные насосы устанавливать на насосных станциях первого подъема. 

 

 


Категории надежности действия водопроводных насосных станций первого и второго подъемов.

В зависимости от функционального значения насосных станций в общей системе водоснабжения они подразделяются на три категории надежности действия.

Первая категория допускает перерыв в подаче воды только на время (не более 10минут), необходимое для выключения поврежденных и включения резервных элементов (оборудования, арматуры, трубопроводов), и снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды не более 30% расчетного расхода и на производственные нужды до предела, установленного аварийным графиком работы предприятия, при длительности снижения не более 3-х суток.

 

Вторая категория допускает перерыв в подаче для проведения ремонта не более, чем на 6 часов и соответствующее снижение подачи не более, чем на 10 суток.

 

Третья категория допускает перерыв в подаче не более, чем на 24 часа и соответствующее снижение подачи не более, чем на 15 суток.

К насосным станциям различных категорий предъявляются соответствующие требования по надежности энергообеспечения (для насосных станций первой, второй категорий подключение не менее, чем к двум независимым ЛЭП), по капитальности сооружений, по резерву технологического оборудования.

От категории насосной станции зависит число резервных агрегатов (табл. 1), число всасывающих и напорных линий, количество и размещение запорно-регулирующей арматуры на внутристанционных коммуникациях.

 

Таблица 1. Число резервных агрегатов, устанавливаемых в водопроводных насосных станциях.

 

Количество рабочих агрегатов одной группы насосов.

 

Число резервных агрегатов в насосных станциях

Первая категория

Вторая категория

Третья категория

до 6

2

1

1

6   9

2

1

-

свыше 9

2

2

-

 

 

 


Расположение насосного оборудования на станциях первого и второго подъемов.

Расположение насосных агрегатов и трубопроводов в здании насосной станции должно обеспечивать надежность действия основного и вспомогательного оборудования, а также удобство, простоту и безопасность его обслуживания. Схема расположения агрегатов в здании насосных станций целиком и полностью определяется типом, размерами и числом основных насосов, а также формой машинного здания в плане.

 

clip_image035

 

Рис. 9. Расположение насосных агрегатов в круглых машинных зданиях

а,б – компоновка для совмещенных с водозабором насосных станций, обусловленная схемой подвода воды к насосам (а – подвод воды изнутри; б – подвод воды извне);

в,г,д - компоновка для раздельных насосных станций (в – агрегаты расположены в один или несколько рядов, г - агрегаты расположены уступом, д - агрегаты расположены радиально).

Круглые в плане здания насосных станций удобно строить опускным способом, поэтому станции такой формы устраивают при большом заглублении. Так как размещать в них насосное оборудование менее удобно, чем в прямоугольных станциях, круглые в плане здания возводят лишь при небольшом числе насосных агрегатов (3—5). При большем числе агрегатов строят прямоугольные здания.

 

clip_image037

 

Рис. 10. Расположение насосных агрегатов в прямоугольных машинных зданиях

а – однорядное расположение агрегатов параллельно продольной оси станции;

б – однорядное расположение агрегатов перпендикулярно продольной оси станции;

в – однорядное расположение агрегатов под углом к продольной оси станции;

г – двухрядное расположение агрегатов;

д – двухрядное расположение агрегатов в шахматном порядке.

 

Вид размещения определяется типом насоса и удобством размещения всасывающих и напорных трубопроводов с наименьшим числом их поворотов.

Однорядное расположение агрегатов (рис. 10,а и рис. 11) обеспечивает компактность размещения оборудования и, кроме того, здание насосной станции в этом случае уже, чем при расположении агрегатов по второй схеме (рис. 10,б и рис. 12), а компоновка системы трубопроводов обеспечивает наименьшие потери напора. Недостатком такой схемы расположения агрегатов является значительное увеличение длины насосной станции. Поэтому эту схему применяют для компоновки станций с небольшим числом крупных агрегатов (например, насосов типа Д).

Вторая схема однорядного расположения насосных агрегатов (см. рис. 10,б и рис. 12) также обеспечивает компактность размещения оборудования при небольшой ширине здания. Особенно удобна такая схема при установке насосов консольного типа. По такой схеме компонуют преимущественно крупные агрегаты, но такую же схему можно использовать и при компоновке небольших насосов.

При большом числе агрегатов (более 5)  различного назначения (производственные, противопожарные, для подачи хозяйственно-питьевой воды и т. п.) применяют двухрядное расположение агрегатов (рис. 10,г). Такое расположение требует увеличения ширины здания, а схема коммуникаций трубопроводов при этом усложняется.

При расположении насосов в два ряда, но в шахматном порядке (см. рис. 10,д), удается сократить ширину здания и упростить схему коммуникации трубопроводов. Насосная станция наиболее компактна, когда двигатели в одном ряду расположены против насосов в другом, но в таких случаях приходится, как правило, применять насосные агрегаты правого и левого вращения, что не возможно.

Для обеспечения безопасности обслуживания и удобства монтажа и демонтажа агрегатов последние должны иметь свободный доступ со всех сторон. Между выступающими частями насосных агрегатов нужно оставлять проход шириной не менее 1 м — при низковольтных (до 1000 В) электродвигателях и 1,2 м — при высоковольтных (более 1000 В). Расстояние между агрегатами и стеной должно быть не менее 0,7 м при их расположении в шахматном порядке и равно 1 м при их расположении по другим описанным выше схемам. Между фундаментами агрегатов и распределительным щитом следует соблюдать дистанцию 1,5 м, а между неподвижными выступающими частями прочего оборудования — не менее 0,7 м. Насосные агрегаты с диаметром напорного патрубка менее 100 мм и с электродвигателями напряжением до 1000 В, а также вспомогательное оборудование можно устанавливать непосредственно у стены без прохода или размещать два агрегата на одном фундаменте также без прохода между ними. В последнем случае вокруг сдвоенной установки необходимо оставлять проход шириной не менее 0,7 м.

 

clip_image039

 

 

Рис. 11. Однорядное расположение агрегатов параллельно продольной оси станции

clip_image041

 

Рис. 12. Однорядное расположение агрегатов перпендикулярно продольной оси станции

 

clip_image043

 

Рис. 13. Однорядное расположение агрегатов под углом к продольной оси станции

 

 


Трубопроводы насосной станции первого и второго подъемов

Трубопроводы насосной станции подразделяются на всасывающие и напорные, внутристанционные и наружные. Разные условия работы заставляют по-разному проектировать всасывающие и напорные трубопроводы.

Всасывающие внестанционные трубопроводы. Наилучшим условием для нормальной работы насосов является обеспечение каждого насоса индивидуальной всасывающей трубой. Однако это возможно только при использовании вертикальных центробежных, осевых и небольшого числа (до четырех) горизонтальных насосов. При числе горизонтальных центробежных насосов более четырех на насосных станциях раздельного типа значительно увеличиваются габариты водозаборного сооружения, усложняется устройство всасывающих коммуникаций, что приводит к удорожанию строительства гидроузла в целом. В этом случае можно принимать количество внестанционных всасывающих труб меньше числа насосов с устройством общего коллектора, к которому подключаются рабочие и резервные насосы.

Количество внестанционных всасывающих линий на насосных станциях первой и второй категории надежности должно быть не менее двух. При выключении одной линии остальные внестанционные всасывающие трубопроводы должны быть рассчитаны на пропуск полного расчетного расхода для станций первой и второй категорий и 70% расчетного расхода для третьей категории.

Расчетный расход одного всасывающего водовода определяется по формуле (12):

 

clip_image045,                             (12)

 

а для насосных станций третьей категории по формуле (13):

 

clip_image047,                        (13)

 

где Qн.с  – максимальная подача насосной станции;

 n – количество всасывающих водоводов.

 

При конструировании всасывающих линий необходимо учитывать следующие требования:

·        всасывающая линия должна быть герметичной и исключать проникновение воздуха внутрь трубы, так как наличие растворенного газа резко влияет на подачу и напор насоса, а также ухудшается его запуск в работу;

·        конструкция всасывающей линии должна исключать возможность образования в ней «воздушных мешков»;

·        трубопровод должен иметь постоянный уклон в сторону насоса не менее 0,005;

·        если всасывающий трубопровод состоит из труб разного диаметра, то между ними необходимо делать косые переходы;

·        для уменьшения потерь напора всасывающие трубопроводы должны иметь минимально возможную длину с минимумом арматуры и фасонных деталей;

·        всасывающие трубопроводы как в пределах насосной станции, так и вне ее выполняются из стальных труб на сварке с применением фланцевых соединений для присоединения к арматуре и насосам.

На рисунке 14 приведены примеры неправильного и правильного расположения всасывающих трубопроводов.

 

 

 

 

clip_image049

 

Рис. 14. Неправильное (а) и правильное (б) расположение всасывающих труб

1 – воздушный мешок;

2 – прямой переход;

3 – косой переход.

 

Приемные концы всасывающих труб в камерах водоприемных сооружений должны размещаться таким образом, чтобы обеспечивать свободный и равномерный подвод воды. Для снижения сопротивления при входе потока к всасывающим трубопроводам привариваются приемные конусы (воронки), диаметр которых принимается Двх = (1,25…1,5) d, где d диаметр всасывающей трубы (рис. 15). Центральный угол конуса воронки устраивают 8…160. Во избежание воронкообразования и  засасывания воздуха обрез приемной воронки погружается на глубину не менее 0,6 м. В случае, если указанную глубину обеспечить нельзя, то на концах приемных конусов необходимо устраивать экраны – металлические пластины размером не менее 2Двх.

clip_image051

 

 

Рис. 15. Расположение всасывающей трубы в приемной камере

 

Всасывающие трубы осевых и вертикальных насосов, имеющих сложную форму, выполняются из металла и поставляются совместно с насосами, либо изготавливаются из бетона при сооружении подводного блока насосной станции.

