§ 2.3 Насосні станції водогосподарських об’єктів

1. Призначення і класифікація насосних станцій.

2. Споруди, що входять до складу зрошувальних насосних станцій, водопровідних насосних станцій.

3. Гідромеханічне обладнання насосних станцій, регулювальна, контрольно-вимірювальна та запобіжна арматура насосних станцій.

4. Типи будівель насосних станцій.

Устаткування насосної станції розміщують так, щоб була забезпечена безпека і зручність його обслуговування, ремонту і монтажу. Крім того, передбачають можливість доставки або видалення з будівлі будь-якої частини устаткування окремо (без зняття інших частин) через вхідні двері, вікна або спеціальні отвори.

Насосні агрегати звичайно встановлюють в ряд, що спрощує монтаж трубопроводів. Проте для економії місця агрегати можна розміщувати і в іншому порядку. Наприклад, в колових заглиблених насосних станціях (шахтного типу) агрегати розташовують по хордах або радіально.

Ширину проходів між насосними агрегатами, трубопроводами приймають не менше 1 м, вважаючи від виступаючих частин машин. Такої ж ширини влаштовують проходи з боку стін. Прохід з боку торця електродвигунів і консольних насосів роблять з розрахунком на виїмку ротора електродвигуна або робочого колеса насоса з валом. Прохід між розподільним щитом і електронасосними агрегатами призначають не менше 2 м.

В заглиблених насосних станціях (шахтного типу) проходи між насосними агрегатами і стінами можна скорочувати до 0,7 м. Проходи між компресорами роблять вширшки не менше 1,5 м, а між частинами теплових двигунів і електродвигунів, що рухаються, з напругою більше 1000 В - не менше 1,2 м. Невеликі насоси з електродвигунами (при діаметрі нагнітального патрубка до 100 мм) можна встановлювати біля стіни без проходу. Частини машин, що рухаються, необхідно захищати захисними кожухами і поручнями.

Трубопроводи всередині насосної станції виконують із сталевих труб на зварці. Для з'єднання з насосами і арматурою застосовують фланцеві стики. Діаметри труб (до 250 мм) призначають по швидкості перебігу води: у всмоктуючих 0,7...1,0 м/с, в нагнітальних 1...1.5 м/с. При великих діаметрах (300...800 мм) швидкості приймають відповідно: 1...1.5 і 1,2...2 м/с. Трубопроводи, як правило, прокладають над поверхнею підлоги на невисоких (150...250 мм) опорах. Труби можна також укладати в спеціальних каналах, що перекриваються знімними плитами, або в підвалі під машинним залом. При прокладці трубопроводів по підлозі через них в місцях переходів влаштовують містки. Глибину каналів для прокладки труб діаметром 400 мм приймають рівній D+400 мм, а ширину - D + 600 мм (D - діаметр трубопроводу). В місцях установки арматури і монтажних стиків ширину каналів збільшують з таким розрахунком, щоб навкруги фланців був вільний простір шириною 0,3...0,5 м.

Труби, що проходять через стіни або фундаменти, пропускають через спеціальні отвори або укладають у футлярах (трубах більшого розміру). Проміжок між футляром і трубою закладають еластичним матеріалом (глина, пакля) і щитами. Жорстке закладення не допускається щоб уникнути пошкодження труб при осіданні будівлі. При близькому стоянні грунтових вод труби пропускають через сальники. Щоб уникнути пошкоджень труб при осіданні насипного грунту за межами станції їх іноді укладають на опорах.

Всмоктуючі труби прокладають від резервуару або водозабору до насоса по найкоротшій відстані з безперервним підйомом (не менше 0,005) і без перегинів, в яких могло б скоплюватися повітря. При зміні діаметра трубопроводу застосовують «косі переходи» з горизонтальною верхньою створюючою. Бажано, щоб кожний насос мав окрему всмоктуючу трубу. Для живлення декількох насосів можна прокладати також загальний всмоктуючий колектор, що має не менше дві зсисаючі труби. На колекторі ставлять засувки, що дозволяють відключати непрацюючі агрегати.

Приймальний отвір всмоктуючої труби для створення плавкого входу води роблять з розширенням у вигляді відкритої воронки, діаметр якої приймають в 1,5 рази більше діаметра труби. Щоб уникнути засмоктування повітря приймальні отвори всмоктуючих труб занурюють під рівень води на глибину 0,5 м, але не менш ніж на півтора діаметра воронки. Воронки розташовують над дном колодязя на 0,5 м. Від стін колодязя воронка повинна відстояти на відстані, рівному її діаметру.

Для заповнення водою всмоктуючих труб і насосів перед пуском на насосних станціях, що працюють не під затокою, встановлюють вакуум-насос. В насосних станціях III категорії допускається заливати насоси і всмоктуючі труби (Q≤200 мм) водою. В цьому випадку всмоктуючу трубу обладнають приймальним клапаном.

