Учебное пособие 800534

По виду обслуживания объектов насосные станции подразделяются на станции; подающие воду для нужд производстваи для хозяйственно-питьевых ипротивопожарных целей.

По расположению насосного оборудования относи-

тельно поверхности земли насосные станции подразделяются на наземные (с полом на уровне или выше поверхности земли), заглубленные (с надземным строением и полом ниже поверхности земли) и на подземные (с перекрытием на уровне или ниже поверхности земли).

По характеру управления насосные станции бывают с ручным, автоматическим и полуавтоматическим (дистанционным) управлением.

При системе прямоточного водоснабжения должна быть обеспечена производительность насосной станции, отвечающая наибольшему часовому расходу в дни максимального водопотребления. При оборотной системе подается средний часовой расход воды.

5.2.Устройство насосных станций

5.2.1.Здания насосных станций. Компоновка оборудования

Конструкция зданий и компоновка оборудования насосных станции принимаются в соответствии со СНиП

2.04.02-84.

Подземную часть насосных станций выполняют из монолитного и сборного железобетона, а надземную - из кирпича либо сборных железобетонных панелей и каркасов (рис.9). Перекрытия над зданиями насосных станций, как правило, устраивают из сборных железобетонных плит, с тепловой изоляцией, без чердачного помещения.

Высота машинного зала, не оборудованного подъемными механизмами, в надземных станциях должна быть не менее 3 м. В станциях, оборудованных подъемными механизмами, высоту машинного зала определяют в результате расчета. При этом расстояние между нижней точкой, перемещаемого обо-

40

рудования и верхней точкой установленных агрегатов должно быть не менее 0,5 м.

Рис. 9. Насосная станция первого подъема

Размеры в плане насосных станций устанавливаются в соответствии с основными положениями единой модульной системы. При определении размеров в плане машинного зала минимальную ширину проходов между выступающими частями насосов, трубопроводов и двигателей следует брать соглас-

но СНиП 2.04.02-84.

41

При определении размеров машинного зала надлежит предусматривать монтажную площадку. Для уменьшения габаритов станции в плане допускается установка насосов с правым и левым вращением вала.

В машинных залах должно быть достаточное естественное освещение, для этого отношение площади окон к площади пола должно быть не менее 1:6 - 1:7. Мощность электрического освещения машинных залов принимают из расчета 20 - 25 Вт/м2. Для отопления машинных залов используют тепло, выделяемое электродвигателями при их работе, а для отопления вспомогательных помещений тепло подводят из котельной.

Крупные насосные станции с большим числом агрегатов должны быть оборудованы искусственной вентиляцией. Устройство ремонтных мастерских в насосных станциях допускается только при большой отдаленности от центральных мастерских. В целях пожарной безопасности в насосных станциях предусматривают два выхода. Внутри станции устанавливают пожарные краны, а снаружи - пожарный гидрант. В заглубленных насосных станциях предусматривают аварийные выпуски или дренажные насосы для отвода воды из помещений при авариях и ремонтах. В насосных станциях предусматривают монтажные проемы с площадкой для обеспечения транспортирования через них оборудования. Размеры проемов и площадок должны обеспечить въезд автотранспорта.

На рис. 9 показана конструкция насосной станции первого подъема, совмещенной с водоприемным сооружением. Наземная часть выполнена из кирпича, подземная – из железобетона. Здание разделено стенкой на водоприемную часть и машинный зал. В машинном зале установлены под заливом три вертикальных насоса (два рабочих и один резервный). Водоприемная часть разделена на три самостоятельные камеры. Верхнее перекрытие станции устроено из сборных железобетонных балок и плит.

На рис. 10 представлен типовой проект насосной станции второго подъема с четырьмя однотипными агрегатами.

42

5.2.2. Расположение насосов, трубопроводов и арматуры

Расположение насосных агрегатов и трубопроводов в насосных станциях должно обеспечить надежность работы, удобство и безопасность обслуживания, минимальную протяженность коммуникаций, простоту узлов и возможность дальнейшего расширения станции. Наиболее рационально можно расположить оборудование в том случае, когда оно однотипно. При однорядном расположении оси агрегатов перпендикулярны продольной оси станции или расположены на одной прямой параллельно продольной оси станции (рис. 10). Достоинством однорядного расположения агрегатов является компактность размещения оборудования. Двухрядное расположение агрегатов имеет преимущество при большом числе разнотипных агрегатов различного назначения. При такой схеме увеличивается пролет здания и усложняются коммуникации трубопроводов.