Напорные внутристанционные трубопроводы предназначаются для подачи воды от насосов к водоводам. Чаще всего количество отходящих от насосной станции водоводов, меньше числа насосов. Поэтому их объединяют в один общий коллектор. Диаметр напорного коллектора принимают из условия пропуска по нему 100% расчетного расхода насосной станции. Все внутристанционные трубопроводы выполняются из стальных труб на сварке.

На всасывающей стороне насоса устанавливают задвижку и эксцентрический переход, а на напорной – прямой переход, обратный клапан, который препятствует обратному току перекачиваемой среды в случае прекращения подачи энергии к электродвигателю насоса, необходимое количество задвижек, водомеры (индивидуально на каждый насос или суммарный  в начале водовода), гасители энергии гидравлического удара (при необходимости) и контрольно - измерительную аппаратуру.

Общий напорный коллектор, как и всасывающий, устраивают либо в машинном зале, либо в специальной камере переключений, примыкающей к зданию насосной станции. Количество задвижек должно обеспечивать работу станции согласно ее категории надежности при отключении на ремонт любого насоса или участка водовода. Вся арматура устанавливается на подставке высотой не менее 200 мм.

Диаметры всасывающих и напорных трубопроводов определяют в соответствии с расчетными расходами и рекомендуемыми СНиП скоростями (табл. 2.)

 

 

Таблица 2. Рекомендуемые скорости движения воды во всасывающих и напорных трубопроводах насосной станции.

 

Диаметры труб, мм

Скорости движения воды в трубопроводах, м/с.

Во-всасывающем

В напорном

clip_image053 250

0,6…1

0,8…2,0

300…800

0,8…1,5

1,0…3,0

более 800

1,2…2,0

1,5…4,0

 

Диаметры внутристанционных трубопроводов должны соответствовать стандартным диаметрам выпускаемой запорно-регулирующей арматуры, которая размещается на них.

Трубопроводы внутри насосной станции могут располагаться над поверхностью пола с устройством мостков (переходов) над трубопроводами; в мелких каналах, когда маховик задвижки возвышается над полом; в глубоких каналах; на кронштейнах у стен; в подвалах. Различные компоновочные решения прокладки напорных внутристанционных трубопроводов изображены на рисунке 16 и 17.

 

clip_image055

 

Рис. 16. Горизонтальная (а) и вертикальная (б) компоновки напорных внутристанционных трубопроводов

 

Наружные напорные водоводы. Число напорных водоводов от станций первой и второй категории надежности действия принимается не менее двух. Если при двух водоводах их диаметры оказываются более 1400 мм, то число водоводов увеличивают.

Расчетный расход одного напорного водовода равен:

clip_image057,                             (14)

 

где Qн.с – расчетная подача насосной станции;

n – количество напорных водоводов.

 

Для прокладки наружных напорных водоводов применяют преимущественно неметаллические трубы: асбестоцементные при диаметрах до 500 мм включительно и напорах, не превышающих 120 м, железобетонные при диаметрах свыше 500 мм и напорах до 90 м пластмассовые. При больших напорах, в условиях предприятий и населенных мест со сложными подземными коммуникациями напорные водоводы могут проектироваться стальными или чугунными.

Выбор материала труб и его диаметра производят на основании технико-экономических расчетов с учетом стоимости труб, производства работ и эксплуатационных затрат на электроэнергию. Данный расчет весьма трудоемок и, как правило, проводится с использованием ЭВМ.

 

clip_image059

 

Рис. 17. Коллекторные переключения на всасывающих и напорных трубопроводах

 

 


Проектирование насосных станций систем водоотведения

К надежности канализационных насосных станций предъявляются такие же высокие требования, как и к надежности водопроводных, поскольку выход из строя канализационной станции может привести к затоплению территории сточными водами со всеми вытекающими отсюда тяжелыми последствиями. В связи с этим необходимо правильно выбирать число и тип насосов, точно определять их подачу и в соответствии с этим рассчитывать вместимость приемного резервуара.

Режим работы насосной станции, число насосов и вместимость приемного резервуара зависят от режима притока сточных вод, обычно неравномерного в течение суток. Исключение составляют некоторые случаи перекачки производственных сточных вод, приток которых может быть равномерным.

Расчетная подача канализационной насосной станции Qн.с. должна быть равна или несколько превосходить максимальный секундный приток стоков Qmax (15):

 

Qн.с.  ³ Qmax                           (15)

 

В остальное время подача насосной станции ниже и стоки откачиваются из приемного резервуара не всеми, а только частью установленных насосов. Допускается насосы отключать полностью на некоторое время, в течение которого стоки накапливаются в приемном резервуаре.

Напор насосной станции определяют по формуле (16) с учетом конкретной вертикальной схемы (рис. 18):

 

Н = Нг + hω,вс. + hω,н. + hиз                                       (16)

 

где Нг - статический напор насосов, м;

hω,вс. - потери напора во всасывающем трубопроводе, м;

hω,н - потери напора в  напорном трубопроводе, м;

hиз - потери напора на излив в приемную камеру, принимаемые равными 0,5 - 1,5 м.

 

Статический напор насосов определяется по формуле (17):

 

Нст = zп - zр,                          (17)

 

где zп - отметка максимального уровня воды в приемной камере очистных сооружений или в приемном колодце вышележащего коллектора;

zр - отметка расчетного уровня сточных вод в приемном резервуаре насосной станции (18).

 

zр = zл - Нпр.р /2,                              (18)

 

где zл - отметка лотка подводящего коллектора;

Нпр.р - глубина приемного резервуара, принимается в зависимости от производительности насосной станции 1,5 - 2,5 м.

 

 

clip_image061

 

 

Рис. 18. Схема подачи сточной жидкости из заглубленного коллектора в верхний коллектор

 

 

 

 

 


Приемный резервуар и его оборудование

Приемный резервуар представляет собой регулирующую емкость, которая позволяет обеспечить продолжительную равномерную работу насосов в наиболее экономичном режиме при неравномерном притоке сточных вод. Эти резервуары могут быть отделены от здания насосной станции или совмещены с ней. Отдельно стоящие резервуары, хотя и обеспечивают лучшие санитарные условия обслуживания станции, но значительно дороже совмещенных, поэтому применяются сравнительно редко.

 

clip_image063

clip_image065clip_image067

 

Рис. 19. Схемы канализационных насосных станций

а – раздельная;

б – совмещенная;

в – совмещенная на скальных грунтах;

г – шахтная;

д – со шнековыми подъемниками;

1 – подводящий коллектор;

2 – приемный резервуар;

3 – всасывающие трубопроводы;

4 – напорные трубопроводы;

5 – электродвигатель;

6 – насос.

 

 

Минимальная вместимость приемного резервуара должна приниматься не менее максимальной подачи одного из насосов в течение 5 минут.

Глубину рабочей части приемного резервуара принимают равной 1,5-2 м, считая от лотка подводящего коллектора. На участке расположения всасывающих труб насосов устраивают приямок глубиной 0,5-0,7 м. Дно резервуара должно быть с уклоном не менее 0,1 в сторону приямка.

Всасывающие трубы диаметром до 500 мм устраивают с коленом, разворачивая приемные отверстия ко дну приямка. При диаметре более 500 мм - всасывающий трубопровод начинается непосредственно от вертикальной стенки, разделяющей приемный резервуар и машинный зал.

Для поддержания всех насосов в постоянной готовности к запуску, к всасывающей трубе каждого насоса подводят трубопроводы для взмучивания осадка. Кроме того, по периметру приемного резервуара предусматривается перфорированный трубопровод взмучивания осадка. Вода в систему взмучивания забирается от напорных линий основных насосов. Эта же система используется и для опорожнения напорных трубопроводов. В резервуар должна быть подведена также линия от напорного водопровода технической воды для смыва загрязнений со стен и пола.

Над приемным резервуаром не менее, чем на 0,5 м выше уровня воды в подводящем самотечном коллекторе устраивают перекрытие. Для спуска в приемный резервуар предусматривают люки диаметром не менее 0,7 м.

 

clip_image069

 

Рис. 20. Приемный резервуар канализационной станции

1 – подводящий коллектор;

2 – распределительный канал;

3 – шибер;

4 – дробилка;

5 – решетка;

6 – всасывающий трубопровод;

7 – гидроизоляция.

 


Оборудование приемного резервуара

Для предохранения насосов и всасывающих труб от засорения, сточная вода, поступающая в приемный резервуар, проходит предварительную механическую очистку от крупных примесей (рис. 20). С этой целью в канале проектируют установку таких сороудерживающих устройств, как решетки с ручным удалением отбросов, решетки с механизированным удалением либо решетки - дробилки.

Наиболее прогрессивным решением для предварительной очистки сточных вод считается установка решеток-дробилок - механизмов, совмещающих в себе задержание и извлечение мусора.

Типоразмеры и количество решеток-дробилок (РД) назначают исходя из рекомендуемых скоростей движения сточных вод в пределах 1,2 м/с при максимальном притоке.

Для монтажа и демонтажа сороудерживающих устройств предусматривают необходимое подъемно - транспортное оборудование.

