5.6.2. Установки для перекачивания осадка из первичных отстойников и уплотненного активного ила

Устраивают в виде насосных установок, а также отдельных насосных станций. Установки располагают в общем технологическом помещении цеха. При этом приемные резервуары не устраивают. Осадок из отстойника по выпускному трубопроводу поступает во всасывающий трубопровод насосов непосредственно.

При сооружении станций очистки сточных вод насосные станции для перекачивания сырого осадка из первичных отстойников в метантенки часто проектируют отдельно. Здание насосной станции состоит из резервуара и машинного зала.

По технологии перекачивания осадков и илов не требуется их механической очистки перед поступлением в насос, поэтому помещения решеток и дробилок не нужны, а приемный резервуар может быть подземного типа. Для предотвращения осаждения и уплотнения осадка в резервуаре необходимо предусмотреть специальную сеть трубопроводов для перемешивания осадка и промывания резервуара. Иловый резервуар должен быть оборудован вытяжной вентиляцией с однократным обменом воздуха в час.

При размещении насосов необходимо предусмотреть те же требования, что при проектировании КНС, перекачивающих сточные воды. При транспортировании осадка на большие расстояния сооружают промежуточные насосные станции, на которых приемные резервуары можно не устраивать.

6. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

6.1. Оборудование электрического хозяйства

насосных станций

Электрохозяйство насосных станций предназначено для пуска, регулирования и остановки приводных электродвигателей насосов, а также для управления электрифицированными вспомогательными механизмами.

Основные элементы электрохозяйства: силовые трансформаторы, масляные выключатели, разъединители, изоляторы, токоведущие части, силовые кабели, измерительные трансформаторы, предохранители.

6.2. Приводные двигатели насосов различных типов

В качестве приводных двигателей чаще всего применяются электродвигатели, которые имеют серьезные преимущества по сравнению с другими типами приводов: компактность, простота соединения с насосом, легкая автоматизация и управление, низкие эксплуатационные затраты. К приводным электродвигателям для насосов предъявляются следующие требования:

1. необходимость пуска под нагрузкой;

2. возможность длительного вращения ротора в обратную сторону (например, при сливе воды из напорного трубопровода при плановой остановке насоса);

3. возможность частых повторных пусков (повышенные требования к обмотке статора и пусковой обмотке электродвигателя, нагревание которых определяет длительность паузы между повторными пусками).

В качестве приводных используются как асинхронные, так и синхронные электродвигатели.

При работе асинхронных электродвигателей частота вращения магнитного поля статора постоянна и зависит от частоты питающей сети (в РФ – 50 Гц) и от числа пар полюсов р, а частота вращения ротора отличается на величину скольжения S, составляющую 0,012…0,06 скорости магнитного поля статора. Достоинства таких электродвигателей – простота и небольшая стоимость, а недостатки – большой пусковой ток (особенно для короткозамкнутых асинхронных электродвигателей), в 5…7 раз превышающий номинальный, что приводит к резкому снижению напряжения в сети при пуске.

Выпускаются асинхронные электродвигатели следующих типов:

а) для насосов с горизонтальным валом: асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором единой серии 4А мощностью от 0,06 до 400 кВт, частотой вращения более 3000 об/мин. Питающее напряжение: для двигателей мощностью: от 0,06 до 0,37 кВт – 220 и 380 В; от 0,55 до 11 кВт – 220, 380 и 660 В; от 15 до110 кВт – 220/380, 380/660 В; от 132 до 440 кВт – 380/660 В.

Для вертикальных насосов используются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии ВАН мощностью от 315 до 2500 кВт, питающим напряжением 6 кВ, числом оборотов от 375 до 1000 об/мин.

Асинхронные электродвигатели выпускаются различных модификаций: с повышенным пусковым моментом, с повышенными энергетическими показателями (для насосов с круглосуточной работой), с фазным ротором (улучшенные условия пуска), многоскоростные (регулировка подачи изменением числа оборотов).

У синхронных электродвигателей частота вращения связана с частотой сети переменного тока постоянным соотношением pn = 3000. По сравнению с асинхронными двигателями синхронные более экономичны, более устойчиво работают при колебании напряжения в сети (допускают снижение напряжения до 60 % номинального). Однако эти двигатели имеют существенные недостатки: момент на валу при пуске должен быть равен нулю, а поэтому в процессе пуска приходится их раскручивать до скорости, близкой к синхронной, для чего необходима дополнительная пусковая короткозамкнутая обмотка.

