Виды насосных станций водоснабжения классифицируются по нескольким параметрам в соответствии с выполняемыми функциями и характером установки. Общее назначение всех насосных станций - это увеличение давления воды, подающейся в системы водоснабжения частных потребителей и промышленных объектов. Существует пять категорий насосных станций:

1. Станции первого подъема НС 1;
2. Станции второго подъема НС 2;
3. Станции последующих подъемов НС 3 и далее, в зависимости от необходимого уровня подъема воды;
4. Станции подкачки НСП;
5. Станции циркуляционные ЦНС;

Принципы работы насосных станций водоснабжения

Принципиальная схема подключение элементов водоснабжения выглядит как последовательное соединение конструктивных модулей, каждый из которых является важным звеном цепи водоснабжения:

1. насосные станции разного уровня подъема;
2. насосная станция подкачки;
3. водозаборное устройство;
4. накопительные емкости;
5. очистные сооружения;
6. водонапорная башня;
7. водопроводная сеть.

Насосные станции первого подъема

Насосные станции первого подъема подключаются к водозаборному устройству и перекачивают воду в сооружения, предназначенные для очистки воды. В некоторых случаях очистка не требуется, и вода поступает непосредственно в накопительные емкости, коими могут являться как водные резервуары РЧВ, так и водонапорные башни и гидропневмобаки. Случаи, когда вода со станции первого подъема поступает в водоснабжающую систему, достаточно редки, но тем не менее встречаются. В течение суток такие станции работают в равномерном режиме, без перерывов.

Насосные станции второго подъема

Насосные станции второго подъема забирают воду из резервуаров чистой воды и перекачивают ее либо непосредственно в водообеспечивающие системы, либо в водонапорные башни. Основная функция башен - обеспечение бесперебойной подачи воды потребителям при неравномерной нагрузке. Станции второго подъема функционируют в прерывистом режиме, максимально приближенном к режимам потребления объектов водоснабжения.

Насосные станции подкачки и циркуляционные станции

При необходимости обеспечения повышенного уровня давления воды, как правило, требуемого на промышленных предприятиях и в зданиях большой этажности, используются станции подкачки. Режим работы таких станций неразрывно связан с графиком водопотребления объектов.

Насосные станции циркуляционного типа устанавливаются на промышленных объектах и являются звеном замкнутой системы водоснабжения.

Подобные станции имеют в составе три типа насосов, разделяющихся по назначению:

1. Перекачивающие отработанный носитель в охладительные емкости;
2. Подающие воду в очистительные модули;
3. Обеспечивающие подачу воды к оборудованию либо для техпроцессов.

Циркуляционные насосы функционируют по расписанию, утвержденному на производстве.

Классификация насосных станций

Область применения насосных станций, их конструкция и способ монтажа лежат в основе классификации оборудования. Существуют варианты монтажа насосов в вертикальном и горизонтальном исполнении, с положительной и отрицательной высотой забора воды.

Помещения, предназначенные для организации машинных залов, могут быть заглубленными, полузаглубленными и незаглубленными. Машинный зал полузаглубленных станций разделяется на два уровня, наземный и подземный, а заглубленные станции совсем не имеют поверхностной части. По типу управления оборудованием разделяют ручные, автоматические, полуавтоматические и дистанционные системы.

Категорирование насосных станций по уровню подачи воды

Насосные станции водоснабжения подразделяются на три типа по уровню обеспеченности водоснабжения. Отличия заключаются в максимальном времени перерыва подачи воды, количестве обслуживаемого населения и длительностью снижения уровня подачи воды.

Перерыв в функционировании станций необходим для проведения планового ремонта либо замены оборудования и переключения на резервный комплект. Соответственно, чем выше категория насосной станции, тем выше предъявляемые к ней требования. Промышленные предприятия, как правило, используют в работе насосные станции первой категории.

Насосные станции первой и второй категории должны иметь не менее двух источников электроснабжения, не зависящих друг от друга. Кроме того, к станциям каждого типа предъявляются определенные требования по надежности, наличию резервных модулей и капитальности помещений, предназначенных для машинных залов.

В циркуляционных насосных станциях, как правило, устанавливают две группы насосов:

1) для подачи отработанной (нагретой) воды на охлаждающие сооружения;

2) для подачи охлажденной воды потребителям.

ЦНС располагают вблизи от сооружений для охлаждения воды, откуда вода по самотечным линиям подается в приемные камеры станции.

В целях обеспечения надежности работы насосов их устанавливают под заливом, поэтому ЦНС устраивают заглубленными или полузаглубленными.

6.2.6. Производительность насосных станций Подача насосами 1 подъема

Есть два случая работы насосов:

1) подача воды на очистные сооружения;

2) подача воды непосредственно в сеть.

1). КогдаНС1 подает воду на очистные сооружения, ее работу рассчитываютна подачу среднего часового расхода в сутки с максимальным водопотреблением (с учетом расхода воды на собственные нужды очистных сооружений).

Средняя часовая подача станции

где - максимальный расход воды за целые сутки, м 3 ;

–коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды очистных сооружений ( = 1,04…1,1 );

Т – число часов работы сооружений для очистки воды (как правило, Т=24ч).

Если в СПВ нет сооружений для обработки воды, например, при использовании источников подземных вод, а насосы подают воду в резервуар, то общую подачу насосов 1 подъема определяют так

где – коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды очистных сооружений ( = 1,01…1,03 ).

2). Подачу насосов1 подъема, перекачивающих воду непосредственно в сеть, устанавливают равнойнаибольшему часовому расходу в сутки с максимальным водопотреблением .

При обслуживании насосами оборотных систем водоснабжения подачу насосов 1 подъема принимают равной среднему часовому расходу свежей (добавочной) воды в сутки с максимальным водопотреблением.

Подача насосов 2 подъема

Насосы 2 подъема подают воду из резервуаров в сеть потребителя, поэтому режим их работы, а, следовательно, их количество и производительность зависят от графика водопотребления.

Графики водопотребления строятся по данным промпредприятий.

Насосные станции 2 подъема могут работать в режиме равномерной или ступенчатой подачи. При ступенчатой подаче в различные часы суток работает разное число насосов в зависимости от водопотребления.

При равномерном водопотреблении насосы выбирают с расчетом на равномерную подачу воды, т.е. в этом случае подача (производительность) насоса = 4,17 % от суточного водопотребления. Так как требуемый расход воды обеспечивается насосами, то отпадает необходимость в устройстве водонапорной башни.

В случае неравномерного водопотребления график может иметь следующий вид

Рисунок 6.1 – График неравномерного водопотребления

В первую смену водопотребление составляет 2,5%, во вторую – 6%, в третью смену – 4% в час.

При организации ступенчатой работы насосов в первую смену может быть выбран насос подачей 2,2% в час. Во вторую смену будет работать этот же насос, и к нему подключается насос подачей 4,25%. Суммарная подача двумя насосами с учетом их параллельной работы 6,05%. В третью смену отключается насос подачей 2,2%, а продолжает работать насос подачей (производительностью) 4,25%.

Раздел второй НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ

ТИПЫ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И КАНАЛИЗАЦИИ

§ 40. НАЗНАЧЕНИЕ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ИХ СООРУЖЕНИЯМ И ОБОРУДОВАНИЮ

Насосные станции си-стем водоснабжения и канализации представляют собой сложный комплекс сооружений и оборудования, обеспечивающий водоподачу или водоотведение в соответствии с нуждами потребителя. Состав сооружений, их конструктивные особенности, тип и число основного и вспомогательного оборудования определяются исходя из принципов комплексного использования водных ресурсов 4 и охраны природы с учетом назначения насосной станции и предъявляемых к ней технологических требований.

По своему назначению и расположению в общей схеме водоснабжения насосные станции подразделяются на. станции I подъема,

II подъема, повысительные и циркуляционные.

Насосные станции I подъема забирают воду из источника водоснабжения и подают ее на очистные сооружения или, если не требуется очистки воды, непосредственно в резервуары, распределительную сеть, водонапорную башню либо другие сооружения в зависимости от принятой схемы водоснабжения. На., промышленных предприятиях с процессами, предъявляющими различные требования к качеству воды, на одной и той же насосной станции могут быть установлены насосы, подающие воду как на очистные сооружения, так я непосредственно на предприятия без очистки.

Насосные станции II подъема.служат для подачи очищенной воды потребителям, обычно из резервуаров чистой воды.

В некоторых случаях насосы I и II подъема могут быть размещены на одной станции, что позволяет уменьшить расходы на строительство и эксплуатацию. Однако такое решение не всегда возможно и зависит от вида водоисточника, наличия и типа очистных сооружений, от рельефа местности и т. п.

Повысительные насосные станции (станции подкачки) предназначены для повышения напора в’ водопроводной сети или в водоводе. В этом случае вода забирается из одной сети (участка.водовода) и под увеличенным напором подается в другую сеть (района города, отдельного цеха промышленного предприятия) или в последующий участок длинного нагнетательного водовода.

Циркуляционные насосные станции входят в схемы технического водоснабжения промышленных предприятий и тепловых электростанций. На этих станциях одни насосы подают отработавшую на предприятии воду на охлаждающие или очистные устройства, а другие насосы возвращают подготовленную воду снова к производственным установкам.

Назначение насосных станций в схемах канализации заключается в подъеме воды на очистные сооружения, если рельеф местности не позволяет подавать сточные воды самотеком. Канализационные насосные станции устраивают также для того, чтобы избежать большого заглубления самотечного коллектора. В этом случае сточные воды из заглубленного коллектора подаются в другой, расположенный выше.

По расположению в общей схеме канализации насосные станции подразделяются на главные, которые служат для перекачки сточных вод со всей территории населенного пункта или промышленного предприятия, и районные, .предназначенные для перекачки сточных вод только с части территории населенного пункта или промышленного предприятия. Районные насосные станции перекачивают воду или непосредственно на очистные сооружения, или в близлежащий коллектор.

¦Наряду с обеспечением напора и подачи, предусмотренных графиком водоподачи или водоотведения для нормальных и аварийных условий, при сооружении и оборудовании насосных станций необходимо при наименьших затратах на их строительство и эксплуатацию обеспечивать: требуемую степень надежности и, следовательно, определенную степень бесперебойности работы; долговечность, соответствующую народнохозяйственному значению объектов, в состав которых они входят; достаточные удобства эксплуатации и широкое применение автоматики и телемеханики.

¦При строительстве насосных станций не следует допускать излишеств в составе и размерах сооружений, кубатуре зданий, основном и вспомогательном оборудовании, объемах временного строительства, архитектурном оформлении и т. п.

Необходимо наиболее полно попользовать стандартные изделия и. местные строительные материалы. Строительство должно быть выполнено в наиболее короткие сроки при возможно меньшей стоимости, максимальной механизации строительного процесса, применении совершенного-строительного оборудования и передовых методов труда, а также при сокращении трудоемкости рабат. Ущерб, который может быть причинен при возведении сооружений насосной станции вследствие затопления и подтопления территорий, занесения и размывания русла, пре-формирования берегов, изменения ледового режима и нарушения рыбного хозяйства, следует сводить до минимума.

В заключение необходимо особо отметить, что состав сооружений и оборудования, равно как и вся схема водоснабжения или канализации в целом, должны отвечать условиям будущей эксплуатации при непрерывно изменяющихся размерах и режиме водопотребления в данном районе на основе плана развития народного хозяйства.

§ 41. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

Большое разнообразие природных условий, различие технологических требований и особенности эксплуатации обусловливают обилие методов решения задач водоснабжения и канализации. В связи с этим установившейся и общепринятой классификации насосных станций в настоящее время не существует.

Водопроводные насосные станции. Для водоснабжения используются, как известно, подземные воды (артезианские или грунтовые, воды ключей), подрусловые воды и поверхностные воды рек, каналов, озер и водохранилищ. В отдельных случаях для производственного водоснабжения используется морская вода, что требует строительства насосных станций специального морского типа. В каждом случае состав сооружений насосной станции, их тип и компоновка будут определяться не только видом источника водоснабжения, но и его особенностями. Так, когда открытый водоем в меженный период в естественном состоянии не обеспечивает потребности в воде, необходимо предусматривать создание водохранилища для перераспределения естественного стока в пределах года или многолетнего периода. Отсутствие в реке глубин, достаточных для устройства и нормальной работы насосной станции, требует повышения горизонта воды путем строительства плотины. Содержание в воде источника большого количества взвешенных наносов

заставляет видоизменять конструкции отдельных" элементов станции для предотвращения абразивного износа оборудования или включать в состав ее сооружений специальные отстойники.

Принципиальные схемы насосных станций I подъема, забирающих воду из открытого водоисточника, приведены на рис. 7.1. В состав этих станций входят:

водозаборное сооружение, предназначенное для забора требуемого объема воды из водоисточника и предварительной очистки воды от взвешенных и плавающих загрязнений, а при необходимости также и от наносов;

сооружения, транспортирующие воду от водозаборного до водоприемного сооружения насосной станции;

водоприемное сооружение, предназначенное для подвода воды к всасывающим трубам насоса;

всасывающие трубы;

здание насосной станции со всем необходимым гидромеханическим, энергетическим и вспомогательным оборудованием;

напорные трубопроводы;

водовыпускное сооружение, предназначенное для спокойного выпуска воды из напорного трубопровода в отводящий канал, на очистные или технологические сооружения.