 

clip_image071

clip_image073

Рис. 21. Вертикальная решетка                          Рис. 22. Решетка-дробилка РД-600

1 – решетка;                                                1 – распределительный канал;

2 – дробилка;                                                       2 – неподвижный корпус;

3 – тяговые цепи;                                                3 – привод;

4 – катки;                                                             4 – вращающийся барабан.

5 – грабли.

 

 


Вспомогательное оборудование насосных станций

Система заливки насосов. Как правило, в насосных станциях систем водоснабжения или водоотведения корпус насоса располагается под залив от расчетного уровня воды в водоеме или емкости. В насосных станциях второй и третьей категорий надежности действия допускается установка насосов не под залив. В этом случае перед запуском насоса его корпус и всасывающая труба должны быть заполнены перекачиваемой жидкостью. Для этой цели используется несколько способов.

Наиболее простые способы заливки насосов - заливка насосов из напорного трубопровода, от резервного напорного бака  и заливка специальным насосом. Все приведенные способы заливки насосов могут быть использованы на водопроводных и канализационных насосных станциях, перекачивающих стоки без крупных механических загрязнений. К тому же на всасывающем трубопроводе обязательно устанавливается обратный приемный клапан. Клапан вызывает большое гидравлическое сопротивление, что снижает высоту всасывания, поэтому эти способы заливки рекомендуется использовать для насосов с диаметром всасывающих труб не более 200 - 250 мм.

Заливка насосов с помощью струйного насоса. Рабочая жидкая среда к струйному насосу подводится от напорного трубопровода либо от специального насоса. Этот способ используется для заливки средних и крупных насосов. Установки обратного приемного клапана не требуется.

Заливка насосов при помощи вакуум - насоса. При заливке вакуумным насосом на насосной станции предусматривают общую вакуумную установку, к которой подключают все основные насосы, требующие заливки перед пуском.

Требуемую подачу вакуум - насоса определяют исходя из времени, необходимого для заливки насоса, по формуле (19):

 

clip_image075, м3/мин,                       (19)

 

где Wтр + Wн - объем воздуха в насосе и заливаемой части трубопровода (как правило, до задвижки на напорном трубопроводе), м3;

Нs - геометрическая высота всасывания, считая от оси насоса до расчетного уровня воды в приемной камере при запуске, м;

Натм - напор, соответствующий барометрическому давлению, принимается равным 10 м;

Кs - коэффициент запаса, учитывающий возможность проникновения воздуха через неплотности (сальники, фланцевые соединения); принимается равным 1,05 - 1,1;

t - время, необходимое для создания необходимого для заливки разряжения, мин; t = 2-3 мин.

 

В качестве вакуум - насосов системы заливки рекомендуются водокольцевые насосы:

КВН - консольный вакуум-насос, ВВН - водокольцевой вакуум-насос, РМК - ротационная машина-компрессор.

На насосных станциях устанавливают два насоса с одним циркуляционным бачком. Один из установленных насосов является резервным. Вода, поступающая в циркуляционный бачок, не должна содержать механических примесей. На канализационных насосных станциях (чтобы исключить возможное попадание загрязненной жидкости в вакуумные насосы) вакуумпровод разделяют промежуточным баком.

 

clip_image077

 

Рис. 23. Схемы заливки центробежных насосов

а - заливка насосов из напорного трубопровода;

б - Заливка насосов с помощью струйного насоса;

в - Заливка насосов с помощью вакуум – насоса.

 

 


Дренажные насосные установки

Эти установки применяют для удаления из помещений насосной станции воды, которая просачивается через неплотности подземной части здания, сальниковые устройства и воды, изливающейся при ремонте оборудования.

Пол машинного зала, а также все каналы для трубопроводов делаются с уклоном не менее 0,005 в сторону дренажных лотков. С дренажных лотков вода собирается в дренажный колодец, откуда вода по мере накопления удаляется дренажным насосом. Объем колодца принимают равным подаче дренажного насоса в течение 5 - 15 мин.

В насосных станциях первого подъема с забором из открытого водоисточника дренажная вода откачивается обратно в водоем, в насосных станциях водоотведения - в приемный резервуар, в насосных станциях  второго подъема - в наружную канализацию.

Для дренажной насосной установки используются вихревые консольные самовсасывающие насосы ВКС или погружные центробежные моноблочные канализационные насосы ГНОМ, ЦМК. Дренажных насосов устанавливают не менее двух (один рабочий и один резервный). Запуск и выключение насосов производят автоматически от поплавковых реле уровней в дренажном колодце.

Подача дренажных насосов определяется по формуле (20):

 

Qдр = (1,5 - 2)(Sq1+q2), л/с,                     (20)

 

где Sq1 - суммарные утечки через сальники, по 0,05-0,1 л/с на каждое сальниковое уплотнение;

q2 - фильтрационный расход через стены и пол здания, л/с. Ориентировочно q2 определяют по формуле (21):

 

q2 = 1,5 + 0,001×W,                       (21)

 

где W - объем части машинного зала, расположенной ниже максимального уровня грунтовых вод, м3.

 

В малых неавтоматизированных насосных станциях водоотведения дренажные воды можно откачивать основными насосами. Для этого к всасывающему патрубку насоса подсоединяют трубу с вентилем, которая свободным концом опускается в дренажный колодец (приямок).

 

 


Насосные установки хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения.

Хозяйственно - питьевой водопровод на насосных станциях оборудуется в том случае, если на них постоянно находится обслуживающий персонал. Вопрос организации хоз-питьевого водоснабжения решается с учетом местных условий.

Техническое водоснабжение насосных станций необходимо, чтобы обеспечить смазку и охлаждение подшипников, охлаждения электродвигателей, силовых трансформаторов (с водяным охлаждением), а также для поддержания помещений в надлежащем санитарном состоянии. На канализационных насосных станциях техническая вода, кроме того, используется на смыв раздробленного дробилкой отбросов - 6-8 л на 1 кг задержанного мусора, для промывки приемного резервуара и илопровода.

Расход воды на смазку, охлаждение подшипником и уплотнение сальников определяется по паспортным данным рабочих насосов. Ориентировочно можно принимать 0,5-1 л/с на каждый рабочий агрегат. Напор в техническом водопроводе должен на 2-10 м превышать напор основных насосов.

В насосных станциях первого подъема техническая вода перед подачей к насосам может очищаться в отстойниках и фильтрах. В насосных станциях водоотведения технические насосы забирают воду из хоз-питьевого водопровода через бак “разрыва струи”.

Бак “разрыва струи” служит для защиты сети хоз-питьевого водопровода от возможного загрязнения их сточными водами. Бак “разрыва струи” стремятся расположить как можно выше (на полу первого или второго этажа или на кронштейнах на стене в подземной части насосной станции) с тем, чтобы максимально использовать напор питающей сети.

Вместимость бака принимают:

·        0,5 м3 при подаче основных насосов до 150 м3/час;

·        1-1,5 м3 при подаче 1000 м3/ч,

·        4-6 м3 при подаче более 1000 м3/ч.

Требуемый напор технических насосов определяют по формуле (22):

 

Нт.н. = Н - (zд.б. - zо.н.) + DН, м,                          (22)

 

где Н - напор, развиваемый основными насосами, м;

zд.б - отметка дна бака “разрыва струи”, м;

zо.н - отметка оси основного насоса, м;

DН - рекомендуемое превышение напора в сети технического водопровода над напором, развиваемым основными насосами; определяется по паспортным данным основных насосов.

Потребление технической воды каждым рабочим насосом ориентировочно составляет 0,3-0,5 л/с.

В качестве технических насосов используют насосы типа ВК, ВКС или К: один рабочий и один резервный. Технические насосы устанавливаются обычно в машинном зале сдвоенными на одном фундаменте.

Для осушения машинного зала в случае затопления (при выходе из строя насоса), а также для опорожнения всасывающих водоводов и приемных камер насосных станций первого подъема предусматривается система осушения. Существуют различные схемы систем осушения. Наибольшее распространение для насосных станций водоснабжения получила система с самотечным коллектором и сборным колодцем. Применение в качестве осушительных насосов типа ГНОМ или ЦМК одновременно решает задачу грязеудаления.

Производительность осушительных насосов следует определять по формуле (23):

 

clip_image079, м3/ч                     (23)

 

где W - объем воды, находящейся во всасывающей трубе и в камере осушаемого насоса при максимальном горизонте воды в нижнем бьефе, м3;

t - продолжительность откачки, час;

g - фильтрационный расход воды через неплотности в конструкциях затвора, 05-1 л/с на 1м уплотняющих конструкций затвора, м3/ч.

Напор осушительных насосов принимается на 2-4 м больше заглубления насосной станции.

На рис. 24 представлена схема системы осушения насосной станции первого подъема.

clip_image081

 

Рис. 24. Схема системы осушения насосной станции

1 – всасывающие трубы основных насосов;

2 – колонки управления затворами на осушительных трубах;

3 – осушительные трубы для отвода воды из всасывающих труб;

4 – сборная потерна;

5 – сборный колодец;

6 – осушительные и дренажные насосы;

7 – напорный трубопровод осушительных насосов;

8 – датчик уровня;

9 – поплавковое реле.

 


Контрольно-измерительная аппаратура

Контроль работы основного и вспомогательного оборудования насосных станций осуществляют с помощью различных приборов и контрольно-измерительных устройств. Приборы и устройства условно разделяют на две группы:

- приборы технологического контроля

- приборы для измерения электрических величин.

На насосных станциях следует предусматривать измерения: давления в напорных водоводах и у каждого насосного агрегата, расходов и объемов подаваемой воды, уровней воды в резервуарах, в дренажных приямках, в приемных резервуарах, аварийного уровня затопления и др.