Двухрядное шахматное расположение агрегатов применяют при большом числе крупных машин. Это позволяет компактно располагать оборудование, трубопроводы в одной плоскости, при этом достигается прямолинейность всасывающих и напорных трубопроводов при минимальном числе колен, тройников и др. Вспомогательные насосы (вакуумные, дренажные) располагают в свободных углах машинного зала.

Трубы в насосных станциях применяют стальные на сварке в виде крупноблочных элементов. Фланцы на трубах привариваются только для присоединения арматуры и насосов. Всасывающие трубопроводы должны быть возможно меньшей длины и иметь наименьшее число фасонных частей, а также непрерывный подъем к насосу (уклон не менее 0,005). Непременным условием нормальной работы всасывающих трубопроводов является устранение причин образования в них воздушных мешков. Переход в трубопроводах с одного диаметра на другой на горизонтальных участках следует выполнять только косыми переходами с горизонтальной образующей. Во избежание попадания воздуха во всасывающий трубопровод

43

входное отверстие трубы необходимо заглублять на определенную глубину.

Рис. 10. Насосная станция второго подъема

Для быстрого запуска насосов и бесперебойной их работы число всасывающих трубопроводов принимают равным общему числу установленных насосов, если насосы расположены выше уровня воды в водозаборе; числу только работаю-

44

щих насосов, но не менее двух трубопроводов, если насосы расположены под заливом.

Уложенные всасывающие трубопроводы вне здания насосной перед засыпкой должны быть гидравлически испытаны на такое же давление, что и напорные. На насосных станциях, где насосы установлены не под заливом, предусматривают установку вакуум-насосов. На всасывающих трубопроводах диаметром до 400 мм допускается установка клапанов. Задвижки применяют только у насосов, расположенных под заливом или при присоединении насосов к общему всасывающему коллектору.

Расположение напорных трубопроводов должно обеспечивать нормальную работу каждого агрегата, а также возможность переключения агрегатов без перерыва подачи воды. Трубопроводы должны быть уложены так, чтобы масса их не действовала на патрубки насоса. Поэтому под трубопроводы и арматуру следует ставить необходимое число опор. Трубопроводы к насосу подгоняют после окончательного закрепления агрегата на раме. Напорные трубопроводы каждого насоса, как правило, оборудуются задвижкой и обратным клапаном, который устанавливается по движению воды за задвижкой с тем, чтобы под защитой обратного клапана можно было бы проводить мелкий и текущий ремонт задвижки. Все задвижки на всасывающих и напорных трубопроводах устанавливаются с электрическим приводом.

Всасывающие и напорные трубопроводы внутри станции, как правило, укладывают по полу, при этом для удобства обслуживания устраивают мостики. В отдельных случаях допускается укладка труб в каналах, перекрываемых съемными плитами.

Для эксплуатации оборудования, арматуры и трубопроводов в насосных станциях следует применять следующее подъемно-транспортное оборудование: при массе груза до 1 т - неподвижные балки или подвесные ручные кран-балки, до 5 т - кран-балки подвесные (ручные), более 5 т - мостовые краны ручные.

45

При подъеме груза на высоту более 6 м или при длине машинного зала более 18 м следует применять электрическое подъемно-транспортное оборудование.

5.3. Основное и вспомогательное оборудование насосных станций

5.3.1. Общие сведения о насосах

Основными параметрами насосов, определяющими состав оборудования, конструктивные особенности и режимы работы насосных станций являются напор, подача, мощность и коэффициент полезного действия.

Напор представляет собой разность удельных энергий жидкости после и до насоса, выраженную в метрах. Исходя из напора, развиваемого насосом, можно определить предельную высоту подъема (Н) или дальность (L) перемещения жидкости.

Подача - это объем жидкости, подаваемой насосом в напорный трубопровод в единицу времени (Q).

Мощность, затрачиваемая насосом для создания требуемого напора и преодоления всех видов потерь, определяет мощность приводного двигателя насоса, которая является составляющей установленной (суммарной) мощности насосной станции.

Коэффициент полезного действия определяет экономическую целесообразность эксплуатации насоса при изменении остальных его параметров (напора, подачи, мощности).

Все насосы, выпускаемые отечественными и зарубежными предприятиями, по принципу действия могут быть разделены на две основные группы: динамические и объемные.

Динамическими называют насосы, в которых сообщение энергии жидкости осуществляется путем воздействия гидродинамических сил на незамкнутый объем жидкости при постоянном сообщении входа и выхода насоса.

Объемными называют насосы, в которых сообщение энергии жидкости осуществляется периодическим изменением

46

замкнутого объема при попеременном сообщении его с входом и выходом насоса.