В зависимости от естественных, эксплуатационных и производственных условий некоторых сооружений может не быть вообще или они могут быть объединены. Основным фактором, определяющим общую схему компоновки и конструктивные решения отдельных сооружений, является размещение водозаборного сооружения по отношению к зданию насосной станции - совмещенное или раздельное.

При наличии у берега реки или водохранилища глубин, обеспечивающих нормальные условия для забора воды, и при относительно небольших колебаниях горизонтов воды (до 5-8 м) обычно устраивают береговые насосные станции совмещенного типа (см.

Рис. 7.1. Принципиальные схемы компоновки сооружений насосных станций I подъема, использтюпгих открытый (ВОДОИСТОЧНИК а - береговая совмещенного типа; б - береговая раздельного типа; в -| русловая совмещен ного тонна; г - русловая раз делыного /тнпа; 1 -водозабор ное сооружение; 2 - вод оводы 3 - водоприемник; 4 - всасьвва ющие трубы; б - эдакие ста-н цин; 6 -.напорные птрубогарово ды; 7 - водовыпуск

а -с индивидуальными насосными установкам.и; б - с прупловым водозабором; 1 -скважины с установленны-мл в iH.Hix насосами;, 2 -сборный коллектор; в - напорный трубопровод; 4 -"водонапорная башня; 5-разводящая сеть "водопровода; 6 -сиважины без насосов; 7-

Рис. 7.2. Схемы насосных станций, забирающих подземные воды

самотечный трубопровод; 8 - сборный колодец; 9 - всасывающие трубы; "10 -насосная станция I подъема

рис. 7.1,а). В зависимости от формы берегов и геологических условий здание станции может быть расположено непосредственно на берегу у’ уреза максимального горизонта воды или на некотором удалении от берега в конце подводящего канала.

Береговые насосные станции раздельного типа (см. рис. 7.1,6) применяют при широкой затопляемой пойме. Водозаборные сооружения располагают вблизи уреза максимального горизонта воды, а здание станции - у береговой надпойменной террасы."Между водозаборным сооружением и зданием насосной станции укладывают самотечные трубы.

При значительных колебаниях горизонтов воды (12-20 м) здание станции для обеспечения его устойчивости выносят в русло реки, т. е. применяют русловые совмещенные насосные станции (см., рис. 7.1,в).

В условиях пологого русла реки и малых глубин рекомендуется применять русловые насосные станции, раздельного типа, у которых вода из оголовка водозабора, расположенного в русле реки, поступает в водоприемник станции, размещенной на.берегу, по самотечным водоводам (рис. 7.1,г).

Русловые насосные станции. применяют также и при заборе воды из водохранилищ. В этом случае при проектировании станции обычно проверяют целесообразность совмещения насосной станции с плотиной и использованием в качестве водозабора башни донного водоспуска или головного сооружения поверхностного водосброса.

В водозабор подземных вод, как правило, входят приемные устройства (скважины, шахтные колодцы, лучевые водозаборы, горизонтальные водосборы, каптажи источников), насосы и трубопроводы, связывающие отдельные приемные устройства с насосной станцией или с водоводами.

В зависимости от суммарной подачи насосной станции, мощности водоносного пласта и глубины его залегания возможны схемы индивидуального или группового водозабора. В первом случае каждая

а - раздельное расположение; б - объединенное расположение; J -.напорные трубопроводы насосов I подъема; 2 - очистные сооружения; 3 - трубопроводы «т очистны? сооружений iK резервуа[ру чистой воды; 4 - резервуар чи стой.воды; 5 - .всасыва.ющие трубопроводы насосов 1 подъема; 6 - насоаная станция II лодъема; 7 - напор ные трубопроводы насосов II подъема; 8 -.яасосна? станция I подъема; 9 -самотечные.водоводы; 10 - водо заборное сооружение

Рис. 7.3. Принципиальные схемы насосных станций II подъема

9

скважина оборудована своим собственным насосом, как это показано на рис. 7.2,а. Вода насосом подается в сборный коллектор или непосредственно в водоприемную башню, а оттуда в сеть или в контррезервуар.

Использование буровых скважин в целях водоснабжения возможно и без установки в каждой из них дорогостоящих артезианских и погружных насосов. Водозаборное устройство при этом представляет собой ряд скважин, подключенных к общему водоводу, заканчивающемуся в.водосборном колодце общей для всех скважин насосной станцией (см. рис. 7.2,6).. Водозаборные скважины размещаются на некотором расстоянии друг от друга, определяемом местными гидрогеологическими условиями. Над скважинами устраивают колодцы, в которых устанавливают задвижки для отключения скважины от общей линии и необходимую контрольно-измерительную аппаратуру. При относительно неглубоком уровне напорных вод или неглубоко залегающем безнапорном водоносном пласте вода из скважины забирается трубопроводом, работающим как сифон за счет разности между динамическим уровнем воды в скважинах и уровнем воды в водосбросном колодце насосной станции. Для зарядки сифонного водовода устанавливается вакуум-насос.

Значительная, .как правило, удаленность насосных станций II подъема от источника водоснабжения и независимость работы насосов станции от режима водоисточника (колебаний уровней воды, наличия плавающих и донных загрязнений, ледового режима и т. д.) позволяют з большой мере упростить схему компоновки основных сооружений станции. "

На рис. 7.3,а показана схема размещения очистных сооружений в комплексе с насосной станцией II подъема. Вода напорными трубопроводами насосной станции I подъема подается на очистные сооружения. После них отфильтрованная и хлорированная вода поступает в резервуар чистой воды, из которого она забирается всасывающими трубами насосов станции II подъема и под напором подается в сеть.

На рис. 7.3,6 показана схема, характерная для условий, при которых очистные сооружения расположены близко к станции I подъема. Здесь насосы I и II подъема для удобства эксплуатации объединены в одном здании.

Принципиальные схемы компоновки сооружений.повысительных насосных станций определяются типом водовода, по которому передается вода, и расходом транспортируемого потока.

В качестве водоводов, транспортирующих большие объемы воды на дальние расстояния, чаще всего используются открытые каналы. Наиболее типичным для этих условий является решение, при котором вода забирается из водоисточника насосами головной насосной станции и подается в канал, на котором через определенные расстояния размещаются станции промежуточного водоподъема, последовательно подкачивающие воду. Продольный профиль канала при этом приобретает ступенчатый характер с отдельными самотечными участками (бьефами), расположенными на разных отметках.

Рис. 7.4. Схемы промежуточных станций подкачки

Схемы головных насосных станций практически не отличаются от уже рассмотренных нами схем водопроводных насосных станций I подъема. Специфическими являются лишь конструкции сооружений, осуществляющих выпуск воды в первый самотечный участок канала.

Схема промежуточной станции подкачки изображена на рис. 7.4,а. Насосная станция, совмещенная С водоприемником, забирает воду из аванкамеры, представляющей собой расширенный участок канала. Вода по относительно коротким трубопроводам подается в водовыпускное сооружение, из которого поступает в напорный бассейн и затем в следующий участок канала. Подобные схемы насосных станций характерны также для ирригационных систем.

При использовании для передачи воды на дальние расстояния напорных водоводов приходится создавать в начальной точке водовода весьма большой напор для преодоления гидравлических сопротивлений. Вследствие этого на значительном участке водовода, примыкающем к головной насосной станции, внутренние давления, как правило, высоки, что требует применения высоко-напорных и, следовательно, дорогих труб. Для снижения давления в трубах длинный напорный водовод разбивают на несколько высотных зон, разделяя его на промежуточные последовательно включаемые участки и располагая в начальной точке каждого участка повысительную насосную станцию, забирающую воду из безнапорного резервуара (рис. 7.4,6).

Можно производить подкачку и без резервуаров. Однако их устройство дает ряд преимуществ: резервуары, представляющие собой некоторую аккумулирующую емкость, исключают возможность образования вакуума в водоводе при подходе кнасосам и снижают величину возможных гидравлических ударов. Кроме того, весьма часто в районных схемах водоснабжения, где используют длинные водоводы, промежуточные

Река

Рис. 7,5. Схемы циркуляционных насосных станций прямоточной системы водоснабжения ТЭС

а - центр алиэовамная; б - блочная: 1 -

едамие насосной станции; 2 - .помещение обратных iKJiainaiHOB .н задвижек; 3 - натор-ные трубопроводы; 4 -лавденсаторы паровых турбин; 5 - закрытые самотечные отводящие каналы; 6 -отбытый отводящий каиал

Рис. 7.6. Схема подачи сточных вод на очистные.сооружения

1 -самотечный магистральный коллектор;

2 - приемный -резервуар; 3 - всасывающие трубы насосав; 4 -помещен не нассюной стаицш*; 5- яапарный ттрубапровад; 6 - очистные сооружения резервуары устраивают в местах отбора воды; в этом случае они служат регулирующей емкостью.

Принципиальные схемы компановки циркуляционных насосных станций можно рассмотреть на примерах систем водоснабжения тепловых электростанций (ТЭС). В современной практике строительства ТЭС используют две основные системы водоснабжения: прямоточную и оборотную с прудами-охладителями, градирнями или брызгальными устройствами. Встречается также сочетание обеих систем.

При прямоточной системе водоснабжения различают централизованную и блочную схемы циркуляционных насосных станций. При централизованной схеме (рис. 7.5,а) сооружают одну или две насосные станции. и воду подают обычно по двум прокладываемым параллельно фронту турбинного отделения магистральным трубопроводам, из которых отводят ее к конденсаторам. Если турбина имеет два конденсатора, то к каждому магистральному трубопроводу присоединяют конденсатор, а при одном конденсаторе - одну из его половин. При блочной схеме магистральные трубопроводы отсутствуют, и каждый насос циркуляционной станции подает воду непосредственно в один из конденсаторов или в одну из половин конденсатора турбины (рис. 7.5,6).

В обеих схемах компоновки циркуляционных насосных станций прямоточной системы водоснабжения ТЭС воду после конденсаторов отводят по.самотечным каналам, которые на территории электростанции выполняют закрытыми, а за ее пределами - большей частью открытыми.

При оборотной системе водоснабжения основная масса воды, прошедшая через конденсаторы, поступает в охладители и затем опять используется для охлаждения конденсаторов и других теплообменников. Свежая добавочная вода подается в объеме, необходимом для восполнения потерь в охладителях. Оборотная система водоснабжения с градирнями является типовой для теплоэлектроцентралей.

Схемы циркуляционных насосных станций промышленных предприятий могут иметь некоторые отличия по сравнению с рассмотренными, что определяется особенностями производственного цикла.

Канализационные насосные станции. Принципиальная схема компоновки сооружений канализационной насосной станции, подающей сточные воды на очистные сооружения, приведена на рис. 7.6.

Характерной особенностью любой схемы компоновки является наличие регулирующего приемного резервуара, сглаживающего неравномерность притока воды к насосам. Кроме того, для предохранения насосов от засорения и поломок сточные воды перед поступлением в насосы пропускаются через решетки, устанавливаемые в помещениях, примыкающих к приемным резервуарам.

§ 42. ТИПЫ И КОНСТРУКЦИИ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

Тип водопроводной насосной станции определяется ее назначением и подачей, а также зависит от вида и режима источника водоснабжения; способа соединения здания насосной станции с водозаборным сооружением; типа и характеристик основного насосного оборудования и систем привода; климатических условий, рельефа и гидрогеологического строения местности.

Тип канализационной насосной станции диктуется главным образом глубиной заложения подводящего коллектора, объемом сточных вод и регулярностью их поступления, гидрогеологическими условиями (в частности, наличием грунтовых вод), типом устанавливаемых насосов и двигателей.

В значительной степени тип насосной станции зависит от способа управления агрегатами.

Всевозможные сочетания указанных условий предопределили наличие большого числа признаков, по которым могут быть классифицированы типы и конструкции насосных станций систем водоснабжения и канализации.

По характеру основного оборудования насосные станции могут быть: -

а) с центробежными горизонтальными или вертикальными насосами;

б) с осевыми и диагональными горизонтальными, наклонными или вертикальными насосами;

в) с объемными насосами;

г) с водоподъемниками специальных типов.

По расположению лопастных насосов относительно уровня воды в приемном резервуаре или в подводящем коллекторе насосные станции подразделяются:

а) на станции, где насосы установлены с положительной высотой всасывания;

б) на станции, где насосы установлены с подпором.

По расположению относительно поверхности земли насосные станции могут быть: а) заглубленные (шахтного типа); б) частично заглубленные; в) наземные.

Конструктивные решения зданий водопроводных насосных станций в этом отношении могут быть весьма разнообразными. Общей чертой, характерной для насосных станций, которые забирают воду из открытых водоисточников, является необходимость заглубления -здания станции для обеспечения необходимой высоты всасывания или подпора насосов при всех колебаниях уровня воды в источнике. Подземная часть здания подвергается большим нагрузкам от давления грунта и грунтовых вод, и поэтому ее выполняют исходя из соображений прочности и водонепроницаемости в виде массивных железобетонных конструкций. Наиболее часто встречающимися конструкциями подземных частей зданий насосных станций, совмещенных с водозаборными сооружениями, являются блочная и камерная.

Блочная конструкция характерна для крупных насосных станций» оборудованных высокопроизводительными вертикальными осевыми и центробежными насосами (серий О, ОП и В). Всасывающие трубы этих насосов имеют сложную пространственную форму; трубы устраивают в монолитных массивных бетонных блоках, являющихся одновременно и фундаментом здания. Вследствие значительного веса массивных блоков здание требуется возводить на достаточно прочном основании.