Для измерения давления и вакуума применяют пружинные манометры, мановакууметры и вакууметры. Общая схема устройства электрического манометра представлена на рис. 25.

clip_image083

 

Рис. 25. Электрический манометр

1,3 – левый и правый подвижные контакты;

2 – стрелка-неподвижный контакт;

4 – устройство регулирования или сигнализации.

 

На автоматизированных насосных станциях применяют пружинные электроконтактные манометры, выдающие сигнал при достижении заданного давления (или вакуума). Наиболее совершенными можно считать датчики серии “Сапфир”.

Наиболее сложным видом технологического контроля является измерение подачи насосной станции. На насосных станциях применяют, как правило, турбинные водосчетчики (рис. 26) либо расходомеры переменного перепада давления. В качестве сужающих устройств таких водомеров используются диафрагмы (рис. 27), сопла Вентури (рис. 28) и нормальные сопла (рис. 29).

clip_image085

 

 

 

 

 

Рис. 26. Скоростные турбинные водомеры типа ВВ общий вид

1 – корпус;

2 – вертушка;

3 – передача;

4 – счетный механизм.

 

clip_image087

 

 

Рис. 27. Диафрагмы нормальные, смонтированные в трубопроводах

а – камерные;

б – дисковые;

1 – диафрагма, 2 - прокладка; 3 – камера «+»; 4 – камера «-».

 

 

clip_image089

 

 

Рис. 28. Сопла Вентури для установки в трубопроводах 

а - диаметром до 500 мм;

б – диаметром свыше 500 мм.

clip_image091

 

 

Рис. 29. Нормальное сопло.

 

Сужающее устройство вызывает местный перепад давления, величина которого зависит от средней скорости, а следовательно, и от расхода. Перепад измеряется дифференциальным манометром.

Потери напора в водомерах определяются по формулам (24-26):

 

для диафрагм   hвдм=clip_image093;                      (24)

 

для сопел                    hвдм=clip_image095;                            (25)

 

для труб Вентури      hвдм=0,14clip_image093[1];                        (26)

 

 

где  v - скорость в трубе на подходе к водомеру, м/с;

       m - коэффициент относительного сужения потока, определяется по формуле (27):

 

clip_image098

(27)

 

где    d и D диаметры сужающего устройства и подводящего трубопровода.

Значения m выбирают из стандартных: для диафрагм - 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 и 0,5; для труб и сопел Вентури - 0,2 и 0,4.

Расходомеры следует устанавливать за прямолинейным участком трубопровода. Длина прямолинейного подводящего участка принимается (20...40)D и отводящего - 5D.

Измерение расхода в трубах большого диаметра (Dу³400 мм) может производиться с помощью ультразвукового расходомера. Для измерения расхода сточных вод с большим содержанием крупных взвесей, а также расходов илов, осадков и пульп рекомендуют электромагнитные расходомеры (ЭМР). Принцип действия таких расходомеров основан на измерении тока, возникающего при движении жидкости в магнитном поле.

Для измерения расхода сточных вод применяем ультразвуковой расходомер ДНЕПР-7 с накладным монтажом датчиков (рис 30.). При применении этого расходомера измерения объемного расхода не требуют нарушения целостности трубопровода, расходомер не вносит дополнительного гидравлического сопротивления, т.е. потери в расходомере равны нолю. Его характеристики приведены в таблице 3.

 

clip_image099

 

 Рис. 30. Общий вид датчиков расхода воды Днепр – 7.

 


 

Таблица 3

Модификация прибора

Стационарный вариант

Наименование прибора

Способ представления информации

Эллектронный счетчик-интегратор с таймером времени наработки, индикатор мгновенного значения объемного расхода. Аналоговый выход (0-5мА), импульсный выход (10,25, 50,100,1000,10000 л/имп), частотный выход (открытый коллектор), PS232, RS485

Контролируемая среда

Вода: артезианская. чистая питьевая, сточная горячая, сиаманская, речная, с примесями., аэрированная и т.д. Жидкости: кислоты, ацетоны, щелочи, растворы коагулянтов, спирты,и их растворы и т.д. Насыщенный водяной пар при температуре от 100 до 2000С. При индивидуальной градуировке возможна работа на мазуте и воздухе, попутном нефтяном газе.

Пределы измерения, м3/ч

0,1-43429,4

Диаметры трубопроводов, мм

от 20 до 1600

Мин.длина прямого участка, Ду

10-15 Ду. Может быть сокращена при контролируемом симметричном потоке.

Тип трубопровода

Заполненный, незаполненный, самотечный- используеться прямое измерение расходов в самотечьных коллекторах по двум параметрам

Погрешность измерения

2% в точке, в диапазоне расходов от 3 до 100%, во всем температурном диапазоне

Потеря давления, мПа

0

Тип монтажа датчиков

Накладной

Питание

220В, с частотой 50Гц

Исполнение

IP-54

Габаритные размеры, мм

150150110

Вес полного комплекта, кг

4,2

Срок службы, лет

8

Срок и метод поверки

2 года, имитационная, включающая весь контур измерения.

 

 

 Расходомер ЭХО-Р-02 предназначен для измерения объема (количества) протекающей жидкости, в том числе сточных вод, в открытых каналах шириной до 4-х и в безнапорных трубопроводах диаметром 100 мм и более с целью учета в канализационных сетях, на очистных сооружениях, промышленных предприятиях. Принцип действия расходомера ЭХО-Р-02 заключается в бесконтактном измерении уровня жидкости, протекающей в водоводе, пересчете его в мгновенное значение расхода и последующем интегрировании. Потери напора в ультрозвуковом расходомере равны нулю.

Водоизмерительное устройство устанавливается за пределами насосной станции в специальной камере.

clip_image100clip_image101

 

Рис. 31. Общий вид ультрозвукового расходомера ЭХО – Р – 02.

 

 


Подъемно-транспортное оборудование

Насосные станции оборудуются грузоподъемными механизмами для монтажа и демонтажа (при ремонте) насосных агрегатов, арматуры и другого оборудования. Количество комплектов подъемно-транспортного оборудования и схема его работы зависят от расположения машинного зала относительно поверхности земли, от вида транспорта, на котором насосы и арматура подаются к насосной станции.

Для перемещения грузов используют тали ручные с кошками и без них, электротельферы, кран-балки и мостовые краны.

Тали ручные предназначены только для подъема груза на небольшую высоту (от 3 до 12 м); приводятся в действие тяговой цепью. Существуют тали шестеренчатые, червячные. Грузоподъемность талей от 0,5...10 т, скорость подъема груза 0,6...0,1 м/мин.

Тали ручные с кошками служат для подъема и перемещения груза в продольном направлении. Кошками называют тележку, которая перемещается по рельсовому пути тяговой цепью. Этот вид грузоподъемного механизма используют преимущественно для обслуживания щитовых затворов, решеток и подобных устройств.

Тали электрические (тельферы) представляют собой самоходную тележку, передвигающуюся по подвесному монорельсу. Тельферы изготавливают грузоподъемностью 250, 500, 1000, 2000, 3000, 5000 и 10000 кг. Они могут поднимать груз на высоту до 30 м.

Кран-балки подвесные обеспечивают подъем и перемещение груза в продольном и поперечном направлении. Существуют ручные и электрические кран - балки. Грузоподъемность кран - балок 0,5 - 5 м, длина монорельса 3 - 12 м.

 

clip_image103

 

Рис. 32. Подвесная электрическая кран-балка грузоподъемностью 1-5 т

 

Краны мостовые ручные и электрические подобны подвесным кран-балкам, но отличаются от них большей грузоподъемностью. Ходовая часть мостовых кранов перемещается по рельсам, уложенным по верхним поясам несущих балок.

Грузоподъемность однобалочных ручных кранов 3,2 - 8 т, пролеты от 4,5 до 12 м, высота подъема грузов до 12 м. В насосных станциях обычно применяются 5 - 10 тонные краны мостовые электрические. Пролет кранов от 11 до 31,5 м.

Чаще всего в насосных установках в качестве грузозахватных устройств используют крюки, которыми оборудованы тали, краны и другие механизмы. Грузы к крюкам подвешивают с помощью чалочных приспособлений (строп).

Специально для круглых насосных станций выпускаются радиальные мостовые краны. Несущая балка такого крана одним концом опирается на опору в виде центральной цапфы с радиально - сферическим подшипником, а другим - на торцовую балку с колесами, передвигающуюся по круговому рельсу, уложенному по выступу стены.

В незаглубленных и полузаглубленных насосных станциях монтируемый груз забирается подъемно - транспортным оборудованием с грузовой платформы кузова автомобиля и подается к месту монтажа или на промежуточную монтажную площадку. В заглубленных насосных станциях подъемно - транспортным оборудованием верхнего помещения подается к монтажному люку и через него опускается на монтажную площадку машинного зала. С этой площадки транспортным оборудованием машинного зала подается к месту монтажа.

Форма и размеры монтажного люка определяются габаритами проносимого оборудования с учетом запаса не менее 0,3 м. Проходы вокруг оборудования на монтажной площадке должны быть не менее 0,7 м.

Грузоподъемность подъемно - транспортного оборудования следует выбирать по массе наибольшей монтажной единицы с учетом 10 % надбавки.

 

clip_image105

 

 

Рис. 33. Мостовые краны

а – ручной однобалочный грузоподъемностью 3-8 т;

б – электрический грузоподъемностью 5-50 т;

1 – мост;

2 – механизм передвижения моста;

3 – механизм подъема и перемещения груза.

