4.5. Насосные станции
В системах водоснабжения насосная станция, как правило, располагается в отдельном здании, в котором размещается основное и вспомогательное оборудование, трубопроводы, арматура и контрольно-измерительные приборы (рис. 4.8). По своему назначению и расположению насосные станции в системах водоснабжения подразделяются на станции I и II подъема.
Рис. 4.8. Схема насосной установки:
1 - приемный клапан; 2 - всасывающий трубопровод; 3 - вакуумметр; 4 – насос; 5 – манометр; 6 - обратный клапан; 7 – задвижка; 8 - напорный трубопровод
Насосные станции I подъема забирают воду из источника и подают ее на очистные сооружения. Если вода не требует очистки, тогда вода от станции I подъема подается в систему водоснабжения или накопительные резервуары чистой воды. В состав насосной станции I подъема входит: 1) водозаборное сооружение, на котором производится предварительная очистка воды от крупных взвешенных и плавающих частиц; 2) водоводы, транспортирующие воду от водозаборного сооружения к водоприемнику; 3) водоприемное устройство; 4) всасывающие трубы; 5) насосные агрегаты (насосы и двигатели); 6) напорные трубопроводы, арматура; 7) контрольно-измерительные приборы; 8) автоматика.
В зависимости от местных условий насосные станции I-го подъема делают совмещенными с водозаборными и водоприемными сооружениями или раздельно. Например, если источник имеет достаточно большие глубины у берега (до 5-8 м) и незначительное колебание уровней, тогда устраивают береговые насосные станции совмещенного типа. В условиях пологого берега и малых глубин источника водоснабжения рекомендуется применять русловую станцию раздельного типа.
Насосные станции II подъема располагают за очистными сооружениями и служат для подачи чистой воды потребителям. Поэтому состав сооружений станций II подъема значительно упрощен и включает трубопроводы от очистных сооружений, резервуары накопители чистой воды, всасывающие трубопроводы, насосные агрегаты, напорные трубопроводы, арматуру, контрольно-измерительные приборы и автоматику. Когда насосная станции II подъема удалена от станций I подъема, выполняют их раздельную компоновку. Иногда объединяют станции I и II подъема в одном здании - это схема совмещенного расположения.
По расположению оборудования насосные станции подразделяют на надземные, заглубленные и глубокие. По характеру насосного оборудования они бывают с горизонтальными и вертикальными центробежными насосами, поршневыми насосами и другими. При малых подачах (Q=5-360 м3/час) используют консольные центробежные насосы типа К, обеспечивающие напор 10-20 м и имеющие КПД 50-80%. Марка насоса, например К20/30а-У2 обозначает: К – консольный; первая цифра - подача, 20 м3/час; вторая - напор, 30 м; буква после цифры - вариант обточки рабочего колеса; последующие буквы и цифры - климатическое использование и категория размещения.
Для больших подач (Q=100-12500 м3/час) применяют центробежные насосы двухстороннего типа Д, обеспечивающие напор 14-125 м и КПД 73-88%. Марка насоса, например Д12500-24, обозначает: Д - двухстороннего входа; первая цифра - подача 12500 м3/час; вторая - напор 24 м.
Для достижения больших напоров применяют многоступенчатые центробежные насосы, имеющие от 2 до 10 рабочих колес, что позволяет развивать напор от 40 до 140 м при подаче от 8 до 850 м3/час. КПД таких насосов составляет 67-77%. Марка насоса, например ЦНСГ-38-44, обозначает: Ц - центробежный, Н - насос, С - секционный, Г - для горячей воды, первые цифры - подача, м3/час; вторые - напором.
По характеру управления насосные станции водоснабжения могут быть с ручным, полуавтоматическим и автоматическим управлением. Решение задачи оптимального управления насосами может быть осуществлено на ЭВМ. В практике используется упрощенная постановка задачи, решение которой позволяет определить число и тип насосов, обеспечивающих систему водоснабжения расчетным расходом и напором с минимальными затратами. Критерием оптимальности при проектировании насосных станций служат приведенные затраты, а при эксплуатации - затраты ресурсов на подачу годового объема воды. Решение задачи включает:
отбор насосов, способных обеспечить заданный напор;
группировку насосов по критерию минимума удельной мощности на единицу производительности;
определение типов насосов, обеспечивающих заданную производительность насосной станции при минимальных затрат.