21. Назначение запасных и регулирующих емкостей и их классификация. Водонапорные башни. Резервуары

Назначение емкостей и их классификация. Емкости в системах водоснабжения предназначаются для хранения запасов воды, регулирования подачи и расхода воды и обеспечения необходимых напоров. В соответствии со сменой водоснабжения и расположением емкостей они могут выполнять одно или несколько назначений. Емкости (резервуары), используемые в системах водоснабжения, разделяют следующим образом:

1. по назначению – на регулирующие, запасные и комбинированные (регулирующие и запасные);

2. по способу подачи воды в сеть – на напорные (водонапорные башни, напорные резервуары, водонапорные колонны, пневматические водонапорные установки) и безнапорные (подземные резервуары);

3. по материалу – на железобетонные, кирпичные и стальные.

Выбирать место расположения, тип и объем емкостей следует на основании расчетов совместной работы их с насосными станциями, водоводами и сетью, учитывая местные условия и технологические требования.

В емкостях в зависимости от их назначения должны находиться регулирующий, неприкосновенный противопожарный и аварийный запасы воды.

 Водонапорные башни. Водонапорные башни предназначены для хранения регулирующих и противопожарных запасов воды, а также для поддержания и создания в сети необходимых напоров. Водонапорная башня состоит из строительных (фундамент башни, ствол, бак (резервуар), шатер) и монтажных элементов (система водопроводов, арматура, вспомогательные монтажные детали).

Водонапорные башни допускается проектировать с шатром или без шатра в зависимости от режима работы башни, величины емкости бака, климатических условий и температуры воды в источнике. Шатер предохраняет бак от воздействия температуры наружного воздуха. Расстояние между станками шатра и бака a 0,7…0,8м. Бесшатровые металлические башни могут быть как с теплоизоляцией, так и без нее. Без теплоизолирующей обшивки стенок бака бесшатровые водонапорные башни эксплуатируют в следующих случаях. Когда вода подается из подземных источников при минимальной температуре воздуха не ниже –25⁰С и при обмене воды не менее одного раза в сутки в случае, когда вода подается из открытых источников при минимальной температуре воздуха не ниже –15⁰С и обмене воды в баке не менее двух раз в сутки. При использовании подземных вод и водообмене в баке не менее двух раз в сутки шатер башни не отапливают. При использовании поверхностных вод в условиях возможной температуры воздуха ниже –20⁰С их утепляют и используют электроподогрев.

Резервуары. Резервуары предназначены для хранения хозяйственных, противопожарных, технологических и аварийных запасов воды. В зависимости от конструкции и принципа работы они бывают следующих типов:

1. по форме – круглые (горизонтальные, вертикальные) и прямоугольные;

2. по степени заглубления – подземные и полуподземные;

3. по материалу – железобетонные и бетонные;

4. по наличию перекрытия – открытые и закрытые;

5. по способу поступления воды из них – безнапорные и напорные.

Напорные резервуары располагают на высоких отметках местности, он выполняют ту же роль, что и водонапорные башни.

Безнапорные резервуары устраивают, главным образом, при водоочистных станциях, это резервуары чистой воды (РЧВ). Воду из них забирают насосами 2^го подъема и подают в водопроводную сеть.

Для обеспечения надежности водоснабжения в системах крупных водопроводов необходимо устраивать несколько резервуаров (обычно не менее двух), дающих в сумме расчетную емкость.

22. Типы водоводов и их устройство

Водоводы. Водоводы предназначены для транспортирования воды от водоисточника до объекта водоснабжения. Водоводы подразделяются на напорные, самотечные и комбинированные. В напорных водоводах подача воды осуществляется насосом, в самотечных – самотеком под действием сил тяжести. Комбинированный водовод состоит из напорных и самотечных водоводов.

Тип водовода выбирают в зависимости от типа водоисточника, удаленности его от объекта водоснабжения, топографических условий и расхода транспортируемой воды.

Рассмотрим схемы напорного и самотечного водоводов (рисунок , а и рисунок ).

а) напорный водовод;

б)самотечно-напорный водовод.

1– резервуар; 2 – насосная станция; 3 – напорный водовод;

4 – водонапорная башня; 5 – линия гидростатического напора; 6 – линия гидродинамического напора; 7 – подземный напорный резервуар; 8 – камера переключения;

9 – самотечно-напорный водовод.

По напорным водоводам (рисунок 9.1, а) воду подают из питающего резервуара с меньшей отметки его свободной поверхности z₁ в питательный резервуар на высоту z₂ . Для этих водоводов линия гидродинамического напора всегда будет находится выше линии гидростатического напора.

В самотечных водоводах (рисунок 9.1, б) отметка уровня воды в питающем резервуаре больше отметок в питаемом на величину располагаемого напора Н=z₁ - z₂ . Для этих водоводов линия гидродинамического напора всегда будет находится ниже линии гидростатического напора.

Напорный и самотечный водоводы работают полным сечением, самотечно-безнапорный – неполным.

Водоводы являются ответственными элементами в системе, к ним предъявляются 2 основных требования: экономичность и надежность подачи воды потребителям.

Для обеспечения безперебойности работы водоводы укладываются обычно в две нитки, которые часто соединяют переключениями, позволяющими выключить на ремонт какой-либо участок в случае аварии на нем.

Допускается укладка водовода в одну нитку при значительной его длине и технико-экономическом обосновании. Если водовод проектируют в одну нитку, необходимо предусмотреть устройства запасных резервуаров (в конце водовода).