 

 

 


Запорно-регулирующая арматура трубопроводов

На насосных станциях используется запорно-регулирующая и предохранительная арматура. К запорно-предохранительной арматуре относятся: вентили, задвижки, затворы. К предохранительной – обратные клапаны, гасители гидравлического удара.

Задвижки применяются для полного отключения насосов или частичного перекрытия трубопроводов с целью регулирования подачи.

В зависимости от конструкции запорного устройства задвижки могут быть двух типов: клиновые и параллельные. У клиновых задвижек запорный орган – диск имеет форму клина, за счет чего он при усилии со стороны шпинделя плотно прижимается к гнездам корпуса. Для уплотнения на диске и гнездах закреплены уплотняющие кольца.

У параллельных задвижек проход корпуса перекрывается двумя подвижно соединенными между ними дисками, которые раздвигаются одним или двумя расположенными между ними клиньями. Уплотняющие кольца дисков и гнезд корпуса расположены параллельно друг к другу и перпендикулярно к оси задвижки.

Задвижки могут быть с выдвижным и невыдвижным шпинделем. У первых неподвижная гайка, в которой вращается шпиндель, расположена в крышке задвижки и при открытии шпиндель выходит наружу, увлекая за собой запорный диск. У вторых гайка шпинделя находится в запорном диске и шпиндель вращаясь в неподвижных направляющих подшипниках перемещает гайку и запорный диск. Задвижки с выдвижным шпинделем менее удобны, так как они требуют большой высоты помещения и не удовлетворяют гигиеническим условиям.

Задвижки могут быть с ручным и механизированным приводом. Механизированные задвижки имеют  электрический или гидравлический привод. Для облегчения управления все задвижки диаметром более 400мм, а на автоматизированных станциях независимо от диаметра должны быть обеспечены механическим приводом. Согласно паспортным данным, задвижки можно устанавливать в любом положении, однако из соображений удобства монтажа и эксплуатации их лучше устанавливать шпинделем вверх. Размеры и масса задвижек зависят от того давления, на которое они рассчитаны. Основные данные задвижек приведены в справочной литературе. Промышленность выпускает задвижки с диаметром условного прохода 50…1600 мм.

clip_image107

 

 

 

Рис. 34. Параллельная задвижка с

электроприводом и выдвижным шпинделем

clip_image109

 

 

Рис. 35. Клиновая задвижка с ручным приводом и невыдвижным шпинделем

 

Дисковые затворы. Принцип работы дискового затвора состоит в том, что диск, будучи прижат к уплотняющей поверхности седла внутри корпуса, преграждает путь потоку среды, при повороте диска на 900 среда свободно проходит через затвор. По сравнению с задвижками затвор имеет большее гидравлическое сопротивление. Для уменьшения сопротивления и во избежание кавитации перед затвором надо иметь прямой участок трубопровода, равный 1,5Ду, а после затвора – 2Ду. Затворы лучше работают при повышенных скоростях (3…4 м/с). 

Как и задвижки, затворы выпускают с ручным и электрическим приводом. В рабочем положении большинство затворов либо полностью закрыто либо открыто. В последнее время выпускаются затворы пригодные и для дросселирования потока.

 

clip_image111

 

Рис. 36. Дисковый поворотный затвор с электроприводом 

1 – нижний подшипник;

2 – ось;

3 – поворотный диск;

4 – корпус;

5 – сальник;

6 – верхний подшипник;

7 – гидропривод.

 

Обратные дисковые поворотные клапаны. Применяются на насосных станциях для того, чтобы при аварийной остановке насоса воспрепятствовать обратному через насос току воды из напорного трубопроводу. Обратное течение воды может привести к опорожнению напорных водоводов и опасному обратному вращению насоса и электродвигателя.

Размещение за каждым насосом обратного клапана существенно упрощает автоматизацию включения и отключения насосов. В канализационных насосных станциях при напорах насосов не более 30 м допускается обратные клапаны не устанавливать. Обратные клапаны могут устанавливаться и на напорных водоводах в камерах около насосных станций, которые служат для предохранения от затопления машинного зала при разрушении внутристанционных трубопроводов.

Существует два основных вида обратных клапанов с верхней подвеской диска (типа «захлопка») и с эксцентрической подвеской («безударный»). Обычно рекомендуется применять «безударные» клапаны. Эти клапаны по сравнению с клапанами «захлопка», имеют меньшие габариты, меньшую массу и более плавную посадку диска на седло при закрытии клапана. В открытом положении диск у обратного клапана удерживается подъемной силой, возникающей от скоростного напора потока.

 

clip_image113

clip_image115

 

Рис. 37. Обратные клапаны

а – однодисковый с верхней подвеской тарели;

б - однодисковый с эксцентричной подвеской тарели;

в – многодисковый;

1 – корпус;

2 – тарелка клапана;

3 – крышка корпуса;

4 – рычаги;

5 – байпас.

 

Предохранительные клапаны устанавливают на напорных трубопроводах которые служат для предохранения их от разрыва при гидравлическом ударе. Такие клапаны могут быть пружинными, рычажными гасителями удара. Они применяются на трубопроводах диаметром более 300 мм и необходимость их использования должна быть подтверждена расчетом.

  

 


Фундаменты под насосные агрегаты

Горизонтальные центробежные насосы типа К с электродвигателями обычно монтируются на общей чугунной плите заводского изготовления, более мощные насосы такие как Д, СД, многоступенчатые – на рамах, изготовленных из прокатной стали непосредственно на месте.

В наземных и частично заглубленных насосных станциях агрегаты устанавливают на отдельные фундаменты. Ширину и длину фундамента принимают на 100…150 мм больше ширины и длины плиты или рамы, на которой смонтированы насос и электродвигатель. Высота рамы принимается не менее 100 мм. Расстояние от края рамы до оси отверстий под крепежные болты должно составлять 50…100 мм, а расстояние от края рамы до края фундамента – не менее 50 мм.

Глубина заложения фундамента зависит о расположения всасывающих и напорных трубопроводов и определяется вычислениями с учетом структуры грунта основания и расчетом на устойчивость к вибрациям. В любом случае она должна быть не менее 500 мм, а также не менее глубины заложения фундаментов соседних агрегатов. Возвышение фундаментов над уровнем чистого пола машинного зала принимают не менее 100 мм. На верхней поверхности фундаментов предусматривают бортики, желобки и трубки для сбора и отвода воды, просочившейся через сальники насосов.

Между фундаментами отдельных агрегатов, стен и колонн внутри здания станции следует предусматривать разрывы; в местах сопряжения фундаментов с полом необходимо устраивать осадочные швы.

В заглубленных и полузаглубленных насосных станциях, где для защиты от возможного затопления при аварии в пределах машинного зала электродвигатели насосов располагаются на высоте не менее 500 мм от пола машинного зала.

В заглубленных и полузаглубленных насосных станциях блочного и камерного типов фундамент насоса опирается на монолитную конструкцию или железобетонную плиту, составляющие основание здания.

Приводные двигатели вертикальных насосов типа В, СДВ, ОВ и ОПВ устанавливаются над насосами на балках междуэтажного перекрытия.

 

clip_image117

 

Рис. 38. Пример установки насоса Д 320-50 на фундаментной плите

 
 


Графоаналитический расчет трубопроводов насосной станции

После размещение насосных агрегатов, определения диаметров трубопроводов, подбора запорнорегулирующей арматуры и составления схемы (рис. 39) приступают к определению гидравлического сопротивления всасывающего внутристанционного трубопровода S2, напорного внутристанционного трубопровода S3 и напорного внестанционного трубопровода S4.

В связи с малой протяженностью внутристанционного всасывающего и напорного трубопроводов потерями напора по длине пренебрегают, учитывая только потери напора на местные сопротивления, с2/м5 

 

clip_image119               clip_image121,              (28) 

 

где Σζ2, Σζ3 – сумма коэффициентов местных сопротивлений соответственно, во всасываюших и напорных внутристанционных коммуникациях принимаются по [2];

ωвс.н - площадь сечения всасывающего и напорного трубопроводов, м2.

Сопротивление в напорном внестанционном трубопроводе, с2/м5;

clip_image125,                             (29) 

где ΣНн.в.- потери в напорном трубопроводе, м;

hвдм  - потери напора в водоизмерительном устройстве, м.

 

Насосная станция первой категории действия при аварийной ситуации должна обеспечивать 100 % - расчетный расход. Это достигается включением в работу резервного насоса и устройством некоторого количества перемычек между напорными водоводами.

Количество перемычек между напорными трубопроводами одинакового диаметра определяется следующим образом. На суммарной характеристике насосов Q1+2+3-H отыскивают точку "Д", соответствующую требуемой подаче насосной станции при аварии и определяют потери напора в данной точке как разность между напором в указанной точке и статическим напором.

Характеристику трубопроводов с перемычками строят по сопротивлению, найденному из соотношения                                      clip_image153             (36) 

В случае, если действительная производительность насосной станции QА  намного превышает расчетную QP, следует предусмотреть количественную либо качественную регулировку подачи насосов (обточка рабочего колеса, изменение числа оборотов, дросселирование). Выбор того или иного способа регулирования подачи насосов производится по согласованию с руководителем проекта.

Графоаналитический расчет совместной работы насосов и трубопроводов позволяет определить рабочие параметры насоса при различных режимах работы насосной станции. Результаты анализа работы насосов сводятся в таблицу 5.

Таблица 5. Анализ работы насосов.