На напірній лінії кожного насоса встановлюють зворотний клапан і засувку. Призначення клапана - не допускати зворотного струму води через насос при його зупинці і оберігати насос від надмірного тиску. Для попередження, гідравлічних ударів встановлюють також спеціальні гасники. Засувки дозволяють відключати кожний насос або регулювати його роботу окремо. Напірні труби насосів об'єднують загальним напірним колектором, який сполучають з нагнітальним водоводом двома (або більш) напірними трубами. На всмоктуючому і напірному колекторах встановлюють засувки, які розміщують так, щоб була можливість ремонту або заміни будь-яких насосів, зворотних клапанів і основних засувок без зниження подачі води понад допустимі межі.

Контрольно-вимірювальна апаратура: для вимірювання розрідження на вході в насос на всмоктуючому патрубку встановлюють вакуумметр або мановакуумметр; тиск на виході виміряють манометром, встановленим на напірному патрубку насоса; для вимірювання кількості води, що подається, встановлюють водосчет-чики (водоміри) і расходомеры.

Водолічильники виготовляють крильчаті і турбінні. Вода, що проходить через прилад, обертає крильчатку або турбінку, сполучену з лічильником числа оборотів. Частота обертання крильчатки або турбіни пропорційна кількості що пройшла через прилад води. Циферблат водолічильника показує сумарний об'єм води, що пройшов через прилад. Крильчаті водолічильники чутливіше турбінних, тому їх застосовують для вимірювання невеликих витрат води, наприклад в будинках. На насосних станціях встановлюють турбінні водолічильники.

На малюнку 2.18 показана заглиблена насосна станція з трьома відцентровими електронасосами консольного типу, вода до яких поступає по двох всмоктуючих лініях, об’єднаним колектором. Від кожного насоса вода через зворотний кла­пан і засувку поступає в напірний колектор і далі в двохнитковий напірний водовод. Засувки на колекторах дозволяють вимикати кожний насос окремо і одну зі всмоктувальних або нагнітальних труб. Всі трубопроводи прокладані по підлозі станції на стовпчиках.

Для транспортування і влаштування устаткування у стелі змонтований монорельс з пересувною «кішкою».

На рівні землі є майданчик, на якому розташовані електророзподільні щити і інші допоміжні пристрої (на малюнку не показані). Для видалення вод, що просочуються, встановлений дренажний насос.

На малюнку 2.19 показана колова заглиблена насосна стан­ция I підйому, суміщена з камерою сіток руслового водоза­бора. Будівля станції виконана у вигляді колового опускного ко­лодязя, усередині якого є дві мокрі камери для сіток водозабору і суха камера для насосних агрегатів, які встановлені безпосередньо на залізобетонній плиті днища колодязя. Такі станції використовують при великому коливанні рівня води в річці. На стан­циях подібного типа влаштовують також свердловині на­соси (з трансмісійним ва­лом або погружні). В цьому випадку суху камеру не влаштовують, що значно знижує вартість станції.

На малюнку 2.20 представлена насосна станція для підйому води з бурової свердловини центробеж­ним насосом з трансмісійним валом. Станція розташована в цегляному павільйоні. В залізобетонному даху над свердловиною зроблений люк, через який за допомогою автокра­на або треноги можна підіймати двигун і витягувати насос з свердловини.

На нагне­тательном трубопроводі змонтован повітряний вантуз і діафрагмовий витратомір. Для скидання води при пробних відкачуваннях, після ремонту і очищення свердловини передбачена скидна труба. В павільйоні станції розміщені також апаратура управління електродвигуном, опалювальна електропіч, яка включається при низьких температурах повітря (менше 5°С), і інше устаткування.

Мал..2.18 Заглиблена насосна станція

1 – фундамент насосних агрегатів; 2 – всмоктувальні труби; нагнетательні труби; 4 – дренажний насос.

Мал..2.19 Колова заглиблена насосна станція Iпідйому, сумісна з камерою сіток річного водозабору.

1 – насос; 2 – брудні насоси; 3 – самотечна лінія; 4 – сітки; 5 – напірна труба; 6 – дифманометр витратоміра ( розміри в мм)

Мал..2.20 Насосні станції для підйому води з бурових свердловин

а) наземна; б) підземна; 1 – гирло свердловини; 2 – електродвигун; 3 – шкафи управління; 4 – нагнетательний трубопровід; 5 – труба для скиду води; 6 – вантуз; 7 – вимірювальна діафрагма витратоміра; 8 – дифманометр витратоміра; 9 – люк для підйому обладнання; 10 – вентиляція.

Меліоративні насосні станції по своєму призначенню бувають зрошувальні і осушні (у тому числі дренажні).