Динамические насосы в свою очередь подразделяются на лопастные и насосы трения.

Лопастными называются насосы, в которых сообщение энергии жидкости осуществляется при обтекании лопастей рабочего колеса. Лопастные насосы объединяют две группы насосов: центробежные и осевые. Центробежными называют лопастные насосы с движением жидкости через рабочее колесо от центра к периферии, а осевыми – лопастные насосы с движением жидкости через рабочее колесо в направлении его оси.

Насосы трения и инерции это группа динамических насосов, в которых перемещение жидкости осуществляется силами трения и энергии. В эту группу входят вихревые, шнековые, лабиринтные, червячные и струйные насосы.

Во всех системах производственного водоснабжения и водоотведения широко применяются водовоздушные подъемники, которые по принципу действия можно отнести к насосам трения и инерции.

Объемные насосы объединяют поршневые, плунжерные, диафрагмовые, роторные, шестеренные, винтовые, другие типы насосов, а также гидравлические тараны.

Насосы каждой группы отличаются друг от друга конструктивными решениями отдельных деталей и узлов. В зависимости от этого их классифицируют по конструктивным признакам: центробежные насосы консольного типа, центробежные насосы двустороннего входа, центробежные вертикальные насосы, многоступенчатые центробежные насосы и т.д.

Кроме того, насосы подразделяются по эксплуатационным признакам: скважинные насосы, конструкция которых рассчитана на установку в скважине; дозировочные насосы, обеспечивающие подачу жидкости с заданной точностью и т.д.

В системах водоснабжения и водоотведения чаще всего используются не насосы, а насосные агрегаты или насосные установки.

47

Насосным агрегатом называется агрегат, состоящий из насоса и двигателя, соединенных между собой. Насосная установка - это насосный агрегат с комплектом оборудования, смонтированного по определенной схеме, обеспечивающей работу насоса в данных условиях.

Несмотря на большие различия в принципе действия, конструкции, условиях применения насосы должны удовлетворять требованиям:

-безотказность и долговечность работы;

-экономичность и удобство в эксплуатации;

-изменение рабочих параметров в широких пределах при условии сохранения высокого КПД;

-минимальные габариты и вес;

-простота устройства;

-удобство монтажа и демонтажа.

5.3.2.Привод к насосам

Вкачестве привода к насосам используют электродвигатели трехфазного переменного тока - синхронные и синхронные, горизонтальные и вертикальные с короткозамкнутым

ифазным ротором. При мощности двигателей более 300 кВт экономически выгоднее применять синхронные электродвигатели. Из асинхронных электродвигателей самыми простыми по устройству и надежности работы являются электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Электродвигатели с фазным ротором применяют только тогда, когда необходимы плавный пуск и снижение величины пусковых токов, чтобы при малых мощностях электрической сети избежать падения напряжения при пуске.

5.3.3Выбор типа насосных агрегатов

Подбор насосов производится по их характеристикам с учетом условий совместной работы насосов и водопроводной сети. Насосные станции должны подавать (или откачивать) расчетные расходы воды при обеспечении требуемой надеж-

48

ности подачи необходимого количества воды с нужным напором потребителю.

При выборе марки насоса в системах водоснабжения и водоотведения на заданные условия необходимо учитывать следующее:

1.При наличии нескольких марок насосов, отвечающих заданным условиям, следует принимать к установке насос, имеющий более высокий коэффициент полезного действия.

2.При выборе марки насоса для системы водоснабжения в каждом конкретном случае надо проверять, насколько допустимая для насоса вакууметрическая высота всасывания отвечает желательной высотной схеме станции.

3.При выборе типа насосных агрегатов необходимо обеспечить минимальную величину избыточного напора у потребителя при всех режимах работы насосной станции за счет использования регулирующих емкостей, регулирования числа

схеме, необходимо устанавливать как можно меньше рабочих насосов. Параллельная работа нескольких насосов экономически невыгодна. Экономичнее установить более крупные насосы, имеющие более высокие КПД, чем несколько средних и малых, суммарная подача которых при параллельной работе на общие водоводы всегда меньше, чем сумма их подач при раздельной работе.

5. При проектировании насосных станций желательно принимать к установке однотипные насосы, что обеспечивает взаимозаменяемость насосов, значительно упрощает их эксплуатацию и создает удобства для обслуживания.

При выборе количества насосных агрегатов учитывает-

ся:

-общая производительность насосной станции;

-режим потребления воды или поступления стоков;

-характеристика перекачиваемой жидкости (содержание взвесей и их свойства, температура, агрессивность и т.п.)

49