Для пуска, регулирования и остановки приводных электродвигателей насосов, а также для управления электрифицированными вспомогательными механизмами насосные станции имеют электрическое хозяйство, основными элементами, которого являются силовые трансформаторы, масляные выключатели, разъединители, изоляторы, токоведущие части, силовые кабели, измерительные трансформаторы и предохранители.

Для составления принципиальной схемы электрических соединений и подбора необходимого электрооборудования следует определить мощность и рабочее напряжение электропотребителей насосной станции. Параметры электропотребителей заносятся в таблицу 6.

Таблица 6. Характеристика электропотребителей.

Трансформаторные подстанции и распределительные устройства. Силовые трансформаторы со всей аппаратурой, обеспечивающей их нормальную эксплуатацию, образуют трансформаторную подстанцию (ТП), а оборудование, предназначенное для приема и распределения электрической энергии, входит в состав распределительных устройств (РУ).

Насосные станции получают электропитание от районных электросетей и местных электростанций по кабельным и воздушным линиям (ЛЭП) напряжением 6…10кВ или 380/220В (если станция находится от источника питания на расстоянии до 1км.).

Степень надежности электропитания зависит от категории надежности насосной станции. Насосные станции первой и второй категории надежности должны снабжаться электроэнергией от двух независимых источников, каждый из которых может обеспечить 100%-ную потребность станции в электроэнергии. Для электропитания, как правило, используются две высоковольтные линии напряжением 3…10кВ (для насосных станций с высоковольтными двигателями 3…6кВ). Насосные станции, потребляющие сравнительно небольшую мощность, можно снабжать электроэнергией по фидерам низкого напряжения от ближайшей трансформаторной подстанции.

В зависимости от напряжения линии электропередачи (ЛЭП), мощности и назначения насосной станции по своему конструктивному выполнению трансформаторные подстанции могут быть: открытыми отдельно стоящими или примыкающими к зданию насосной станции; закрытыми отдельно стоящими, пристроенными к зданию насосной станции или же встроенными в него.

Закрытое размещение силовых трансформаторов насосных станций экономически оправдано при напряжении ЛЭП до 10кВ включительно. Закрытые типовые подстанции могут быть пристроенными и встроенными. Трансформаторные камеры в этом случае должны быть отделены от других производственных помещений капитальными несгораемыми ограждающими конструкциями и, иметь непосредственный выход наружу.

В состав оборудования подстанций входят силовые трансформаторы, распределительные устройства высокого напряжения и низкого напряжения и ряд вспомогательных устройств.

Силовые трансформаторы представляют собой электромагнитные аппараты, в которых переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения. Во время работы трансформатора в его сердечнике наблюдаются электрические и магнитные потери энергии, выделяющиеся в виде тепла. При длительной нагрузке все выделяющееся тепло должно полностью отводится  в окружающую среду. У трансформаторов мощностью до 10…16 тыс. кВа отвод тепла естественный, а свыше – предусматривается искусственное форсирование движения воздуха у внешних поверхностей охладителей с помощью вентиляторов или движения масла у внутренних поверхностей с помощью специальных насосов.

Необходимая для насосной станции мощность трансформаторов определяется мощностью приводных электродвигателей основной группы насосов, мощностью электроприводов других механизмов  (задвижек, подъемного оборудования, вспомогательных насосов и др.) и мощностью электроосветительных и электроотопительных устройств и выражается формулой:

где kc – коэффициент спроса по мощности, зависит от числа работающих электродвигателей; при двух двигателях – 1, при трех – 0,9, при четырех – 0,8, при пяти и более – 0,7;

Рн  - номинальная (паспортная) мощность электродвигателей основных насосов (без резервных);

cosclip_image159 - коэффициент мощности электродвигателя; 10…50 – принимаемая в первом приближении нагрузка от вспомогательного оборудования, отопительных и осветительных приборов, кВт.

Количество трансформаторов принимается по схеме электрических соединений (обычно не менее двух). При выходе из строя одного из установленных трансформаторов  допускается перегрузка оставшихся в работе. Временная перегрузка не должна превышать 20…40% номинальной мощности трансформатора.

В зависимости от типа трансформатора, числа фаз и способа охлаждения силовые трансформаторы имеют различную маркировку: ТМ, ТД, ТДЦ и др.( Т – трехфазный, М естественное масляное охлаждение, Д – масляное с дутьем, Ц – принудительная циркуляция масла) (табл. 7).

Силовые трансформаторы устанавливают в отдельных помещениях камерах, размеры которых определяются в зависимости от катания трансформатора. Камеры трансформатора бывают двух типов: с катанием узкой стороной и с катанием широкой стороной. Минимальные размеры камер приведены в таблице 8.

Таблица 7. Трансформаторы силовые общего назначения

Таблица 8. Размеры камер трансформаторов.

Распределительное устройство высокого напряжения состоит из ячеек, в которых размещается вся высоковольтная аппаратура: масляные выключатели, разъединители, измерительные трансформаторы тока и напряжения, сборные шины и реле защиты.

При высоких напряжениях разрыв цепи под током вызывает интенсивную электродугу, обжигающую контакты рубильника и опасную для обслуживающего персонала. Поэтому для включения и выключения в цепях высокого напряжения применяют масляные выключатели, в которых средством гашения дуги служит масляная ванна. Масляные выключатели бывают двух основных  типов: баковые – с большим объемом масла и горшковые – с малым объемом масла, используемого в качестве дугогасящей жидкости. В распределительных устройствах напряжением 6 и 10кВ наибольшее распространение получили горшковые масляные выключатели типа ВМГ и выключатели ВМП подвесной конструкции. Неподвижные контакты и дугогасящие устройства выключателя расположены внутри масляных баков, укрепленных с помощью изоляторов на металлической раме. При выключении установки, входящие в бак, через проходные изоляторы и контактные стержни приводятся в движение рычагом и фарфоровой вставкой от продольного вала в верхней части вала. Включение производится вручную, а отключение автоматически – пружинами, взводимыми при включении.

Для отключения трансформаторов, различных устройств и аппаратов от источника высокого напряжения применяют одно- и трехполюсные разъединители. Разъединители делают видимым место разъединения электрической цепи. Ими манипулируют при снятой нагрузке. Разъединители делают с ручным, пневматическим и электрическим приводом.

В установках высокого напряжения непосредственные измерения электрических параметров практически невозможны вследствие трудности изготовления приборов на высокие напряжения, а также вследствие опасности, которой подвергался бы обслуживающий персонал. Эти трудности устраняются применением измерительных трансформаторов тока и напряжения. Трансформаторы тока применяются в электрических установках всех напряжений до 750кВа. В основном варианте они имеют две обмотки: первичную, включаемую последовательно в цепь измеряемого тока, и вторичную, к которой подключаются обмотки измерительных приборов и реле. Трансформаторы напряжения предназначены для снижения напряжения, подводимого к параллельным обмоткам измерительных приборов и реле. Они используются в установках переменного тока напряжением 380В и выше.

 Каждое РУ включает сборные шины в виде полос, укрепленных шинодержателями на опорных изоляторах. Шины служат для распределения энергии между трансформаторами и приемниками тока. Для защиты электрических цепей от токов недопустимо большой силы применяют предохранители, которые прерывают цепь, если сила тока превысит установленный предел.

По конструкции различают два типа РУ: комплексные распределительные устройства (КРУ) и сборные распределительные устройства (КСО – камеры стационарные одностороннего обслуживания). Ячейки комплексных распределительных устройств изготавливаются на заводах в виде металлических шкафов и поставляются к месту установки в собранном виде. Размеры КРУ: 900мм – по фронту обслуживания, 1660мм – в глубину (перпендикулярно фронту обслуживания), 2380мм по высоте. Размеры КСО: 1300мм – по фронту обслуживания, 1300мм – в глубину, 4600мм по высоте.

Размеры помещения РУ зависят от числа имеющихся в электрической схеме масляных выключателей. Ширина коридора одностороннего обслуживания принимается не менее 2000мм, а двустороннего – не менее 2400мм.

Низковольтные распределительные щиты являются простейшим закрытым распределительным устройством. Они широко применяются в электрических установках напряжением до 1000В для питания потребителей собственных нужд. Распределительные щиты комплектуются из отдельных секций. С лицевой стороны каркаса имеется панель, на которой установлены средства защиты и измерительные приборы. По способу расположения в помещениях щиты бывают двух видов: свободностоящие, доступ к которым открыт как с передней, так и с тыльной стороны, и прислонные, примыкающие тыльной стороной к стене. Свободно стоящие щиты располагают на расстоянии 0,8м от стены, прислонные – непосредственно у стен. При этом перед щитами необходимо предусмотреть проход для обслуживающего персонала не менее 1м.

На распределительном щите размещаются предохранители, рубильники, трансформаторы тока, измерительные приборы, счетчики электроэнергии. На щите управления монтируются контрольно-измерительные приборы, аппаратура релейной защиты и сигнализации, а также аппаратура управления основными элементами РУ.

В настоящее время широко используются распределительные пункты ПР-9000. Они предназначены для распределения энергии в сетях переменного тока напряжением 380/220В и в сетях постоянного тока напряжением 220В. Пункты комплектуются автоматическими воздушными выключателями: вводными – 100, 200 и 400А и линейными – 50, 100 и 200А.

Панели распределительных щитов типа ЩО – 70 предусмотрены для переменного трехфазного тока напряжением до 380В. На панелях установлены рубильники, предохранители и автоматы. ЩО – 70 рассчитаны на силу тока до 2000А.