Синхронные электродвигатели применяются для привода мощных насосов с большой продолжительностью работы.

Для горизонтальных насосов используются двигатели серий СД-2, СДН-2, СДН3-2 и СД3 мощностью от 132 до 4000 кВт, числом оборотов от 100 до 1500 об/мин, питающим напряжением от 380 до 6000 В.

Для вертикальных насосов применяются двигатели серий ВСДН мощностью от 630 до 3200 кВт, числом оборотов от 375 до 750 об/мин и ВДС мощностью от 4000 до12500 кВт с числом оборотов от 250 до 375 об/мин.

Силовым трансформатором называется электромагнитный аппарат, в котором переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения (рис. 6.1).

Р ис. 6.1. Силовой

трансформатор:

S₁ – первичная обмотка;

S₂ – вторичная обмотка;

1 – магнитный сердечник;

2 – корпус;

3 – масляная ванна;

4 – расширительный бачок;

5 – изоляторы;

6 – колесные каретки

Основным параметром, характеризующим работу трансформатора, является коэффициент трансформации, равный отношению напряжений на вторичной и первичной обмотках или (что то же самое) отношению количества витков этих обмоток

k = U₂/U₁ = N₂/N₁, (6.1)

где N – число витков в обмотке; U₁ – напряжение на первичной обмотке; U₂ – напряжение на вторичной обмотке.

При работе трансформатор нагревается, поэтому его помещают в масляную ванну с трансформаторным маслом. Так как при увеличении температуры плотность масла уменьшается, а его объем увеличивается, устанавливают расширительный бачок объемом 8…10 % от объема масляной ванны. Для улучшения отвода теплоты корпус трансформатора делают оребренным, иногда применяют обдув корпуса воздухом с помощью специальных вентиляторов и циркуляцию масла с помощью специальных насосов. Трансформаторы мощностью 25…40 кВ∙А имеют гладкие стенки; 10000…16000 кВ∙А – оребренные; при мощности более 16000 кВ∙А применяется обдув и циркуляция масла.

Для перемещения трансформатора используются колесные каретки, установленные на рельсы.

Используются следующие маркировки трансформаторов: ТМ – трехфазный, охлаждение естественное масляное; ТД – трехфазный, охлаждение масляное с дутьем; ТДЦ – трехфазный, охлаждение масляное с дутьем и принудительной циркуляцией масла.

При выборе числа трансформаторов используют правила устройства электроустановок, являющиеся нормативным документом. Расчетная мощность трансформатора:

, (6.2)

где k_c – коэффициент спроса (0,6…0,95 в зависимости от числа рабочих агрегатов насосной станции, ее назначения и режима работы); N_н – номинальная мощность приводного электродвигателя, присоединенного к трансформатору, кВт (резервные двигатели не учитываются); η_дв – КПД соответствующего электродвигателя; cosφ – коэффициент мощности электродвигателя (0,8…0,92).

Силовые трансформаторы устанавливают в отдельных помещениях, пристроенных к зданию насосной станции или на открытых площадках, располагаемых в непосредственной близости от нее.

Масляные выключатели применяются для включения и выключения трехфазных электродвигателей переменного тока. При мощности менее 75 кВт и напряжении менее 500 В используются магнитные пускатели серий ПА и ПМЕ. При больших напряжениях разрыв цепи под током вызывает возникновение электродуги, что опасно для обслуживающего персонала. Поэтому в этих случаях используются масляные выключатели типа МВ, привод подвижных контактов которых может быть ручным, механическим (пружинным, пневматическим и т.п.) и электромагнитным.

Для отключения от сети высокого напряжения различных аппаратов, приборов или отдельных участков цепи применяются разъединители, которыми пользуются только при снятой нагрузке. Например, они устанавливаются до и после каждого масляного выключателя для отключения его на осмотр и ремонт.

В установках высокого напряжения для электроизоляции и поддержания токоведущих частей применяются изоляторы.

Энергия к токоведущим частям (шинам) подводится от трансформатора или распределительного фидера, а подается к приемникам и КИП. Сборные шины изготавливаются из алюминия и стали в виде полос прямоугольного сечения, установленных на ребро или плашмя на опорных изоляторах.

Для соединения различных элементов электрохозяйства насосных станций применяются силовые кабели.

Для преобразования энергии, регистрируемой измерительными приборами (вольтметрами, амперметрами и др.) и питающей реле, и вспомогательной цепи применяются измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Для защиты электрических цепей от токов чрезмерной силы применяются предохранители.