3.Состав гидроузлов насосных станций. Выбор схемы гидроузла в зависимости от назначения, условий водоподачи и естественно-исторических факторов
Выбор схемы гидроузла насосной станции
Под схемой гидроузла НС понимается последовательное расположение его сооружений от водоисточника до водопотребителя.
В проекте принимается схема НС на тупиковом канале, как наиболее часто используемый в мелиоративном строительстве. Схема представлена на рис.1.
Рис. 2.1. Схема насосной станции на тупиковом канале:
1 – водоподводящий канал; 2 – аванкамера; 3 – водоприемные сооружения; 4 – здание насосной станции; 5 – напорные трубопроводы; 6 – водовыпуски; 7 – водоотводящие каналы; 8 – труба-регулятор; 9 – трубопровод для самотечного сброса воды; 10 – водоприемник; 11 – ограждающая дамба.
Компоновка сооружений насосной станции при минимальной стоимости и площади застройки должна обеспечивать наиболее благоприятные условия их эксплуатации.
В состав насосной станции входят следующие сооружения: подводящий канал, здание насосной станции блочного типа (совмещенное с водозаборным сооружением открытого типа) и машинный канал. Водозаборное сооружение - берегового типа.
Гидроу́зел — комплекс или группа гидротехнических сооружений, объединённых по расположению, целям и условиям их работы.
В зависимости от назначения гидроузлы делятся на:
энергетические,
водно-транспортные,
водозаборные.
Часто гидроузлы бывают комплексные, одновременно выполняющие несколько водохозяйственных функций.
Различают гидроузлы:
низконапорные когда разность уровней воды верхнего и нижнего бьефов (напор) не превышает 10 м,
средненапорные (с напором 10-40 м),
высоконапорные (с напором более 40 м).
Низконапорные гидроузлы сооружаются на равнинных реках, преимущественно в пределах их русла, главным образом, для транспортных или энергетических целей (ГЭС) и на горных реках (для орошения);
Средненапорные гидроузлы сооружаются для тех же целей, что и низконапорные, а также для борьбы с наводнениями;
Высоконапорные гидроузлы обычно служат для комплексных целей.
4. Основные положения правил технической эксплуатации насосных станций. Параметры надежности эксплуатации и мероприятия по их повышению
Основные положения правил технической эксплуатации насосных станций
Техническая эксплуатация насосных станций систем водоснабжения и водоотведения должна обеспечивать бесперебойную и надежную работу всех агрегатов при высоких технико-экономических показателях с учетом рационального использования энергетических ресурсов. Для обеспечения бесперебойной и экономичной работы насосных станций необходимо следующее:
наличие высококвалифицированного технического персонала, соблюдающего требования должностных инструкций и повышающего свою квалификацию в свете современного развития техники и достижений науки;
учет, контроль и анализ складывающихся условий работы;
организация оптимальных режимов, обеспечивающих интенсификацию работы насосных агрегатов, внедрение прогрессивных методов управления и регулирования на основе современных достижений науки и техники;
максимальная автоматизация производственных процессов, исключение потерь воды и непроизводительных затрат электроэнергии и смазочных материалов;
организация своевременного и высококачественного профилактического осмотра, планово-предупредительного и капитального ремонтов;
систематическая регистрация и изучение причин нарушений в работе и аварий, возникающих в насосных агрегатах.
Для обеспечения качественной, бесперебойной и экономичной работы насосных станций администрация должна способствовать повышению технических знаний эксплуатационного персонала путем организации лекций о современных достижениях науки и техники, обмена передовым опытом и общественного разбора рационализаторских предложений, проводить занятия по обнаружению, локализации и ликвидации наиболее характерных аварий. Для нормальной эксплуатации и оперативно-технического управления работой насосных станций необходимо обеспечить постоянное хранение в комплектном виде технической, эксплуатационной и исполнительной документации, а также материалов инвентаризации и паспортизации. Подлинники документов хранятся в архиве технического отдела производственного предприятия (например, Мосводопровода или Мосочиствода), а копии документов — на насосной станции.
Персонал технического отдела обязан своевременно вносить в документацию исправления, отражающие изменения конструкций и схем коммуникаций насосных станций. Изменения должны быть внесены немедленно.
Состав технической документации, которая должна храниться на насосной станции, указан в правилах технической эксплуатации. Кроме этого, на насосных станциях должна храниться следующая документация:
генеральный план площадки насосной станции с нанесенными на него подземными коммуникациями и устройствами;
оперативная технологическая схема коммуникаций, агрегатов, переключений;
схема электроснабжения, первичной коммутации электрических цепей питания электродвигателей и освещения, принципиальные и монтажные схемы автоматики и телемеханики.