Станции управления серии ШЭТ и ШЭП предназначены для управления скважинными насосами с погружными электродвигателями.

Примеры возможных схем электрических соединений насосных станций приведены на рис.4. Схема с подсоединением к одной линии ЛЭП возможна для насосных станций третьей категории надежности. Если напряжение электродвигателей основных насосов высокое, то щит низкого напряжения подключается к шинам высокого напряжения через трансформатор собственных нужд.

Рис. 41. Схемы электрических соединений насосных станций.

В инженерных системах водоснабжения и канализации немаловажную роль играет насосное оборудование. Именного через него жидкости сообщается энергия, необходимая для поднятия ее на некоторую высоту или транспортирования на значительные расстояния. От того, как правильно будет подобран насос, будет зависеть: появится ли вода на последнем этаже многоэтажного здания и в каком количестве, не затопит ли канализационную насосную станцию в часы максимального притока сточных вод, хватит ли мощности гидранта для тушения пожара, а также возможность проведения различных технологических процессов, как на фильтровальных станциях, так и на очистных сооружениях.

Выбор насосов сводится к определению необходимого расчетного напора Hн и подачи насоса Qн. Затем по сводным графикам полей насосов соответствующего типа выбирают конкретную марку насоса. Определив марку насоса, подробные сведения о его характеристиках отыскивают в каталогах. Зачастую на этом этапе подбора оборудования останавливаются. Это в корне не верно. Необходимо учитывать, что необходимый напор насоса равен

∑hw – потери напора, обусловленные местными гидравлическими сопротивлениями и потерями напора по длине трубопровода, м.

Эти потери  напора ∑hw  зависят от подачи, а подача (расход) насосов, в свою очередь, зависит от развиваемого ими напора, то есть и от ∑hw. Математически это сводится к решению системы уравнений с двумя неизвестными

Наибольшее распространение получил графический метод решения данной системы. Таким образом, окончательные параметры (подача, напор) работающих насосов определяются после построения графика совместной работы насосов и водоводов. Этот график отображает, какой напор должен развивать насос для того чтобы подать через систему трубопроводов расчетный расход Qн расч.

В качестве инструмента решения задачи были выбраны электронные таблицы Excel, входящие в пакет программ Microsoft Office, как наиболее доступные и простые в понимании и использовании. Они позволяют обеспечить постоянный диалог между пользователем и компьютерной программой, что также является целью данной работы.

На первом этапе работы был разработан лист графо – аналитического расчета канализационной насосной станции. Это дает возможность расчета, как насосных станций, так и отдельных насосных установок.

Исходными данными для расчета являются, прежде всего, рабочие характеристики ориентировочно выбранного насоса Q – H; Q – N; Q – η. Они снимаются с каталога производителя следующим образом: выбираются 5 характерных точек и вводятся в таблицы (Рис. 42).

Рис. 42– Исходные данные для рабочих характеристик

Затем вводится значение статического напора в соответствующую графу. Это необходимо не только для расчетов, но и для отображения Hст на графике. Следующими исходными данными являются наличие фасонных частей и запорно-регулирующей арматуры. Сведения о их количестве вводятся в соответствующую таблицу (Рис. 43 ).

Рис. 43–Исходные данные для определения коэффициентов местных сопротивлений.

Для расчета гидравлических сопротивлений трубопроводов условно принято, что в связи с относительно малой протяженностью трубопроводов внутри станции,  их потерями по длине пренебрегаем и учитываем только потери напора на местные сопротивления:

clip_image174– сумма коэффициентов местных сопротивлений.

А для определения гидравлических сопротивлений напорного внестанционного трубопровода использована формула:

где  clip_image183 – коэффициент гидравлического трения, зависящий от материала трубопровода. Считается автоматически в зависимости от выбранного материала трубопровода;

             clip_image191 – потери напора в водомерном устройстве, м (в современных ультразвуковых расходомерах  = 0).

Все необходимые данные вводятся в соответствующие ячейки (рис. 44).


Рис. 44. Исходные данные для определения гидравлических сопротивлений трубопроводов.

где   – приведенный коэффициент сопротивления системы, учитывающий сопротивление в коммуникациях насосной станции и в напорных водоводах, отнесенный к расходу одного насоса, с2/м5;

            – количество напорных водоводов насосной станции, шт.

где     S1,S2,S3,S4 – гидравлические сопротивления соответствующих участков трубопровода, с2/м5. 

В ячейки вводится количество рабочих насосов на каждой из ступеней и количество напорных водоводов (Рис. 44).Также предусматривается расчет аварийного режима, когда один из водоводов выходит из строя.

Результаты расчета автоматически сводятся в таблицу (Рис. 45). Рис. 45. Сводная таблица потерь напора для каждого режима работы насосной станции


По результатам всех предшествующих вычислений на электронном графике (Рис. 46) отображаются: статический напор Hст, рабочие характеристики одного насоса и рабочие характеристики n-ого количества насосов (при их параллельной работе на сеть) и  характеристики сети в зависимости от режима работы. Таким образом, можно определить рабочую точку системы насос – сеть и узнать подачу и напор как каждой ступени, так и каждого насоса в отдельности.

Полученные значения расхода и напора сравниваются с расчетными  значениями Qн и Hн насоса. Если расчетный расход не обеспечивает заданную подачу, необходимо применить качественное регулирование. Это может быть обточка рабочего колеса, либо изменение числа оборотов рабочего колеса. С приходом на отечественный рынок тиристорных полупроводников, наибольшее распространение получило качественное регулирование с помощью изменения числа оборотов рабочего колеса.

Ниже приводится пример расчета нового числа оборотов и построения новых рабочих характеристик насосов Q – H; Q – N; Q – η. Согласно законам пропорциональности.

Рис. 46–Результаты графоаналитического расчета работы насосной станции 

По уравнению Hi=kQi2 строится переходная парабола, с помощью которой определяется подача насоса, соответствующая старому числу оборотов.  Сам коэффициент переходной параболы k определяется по необходимой подаче и напору, соответствующему этой подаче. Через точку пресечения переходной параболы с характеристикой сети должна пройти расходная характеристика насоса при новом n1. Новое значение частоты вращения рабочего колеса определяется по следующей формуле

Данные для построения переходной параболы вводятся в соответствующие ячейки (Рис. 47). Также необходимо ввести значения расходов насоса, соответствующих старому и новому числу оборотов (Рис. 48). На новом электронном графике отображаются: старые рабочие расходные характеристики насоса и характеристики сети, статический напор, переходная парабола и построенные новые  рабочие характеристики насоса (Рис. 49).

Рис. 47.Таблица и результаты расчета для переходной параболы Рис. 48. Таблица для расчета нового числа оборотов и результаты расчета новых рабочих характеристик насоса

Рис. 49. Результаты графоаналитического расчета с использованием качественного регулирования

где – мощность на валу, кВт.

На втором этапе работы был разработан лист построения графика притока сточных вод и ступеней работы канализационной насосной станции. По справочным данным определяется распределение суточного притока сточных вод в процентах. В ячейки вводится среднесекундный расход и распределение в процентах для каждого часа суток (Рис. 51). Программа автоматически анализирует часовые расходы и рекомендует количество ступеней работы КНС. Также выводится значение отношения максимального и минимального притока сточных вод, по которому можно ориентироваться о количестве работающих насосов на верхней и нижней ступенях. В соответствующие ячейки (Рис. 50) вводится количество работающих насосов по ступеням, согласно полученным рекомендациям. Программа выводит значение коэффициента параллельности в зависимости от выключенных насосов на ступени и рассчитывает подачу насосов (насоса) на каждой из ступеней. 

10.JPG  Рис. 50. Таблица расчета подачи насосов (насоса) на каждой ступени с учетом коэффициента параллельности

Таблица 51. Таблица расчета распределения суточного расхода по часам суток

По полученным данным автоматически строится совмещенный график притока сточных вод и работы ступеней насосной станции (Рис.52).

Также разработан расчет для водопроводных насосных станций для схемы с контррезервуаром в начале сети. Алгоритм действий аналогичен вышеизложенному расчету. Необходимыми исходными данными являются водопотребление по часам суток. Программа дает рекомендации о количестве ступеней насосной станции и количестве насосов и рассчитывает объем водонапорной башни. 

На третьем этапе работы разработан лист, на котором представлены рабочие характеристики различных типов насосов в виде аналогичном рис. 44. Скопировав данные для соответствующего насоса, и вставив в ячейки, получаем рабочие характеристики в графическом виде.

Рис. 52–Совмещенный график притока сточных вод и работы ступеней насосной станции.

Данный метод расчета позволяет подобрать насосные агрегаты и значительно сэкономить трудозатраты  на построение графиков и  выполнение больших расчетов. Программу можно рекомендовать в инженерном проектировании, в эксплуатационных хозяйствах водоканала, а также при выполнении курсовых и дипломных работ. 

Воздуходувные станции предназначены для подачи сжатого воздуха на аэротенки, преаэраторы, смесители, стабилизаторы ила, реагентное хозяйство и другие объекты.

Комплекс сооружений воздуходувной станции обычно включает: главное здание и водоохлаждающее сооружение. В главном здании воздуходувной станции размещаются воздуходувные машины, насосы для подачи технической воды, устройства по очистке воздуха, насосы для перекачивания циркулирующего активного ила или для опорожнения емкостных сооружений, центральный диспетчерский пункт, электрораспределительное устройство и трансформаторная, вспомогательные и бытовые помещения. Водоохлаждающее сооружение (градирня, бассейн) служит для охлаждения оборотной воды от оборудования.