Зрошувальні насосні станції служать для подачі води з джерел на командні відмітки зрошуваних ділянок (при само­течном зрошуванні) або для створення натиску при поливі земель дощуванням.

Осушні насосні станції призначені для перекачування води з осушних каналів у водоприймач (річку) або в дру­гий канал, а також для відкачування води з дренажних колодязів і свердловин.

Подачу меліоративних насосних станцій визначають розрахунками, методика яких висловлена в курсі меліорації.

При великих площах меліоруруємих земель подача станцій досягається декількох десятків кубічних метрів в секунду і більш. Натиски зрошувальних насосних станцій залежать від рельєфу мест­ности і способу поливу і коливаються у великих межах.

Натиски осушних насосних станцій, як правило бувають невеликі і визначаються різницею відміток рівнів води в осушувальному каналі (колодязі) і водоприймачі.

Меліоративні насосні станції обладнають відцентровими, а при малій висоті підйому води - осьовими насосами. При невеликій подачі (до 1 м³/с) меліоративні насосні станції з відцентровими на­сосами багато в чому схожі з водопровідними. Аналогічне їм пристрій мають насосні станції для підйому підземних вод з свердловин вертикального дренажу. Зрошувальні насосні стан­ции звичайно працюють сезонно. У зв'язку з цим невеликі насос­не устаткування роблять пересувними або плавучими.

Забір води з джерела пересувним приладом здійснюють безпосередньо всмоктуючою трубою насоса. Насосний агрегат, смон­тированный на причепі або на рамі у вигляді санчат, розміщують в будівлі тимчасового типу або під навісом.

Для приводу насоса служить електричний або тепловий вигун (в деяких випадках трактор). Наша промисловість випускає готові пересувні зрошувальні насосні установки укомплектовані арматурою і збірно-розбірною всмоктувальними і напірними трубопроводами.

В плавучих насосних станціях насосно-силове устаткування змонтовано на понтоні. Пересуваючись уздовж берега, вони можуть обслуговувати по черзі дещо зрошуваних ділянок. Напірні трубопроводи плавучих насосних станцій біля берега повинні мати гнучкі (шарнірні) стики, що допускають вільне пересування при коливаннях рівня в джерелі.

Крупні зрошувальні насосні станції є складовою частиною гідротехнічного вузла споруд машинного водоподйому (мал. 2.21).

Крім насосної станції в нього входять: водозабір, канал, що підводить, аванкамера, напірні трубопроводи і напорний басейн.

Мал..2.21 Гідротехнічний вузол споруд машинного водопідйомну для зрошення.

1- река або магістральний канал; 2 – водозабір; 3 – підвідний канал; 4 – аванкамера; 5 – насосна станція; 6 – напірний трубопровід; 7 – напірний басейн;8 – магістральний канал машинного зрошення.

До складу гідротехнічного вузла машинного водо­підьому осушних систем додатково можуть входити ре­зервуар (або збільшена аванкамера) для акумуляції що поступає до станції стоку (в періоди максимумів) і шлюз самотечного скидання, через яке вода з каналу відводиться в річку при низьких рівнях води в ній.

Конструкції будівель крупних меліоративних насосних стан­цій мають свої особливості. Разом із станціями камерного типу знаходять застосування насосні станції блокового типу. Вони відрізняються тим, що всмоктуючі лінії насо­сів проходять усередині бетонного масиву (блоку), одночасно службовцями фундаменту будівлі станції і насосів.

Така кон­струкція станції особливо доцільна при установці крупних вертикальних (відцентрових і осьових) насосів. На малюнку 2.22 показаний розріз зрошувальної насосної станції блокового типу з вертикальними відцентровими насосами. У вхідній частині станції є пази для встановки шандоров на випадок аварії і ремонту, смиттязатримуючи грат, затвор. Вертикальний відцентровий насос встановлений на блоці станції, двигун - вгорі. На малюнку 2.23 представлена осушна насосна станція камерного типу з вертикальними осьовими насосами, розташована в тілі греблі обвалування. Станція перекачує воду з осушного каналу у відводящій, впадаючий у водо­приймач. Осьовий насос розташований в «мокрій камері» станції, двигун - в надземній частині.

Мал..2.22 Зрошувальна насосна станція блочного типу.

1 – паз для шандору; 2 – козловий кран; 3 - двигун; 4 – проміжний підшипник; 5 – насос; 6 – дренажна патерна; 7 – блок; 8 – затвор; 9 – смиттяутримуюча ришотка;

Мал..2.23 Осушна насосна станція камерного типу.

Питання для самоперевірки:

1. Як класифікують насосні станції?

2. Які споруди входять до складу насосних станцій?

3. Назвіть типи насосних станцій?