На насосной станции должен быть организован учет работы основного механического и энергетического оборудования по следующим показателям:
подача воды или перекачивание сточных вод и напор на напорном коллекторе или у насоса;
расход электроэнергии (общее количество и удельный расход на 1000 м3 поданной или перекачанной жидкости);
расход воды и электроэнергии на собственные нужды в абсолютных величинах и в процентах к общему расходу;
число часов работы и простоя машин и электрооборудования, коэффициент их полезного действия; проверку фактического КПД каждого насосного агрегата производят не реже 1 раза в 2 года.
Состав, численность и квалификация обслуживающего персонала устанавливаются штатным расписанием исходя из пропускной способности и степени сложности насосной станции с учетом объемов работ по обслуживанию и ремонту насосных агрегатов.
Лица, принимаемые на работу, связанную с непосредственным обслуживанием, ремонтом, испытанием и наладкой насосных агрегатов, обязательно проходят медицинское освидетельствование на соответствие их физического состояния требованиям, предъявляемым к данной профессии, и в дальнейшем — медицинскую комиссию на соответствие по эпидемиологическим показаниям.
К обслуживанию насосных агрегатов допускаются лица, прошедшие медицинское обследование, имеющие удостоверение машиниста по обслуживанию насосных агрегатов с электроприводом. До назначения на самостоятельную работу или при переводе на другую работу работники должны пройти специальную подготовку, обучение на новом рабочем месте и проверку знаний правил эксплуатации и техники безопасности при обслуживании насосных станций.
В помещениях насосных и воздуходувных станций должны быть вывешены инструкции о порядке эксплуатации насосного и электросилового оборудования, а также плакаты по безопасному обслуживанию агрегатов и коммуникаций. Должны быть вывешены инструкции с краткими и точными указаниями о необходимых действиях дежурного персонала при поражении рабочих электрическим током, возникновении пожара и отравлении газом.
Эксплуатация насосных агрегатов запрещается при появлении в агрегате ясно слышимого стука, искрении или свечении в зазоре между статором и ротором электродвигателя, увеличении вибрации вала, повышении температуры подшипников, обмоток статора и ротора выше допустимой.
Каждый насосный агрегат периодически, по графику, утвержденному управляющим производственным управлением водопроводно-канализационным хозяйством, подвергают осмотрам, ревизиям, текущим и капитальным ремонтам. Периодичность и объем каждого вида работ устанавливают на основе инструкции завода-изготовителя с учетом местных условий. Пуск и наладку агрегата после ремонта выполняют под наблюдением лица, руководящего ремонтом.
Обязанности дежурного персонала определяются должностными инструкциями. Дежурный персонал отвечает за правильное обслуживание и бесперебойную работу насосных агрегатов в соответствии с графиками, инструкциями и оперативными распоряжениями.
Дежурный машинист должен каждый час заносить в журнал ра-6ofbi агрегата показания амперметра, вольтметра, счетчиков расхода электроэнергии, манометров и расходомеров. Перед пуском насоса в работу он должен проверить, залит ли водой корпус насоса и всасывающий трубопровод: если насос установлен под залив — по показаниям манометра, установленного на всасывающем трубопроводе, или открытием трехходового крана у манометра; если насос заливают с помощью вакуум-насосов — откачивают воздух до тех пор, пока по отсасывающему трубопроводу не начнет поступать вода.
При пуске насоса после включения двигателя следует открыть кран у манометра. Когда насос разовьет полную частоту вращения и манометр покажет соответствующий напор, надо открыть кран у вакуумметра и постепенно открывать задвижку на напорном трубопроводе до полного открытия. Во избежание нагревания жидкости работа насоса при закрытой задвижке не должна продолжаться более 2—3 мин. При необходимости охлаждения подшипников следует пустить воду, открыв вентили на подводящих трубах. Для остановки насоса необходимо медленно закрыть задвижку на напорном трубопроводе, закрыть кран у вакуумметра, выключить двигатель и закрыть краны у манометра и на трубах, подводящих воду для охлаждения подшипников.
Дежурный машинист обязан знать, какие могут быть неполадки в центробежных и в скважинных насосах. В процессе работы агрегата дежурный должен: заносить в журнал сведения о замеченных неисправностях и отмечать время пуска и остановки насоса; следить, чтобы температура в подшипниках не превышала температуру в машинном зале более чем на 40—50°; поддерживать уровень масла в подшипниках на требуемом уровне по маслоуказателю; подтягивать сальники так, чтобы вода из них просачивалась непрерывно редкими каплями.
Грузоподъемные механизмы, установленные на насосных станциях, должны эксплуатироваться согласно «Правилам устройства, установки, освидетельствования и эксплуатации подъемных механизмов».
При эксплуатации насосных станций следует обращать особое внимание на экономное расходование электроэнергии, для чего необходимо установить график работы насосов (с учетом их работы в оптимальном режиме), не допускать работы насосных агрегатов с прикрытыми задвижками и организовать тщательный учет расхода электроэнергии и подачи воды насосами.