Воздухоочистительные устройства, а также насосные станции могут располагаться вне главного здания.

Для подачи воздуха обычно низкого давления – 1,6-1,7 ата, но не более 1,85-1,9 ата, применяют в основном центробежные воздуходувки и нагнетатели, а для малых установок – водокольцевые насосы-воздуходувки. В редких случаях для подачи воздуха могут быть использованы газодувки.

Выбор воздуходувных машин определяется количеством воздуха, потребляемого на канализационных очистных сооружениях, и давлением нагнетания воздуха, которое устанавливается при расчете системы воздухопроводов. Необходимая мощность электродвигателя воздуходувных машин определяется:

где Q - подача воздуха, м3/ч; Р- давление (избыточное), развиваемое воздуходувкой, ати; КПД агрегата с учетом потерь при передаче энергии от двигателя: принимается обычно 0,65 – 0,75 для турбовоздуходувок и 0,25 – 0,3 для водокольцевых насосов.

Для крупных и средних воздуходувных станций (расход воздуха более 20—25 тыс. ма/ч) рекомендуется проверять параллельную работу воздуходувок и воздухопровода, для чего строят их характеристики Q-H и определяют «рабочую точку» подачи воздуха. Принципы графического построения характеристик аналогичны их построению для насосов.

При производительности воздуходувной станции более 5 тыс. м3 воздуха в час должно быть не менее двух рабочих агрегатов. При трех рабочих агрегатах принимается одна резервная машина, при большем числе рабочих агрегатов — две резервные машины.

При определении габаритов машинного зала проходы между выступающими частями агрегатов и расстояние от воздуходувных машин до продольной стены принимают не менее 1,5 м (со стороны электродвигателя это расстояние должно обеспечивать возможность демонтажа его ротора). Высота машинного зала, а также необходимое подъемно-транспортное оборудование (кран-балка или мостовой крин) предусматриваются в соответствии с требованиями СНиП 11-32-74. Воздуходувки типа ТВ имеют систему смазки с охлаждением масла водой непосредственно в подшипниках; нагнетатели оборудуются циркуляционной масляной системой смазки подшипников, как самих машин, так и их редукторов, включающей масляный насос, фильтры, бак-маслоохладитель, в который подается охлаждающая вода. Охлаждающая вола должна иметь жесткость не более 3,5 мг-экв/л, рН=6—9, температуру до 30° С. Помимо охлаждения масла вода может потребоваться и для некоторых электродвигателей, не имеющих воздушного охлаждения.

Перед воздуходувками марки ТВ устанавливают рулонные матерчатые фильтры для предотвращения кольматации керамических аэраторов (фильтросов} в аэротен-ках. При применении аэраторов из дырчатых труб очистка воздуха для воздуходувок типа ТВ не требуется. Допустимое сопротивление воздуха в фильтрах 10 — 20 мм вод. ст. (100—200 Па) (большее значение относится к металлическим фильтрам).

Воздухоприемники для забора атмосферного воздуха располагают на высоте 4 м от поверхности земли. Они представляют собой раструб с предохранительной сеткой или с жалюзи на входе. Устраивается также приемная пылеулавливающая камера с жалюзи или фильтр-камера (при установке в ней фильтра). Можно устраивать общую фильтр-камеру для нескольких воздуходувок, при этом должно быть не менее двух отделений камеры.

Разработай ряд типовых проектов воздуходувных станций с турбовоздуходувками в зданиях, блокируемых с насосными циркулирующего активного ила и с нагнетателями без блокировки.

Здания воздуходувных станций должны быть огнестойкими. В машинном зале предусматривают не менее двух выходов с разных сторон, один из которых может быть использован для монтажа оборудования. Двери (ворота) должны открываться наружу. На небольших станциях монтаж оборудования можно производить через оконный проем. Другой выход предназначен для прохода обслуживающего персонала в служебно-бытовые помещения, не выходя на улицу.

В бытовых помещениях станции предусматривается приточно-вытяжная вентиляция, в производственных помещениях вентиляция естественная (удаление теплоизбытков из машинного зала допускается также за счет частичного подсоса воздуха нагнетателем).

Электроснабжение воздуходувных станций должно быть бесперебойным (два источника питания). Напряжение питающего тока, как правило, 6 или 10 кВ.

В машинном зале станции можно размещать распределительные и пусковые устройства высокого напряжения, соблюдая правила техники безопасности. Компоновка крупной воздуходувкой станции с нагнетателями приведена на рис. 53

Для воздухопроводов используют обычно тонкостенные электросварные стальные трубы с толщиной стенок 3 мм при диаметре воздухопровода до 1000 мм и толщиной 4мм — при большем диаметре. Соединяют трубы на сварке, за исключением мест установки арматуры, где используют фланцевые соединения, для которых применяют прокладки из паронита, асбеста идругих стойких к теплу и влаге материалов.

Рис. 53. Общая компоновка здания воздуходувки.

Воздухопроводы на площадке очистных сооружений прокладывают на опорах высотой 0,4—0,6 м над поверхностью земли, а также непосредственно по верху сооружений.

Для компенсации тепловых удлинений воздухопроводов используют углы поворотов, а на прямых участках применяют линзовые компенсаторы.

В качестве запорной арматуры рекомендуются задвижки с электрическим или ручным приводом. Трубы и арматуру снаружи изолируют антикоррозионным покрытием (грунтовкой и окраской).

Расчетные диаметры воздухопроводов и потери напора в них определяют с учетом сжатия воздуха и соответствующего повышения его температуры. Изменение температуры воздуха за счет теплообмена воздухопровода с окружающей средой незначительно и им пренебрегают.

Скорость движения воздуха на магистральных участках воздухопровода принимают 10—25 м/с (большие значения относятся к воздухопроводам больших диаметров), на отдельных ответвлениях и на участках, подающих воздух к аэраторам, — 4— 10 м/с. Для выравнивания давления воздуха, поступающего на отдельные секции аэрируемых сооружений, в некоторых ответвлениях воздухопроводной системы устанавливают диафрагмы из стали толщиной 6 мм для труб диаметром 500 мм, толщиной 9 мм — для труб диаметром до 1000 мм и толщиной 12 мм — для труб больших диаметров.

Для расчета воздухопроводов предварительно выявляют расходы воздуха по сооружениям — потребителям (при нормальном давлении 760 мм рт. ст., температуре 20° С и плотности воздуха 1,2 кг/м3), составляют схему сети воздухопроводов, увязанную с другими коммуникациями на площадке, устанавливают длины расчетных участков воздухопровода и расходы воздуха, транспортируемого по этим участкам. Выбирают расчетную ветвь воздухопровода, имеющую наибольшее протяжение от воздуходувной станции и, как правило, характеризуемую наименьшим располагаемым капором.

Qс.ж. = 0,785d2V,              (51)

где   d —диаметр   трубопровода, м;  V - скорость движения воздуха, м/с.

Масса воздуха, проходящего по трубопроводу в единицу времени, независимо от его сжатия является постоянной, что выражается зависимостью

где Qn-- расход воздуха при нормальноv давлении. м3/с; =1,2 кг/м3— плотность воздуха при нормальном давлении;  — плотность, сжатого воздуха, кг/м3:

Р - абсолютное давление в воздухопроводе, кг/см2 (среднее на расчетном участке);  R = 29,27 газовая постоянная сухого воздуха, кг м/кг 0С.

Приведенные зависимости позволяют получить расчетную формулу для определения диаметров участков воздухопровода;

Рн -10333 кгс/м2 (0,1 МПа) — нормальное давление наружного воздуха.

Для упрощения расчета температуры сжатого воздуха можно воспользоваться таблицей 9.

Таблица 9.

Расчетное давление воздуха, необходимое при подаче его в воздухопрсводную систему, определяют по выражению

где h1_ — потери напора (давления) на трение и местные сопротивлении в трубопроводах воздуходувной станции (ориентировочно не превышают 300—500 кгс/м2. или 3—5 кПа; h2 — потери напора на трение и местные со противления по наиболее протяженной ветви воздухопровода (обычно соответствуют наибольшим потерям напора); h3 – потери напора в аэраторах: мелкопузырчатых (фильтросы) — до 0,7 м вод. ст. (723 кгс/м2. или 7,23 кПа}, среднепузырчатых (перфорированные трубы) при глубине погружения аэраторов в воду более 3 м – 0,15 м.в.ст., в системах низконапорной аэрации 0,015 – 0,05 м.вод.ст.; h4 — давление столба воды, которое необходимо преодолеть воздуху при выходе из аэратора; h5 - избыточное (резервное) давление, принимаемое равным 50 кгс/м2 (500 Па).

где l - длина соответствующего участка, рассчитываемой ветви воздухопровода, м; lєкв. - дополнительная длина, м; участка воздухопровода, эквивалентная местным сопротивлениям на нем (в таблице). Коэффициент трения воздуха вычисляется                                     (59)

 где К – шероховатость стенок стальных труб, равная 0,0001 м;  - кинематическая вязкость воздуха, м2/с. 



Подключение насосной станции к скважине своими руками

Подключение насосной станции к скважине своими руками

Подключение насосной станции к скважине своими руками

Подключение насосной станции к скважине своими руками

Подключение насосной станции к скважине своими руками

Подключение насосной станции к скважине своими руками

Подключение насосной станции к скважине своими руками

Подключение насосной станции к скважине своими руками

Подключение насосной станции к скважине своими руками

Подключение насосной станции к скважине своими руками

Подключение насосной станции к скважине своими руками

Подключение насосной станции к скважине своими руками