Водоводы укладывают из стальных, чугунных асбестоцементных и железобетонных труб.

Трубы должны быть уложены на глубине, обеспечивающей незамерзаемость воды зимой, исключающей возможность не допускающей нагревание ее летом и предупреждающей повреждение труб под нагрузками от движущегося транспорта.

Для обеспечения незамерзаемости глубина укладки труб (считая до дна траншеи) должна быть на 0,5м больше расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры.

23. Структура системы воздухоснабжения. Характеристика потребителей сжатого воздуха

Структура системы воздухоснабжения. Сжатый воздух на промышленном предприятии используется по двум основным направлениям: технологическому (для выплавки чугуна и стали в металлургии, получения кислорода в воздухораспределительных установках и т.д.) и силовому (для привода различных машин и механизмов в машиностроении, горнодобывающей промышленности, кузнечном и других производствах).

Компрессорные станции для производства сжатого воздуха включают в свой состав устройства для забора воздуха, очистки его от пыли, компрессоры и приводные двигатели, теплообменники охлаждения, вспомогательное оборудование, предназначенное для дополнительной обработки воздуха (осушка, очистка, изменение давления, аккумуляция).

В зависимости от необходимых потребителям расхода воздуха и его давления станции оборудуются центробежными компрессорами с избыточным давлением сжатого воздуха 0,35-0,9 МПа и единичной производительностью 250-7000 м³/мин или поршневыми - соответственно с давлением 3-20 МПа и единичной производительностью не более 100 м³/мин.

На компрессорной станции могут размещаться только компрессоры с электроприводом или компрессоры только с паротурбинным приводом.

Находят применение и комбинированные паровоздуходувные и электрические станции ТЭЦ - ПВС.

Коммуникации сжатого воздуха имеют радиальные и кольцевые участки. Последние применяют при компактном, сосредоточенном расположении потребителей, а также при повышенных требованиях к надежности обеспечения сжатым воздухом потребителя.

При воздухоснабжении от поршневых компрессоров в линии сжатого воздуха всегда устанавливаются ресиверы выполняющие роль аккумуляторов при различии расходов воздуха, выработанного компрессором и необходимого потребителю. Для СВС с турбокомпрессорами роль аккумулирующих емкостей выполняют трубопроводы, диаметр и протяженность которых достаточно велики.

При необходимости дополнительного увеличения давления, у отдельных потребителей ставят дожимающий компрессор.

Характеристика потребителей сжатого воздуха. Сжатый воздух - самый распространенный энергоноситель на любом промышленном предприятии, а система воздухоснабжения является одним из самых энергоемких потребителей.

Доля расхода первичной энергии для производства сжатого воздуха на различные нужды колеблется от 5 до 30% от общего энергопотребления на производство конечного технологического продукта.

Большое значение сжатого воздуха как энергоносителя определяется еще и тем, что от надежности систем воздухоснабжения зависит и надежность, а в ряде случаев и безопасность осуществления технологического процесса.

Прекращение подачи воздуха в большинстве случаев ведет к крупной аварии на предприятии.

Самым большим среди отраслей потребителем сжатого воздуха является черная металлургия, в которой сосредоточены и наиболее крупные технологические блоки, использующие сжатый воздух: доменные печи, конверторы, мартеновские печи, прокатные станы, вагранки.

В черной металлургии сосредоточены и самые крупные компрессорные агрегаты как поршневые, так и турбокомпрессоры. Расход сжатого воздуха на единицу продукции для наиболее крупных технологических потребителей составляет: для производства чугуна 800-1000 м³/т чугуна, мартеновской стали 60-140 м³/т стали, конвертерной стали 30 м³/т стали, электростали 70 м³/т стали, на прокатных станах 20  50 м³/т проката.

Большие количества потребления сжатого воздуха единичным потребителям и индивидуальный технологический режим потребления приводят к необходимости блочной компоновки компрессора и технологического агрегата с индивидуальным регулированием и расположением компрессора у потребителя.

Доля общего энергопотребления на сжатие воздуха в отрасли цветной металургии колеблется от 8  10% до 60% в шахтных выработках и рудниках. Наиболее крупные потребители сжатого воздуха: шахтные печи для плавки окисленных руд и вторичного сырья со средним расходом воздуха на 1 м² сечения печи в области фурм 45  65 м³/мин; конвертеры с единичным потреблением сжатого воздуха от 180 до 850 м³/мин; барабанные сушилки (расход воздуха от 4 до 12 м³/кг влаги); пневмотранспорт пыли и отходов; агломерационные машины с продувом воздуха через шихту; обжиговые конвейерные машины и печи кипящего слоя с подачей воздуха в сопла (сжатый воздух или смесь с кислородом); пневмопушки для прочистки фурм.

Не менее ёмким в сравнении с металлургией по абсолютной величине потребления сжатого воздуха является машиностроение. Эта отрасль характеризуется большим разнообразием пневмопотребителей, параметров сжатого воздуха и состава компрессорных машин на станциях.

В машиностроении доля использования сжатого воздуха как привода различных механизмов больше: пневмомолоты, различное сборочное оборудование (отвертки, патроны, сверла и т. д.), зажимы деталей, газовые подвесы, зачистные и окрасочные камеры.

Крупные потребители сжатого воздуха сосредоточены в литейных и кузнечных цехах машиностроительных заводов (пескоструйные аппараты, прессы, трамбовки, вибраторы, обрубные машины).