Параметры надежности эксплуатации насосных станций и мероприятия по их повышению
С.Е. Петренко
Бесперебойность подачи и обеспечение необходимых уровней давления на всех участках системы водоснабжения в значительной мере определяются надежностью работы насосной станции. Нарушение нормальной работы станции обуславливается различными случайными событиями, в результате которых выходят из работы отдельные элементы ее схемы (сооружения, насосы, приводные двигатели, участки трубопроводов и др.). Анализ и изучение вероятностных характеристик таких событий, а также оценка надежности действия технических систем относительно теории надежности. Обычно под надежностью понимается способность изделия (элемента, сооружения, системы) выполнять в определенных условиях эксплуатации все заданные функции, сохраняя рабочие параметры в пределах установленных допусков, в течение требуемого интервала времени. Применительно к таким сложным гидротехническим объектам, как насосная станция, надежность является показателем качества в самом широком смысле этого понятия. Она определяется качеством проектирования, строительства и эксплуатации.
В процессе эксплуатации выявляются ошибки и просчеты, допущенные при разработке проекта станции, а также качество изготовления строительных конструкций и монтажа оборудования. Поэтому на персонале насосной станции лежит большая ответственность, заключающаяся не только в правильной эксплуатации сооружений, механизмов и машин, но и в своевременном выявлении и устранении возможных строительных, заводских и монтажных дефектов.
При вводе насосной станции в эксплуатацию необходимо количественно оценить ее надежность, определить продолжительность работы оборудования до вывода в ремонт, продолжительность сохранения оптимальных параметров и др. Особенно острой является проблема обеспечения надежности всех элементов системы после ремонтных работ, проводимых, как правило, в трудных условиях на месте.
Следует также иметь в виду что отказы, вызывающие нарушение работоспособности насосной станции, могут наблюдаться не только в результате различных повреждений и аварий отдельных элементов самой станции (внутренние отказы), но и в результате внешних причин (внешние отказы), как например, прекращение подачи электроэнергии в энергосистеме, непредвиденное повышение или снижение уровней воды и расходов водоисточника, резкое ухудшение качества воды, ледовые помехи и т.п.
Используя некоторые положения математической статистики и теории вероятностей, каждое определение можно выразить количественными показателями. Основными показателями надежности для насосных станций систем водоснабжения и канализации являются: вероятность безотказной работы, частота и интенсивность отказов, средняя наработка на отказ и коэффициент готовности.
Вероятность безотказной работы P(tp) есть вероятность того, что при эксплуатации насосной станции за определенный заданный промежуток времени tp не произойдет ни одного отказа.
По ГОСТ 27.002-89 надежность – это свойство устройств, сооружений, систем и объектов в целом, а также изделий (продуктов) выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения нормируемых (расчетных) эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Для оценки надежности технических систем применяют также комплексные показатели надежности, в число которых входят: коэффициент готовности, коэффициент оперативной готовности, коэффициент технического использования, коэффициент планируемого применения, коэффициент сохранения эффективности.
Система водоотведения и ее каждый иерархически подчиненный элемент, в т.ч. и очистные сооружения сточных вод, также характеризуются рядом показателей надежности. При этом надежность ее достаточно полно может быть охарактеризована каким-то одним показателем, например, – модифицированным коэффициентом готовности.
Одной из важнейших задач на этапе проектирования является правильный выбор номенклатуры нормируемых показателей надежности. Необоснованный выбор этих показателей может привести к неправильным решениям при проектировании системы. Поэтому при выборе показателей надежности необходимо учитывать назначение системы, условия и режимы ее работы, а также ее ремонтопригодность. Количественные значения этих показателей являются исходными данными для расчета надежности элементов, узлов и всей системы в целом. Все показатели надежности проектируемой системы должны обеспечивать нормальное ее функционирование в течение заданного срока эксплуатации. Надежность всей системы равна произведению надежностей элементов и узлов, из которых она состоит.
Для очистных установок систем водоотведения в любой момент времени при длительной эксплуатации требуется оценка состояния, в котором она будет находиться по истечении времени t с учетом ее ремонтопригодности и восстанавливаемости, а также вывода на рабочий режим, что может быть описано комплексными показателями надежности
Наименьшую продолжительность пуско-наладочных работ имеют физико-химические технологии и для условий периодического сброса сточных вод они становятся предпочтительными. Тогда, учитывая случайный характер образования сточных вод и неравномерность водоотведения, выбор технологий очистки следует вести по модифицированному коэффициенту готовности, учитывающему вероятностные технические, экономические и экологические составляющие:
(2).
Значения составляющих модифицированного коэффициента готовности могут быть получены экспериментально-теоретическими исследованиями.
Предлагается для уточнения вероятности безотказной работы насосных станций в формулу 1 ввести модификационный коэффициент готовности.Тогда формула 1 примет вид:
