2.5. Определение мощности приводного двигателя

Необходимые для определения требуемой N_эл величины подачи и напора насоса принимают по режимной точке работы системы «насосы – водоводы – сеть» с учетом того или иного способа регулирования подачи. Мощность насоса:

, (2.23)

где η_н – КПД насоса при работе с данными Q и H.

Мощность приводного двигателя несколько больше мощности насоса из-за перегрузок и неучтенных условий работы.

При непосредственном соединении электродвигателя и насоса:

N_эл = k∙N_н,

где k – коэффициент запаса мощности.

При соединении через передачу:

,

где η_пер – КПД передачи, который принимают по паспорту.

Коэффициент запаса мощности принимается в зависимости от мощности насоса по табл. 2.3.

Коэффициент запаса мощности зависит также от соотношения мощности насоса при расчетных Q и Н и ближайшей мощности выпускаемого серийного электродвигателя. При этом должно выполняться условие k ≥ k_табл.

Таблица 2.3

Мощность насоса, кВт	< 20	20…50	50…300	> 300
Коэффициент запаса мощности	1,25	1,20	1,15	1,10

При определении мощности приводного двигателя подачу насоса принимают наибольшей из рассматриваемых режимов работы насосной станции.

Для насосных станций первого подъема расчетная подача

, (2.24)

где Q_c – среднесекундный расход в дни максимального водопотребления; N_раб – количество рабочих насосных агрегатов.

Полный напор насосов определяется из условия минимального расчетного уровня воды в источнике водоснабжения, который может изменяться по годам и по сезонам в течение года.

Электродвигатель нужно подбирать из расчета требуемой мощности при подаче среднесекундного расчетного расхода и предусматривать мероприятия по защите его от перегрузки.

Для насосных станций второго подъема расчетную подачу принимают по режиму максимальной подачи, что, как правило, соответствует одиночной работе насоса в систему. Если хозяйственные насосы одновременно являются и противопожарными, то необходимо учесть режим работы насосов при пожаротушении, так как при снижении требуемого напора подача и мощность насосов увеличивается.

При выборе приводного электродвигателя к насосам необходимо знать его номинальную мощность, частоту вращения, напряжение в питающей сети, тип и исполнение двигателя. Номинальный режим соответствует максимальному КПД. Поэтому при выборе электродвигателя необходимо подобрать мощность двигателя как можно ближе к номинальной величине.

3. ОСНОВНОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ

И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

3.1. Состав оборудования насосных станций

Входящее в схему насосных станций оборудование и системы обычно делят на следующие группы:

1. основное энергетическое оборудование;

2. механическое оборудование;

3. вспомогательное оборудование;

4. электрические устройства;

5. противопожарные и санитарно-технические устройства.

К основному энергетическому оборудованию относятся насосы и их приводные двигатели. В зависимости от требуемых напора и подачи устанавливают центробежные, осевые или диагональные лопастные насосы или насосы вытеснения. Привод насосов чаще всего производится от электродвигателей, реже – от двигателей внутреннего сгорания, еще реже – от паровых турбин.

Комплекс «насос + приводной двигатель» называется гидроагрегат (или просто агрегат). Число агрегатов на насосной станции определяют технико-экономическим расчетом.

К механическому оборудованию относятся сороудерживающие устройства, затворы и подъемно-транспортные механизмы.

Сороудерживающие устройства служат для предохранения насосов от попадания сора и плавающих тел, а также для предварительной очистки воды.

Затворы обеспечивают изменение режима работы станции, а также периодические осмотры и ремонты ее агрегатов и отдельных сооружений.

Подъемно-транспортные механизмы используются для монтажа и демонтажа оборудования, трубопроводов и фасонных частей, для производства ремонтных работ, а также могут быть использованы для подъема и опускания затворов, сороудерживающих устройств и т.п.

К вспомогательному оборудованию относятся следующие системы и элементы:

1. Система технического водоснабжения (СТВ) – для подачи технически чистой воды к устройствам водяной смазки направляющих подшипников, сальниковых уплотнений, а также к теплообменникам вспомогательного оборудования (компрессоров, крупных электродвигателей, маслонапорных установок и др.).

2. Дренажно-осушительная система (ДОС) – для откачки воды из камер, самотечных и всасывающих труб насосов, расположенных ниже максимального уровня воды в нижнем бьефе, опорожнения напорных трубопроводов, удаления дренажной воды из подземных помещений.

3. Система маслоснабжения (СМС) – для снабжения маслами соответствующих марок масляных ванн и подшипников электродвигателей, механизмов системы регулирования, сервомоторов, гидроподъемников, силовых трансформаторов и маслонаполненных аппаратов распределительных устройств (РУ). Включает в себя емкости для хранения чистого масла и слива отработанного масла, коммуникационные трубопроводы, маслонапорные установки (МНУ), маслонасосные агрегаты и аппаратуру для очистки масла.

1. Система пневматического хозяйства (СПХ) – для питания сжатым воздухом устройств для зарядки котлов МНУ, отжатия воды из камер рабочих колес насосов, для системы пневмоавтоматики и пневмоинструмента, пневмопривода (например, затворов). Состоит из компрессоров, ресиверов, воздухопроводов.

4. Вакуум-система – для заливки водой насосов, установленных выше уровня воды в нижнем бьефе.

5. Контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации (КИПиА). Включают в себя устройства контроля состояния агрегатов и другого оборудования, позволяющие производить измерение подачи, напора, мощности, температуры. Эти средства могут быть расположены в специальных щитах или выводиться на центральный пульт управления (ЦПУ) крупных насосных станций. В данной системе предусматриваются также средства сигнализации (когда какой-либо параметр выйдет за пределы допустимых значений), аварийного отключения и автоматического управления (АСУ).

6. Трубы и фасонные части – для присоединения насосов к всасывающим и напорным трубопроводам.

К электрическим устройствам относятся силовые трансформаторы, выводы высокого и низкого напряжения, распределительные устройства (РУ), токопроводы к электродвигателям, системы контроля и собственных нужд (ССН), обеспечивающие электроснабжение электродвигателей МНУ, СТВ, КИПиА, освещение и др.

Система противопожарных и санитарно-технических устройств включает в себя установки и устройства, имеющие повышенную взрыво- и пожароопасность (например, электродвигатели, силовые трубопроводы, кабели, маслохозяйство, аккумуляторная и пр.). Поэтому на насосных станциях должны быть предусмотрены мероприятия по обнаружению и, в некоторых случаях, автоматическому тушению пожаров с помощью стационарных водяных или пенных установок. На крупных насосных станциях устраивается отдельная система противопожарного водоснабжения.

Для обеспечения нормальных условий эксплуатации здания насосных станций должны быть оборудованы системами отопления, питьевого водоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха и другими санитарно-техническими устройствами.