При камерном типе здания станции его подземная часть выполняется в виде тонкостенной полой конструкции - камеры. Все необходимое оборудование располагается внутри этой камеры. Часть ее может быть заполнена водой (в этом случае она называется мокрой). Однако такая конструкция здания возможна лишь при небольших (до 1 м) колебаниях уровня воды в источнике. В зданиях насосных станций камерного типа с сухой камерой последняя отделена от водоприемного сооружения сплошной стенкой, через которую проходят всасывающие трубы насосов. Колебания уровней воды в источнике при этом могут быть сколько угодно большими. Здания станций камерного типа с мокрой камерой оборудуются, как правило, осевыми насосами с вертикальным валом; здания с сухой камерой - насосами любого типа.

Здания насосных станций, выполненных раздельно с водоприемными сооружениями, могут быть камерного или так называемого незаглублен-ного типа. В первом случае они выполняются заглубленными или частично заглубленными с сухой камерой, во втором случае они находятся на некотором удалении от водоисточника и располагаются преимущественно на поверхности земли.

Здание станции незаглубленного типа представляет собой обычное здание промышленного назначения с фундаментом ленточного или другого типа, причем отметка пола его всегда выше отметок уровней воды в водоисточнике и грунтовых вод. Насосные агрегаты устанавливают на отдельные фундаменты, не связанные конструктивно со зданием станции. Вода забирается всасывающими трубами достаточной протяженности непосредственно из источника или из специального водоприемного колодца. Здания насосной станции незаглубленного типа оборудуют центробежными насосами с горизонтальным валом. Отметку установки насосов принимают в соответствии с допустимой высотой всасывания насосов и с учетом возможных колебаний уровня воды в источнике.

Здания канализационных насосных станций выполняют в подавляющем большинстве случаев заглубленными или частично заглубленными, камерного типа, с сухой камерой.

По форме здания насосной станции в плане различают: а) круглые здания; б) прямоугольные. ¦

Круглая форма здания более удобна при производстве строительных работ опускным способом, но в отношении размещения оборудования, трубопроводов и подъемно-транспортных устройств она менее удобна, чем прямоугольная. При малом заглублении станции и большом числе насосов (свыше 3-4) целесообразно выполнять здания прямоугольной формы.

По характеру управления насосные станции могут быть:

а) с ручным управлением - все операции по включению и выключению агрегатов производятся обслуживающим персоналом;

б) автоматические - все операции по управлению выполняются соответствующими приборами;

в) управляемые на расстоянии - включение и выключение агрегатов производится из диспетчерского пункта, значительно удаленного от станции.

Особую группу представляют собой нестационарные насосные станции, устраиваемые в основном для непродолжительной сезонной работы. Они используются для водоснабжения временных поселков и хозяйств, j строительных площадок, а также для местного орошения относительно небольших площадей.

В заключение следует сказать, что в любом случае окончательный выбор того или иного типа насосной станции обычно производят путем технико-экономического сравнения нескольких вариантов.

Предназначение насосных водопроводных станций

Насосные водопроводные станции (ВНС) используются для питьевого, хозяйственного и производственного водоснабжения, другими словами для транспортировки воды к сооружениям и потребителям. Применяются насосные водопроводные станции и для систем пожаротушения.

Насосные станции - важнейшее составляющее звено систем водоснабжения в целом. В зависимости от схемы монтажа структурно ВНС в своем составе имеют: от 2-х до 6-ти насосов с электродвигателями, всасывающие трубы и напорные водоводы, водомеры, задвижки, обратные клапана, резервуары и камеры переключения. Насосная станция оборудуется специальной запорной арматурой, а также контрольными измерительными приборами.

На станции предусмотрено электрическое освещение и отопление.

Классификация насосных водопроводных станций

По своему предназначению и способам монтажа в водопроводных системах насосные станции разделяют на следующие типы:

• насосная водопроводная станция 1 (первого) подъема;
• насосная водопроводная станция 2 (второго) подъема;
• насосная повысительная станция;
• насосная циркуляционная станция.

Насосные водопроводные станции первого подъема должны подавать воду от источника до очистных систем (если вода нуждается в очистке) или непосредственно сразу в распределительную водопроводную сеть, сооружение или водонапорную башню.

Насосным станциям второго подъема необходимо подать воду от резервуаров с очищенной водой, в которых скапливается вода после прохождения очистных сооружений, в водонапорные башни или в распределительные водопроводные сети.

Для повышения и поддержания давления в водопроводных сетях используются насосные повысительные станции.

С помощью циркуляционных насосных станций отработанная вода в промышленных системах подается на охлаждающие и очистные системы, а затем возвращается снова в систему для промышленного использования.

По организации бесперебойности в работе, насосные станции классифицируют по трем классам:

• I (первого) класса – не допускаются перерывы в работе насосов;
• II (второго) класса – допускаются перерывы в работе насосов на время, которое необходимо для введения в действие (включения) резервных насосов;
• III (третьего) класса – возможный перерыв подачи воды по времени, которое необходимо для ликвидации аварии.

Для обеспечения надежности и беспрерывности закачки воды, на водопроводных станциях предусматриваются резервные агрегаты (насосы). Количество резервных насосов и оборудования определяется согласно техническим условиям.

Производительность ВНС

Давление воды в системе определяется рельефом местности и значением свободного напора в системе.

Для выбора производительности и типа насосов ВНС, необходимо учитывать какой объем воды потребляет объект водоснабжения, режим водопотребления, а также размер регулирующих емкостей (резервуаров). В обязательном порядке учитывается совместная работа насосов водопроводной сети.

Требования к всасывающим и напорным трубам насосных водопроводных станций

Диаметр труб (всасывающих и напорных) внутри насосных станций определяется по диаметру в зависимости от рекомендованной скорости протекания по ним воды.

• в диапазоне 1.00 - 1.20 метров за секунду (при диаметре трубы меньше 250 миллиметров);
• в диапазоне 1.20 - 1.60 метров за секунду (при диаметре трубы больше 250 миллиметров).

Для труб (напорных) значения скорости другие:

• в диапазоне 1.50 – 2.00 метров за секунду (при диаметре трубы меньше 250 миллиметров);
• в диапазоне 2.00 - 2.50 метров в секунду (при диаметре трубы более 250 миллиметров).

Увеличить расчетную скорость воды в напорных трубах по отношению к экономическим скоростям возможно применением труб меньшего диаметра. В результате, можно уменьшить и размеры корпусов насосных водопроводных станций.

Схемы монтажа оборудования ВНС

С целью удобства монтажа и последующей эксплуатации оборудования насосных водопроводных станций целесообразно использовать насосы одного типа и одинаковой производительности.

Насосы внутри корпуса насосных водопроводных станций могут монтироваться (располагаться) по нескольким схемам:

• в один ряд, при этом оси располагаются параллельно;
• в один ряд, при этом оси располагаются вдоль одной оси;
• по два и более ряда, при этом оси располагаются параллельно в каждом из рядов;
• по два ряда, при этом оси располагаются по одной прямой в каждом ряду.

Утвержденная схема расположения насосных агрегатов в корпусе (здании) насосной станции согласно нормативным требованиям должна обеспечивать компактные размеры самого здания станции, удобство установки и демонтажа оборудования, а также простоту и удобство эксплуатации технических средств насосной станции. Для этого, перед принятием решения о выборе схемы монтажа агрегатов станции, анализируется и учитывается:

• конкретные условия проектирования станции;
• размеры и необходимое количество насосных агрегатов;
• необходимость заглубления насосной станции в грунт, производственные работы при этом;
• размер и количество всасывающих камер колодца (водоприемного);
• размеры и количество резервуаров (баков) для чистой воды;
• состояние арматуры, которой оборудуют напорные трубопроводы;
• другие важные факторы и условия.
• Чтобы повысить надежность работы водопроводной станции, насосы необходимо устанавливать под залив, когда уровень жидкости в резервуаре (баке, водоеме) самый низкий. Если ось насоса водопроводной станции будет находиться выше низшего уровня воды, то необходимо учитывать, чтобы это превышение было меньше допустимого значения высоты или уровня всасывания насосов ровно на величину (значение) потерь давления напора воды во всасывающем трубопроводе.

Машинное отделение насосной водопроводной станции

Размеры машинной части насосной станции рассчитываются, исходя из нормативной ширины проходов:

• непосредственно между агрегатами насосов – от одного до 1,2 метров;
• между стеной здания и агрегатами – от 0,70 до 1.00 метра;
• между фундаментом, на котором монтируются агрегаты, и распределительным щитком – 1.5 метров;
• между статическими выступающими узлами оборудования – 0,7 метров.

Машинное отделение насосной станции обязательно оборудуется дополнительными агрегатами:

• вакуум - насосами для заполнения основных насосов при их запуске, в случае если насосы смонтированы не под заливом (в насосных водопроводных станциях третьего класса разрешается для этой цели установить на всасывающей линии приемный клапан);
• дренажные насосы, которые удаляют, просочившиеся грунтовые воды из корпусов насосных станций, которые заглублены;
• подъемно-транспортные механизмы, которые используются для установки и демонтажа основного технического оборудования станции (подвесной кран (балка), мостовой кран, таль с кошкой и др.).

Особенности монтажа коммуникаций насосных водопроводных станций

Коммуникации насосных станций необходимо выполнять стальными трубами на сварке. Арматура и насосы присоединяются к трубам с применением фланцев. Все трубопроводы и арматуру следует располагать на опорах.

Как правило, все напорные и всасывающие трубопроводы в корпусе (помещении) насосной станции прокладывают над поверхностью пола. В исключительных случаях допускается их монтаж в подвалах или в каналах, закрывающихся съемными щитами.

Независимо от количества насосов, всасывающих линий должно быть не меньше двух. Всасывающие линии целесообразно оборудовать задвижками. Это дает возможность проводить демонтаж насосов в любых условиях (режимах) их работы, а также будет возможность присоединить к всасывающим линиям по два и более насоса.

Главное внимание необходимо уделить монтажу всасывающих труб, при установке в сооружениях, которые очищают воду, так как в трубы не должен всасываться воздух и затягиваться осадок со дна очистного сооружения.

При монтаже напорных линий насосной станции, их оборудуют задвижками. Между задвижкой и насосом устанавливают обратные клапана.

Для постоянного измерения и учета за расходом воды, перекачиваемой насосами станции, в машинном отделении непосредственно на напорных трубопроводах устанавливаются водомеры.

Электропитание ВНС

С целью обеспечения бесперебойной работы насосных водопроводных станций, на трансформаторных подстанциях устанавливаются резервные трансформаторы из расчета обеспечения 100% резерва.

Для обеспечения резервным питанием насосных станций, их подключают к двум независимым источникам питания, запитывают двумя отделенными фидерами по кольцу или устанавливают резервные агрегаты на электростанциях.

В машинном отделении устанавливается щит низкого напряжения. Он нужен, чтобы принимать и распределять электроэнергию. На щите низкого напряжения монтируются низковольтные приборы, аппараты и соединения.

Для запуска насосов малой и средней мощности на насосных станциях применяются синхронные и асинхронные электродвигатели, работающие на переменном токе и напряжением сети 220/300 или 500В.

Для насосных агрегатов большой мощности (более 200 КВт) применяются электродвигатели, работающие на переменном токе напряжением 3000 и 6000 В.

Автоматизация работы насосных водопроводных станций

На автоматизированных насосных водопроводных станциях все операции, которые связаны с пуском, остановкой оборудования, контролем технического состояния насосного и силового оборудования, осуществляются в запрограммированной последовательности автоматами практически без участия обслуживающего персонала. Человеческий фактор присутствует лишь при налаживании, пуске и периодическом осмотре аппаратуры автоматизированной системы.

Автоматизация работы ВНС осуществляется посредством соединения в единую схему приборов и аппаратов автоматизированного управления. Большим спросом пользуются развернутые схемы автоматизации основных рабочих этапов насосной станции. В развернутых схемах рабочие агрегаты, а также соединения между ними, располагают в очередности выполнения приборами операций.

Запуск насосов и последующая их остановка производятся импульсами от специальных реле. Реле фиксируют уровень воды в резервуарах (водоемах) или баках водоподающих (напорных) башен, а также изменение давления в водопроводной сети. Эти изменения в виде импульсов от реле и управляют работой насосов.

Чаще всего используются следующие реле:

1. Реле уровней поплавкового типа, которое состоит из коромысла и контактного устройства. В резервуар с водой опускается поплавок, который подвешивается на нити и перебрасывается через блок. Поплавок уравновешивается грузом. На нити крепятся две переключающие шайбы на разных уровнях. При достижении максимального или минимального уровня жидкости в резервуаре, шайбы проворачивают коромысло, которое замыкает контакты. Соответствующие контакты размыкают или замыкают электроцепи управления насосных агрегатов, таким образом, сигнализируя о достижении водой предельных уровней в резервуаре.
2. Электродное реле уровней в своем составе имеет электроды и катушки пускового реле. При достижении максимального уровня воды до соответствующего электрода, цепь пускового реле замыкается, реле срабатывает и включает цепь управления электронасоса. В случае достижения уровнем воды нижнего электрода, реле обесточивается и размыкает цепь управления. Электродное реле работает на переменном токе.
3. Реле давления или электронный контактный манометр, состоит из пружины (трубчатой), которая соединяется с трубой и связанна со стрелкой. На стрелке имеется подвижный контакт. Если изменяется давление воды в трубопроводе, подвижный контакт на стрелке замыкается с нужным неподвижным контактом. В результате, замыкается и размыкается управляющая насосом (исполнительная) цепь.

Последовательность работы типовой насосной станции

Частотный преобразователь, получив сигнал от датчика давления, плавно запускает первый насос. Если потребление воды растает, то частота увеличивается. При достижении частотой максимального значения, насос напрямую подключается к электросети. Частотный преобразователь, в свою очередь, отключается от первого насоса и плавно начинает запускать второй насос. Если производительность двух насосов окажется недостаточной, второй насос тоже напрямую подключается к электросети, а частотный преобразователь начинает разгонять третий насос. В такой же последовательности запускаются остальные насосы насосной водопроводной станции. Преимущества такой схемы запуска насосов в экономии электрической энергии и достижении высокой точности поддержания давления. Рекомендуется для насосов, имеющих мощность до 55 кВт.

ГЛАВА >10.

ВОДОПРОВОДНЫЕ НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ

§ 57. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВОДОПРОВОДНЫХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

Общие технологические требования к насосным станциям систем водоснабжения и канализации, а также принципиальные схемы компоновки, типы и конструкции сооружений "были описаны ранее в главе 7. Здесь мы рассмотрим характерные особенности, которые присущи водопроводным насосным станциям и во многом определяют состав их основного и вспомогательного оборудования, схему коммуникаций всасывающих и напорных трубопроводов, конструкции подземной и наземной части," а следовательно, и стоимость строительства и эксплуатации станции. На сайте завода Адмирал http://www.admiral-omsk.ru можно посмотреть все производимые насосные стации для нужд водоснабжения, пожаротушения и канализации.

Прежде всего по роду обслуживаемых объектов принято различать:

а) насосные станции, подающие воду на хозяйственно-питьевые нужды, в частности насосные станции городских водопроводов; б) насосные станции, подающие воду для нужд производства, (промышленные предприятия, тепловые и атомные электростанции, предприятия железнодорожного транспорта и т.д.). Следует отметить, что в ряде случаев возможно совмещение функций; так, на станциях, подающих воду для 1 нужд производства, могут быть установлены и насосы, подающие хозяйственно-питьевую воду.

Кроме того, в зависимости от класса надежности действия устанавливается гарантийная степень бесперебойности работы насосной станции, что в первую очередь определяет необходимость резерва ее оборудования. Питание приводных электродвигателей насосных станций первого класса надежности действия необходимо осуществлять от двух независимых источников электроэнергии. Возможным решением является также и такое, при котором для ряда рабочих насосов дополнительно к электродвигателям устанавливают паровые турбины или двигатели внутреннего сгорания, автоматически включающиеся в работу в момент прекращения подачи электрического тока.

Для обеспечения бесперебойной подачи воды помимо установки резервных агрегатов зачастую оказывается необходимым дублирование водозаборных сооружений и водоводов насосных станций, а также устройство переключающих коллекторов, усложняющих коммуникации станции и, следовательно, удорожающих ее строительство и эксплуатацию.

В заключение следует отметить, что выбор типа и конструкции здания водопроводной насосной станции и решение схемы ее коммуникаций должны производиться с учетом необходимости обеспечения: наиболее эффективной работы энергетического оборудования; надежности и удобства эксплуатации; наименьших потерь напора; надежного действия противофильтрационных устройств, гидроизоляции, дренажей и т.д.; возможно коротких сроков строительства.

При составлении проектов насосных станций необходимо стремиться к максимальному использованию имеющихся типовых решений как всей станции в целом, так и отдельных ее узлов и сооружений.

5 58. ВСАСЫВАЮЩИЕ ТРУБОПРОВОДЫ

Всасывающие трубопроводы, предназначенные для надежного, бесперебойного, с наименьшими потерями энергии подвода воды к насосам, являются" одним из наиболее ответственных элементов насосной станции.

Основным требованием, предъявляемым к всасывающим трубопроводам центробежных насосов с точки зрения обеспечения ими надежного и бесперебойного подвода воды, является их воздухонепроницаемость, так как, по данным многочисленных опытов и наблюдений, попадание воздуха в межлопастные каналы рабочего колеса насоса весьма отрицательно сказывается на его характеристиках. Даже"небольшое (до 1% в 1 м 3 воды) наличие нерастворенного воздуха может уменьшить подачу насоса на 5-10%, а при увеличении содержания воздуха до 10-15% насос теряет всасывающую способность и происходит срыв его работы.

В связи с этим все стыки деталей трубопроводов выполняют герметичными. Наиболее предпочтительньши являются. сварные соединения. В случае применения болтовых соединений ко всем фланцам всасывающего трубопровода должен быть обеспечен доступ, с тем чтобы можно было контролировать их состояние и систематически подтягивать болты.

Во избежание попадания воздуха во всасывающий трубопровод через свободную поверхность воды в водоприемном сооружении входное отверстие трубопровода заглубляют на 0,5-1,5 м ниже самого низкого уровня. Если нельзя обеспечить необходимое заглубление, следует установить на концах всасывающих труб экраны, предотвращающие образование воронок вокруг труб и, следовательно, попадание в них воздуха.

Для предотвращения образования во всасывающем трубопроводе воздушных мешков трубопровод прокладывают с подъемом в сторону насоса (уклон не менее 0,005), чтобы воздух, выделившийся из воды в зонах с пониженным давлением, мог свободно двигаться вместе с водой к насосу. По этой же причине при переходе с одного диаметра на другой на горизонтальных участках трубопровода применяют только «косые» переходы с горизонтальной верхней образующей. На рис. 10.1 показаны примеры неправильного и правильного расположения всасывающего трубопровода и присоединения его к насосу.

Потери энергии во всасывающем трубопроводе не только приводят к необходимости увеличения напора [формула (2.6)] и мощности [формула (2.10)] насоса, но и вызывают уменьшение давления на входе в насос [формула (2.64)], способствуя тем самым возникновению и развитию кавитации.

Для уменьшения потерь энергии всасывающий трубопровод должен быть возможно меньшей длины и иметь минимальнее число фасонных частей (колен, отводов, тройников и др.).

Рис. 10.1. Неправильное (а) и правильное (б) расположение всасывающих труб

/ - воздушный мешок; 2 - прямой перехода; 3 - косой переход

Диаметры всасывающих труб, фасонных частей и арматуры определяют расчетом. Для предварительного выбора можно руководствоваться значениями допустимых скоростей, м/с:

Рис. 10.2. Расположение всасывающей трубы в приемной камере

Возможно

Неправильно

Возможно

Прибыльно

Рис. 10.3. Неправильное (а] в правильное (б ) расположение всасывающих т{ууб в гари ©мной жаме-ре

План

Ряс. 10.4. Схема подходящих н всасывающих трубопроводов.насосной станция I подг ем а раздельного типа

1 - оголовок; 2 -¦ самотечная <пп; 3 - аодолриемняк; 4 -всасывающие трубопроводы; S - станция; 6 - камера парегалючеаия

Для уменьшения местных потерь при входе потока во всасывающую* трубу диаметр входного сечения ®в Х увеличивают по сравнению с диаметром трубы d rр. Обычно принимают -Овх= ! (1,25...1,5)^ Т р. При центральном угле конусности входной части 8-16° длина ее составляет ^к="(3;5...7) (jD B x - ^тр). Приемные клапаны из-за значительных гидравлических сопротивлений, создаваемых ими, устанавливают лишь на небольших и, как правило, временных насосных установках, имеющих диаметр всасывающей трубы не более 300 мм.

Бесперебойная работа насоса и минимум гидравлических потерь во всасывающей линии обеспечиваются также правильным расположением всасывающих труб в приемной камере насосной станции. Расстояние от входного сечения всасывающей трубы до днай= стен 1 .камеры или приямка следует принимать таким образом, чтобы скорости подхода воды к оголовку были не больше скорости течения во входном сечении. Получающиеся при этом размеры показаны на рис_ 10.2, а. : ;

Ширина водоприемной камеры обычно принимается В=ЗЮ\в Х (рис. 10.2,6). При необходимости уменьшения фронта водозабора можно принимать 5=:(1,5...2,5)?>вх. Минимальная длина камеры L определяется из условия, что отношение объема воды в приемной камере W к. средней подаче насоса Q должно быть не менее &=15...20, т. е.

- -k l - -__" -

При наличии в водоприемной камере двух и более всасывающих труб расстояние между ними должно быть не менее (l,5...2)D B x. Взаимное расположение труб при этом должно исключать возможность-влияния работающих насосов друг на друга. Некоторые примеры неправильного и правильного размещения всасывающих труб в приемной" камере показаны на рис. 10.3.

Число всасывающих труб на насосных станциях I подъема, совмещенных с водозаборным сооружением, обычно принимают равным числу установленных насосов. При относительно большой длине всасывающих линий и при: сложных дорогостоящих конструкциях водоприемных:, сооружений, что характерно для крупных насосных станций I подъема раздельного типа, а также для насосных станций II подъема, оборудованных большим числом рабочих и резервных агрегатов, допускается меньшее число всасывающих труб, чем число насосов. Число всасывающих линий при этом на насосных станциях первого и второго классов-надежности действия независимо от числа групп насосов, включая пожарные, должно быть не менее двух.

При выключении одной линии остальные должны быть’рассчитаны на; пропуск полного расхода для насосных станций первого и второго классов надежности действия и 0,7 расчетного расхода для станций третьего класса.

Устройство одной всасывающей линии допускается на насосных станциях третьего класса надежности действия или на противопожарных насосных станциях при установке одного рабочего пожарного насоса.

В отдельных случаях при необходимом экономическом обосновании? насосные станции систем водоснабжения могут иметь число всасывающих линий, превышающее число установленных насосов (рис. 10.4).

При числе всасывающих трубопроводов меньше числа установленных насосов для обеспечения забора воды любым насосом трубопроводы объединяют коллектором с переключающими задвижками.

На рис. 10.5, а показана схема подвода воды двумя всасывающими трубами к четырем насосам, при которой обеспечивается постоянная работа двух насосов во время ремонта любой трубы или задвижки, а на рис. 10.5, б - схема "коллекторного переключения трех всасывающих трубопроводов. шести насосов, обеспечивающая при любых условиях постоянную работу четырех насосов. Из приведенных примеров видно, что устройство всасывающего коллектора значительно усложняет коммуникации и увеличивает размеры здания станции.

Всасывающие трубопроводы как внутри здания насосной станции, так и вне его обычно выполняют из стальных труб на сварке с применением фланцевых соединений, лишь для присоединения к" арматуре и насосам.

щщ % щ

I -?Х1--1 -?

Рис. 105. Коллекторные переключения на всасывающих я напорных трубопроводах

Над. поверхностью земли всасывающие трубопроводы укладывают на опоры, при установке которых необходимо учитывать толщину слоя нарушенной структуры грунта и глубину промерзания. Расстояние между опорами определяется статическим расчетом трубы как неразрезной многопролетной балки.

Всасывающие трубопроводы, проходящие в траншеях, укладывают на подготовку толщиной 5-10 см из крупнозернистого песка, щебня или мелкого гравия. Наружную поверхность трубопроводов покрывают битумной гидроизоляцией с обвертыванием строительной бумагой или мешковиной. Затем трубопроводы засыпают грунтом.

В сложных геологических условиях или при размещении всасывающего трубопровода в теле плотины из местных материалов всасывающие трубопроводы укладывают в специальной галерее.

Psc. 10.6. Изогнутая труба осевого насоса

всасывающая

При использовании на насосных станциях в качестве основных агрегатов мощных (Q>2 м 3 /с) центробежных и осевых насосов (типов В,

О и ОП) подвод воды к ним для уменьшения потерь напора осуществляется с помощью изогнутых всасывающих труб относительно сложной формы, устраиваемых в бетонном блоке подводной части здания. Число всасывающих труб в этом случае равно числу установленных насосов. Форма и размеры труб (рис. 10.6) устанавливаются заводом - изготовителем насосов.

§ 59. НАПОРНЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ

Напорные трубопроводы представляют собой гидротехнические сооружения, которые транспортируют воду, находящуюся под давлением (напором), от насосов к очистным сооружениям, технологическим установкам или непосредственно к потребителю. В современной практике строительства водопроводных насосных станций^ применяют трубопроводы самых различных диаметров - от 0,1 до 8 м, рассчитанные на напор воды от нескольких метров до сотен метров. Схема компоновки, конструктивное решение и материал напорных трубопроводов помимо их назначения, размеров и протяженности в значительной степени зависят от расположения: внутри или вне здания насосной станции.

Внешние напорные трубопроводы* стоимость которых вследствие их большой протяженности (достигающей в ряде случаев 100 км и"более), сложности прокладки трассы и обилия вспомогательных сооружений и оборудования может значительно превышать стоимость насосной станции, являются предметом специального изучения и в настоящем курсе не рассматриваются.

Внутристанционные напорные трубопроводы, как правило, оборудованные обратным клапаном, задвижкой и расходомером, предназначены для подачи воды от насосов к внешним напорным трубопроводам.

Обычно в системах водоснабжения устраивают два напорных трубопровода и только в редких случаях-три и более. Число устанавливаемых на станции насосов, таким образом, превышает число ниток трубопроводов, и поэтому возникает необходимость в устройстве сборного коллектора. Размещение задвижек на коллекторе и напорных трубопроводах (внутристанционных и внешних) должно обеспечивать возможность смены или ремонта любого из насосов, внешнего напорного трубопровода, обратных клапанов и основных задвижек при непрерывной подаче воды на хозяйственно-питьевые нужды в размере, предусмотренном классом надежности действия насосной станции. ¦

На практике применяется много различных способов коллекторного переключения напорных трубопроводов внутри крупных водопроводных насосных станций. Так, схемы коммуникаций, приведенные на рис. 10.6, .обеспечивают постоянную работу двух и четырех насосов соответственно из четырех и шести, устанавливаемых на станции. В зависимости от числа агрегатов, типа основных насосов и класса надежности действия станции возможно большое число вариантов.

Практически полной бесперебойности в подаче воды можно добиться установкой двух коллекторов или применением кольцевой системы соединения насосов, как это показано на рис. 10.7. В системах, показанных на схемах а к б, можно ремонтировать любую из задвижек при отключении всего лишь одного насоса независимо от общего их числа. Еще большую бесперебойность в работе насосной станции обеспечивает схема в.

Рассмотренные схемы внутристанционных коммуникаций напорных трубопроводов с коллекторами и большим числом задвижек требуют значительного увеличения размеров здания насосной станции и, следовательно, приводят к удорожанию его строительной стоимости. Существенного уменьшения ширины здания можно добиться размещением арматуры насоса на вертикальном участке напорного трубопровода, в резуль-

тате чего сборный коллектор оказывается расположенным значительнс выше насосов (рис. 10.8). Неизбежное при этом увеличение высоты здания станции позволяет применять эту компоновку лишь для заглубленных насосных станций шахтного типа.

Для наземных и частично заглубленных насосных станций более приемлемым оказывается решение, при котором напорный коллектор с задвижками размещается в отдельном помещении, примыкающем к стеце здания насосной станции (см. рис. 10:5,6).

Окончательный выбор схемы компоновки и размещения внутристан-ционных напорных трубопроводов должен производиться на основе технико-экономического сопоставления всех возможных вариантов.

Скорость движения воды в напорных внутристанционных трубопроводах принимают: 1 -1,5 м/с для труб диаметром до 250 мм; 1,2-2 м/с для труб диаметром от 300 до 800 мм; 1,8-3 м/с для труб диаметром более 800 мм.

Рис. 10.7. Схемы юнутристанционных коммуникаций напорных трубопроводов

Во избежание больших гидравлических потерь скорость движения в напорных трубопроводах должна быть, строго говоря, не более 1,5 м/с. Однако для уменьшения диаметра задвижек, что при их большом числе благоприятно сказывается на стоимости внутристанционных коммуникаций, диаметр трубопроводов уменьшают, увеличивая скорость до 3 м/с.

Рис. 10.8. Горизонтальная и вертикальная компоновки напорных внутрястанциокных трубопроводов

При выборе расчетных скоростей в рекомендуемом диапазоне необходимо учитывать, что в ряде случаев, например при содержании в воде взвешенных наносов, может оказаться экономически целесообразным увеличить диаметр трубопроводов. Общее правило, которое следует при этом соблюдать, заключается в плавном уменьшении скорости течения воды от напорного патрубка насоса до внешнего напорного трубопровода.

Трубопроводы внутри здания насосной станции обычно прокладывают из стандартных стальных труб с наваренными фланцами для соединения с фасонными частями и арматурой. Наружную поверхность труб после соответствующей подготовки окрашивают. Цвет краски для напорных и всасывающих линий должен быть различным.

$ 60. РАСПОЛОЖЕНИЕ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ЗДАНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

Расположение насосных агрегатов и трубопроводов в здании насосной станции должно обеспечивать надежность действия основного и вспомогательного оборудования, а также удобство, простоту и безопасность его обслуживания. Оборудование обычно компонуют исходя из минимальной протяженности внутристанционных коммуникаций и с учетом возможности расширения станции в будущем.

Схема расположения агрегатов в здании насосной станции целиком и полностью определяется типом, размерами и числом основных насосов, а также формой машинного здания в плане.

Применительно к центробежным насосам с горизонтальным "валом, устанавливаемым в машинном здании -п р я м о-угольной формы, наибольшее распространение получили следующие основные схемы расположения агрегатов (рис. 10.9):

а) однорядное расположение агрегатов параллельно продольной оси станции;

б) однорядное расположение агрегатов перпендикулярно продольной оси станции;

в) однорядное расположение агрегатов под углом к продольной оси станции;

г) двухрядное расположение агрегатов;

д) двухрядное расположение агрегатов в шахматном порядке.

Достоинствами однорядного расположения агрегатов параллельно

продольной оси станции (см. рис. 10.9, а ) являются компактность размещения оборудования и небольшая ширина машинного здания. Особенно выгодна эта схема при применении двусторонних насосов, у которых "всасывающая и напорная линии располагаются в плоскости, перпендикулярной оси насоса. Недостатком является большая длина здания насосной станции, поэтому применение этой схемы целесообразно при небольшом числе агрегатов. . _

К достоинствам второй схемы однорядного расположения агрегатов (см. рис. 10.9, б) следует отнести: компактность размещения оборудования, как и в первой схеме, и значительно меньшую длину машинного здания. Особые преимущества имеет эта схема при применении насосов консольного типа, у которых всасывающая линия подходит к торцу насоса. Однако ширина машинного здания насосной станции при такой схеме расположения несколько увеличивается.

При однорядном расположении насосных агрегатов под углом к продольной оси здания станции (см. рис.- 10.9, в), в известной мере, объединяются достоинства первых двух схем. За счет небольшого, по сравнению со второй схемой, увеличения длины здания можно существенно уменьшить его ширину.

Рис. 10.9. Схемы расположения агрегатов с горизонтальными центробежными насосами

Схема двухрядного расположения агрегатов (см. рис. 10.9, г) находит применение при большом числе агрегатов различного назначения и, следовательно, разных размеров. При таком расположении агрегатов значительно увеличивается пролет здания и усложняется коммуникация трубопроводов.

Шахматное двухрядное расположение агрегатов (см. рис. 10.9, д) применяется при большом числе крупных агрегатов. Размещение внут-ристанционных трубопроводов по этой схеме более компактно, чем по предыдущей. Кроме того, значительно сокращается площадь машинного зала, если электродвигатели в одном ряду установить с одной стороны от насосов, а га другом-с другой стороны, что возможно лишь при разном направлении вращения насосов.

Для вертикальных центробежных насосов характерно однорядное расположение агрегатов вдоль продольной оси здания стан ции. При наличии на напорных трубопроводах большого числа арматуры можно несколько уменьшить ширину -здания за счет, косого присоединения их к сборному коллектору или к внешним напор>ным водоводам. . На рис. ЮЛО показана мощная насосная станция, оборудованная вертикальными насосами большой подачи (Q=5 м 3 /с), установленными в два ряда, что позволяет уменьшить длину здания станции; присоединение двух насосов к одной всасывающей линии значительно упрощает схему внутристанционных коммуникаций и конструкцию водоприемника. Подобное решение может оказаться экономически целесообразным при большом числе агрегатов.

В силу специфики конструкции и больших размеров проточной части осевых насосов их устанавливают независимо от расположения вала (горизонтального, наклонного или вертикального), как правило, в один ряд вдоль фронта водозабора.

Круглые в плане машинные здания типичны для заглубленных насосных-станций. На таких станциях, совмещенных с водоприемником, наиболее целесообразным оказывается, кольцевое расположение агрегатов. Особенности компоновки внутристанционных коммуникаций определяются схемой подвода воды к насосам (рис. lO.lil): изнутри (схе

ма а) или извне (схема б) здания. При раздельном расположении водозабора in здания станции насосные агрегаты могут быть расположены в один или несколько рядов (схема в), уступом (схема г) или радиально (схема д). - . " ¦

При любой схеме расположение насосных агрегатов в здании насосной станции должно обеспечивать полную их безопасность и удобство обслуживания, а также возможность монтажа и разборки насосов и электродвигателей.

Проход между агрегатами принимается не менее 1 м при установке электродвигателей напряжением до 1000 В и не менее 1,2 м при установке электродвигателей более высокого напряжения. Во всех случаях расстояние между неподвижными выступающими частями оборудования должно быть не менее 0,7 м. Расстояние от длинных сторон фундаментных плит насосных агрегатов до стен должно быть не менее 1 м. Насосы с неразъемным корпусом по горизонтальной плоскости, у которых вал с рабочим колесом при демонтаже выдвигается наружу по направлению оси насоса, следует устанавливать на расстоянии от стен или других агрегатов не менее чем длина вала насоса плюс 0,25 м (но не менее 0,8 м). Такое же расстояние должно быть оставлено и для удобства демонтажа электродвигателей с горизонтальным валом. Проход между агрегатами и электрораспределительным щитом должен быть не менее 2 м.

В зданиях насосных станций, оборудованных небольшими насосами с электродвигателями напряжением до 1000 В "и диаметром напорного патрубка до 100 мм включительно, допускается установка агрегатов непосредственно у стен, а также установка двух"агрегатов на одном фундаменте без прохода между ними, но с проходом вокруг них шириной не менее 0,7 м.

Вспомогательные насосы (дренажные, осушительные, вакуум-насосы) обычно.располагают в свободных местах машинного зала таким образом, чтобы это не вызывало увеличения размеров здания. Для таких насосов проход может быть оставлен только с одной стороны. Вакуум-насосы ввиду их малых размеров и периодичности работы могут быть установлены даже на кронштейнах на стенах машинного зала.

Щиты и пульты управления насосными агрегатами и задвижками располагают, как правило, на балконах или на площадках вдоль стен.

Размеры машинного здания станции в плане определяются после выбора схемы расположения насосных агрегатов и компоновки внутристанционных трубопроводов с учетом рекомендуемых расстояний между стенами зданий и элементами оборудования.

Так, ширина машинного здания представляет собой сумму длин участков трубопроводов, фасонных частей и арматуры на всасывающей и напорной линиях насоса, а также поперечного размера самого насоса.

Длина прямоугольного машинного здания определяется проходами между торцовыми стенами и агрегатами, продольным размером: самих агрегатов и расстояниями между ними.

При определении размеров машинного здания насосной станции, оборудованной вертикальными насосами, не следует забывать, что над насосным помещением находится зал электродвигателей, размеры которого определяются габаритами двигателей и расстоянием между ними, расположением люков в полу зала, размещением электрооборудования и габаритами крана. Поэтому линейные размеры подземной части необходимо увязывать с линейными размерами верхнего помещения.

¦В зданиях насосных станций, оборудованных крупными насосными агрегатами, должно быть предусмотрено место для так называемой монтажной площадки, на которой ремонтируют насосы и электродвигатели Монтажную площадку обычно устраивают в торце здания на уровне по верхности земли. Размеры площадки в плане определяются габаритны ми размерами насосов, электромоторов и транспортных средств, а такж< расстоянием максимального приближения крюка грузоподъемного ме ханизма к боковым и торцовой стенам"здания. Вокруг оборудования i транспортных средств, находящихся на монтажной площадке, долже] быть оставлен проход шириной не менее 0,7 м.

а) 5)

Рис. Ю.;12. К определению высоты здания насосной станции

Высота машинного здания насосной станции-представляет собой сумму высот подземной части и верхнего строения.

Высота подземной части здания насосной станции заглубленного типа зависит главным образом от расположения рабочего колеса насоса по отношению к минимальному уровню воды в источнике или в водоприемной камере, определяемого, в свою очередь, допустимой геометрической высотой всасывания или требуемым подпором (см. § 55).

В общем случае (рис. 10.12) она может быть определена по формуле

Л п.ч >Ч + Д нас ± доп + Д НБ + Я зап, (ЮЛ)

где Лф - толщина фундаментной плиты, определяемая статическим расчетом (обычно 0,8-"1,5 м);

/i H ac - высота насоса от верха фундаментной плиты о оси рабочего колеса;

Hs ,доп - допустимая геометрическая высота всасывания (знак плюс

¦ принимается при установке насоса с подпором);

АНБ - максимальная амплитуда колебаний уровней воды в источнике (водоприемной камере);

^зап - необходимое превышение отметки пола верхнего строения над максимальным уровнем воды в источнике или в водоприемной камере.

Следует сказать, что мощные приводные электродвигатели вертикальных насосов серий В, О и ОП для предотвращения их затопления при авариях всегда устанавливаются выше максимального уровня воды в источнике или в водоприемной камере. Это обстоятельство зачастую

Рис. 10.13. К определению высоты верхнего строения зданий насосных станций

приводит к необходимости сооружения подводной части машинного здания большой высоты.

Высота верхнего строения, не оборудованного подъемными механизмами, в зданиях насосных станций незаглубленного типа должна быть не менее 3 м. В зданиях станций, оборудованных стационарными грузоподъемными механизмами, высоту верхнего строения определяют расчетом. . ¦

Помещение, оборудованное подвесной кран-балкой (рис. 10. 13,а), должно иметь высоту

Н верхв.стр ^ + ^2 + ^3 + ^4 + 0 > 5, (10.2)

где hi г- высота монорельса кран-балки с учетом конструкции крепления его к перекрытию; " hz - минимальная высота от крюка до низа монорельса;

Я 3 - высота строповки.груза (принимаемая равной 0,5-1 м);

/г 4 - высота груза;

0,5 - минимальная высота от груза до пола или до установленного оборудования.

Если при транспортировании груза на монтажную площадку его необходимо проносить над установленным оборудованием (рис. 10.13,6), то в формулу (10.2) вводится дополнительно высота этого оборудования ^обор*

Верхнее строение насосной станции, оборудованной мостовым краном (см. рис. 10.12), должно иметь высоту

^верхн.стр ~ь Ь* + ^3 + 4- 0,5 -f- h o6ov -j- 0,1, (10.3)

где hi - высота крана над головкой подкранового рельса;

hi -минимальная высота от крюка крана до головки рельса;

0,1 - минимальное расстояние но высоте от низа перекрытия до ¦верха балки или грузовой тележки крана.

Остальные обозначения те же, что и ранее.

Если груз (насос, электродвигатель и т. д.) доставляется непосредственно на монтажную площадку насосной станции, то для возможности его погрузки и выгрузки высота верхнего строения, подсчитанная по формулам (10.2) И (10.3), ДОЛЖНа быть увеличена На ВЫСОТУ Странен от пола до грузовой платформы.

Окончательные размеры машинного здания насосной станции как в плане, так и по высоте устанавливаются технико-экономическими расчетами и обязательно увязываются с унифицированными размерами конструкций производственных помещений," предусмотренными СНиП.

§ 61. ПОДЗЕМНАЯ ЧАСТЬ ЗДАНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ. ФУНДАМЕНТЫ И ОПОРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Подземная часть здания насосной станции может иметь различную, конструкцию в зависимости от типа станции, компоновки оборудования и величины заглубления. В подавляющем большинстве случаев подземная часть здания выполняется из монолитного бетона и железобетона, реже из сборных элементов, поскольку помимо трудности унификации отдельных" элементов подземной части станции довольно сложно обеспечить водонепроницаемость сборной конструкции, имеющей большое число стыков.

Расчет подземной части ведут на тар очи ость и общую устойчивость. Действующие силы и нагрузки, равно как и коэффициенты запаса, определяют в зависимости от класса капитальности сооружения, согласно действующим техническим условиям и нормам проектирования гидротехнических сооружений.

При небольшом заглублении и строительстве подземной части здания станции в открытом котловане обычно отдают предпочтение прямоугольной в плане форме здания, как обеспечивающей наиболее удобную с точки зрения эксплуатации компоновку трубопроводов и оборудования. Для облегчения напряженного состояния конструкции и уменьшения объема бетона вертикальные стены (при больших пролетах строения) усиливают внутренними поперечными балками, внешними пилястрами или контрфорсами.

При большом заглублении переходят иа цилиндрическую конструкцию подземной части (рис. 10.14,а); которая при необходимости может быть усилена поперечной диафрагмой (рис. 10.14,6). При большом числе мощных агрегатов, определяющем значительную протяженность здания, находят применение сотовые (рис; 10.14, в), эллиптические (рис. 10.14,2) и ячеистые (рис. 10.14, д)^ конструкции. Такие формы подземной части позволяют вести строительство опускным способом с непрерывным бетонированием стен.

Подземная часть здания насосной станции должна иметь надежное основание. При грунтах, обладающих достаточной несущей способностью, под здание станции укладывают сначала подготовку из гравия или из щебня слоем 5-10 см, втрамбованного в грунт и выравнивающего поверхность основания, затем слой тощего бетона марки 40- 60 толщиной 15 -20 см и сверх бетона гидроизоляционный слой из асфальта толщиной 2-3 см, армированного сеткой из проволоки 5-6 мм с шагом 20-30 см, предохраняющей асфальт от выдавливания. При слабых грунтах применяют различные конструкции основания: свайные, опускные колодцы, столбчатые и др.

Для борьбы с фильтрацией воды, наружную поверхность стен подземной части здания насосной станции на 0,5 м выше максимального горизонта воды покрывают битумной гидроизоляцией. Поверхности, не засыпаемые грунтом, покрывают двумя слоями торкрета с затиркой и железнением; стены, засыпаемые грунтом, покрывают двумя-тремя слоями нефтебитума, растворенного в бензине, а затем мешковиной или рулон-

Ным материалом. Внутренние поверхности подземной части здания насосной станции штукатурят с церрезитом и окрашивают влагоустойчивыми красками. -

s-r л-п

Рис. 10.16. Установка вертикальных центробежных насосов типа В

Фундаменты. Горизонтальные центробежные насосы типа К с электродвигателями обычно монтируют на общей чугунной плите заводского изготовления, более мощные насосы (типов Д, НД и многоступенчатые) - на рамах, изготовляемых из прокатной стали непосредственно на месте.

В наземных и частично заглубленных насосных станциях агрегаты устанавливают на специальных фундаментах (рис. 10.15). Ширину и длину фундамента принимают на 10-15 см больше ширины и длины плиты или рамы, на которой смонтированы насос и приводной электродвигатель.

Глубина заложения фундамента зависит от расположения всасывающих и напорных трубопроводов и определяется расчетом с учетом

структуры грунта в основании насосной станции. В любом случае она должна быть не менее 50-70 см, а также не менее глубины заложения фундаментов соседних агрегатов. Высоту фундамента над уровнем чистого пола машинного зала"принимают не менее 10 см.

Между фундаментами отдельных агрегатов, стен и колонн внутри здания станции следует предусматривать разрывы; в местах сопряжения фундаментов с полом необходимо устраивать осадочные швы.

Опорные плиты или рамы скрепляют с фундаментами анкерными болтами, гнезда которых заделывают бетоном после тщательной проверки правильности установки агрегата. На верхней поверхности фундаментов предусматривают бортики, желобки и трубки для сбора и отвода воды, просочившейся через сальники насосов.

При установке агрегата на плите особое внимание должно быть обращено на точность совпадения осей валов насоса и электродвигателя, так как неправильная установка влечет за собой перегрузку двигателя и быстрый износ подшипников. Лапы корпусов насоса и электродвигателя крепят к плите или « раме короткими болтами, которые остаются незалитыми, что дает возможность легко демонтировать агрегат.

В заглубленных насосных станциях шахтного типа фундаменты под насосные агрегаты могут быть конструктивно выполнены заодно с монолитной бетонной плитой, образующей основание подземной части машинного здания.

Вертикальные центробежные насосы типа В устанавливают непосредственно на бетонной поверхности блока подводной части " машинного здания или массивного железобетонного перекрытия, отделяющего насосные помещения от водоприемной камеры. У насосов 28В-12, 32В-12, 36В-22 и 40В-16 опорные лапы корпуса крепят к бетону анкерными бол-

""А

Рис. 10.18. Опорные конструкции электродвигателей вертикальных агрегатов

/ - "Твриводные электродвигатели; 2 - промежуточный подшипник; 3 - продольные стены подземной часггн здания; 4 -главные балми; 5-.аторостепешше балки; 6 - пллты междуэтажного перекрытая; 7 - проход в поперечной стеие; 8 - (поперечные стены подземной части здания

тами (рис. 10.16,а). Корпус более мощных насосов (52В-11, 52ВЛ7, 56В-17, 72В-22 и 88В-22) устанавливают в специальном углублении и до половины заливают штрабным бетоном (рис. 10.16,6).

Установка осевых вертикальных насосов типов О и ОП определяется в основном их размерами. Опорный фланец малогабаритных насосов с рабочим колесом диаметром до 870 мм включительно замоноличива-ют э перекрытие, отделяющее водоприемную камеру от внутреннего помещения машинного здания станции (рис. ЮЛ7,а). Корпус насосов с диаметром рабочего колеса 1100-1450 мм с помощью кронштейнов опирается на два массивных бетонных фундамента (рис. 10.17,6). Крупные осевые насосы с рабочими колесами диаметром 1850 и 2600 мм крепят к специальному промежуточному перекрытию, опирающемуся на балки или на вертикальные стены, идущие поперек здания станции (рис. 10.17, в).

Опорные конструкции. Приводные электродвигатели вертикальных центробежных насосов. устанавливают обычно на междуэтажном перекрытии, отделяющем подземную часть машинного здания станции от его верхнего строения. При относительно небольшой мощности. двигателей (до 800-1000 кВт) это перекрытие выполняется в виде монолитной ребристой конструкции (рис. 10.18,а). Главные железобетонные балки, на которые опираются электродвигатели, идут поперек здания насосной станции и защемляются в стенах подземной части; второстепенные балки идут вдоль здания как неразрезные по главным балкам.

Размеры балок определяются расчетом. Высота второстепенных балок зависит от их статической прочности и длины фундаментных болтов электродвигателя, которая указана в установочных чертежах. Толщина плиты перекрытия обычно равна 12-15 см.

При большой мощности, а следовательно, габаритных размерах и массе приводных электродвигателей междуэтажное перекрытие выполняют в виде рамной конструкции (рис. 10. 18,6). Мощные главные балки идут вдоль здания насосной станции и опираются на вертикальные железобетонные стены, устанавливаемые поперек подземной части здания на всю его высоту. Для очень крупных осевых агрегатов устанавливают опоры, представляющие собой пустотелые параллелепипеды с отверстиями для возможности обслуживания отдельных узлов насоса.

¦ В глубоких подземных зданиях насосных станций шахтного типа на валу, соединяющем насосы с двигателем, устанавливают не реже чем через 3-3,5 м промежуточные радиальные подшипники, число которых определяется длиной вала. Опорами промежуточных подшипников являются железобетонные балки, идущие в поперечном направлении (см.

рис. 10.18,a). Ha этих же балках устраивают служебный мостик для обслуживания подшипников. Балки для промежуточных подшипников уси- ¦ ливают жесткость стен подземной части здания насосной станции и часто служат опорами напорного коллектора, располагаемого на некоторой высоте от пола насосного помещения.

§ 62. ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ ЗДАНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

Схема компоновки сооружений насосной станции, тип основного -оборудования, его размещение в машинном здании, размеры и конструкция верхнего строения тесно связаны между собой. В современной практике строительства водоприемных насосных станций применяют следующие конструкции верхнего строения машинного здания:

а) закрытые с размещением внутри машинного здания подъемнотранспортных средств, обеспечивающих все монтажные операции;

б) полуоткрытые с пониженным машинным залом, обслуживаемым козловым краном необходимой грузоподъемности. В перекрытии пониженного верхнего строения над агрегатами предусматриваются монтажные люки со съемными или раздвижными крышками (см. рис. 8-. 16).

В отдельных случаях при соответствующем обосновании допускается устанавливать насосные агрегаты без верхнего строения. В зданиях насосных станций шахтного типа с достаточным заглублением, где в подземной части можно разместить все основное и вспомогательное оборудование, надземное строение устраивают только над монтажной площадкой для разгрузки оборудования и сообщения с подземной частью здания.

Верхнее строение водопроводной насосной станции представляет собой, как правило, обычное промышленное здание, которое в зависимости от размеров и грузоподъемности подъемно-транспортных средств может быть бескаркасной или каркасной конструкции.

Бескаркасную конструкцию чаще всего выполняют из кирпичной кладки, а иногда из сборных бетонных или кирпичных монолитных блоков. При высоте стен до 6 м и массе самой тяжелой детали до 3000 кг толщина стен принимается в два кирпича. Монорельсы тельферов и продольные пути кран-балок подвешивают к балкам перекрытия.

Если в здании насосной станции, устанавливается более тяжелое оборудование (масса монтажной единицы до 5000 кг), стены выполняют в два крипича с выступающими внутрь здания на полтора кирпича пилястрами, .которые служат опорами для\ подкрановых балок. На уровне основания подкрановых балок и выше стены выкладывают в полтора кирпича, с тем чтобы можно было разместить подкрановые балки.

Каркасную конструкцию верхнего строения применяют в зданиях крупных насосных станций, когда масса самой тяжелой детали превышает 5000 кг.

Несущий каркас здания (рис. 10.19) состоит из системы колонн, на которые опираются фермы перекрытия и подкрановые балки. Балки и колонны могут быть выполнены только из металла, монолитного ял и сборного железобетона или их различных сочетаний. Применение металлических колонн или колонн из сборного железобетона позволяет быстрее ввести в действие кран и начать монтажные работы внутри здания. Расстояние между колоннами зависит от размеров здания и грузоподъемности крана и выбирается с учетом требований СНиП. Во всех случаях, однако, небходимо, чтобы длина подкрановых балок была постоянной по всей длине здания. Обязательна также установка колонн в углах здания и сдвоенных колонн в местах разрезки здания деформационными швами.

Рис. 10.19. Верхнее строение здания насосной станции каркасной конструкции /-колонны; 5-фермы перекрытия; 3 - иодюр.аиавые балш; 4 - сггеиовые блоки

Пространство между колоннами заполняется более легкими материалами - кирпичом, блоками или специальными стеновыми панелями.

Каркас устанавливают таким образом, чтобы с наружной стороны он был защищен стенами толщиной не менее половины кирпича, для чего в некоторых случаях делают защитные наружные пилястры.

Кровлю верхнего строения выполняют, как правило, из сбо,рных железобетонных плит толщиной до 300 мм с утеплением из шлака или из пенобетона. Верхнее рулонное покрытие укладывают ла клебемассе по цементной корке толщиной 20-30 мм.

Полы устраивают с различным покрытием: в машинном зале - из метлахской плитки или асфальтовые, на монтажной площадке асфальтовые, в помещениях распределительных устройств цементные или ксилолитовые, в служебных помещениях деревянные.

О кн а в стенах верхнего строения крупных насосных станций устраивают обычно в два ряда-выше и ниже подкрановых балок. Согласно действующим санитарным нормам проектирования промышленных предприятий общая площадь оконных проемов должна составлять не менее площади пола машинного здания.

Размер ворот для въезда на монтажную площадку назначают в зависимости от габаритов транспортных средств и транспортируемых деталей. Ворота должны быть утеплены.

Для прохода в здание насосной станции в воротах предусматривают дверь, так как ворота обычно закрыты. Других входов в здание насосной станции делать не рекомендуется, за исключением специальных входов в помещения электрического хозяйства.

В верхнем строении здания насосной станции для производства мелкого ремонта следует предусматривать мастерскую или место для установки верстака и необходимого механического оборудования. Необходимо также устраивать помещение для эксплуатационного персонала (дежурные, ремонтные бригады), шкафчики для хранения одежды и санитарный узел.

Здания водопроводных насосных станций первого и второго классов надежности действия должны удовлетворять требованиям соответственно I и II степени огнестойкости. Насосная станция, блокируемая с другими производственными помещениями, должна быть отделена от них несгораемыми ограждающими конструкциями.

§ 63. НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ I ПОДЪЕМА

Для обеспечения необходимой высоты всасывания насосов станции

I подъема, использующие в качестве источника водоснабжения открытые водоемы, приходится обычно заглублять в землю. Расширение за-

глубленных насосных станций связано с большими трудностями. Поэтому их здания строят сразу таких размеров, чтобы.в дальнейшем можно было разместить дополнительное оборудование.

На рис. 10.20 показана насосная станция раздельного типа, являющаяся станцией I подъема в схеме водоснабжения "крупного населенного пункта. Станция оборудована тремя насосами 8НДс, из которых два являются рабочими и один является резервным. Фундаменты насосных агрегатов выполнены таким образом, что позволяют при необходимости заменить на-сосы на более мощные- 12НДс или даже 14НДс.

План

Рис. 10.20. Насосная станция I подъема раздельного типа

1 -всасывающий трубопровод; 2 -наигарный ггрубсотровад; 3 -дренажные насосы; 4 - вакуум-насосы КВН-8

Вследствие значительных колебаний горизонтов воды в водоисточнике (до б м) здание станции заглублено под уровень земли таким образом, чтобы высота всасывания насосов (с учетом гидравлических потерь в подводящих водоводах) при минимальных отметках горизонтов воды в источнике не превышала допустимой величины. Для заливки «асосов перед пуском установлены два вакуум-насоса КВН-8. Насосное помещение оборудовано кран-балкой грузоподъемностью 3 т с ручным управлением.

Водозаборное сооружение станции, расположенное в русле реки, состоит из двух изолированных друг от друга камер (см. рис. 10.4). Крайние насосы забирают воду из каждой камеры с помощью индивидуальных всасывающих трубопроводов, а к среднему (резервному) агрегату вода для повышения надежности действия подводится по двум трубопроводам из обеих камер.

Благодаря раздельной компоновке водозаборного сооружения и насосной станции конструкция машинного здания чрезвычайно проста.

Небольшое число агрегатов обусловливает минимальную длину внут-ристанционных коммуникаций.

На рис. 10.21 изображена насосная станция I подъема совмещенного типа, которая входит в состав сооружений крупного водозабора, предназначенного для производственного й хозяйственно-питьевого водоснабжения промышленных предприятий и населенных пунктов района.

В гидрологическом отношении река характеризуется обилием наносоз и тяжелым шуголедовым режимом. В связи с этим водозабор принят

Рис. 10.21. Насосная станция I подъема для водоснабжения промышленного узла 1 - монорельс для кошки, G=3000 хг (; 2 - монорельс для электротельфера; G=3000 кг; 3 -мостовой края; 4 и 5-лазы соответственно для шаядоров и "решетки; 6 -распределительное устройство; 7- щит управления; в - распределительный щит 380/220 В; 9 - щит постоянного тока

ковшового типа с двусторонним (верховым и низовым) питанием и с устройством шлюзов-регуляторов на верховой и низовой ветвях.

Насосная станция запроектирована прямоугольной формы в плане размером 48,8X24,45 м. Машинный зал станции рассчитан на установку пяти насосов 48Д-22 подачей до 11 ООО м 3 /ч каждый при напоре 26 м.

В первоначальный период эксплуатации установлены три насоса, из которых один является резервным.

Из ковша вода через входные окна поступает в водоприемные камеры, на входе в которые установлены сороудерживающие решетки. В бычках водоприемных камер имеются пазы для ремонтного шандорного заграждения. Внутри камер перед всасывающими трубами насосов установлены вращающиеся сетки. Для очистки водоприемных камер от осевших наносов в машинном зале станции установлены специальные насосы. ,

Водоприемные камеры железобетонной стеной отделены от машинного зала, в котором размещены оборудование и арматура насосной станции. Насосы установлены ниже минимального- уровня воды в реке, таким образом они постоянно находятся под заливом.

Электротехническое оборудование станции находится на промежуточном перекрытии.

Система переключения напорных водоводов, расходомеры и предохранительная аппаратура для сокращения габаритов подземной части насосной станции, имеющей большую высоту, вынесены в отдельное помещение, находящееся на некотором удалении от станции.

Верхнее строение насосной станции каркасной конструкции. В нем расположены: приводные механизмы вращающихся сеток, проем для лестницы в подземную часть здания, люк для спуска и подъема оборудования и контрольная аппаратура электрифицированных задвижек напорных трубопроводов.

Подъемно-транспортное оборудование станции состоит из одного электрического мостового крана, одной кран-балки и двух кошек грузоподъемностью по 3 т каждая.

Строительные конструкции, а также условия размещения оборудования насосных станций, совмещенных с водозаборным сооружением, гораздо сложнее, чем в станциях раздельного типа.

На рис. 10.22 показана насосная станция берегового типа-, также совмещенная с водозабором.

Машинный зал насосной станции рассчитан на установку четырех центробежных насосов 24НДс подачей 6500 м 3 /ч каждый при напоре 80 м.

Вода забирается насосами из трех удлиненных водоприемных камер, в-которых для очистки воды от плавающих предметов установлены сороудерживающие решетки и вращающиеся сетки. Входные окна водоприемных камер расположены в три яруса и оборудованы плоскими щитами. Удлиненная продолговатая форма водоприемной части, по сравнению с другими типами камёр, увеличивает полезную площадь машинного зала примерно на 15%.

Подземная часть насосной станции представляет собой монолитный железобетонный опускной колодец внутренним диаметром 24,6 м и общей высотой 18,8 м. Строительство подземной части станции осуществлено опускным способом с применением грунтового водопонижения и выборкой грунта из-под ножа с помощью средств гидромеханизации.

Основное оборудование и часть вспомогательного размещены в машинном зале, расположенном в основании подземной части, подковообразно по отношению к водоприемным камерам. Для опорожнения водоприемных камер в машинном зале установлены два насоса 4Ф.В и два самовсасывающих вихревых насоса ВКС-2/26, которые используются также и в качестве дренажных насосов.

Рис. 10.22. Насосная станция берегового типа, совмещенная с водозабором

а - продольный -разрез; б - илаи ¦* ошметка -"16,5 и

Распределительное устройство из ячеек КСО-266 и щит управления размещены на промежуточном перекрытии, что в значительной степени уменьшает размеры верхнего строения.

Верхнее строение насосной станции одноэтажное, размером 12Х Х18 м 2 , расположено над камерами вращающихся сеток с входом з подземную часть станции я монтажным люком. Стены, строения кирпичные, кровля рулонная утепленная.

Для.производства монтажных работ в "машинном зале имеется радиальная кран-балка грузоподъемностью 10 т, которая перемещается по кольцевым рельсам, а для’ спуска и подъема оборудования в наземной части здания находится подвесной 10-т кран.

Насосные станции подобной конструкции предназначены для водоснабжения промышленных предприятий и рекомендуются для строительства на равнинных реках с амплитудой колебания уровней воды до

10 м в средних и южных районах, исключая сейсмические районы и районы вечной мерзлоты.

На насосных станциях большой подачи целесообразно применение вертикальных центробежных или осевых насосов, так как помимо сокращения числа установленных агрегатов за счет большой подачи насосов типов В, О и ОП вертикальная компоновка позволяет уменьшить площадь подземной части здания, а следовательно, объем земляных работ и строительную стоимость станции.

В качестве примера на рис. 10.23 показана мощная насосная станция I подъема системы водоснабжения Токио. Станция - раздельного типа, забирает воду из реки и подает ее на очистные сооружения, расположенные в 17 км от водоисточника.

Станция оборудована тремя вертикальными центробежными насосами подачей 15 ООО м 3 /ч каждый при напоре 120 м. Суммарная подача в. настоящее время составляет 1 млн. м 3 /сутки. В дальнейшем предусмотрена установка еще четырех насосов.

Приводные двигатели насосов мощностью по 6200 кВт - постоянного тока, что позволяет для регулирования подачи плавно уменьшать частоту вращения насосов в пределах до 20% максимальной.

Здание насосной станции - шахтного типа. Подземная часть здания выполнена в виде тонкостенной пространственной ячеистой конструкции. Необходимая прочность при относительно небольшой толщине стен

Рис. 10.23. Насосная станция I подъема, оборудованная вертикальными центробежными насосами

I - монтажная площадка; 2 - помещение пульта управления; 3 - помещение РУ

достигается за счет устройства внутреннего каркаса, состоящего из балок и диафрагм.

Вода от водозаборного сооружения подводится - к каждому насосу индивидуальным всасывающим трубопроводом диаметром 1600 мм. Поскольку насосы установлены с подпором, трубопроводы оборудованы плоскими задвижками. Напорная линия каждого насоса диаметром 1000 мм присоединена к сборному коллектору диаметром 2200 мм, который для уменьшения площади насосного помещения вынесен за его пределы и поднят вверх на 15,85 м от рабочих колес насосов. На гори-

зонтальных участках напорных трубопроводов установлены два затвора: рабочий - шарового типа и аварийно-ремонтный - дисковый.

Здание станции оборудовано мостовым краном с крюками грузоподъемностью 40 и 10 т. Монтажная площадка расположена в центре здания на отметке -f-12,5 м. Для доставки оборудования на монтажную площадку с поверхности земли (отметка -f-21) проложен транспортный путь.

Типовая конструкция насосной станции I подъема совмещенного типа, оборудованной вертикальными осевыми поворотно-лопастными насосами (разработанная институтом Теплоэлектропроект), изображена на. рис. 10.24.

В рассматриваемом варианте станция оборудована четырьмя насосами ОП2-87 подачей 9000 м 3 /ч каждый при напоре 16 м. При необходимости на станции без существенного изменения конструкций могут быть установлены более мощные насосы диаметром рабочего колеса 110 см.

В качестве привода насосов используются асинхронные двухскоростные (600 и 500 мин -1) электродвигатели с короткозамкнутым ротором мощностью 500/300 кВт, напряжением 6000 В.

¦ Водоприемник станции разбит на отдельные самостоятельные секции соответственно числу насосов. Вода в водоприемные камеры поступает через прямоугольные окна, оборудованные решетками для грубой очистки. Внутри камер установлены вращающиеся сетки с лобовым подводом боды. ¦ -

Подземная часть здания станции выполнена нз железобетона с использованием сборных элементов. Опорные конструкции электродвигателей- ребристого типа.

Верхнее строение станции - каркасной- конструкции. Машинное здание оборудовано электрическим мостовым краном грузоподъемностью 10 т. Водоприемник обслуживается полукозловым краном с устройством для очистки решеток.

§ 64. НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ II ПОДЪЕМА

В,зависимости от топографических условий и высотного расположения резервуаров чистой воды насосные станции II подъема могут быть незат луб ленными, когда пол машинного здания располагается на отметке планировки площадки, и частично заглубленными, когда пол машинного зала располагается ниже поверхности земли, если требуется, чтобы установленные,в нем насосы находились- под заливом.

При хозяйственно-питьевом водоснабжении насосные станции

II подъема обычно устраивают в непосредственной близости к очистным сооружениям. Вода забирается насосами непосредственноиз резервуаров чистой воды. Все это вместе взятое обоусловливает значительно более простые, по сравнению с насосными станциями I подъема, строительные конструкции и, следовательно, меньшую стоимость станций II подъема.

На рис. 10.25 показана типовая водопроводная насосная станция

II подъема, оборудованная моноблочными центробежными насосами типа КМ нодачей до 360 м 3 /ч. Насосные станции такого типа характерны для схем водоснабжения небольших населенных пунктов и промышленных предприятий. Они могут быть использованы также в качестве станций подкачки.

Здание насосной станции представляет собой одноэтажное строение ¦с частично заглубленным машинным залом. Стены верхнего строения кирпичные. Подземная часть может быть выполнена в двух вариантах: из бутобетона или из сборных фундаментных блоков. Покрытие здания- из железобетонных предварительно-напряженных крупнопанельных плит.

Подача насосной станции может быть различной в зависимости от марки установленных насосов без изменения размеров здания. На рис. 10.25 показан вариант с установкой пяти насосов 6КМ-8, из которых три являются рабочими, а два-.пожарными.

Вода к насосам подводится двумя водоводами и подается в распределительную сеть двумя напорными трубопроводами. Схема переключения насосов коллекторная. Оба коллектора (и всасывающий и напорный) расположены внутри здания станции. Все насосные агрегаты взаимозаменяемы и могут работать в режиме подачи хозяйственно-питьево-го и противопожарного расхода.

Для откачки дренажных вод установлен насос НЦС-3. Монтаж и демонтаж оборудования производится с помощью подвесной кран-балки. Вентиляция машинного зала естественная; отопление принято от внешних источников или электрическое.

Электроснабжение насосной станции предусмотрено от двух независимых источников питания напряжением 380/220 В..

Работа хозяйственно-питьевых и дренажных насосов автоматизирована. Управление пожарными насосами дистанционное из диспетчерского пункта.

На рис: 10.26 показана насосная станция II подъема, оборудованная четырьмя насосами 12НДс-60. Ширина машинного здания 12 м, длина заглубленной части 18 м, высота над поверхностью земли 5,4 м. Пол насосного помещения заглублен на 2,4 м.

Вода к насосам подводится индивидуальными всасывающими трубами. На напорной линии устроен сборный коллектор, от которого отходят два-напорных трубопровода. Расходомеры типа сопла Вентури установлены на напорных трубопроводах в колодцах, расположенных на расстоянии 10 м от станции.

Для монтажа оборудования и ремонтных работ здание станции оснащено однобалочным мостовым краном с ручным управлением.

В торце здания станции размещаются помещения силовых трансформаторов, распределительных устройств, электрощитового хозяйства, подсобные помещения и санитарный узел.

1-1 , п-и

Ряс. 10-25. Типовая водопроводная станция II подъема, оборудованная насосами типа КМ

иа " шиглныЯ 3aj \> " 2 ~ помещение обслуживающего персонала; 3 - мастерская; 4- помещение РУ; камеры традсформаторов; 5 -санузел; 7 - корядор; 3 -всасывающие трубопроводы, <*=200 мм-? - «апороше трубопроводы, <*=250 мм (а сеть) ^ р д ’ "

Несмотря на относительную простоту строительных конструкций, мощные насосные станции II "подъема, оснащенные большим числом агрегатов с насосами большой подачи, представляют собой сложный комплекс сооружений, трубопроводов и различного оборудования. В качестве примера на рис. 10.27 ‘показана насосная станция, входящая в систему водоснабжения крупного промышленного центра Бразилии.

Станция оборудована 13 двусторонними насосами трех различных типоразмеров: шесть насосов.подачей 50 м 3 /мин при напоре 40 м, по два насоса подачей 30 и 20 м 3 /мин при том же напоре и три насоса подачей 13 м 3 /мин при напоре 65 м. Суммарная подача насосов станции в нормальных условиях составляет 235 м 3 /мин и может быть при необходимости увеличена на 30%.

Вода забирается насосами из резервуаров чистой воды индивидуальными всасывающими трубопроводами диаметрами 600, 500, 400 и 300 мм. Насосы работают с переменной (положительной и отрицательной) высотой всасывания, поэтому на всасывающих трубопроводах в специальных колодцах за пределами здания станции установлены плоские задвижки. Заливка насосов перед их пуском осуществляется с помощью вакуум-насосов, установленных на кронштейнах в машинном здании станции.

Насосы группами в шесть, четыре и три насоса подсоединены к трем напорным коллекторам диаметром 1200 м’м, два из которых работают на общие внешние напорные трубопроводы, а третий, питающий самостоятельного потребителя, может быть подключен к ним с помощью системы переключения, установленной в~~отдельном здании. На напорных трубопроводах насосов в пределах здания станции установлены обратные клапаны и плоские задвижки с электроприводом. Расходомеры.установлены на каждом коллекторе в специальных колодцах за пределами здания насосной станции.

На станции принята двухрядная схема расположения агрегатов в шахматном порядке. Использование насосов с различным направлени-

Рис. 10.26. Типовая.насосная станция II подъема заглубленного типа, оборудованная четырьмя насосами 12НДс-60 1 -м.аш!И1йный зал; 2 -помещение обслуживающего.персонала; 3 -щитовая; 4 -камеры трансформаторов; 5 - РУ-КВ; 6 - помещение "выпрямителей; 7 - помещение статических конденсаторов; 8 -мастерская; 9 - санузел; 10 - всасывающие гйрубоп"раводы, d=600 mim; >11 -напорные трубопроводы, d=80Q мм (ib сеггь)

Рис. 10.27. Насосная станция II (подъема системы "водоснабжения промышленного центра

1 --резервуары чисто/i воды,; 2 - плоские задвижки; 3 - вакуум-насосы; 4 - камера переключения; 5 - обратные клапаны; 6 - плоские задвижки с электроприводом-; 7-расходомеры; 8- аварийны)! дизель-генератор.; 9 - место для установки дополнительного дизель-генератора; 10 -дренажный насос, //-помещение электрического хозяйства

ем вращения рабочего колеса позволило расположить их в разных рядах навстречу друг другу, что сократило длину здания и в значительной мере упростило внутристанционные коммуникации.

Для обеспечения бесперебойной подачи воды- при вынужденном перерыве в снабжении электроэнергией внутри здания станции установлен дизель-генератор мощностью, достаточной для работы одного насоса подачей 3000 м 3 /ч и одного подачей 1800 м 3 /ч.. Дизель-генератор включается автоматически при отключении двигателей насосов от основного источника питания электроэнергии. В здании зарезервировано место для установки еще одного такого генератора.

Размеры насосного помещения станции в плане 12,5X72,25 м. Высота здания 13 м. Машинный зал оборудован электрическим мостовым краном грузоподъемностью 10 т. Фильтрационные воды из заглубленной части здания удаляются дренажным насосом. с

Вдоль здания станции сооружена пристройка, в которой размещены электрическое хозяйство, вспомогательные, служебные и бытовые помещения.

§ 65. НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ И УСТАНОВКИ ДЛЯ ЗАБОРА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

В водоносных пластах, залегающих на глубине более 10 м, водозабор грунтовых вод осуществляют, как правило, с помощью трубчатых колодцев. Трубчатые колодцы чаще всего оборудуют центробежными насосами с трансмиссионным валом и-электродвигателем, установленным на поверхности земли, или погружными насосами с электродвигателями, расположенными непосредственно в глубине скважины. И в том и другом случае типовыми проектами насосных станций предусматривается установка насосов в наземных или подземных помещениях.

Работа насосных станций происходит обычно без постоянного обслуживающего персонала. Проектами предусматривается возможность (в зависимости от местных условий) применения местного, дистанционного автоматического и телемеханического управления.

На рис. 10.28 в качестве примера показан общий вид- типовой наземной насосной станции с погружными насосами типа ЭЦВ. Вода от установленного в скважине насоса через сборный резервуар и станцию

II подъема подается в систему водоснабжения. Напорный трубопровод оборудован вантузом, сливным краном, обратным клапаном и задвижкой. Устье скважины заделано в бетонный оголовок, в который вмонтировано устройство для замера уровня воды.

Подача насоса измеряется мерной диафрагмой, установленной в подземной камере. Перепад давления в диафрагме измеряется дифференциальным манометром.

В павильоне насооной станции томимо механического оборудования расположены: станция управления насосным агрегатом, релейный шкаф, осветительный щиток и электропечи отопления, включаемого автоматически три температуре ниже 5°С. Размеры павильона в плаке не - превышают 3X4,5 м. В зависимости от марки установленного насоса объем воды, подаваемый в сутки, составляет 140-3400 м 3 .

Строительные конструкции здания чрезвычайно просты: фундаменты ленточные из бутобетона или столбчатые из монолитного бетона; стены павильона кирпичные в полтора или два кирпича в за;висимости от района строительства; покрытие железобетонное монолитное; кровля рубероидная; полы цементные по бетонной подготовке. Вентиляция помещения естественная через вытяжные трубы. Окна в павильоне не предусмотрены. Верхняя филеика двери застеклена.

Монтаж и демонтаж оборудования станции осуществляется через люк в перекрытии с помощью автокрана или талей, установленных на временных треногах непосредственно над люком.

Рис. 10.28. Наземная насосная станция, оборудованная погружным насосом

i -напорный трубопровод; 2 -. зядвшжжа; 3 -ваипуз; 4 -.подземная камера; 5 -диафрагма; 8 - обратный клапа1И; 7-слиэной мраи; 8 -оголовок; 9 -"устройство для з-амера уровня воды; Ю - осветительный щиток; ‘11 - стадция управления наоосным адрегатом; 12 - .релейный шкаф; 13 -диф-м-аиомегг.р

Питание электродвигателей насосов производится, как правило, от воздушных линий электропередач. При значительной мощности электродвигателя или при групповой установке насосов целесообразно размещать понижающий трансформатор в непосредственной близости от.насосной станции, для чего.к павильону может быть пристроено специальное помещение.

На рис. 10.29 показан общий вид подземной.насосной станции с установленным в ней погружным насосом типа ЭЦВ. Основное и вспомогательное оборудование подземной станции такое же, -как и наземной. Некоторым отличием в компоновке оборудования является лишь то, что обратный клапан и задвижка установлены на напорном трубопроводе в одной камере с мерной диафрагмой.

Стены подземных камер могут "быть выполнены из унифицированных сборных железобетонных колец, из монолитного бетона марки 150 или из кирпича марки L00; днище и оголовок монолитные, бетонные; перекрытие- железобетонные.плиты. Вентиляция камер естественная, отопление электрическое. Для откачки пролитой или просочившейся воды установлен самовсасывающий центробежно-вихревой насос 1СЦВ-1,5М, соединенный с дренажным приямком самотечным трубопроводом.

Монтаж и демонтаж насосного агрегата и водоподъемных труб производится автокраном.

Малые габариты насосного оборудования станций подземного (водозабора позволяют в ряде случаев объединить насосные станции I и II подъема в одном здании, что уменьшает стоимость строительных конструкций, упрощает схему коммуникаций и позволяет до минимума снизить напор (за счет уменьшения числа "ступеней) насосов, устанавливаемых в скважинах. На рис. 10.30 изображена такая объединенная насосная станция I и II подъема, входящая в узел головных водозаборных сооружений аистемы водоснабжения крупного населенного пункта.

Два трубчатых колодца расположены непосредственна ов пределах здания насосной станции. Установленные в них скважинные насосы

I подъема подают воду в подземные железобетонные резервуары, откуда вода забирается еасасами II подъема, установленными в том же здании станции. В качестве насосов II подъема приняты три (два рабочих и один резервный) двусторонних центробежных насоса. Резервуары по отношению к зданию станции расположены таким образом, что насосы II подъема находятся под заливам.

Использование трубчатых колодцев в (качестве водозаборных соору-жений подземных вод находит широкое применение при проектировании систем местного.водоснабжения, обеспечивающих ©одой небольшие производственные или сельскохозяйственные объекты, жилые зда-" ния и такие отдельно стоящие общественные здания, как школы, больницы, санатории, пионерские лагеря, бани, прачечные "И др., в которых водопровод является необходимым элементом благоустройства.

План (2ТгЕ J

Рис. 10.29. Подземная насосная станция, оборудованная погружным насосом 7- яаягордый ггр/убоотравод; 2 -оголовок; 3-манометр; 4 - п.одзем«ая камера; 5 - задвижка; 6 - диафрагма; 7 - дреналоный ириямок; в -¦устройство для замера уровня воды; 9 -вам туз; 10 -обратный клашаи; JJ -дофмаиомегар; >12 -дренажный наюос; J3 -самотечный трубопровод

Потребность в воде в системах местного водоснабжения сравнительно невелика и составляет не более 200 м 3 /сутки, но вместе с тем для них характерны значительные колебания расхода в течение суток (.коэффициент неравномерности водопотребления колеблется в пределах 1,5-3).

Характер водопотребителя определяет некоторые особенности систем местного водоснабжения. Буровые скважины располагаются, как правило, в непосредственной близости от объекта. Разветвленная на-

ружиая сеть и громоздкие сооружения тто обработке и хранению запасов воды отсутствуют. Основным элементом систем местного водоснабжения является насосная установка, включающая в себя напорно-регу-лирующую емкость и контрольно-измерительную аппаратуру. К таким установкам предъявляется ряд специфических требований, основными из которых являются: простота и компактность "конструкции; возможность серийного выпуска промышленностью; возможность размещения установки без строительства специальных помещений (в подземных колодцах.или непосредственно в обслуживаемых зданиях); простота и надежи-ость в эксплуатации; возможность автоматической работы без постоянного обслуживающего персонала; невысокая.стоимость установки и ее монтажа; простота ремонта и замены отдельных узлов и деталей установок. Всем этим требованиям в значительной.степени отвечают автоматические насосные установки с гидропневматическими

Рис. 10.30. Объединенная насосная станция I и II подъема с двумя скважинами I - мапгааный зал; 11 -"помещение распределительного устройства; /// - помещение силового трансформатора; IV -вспомогательное помещение; d -напорные трубы; 2 -обсадные трубы; 3 - устье *рт&згиа®ской скаажины; 4 - электродвигатели; о-трубопровод для игадачи.воды в резервуар; о всасывающее трубопроводы из резервуара; 7 - напорные трубопроводы (в сеть); 8 -приямок для ручного иасаса БКФ-2; 9-ось монорельса; <10 -гцрубосцровод для охлаждения *водой подшипников

баками, которые находят see большее применение в отечественной и зарубежной практике водоснабжения."

Автоматические насосные установки могут.быть оборудованы насосами различных типов. Однако в связи с.переменным напором-они должны иметь характеристику, позволяющую им при изменениях давления в баке в заданных.пределах -работать с высоким КПД. В этом отношении наиболее удобны многоступенчатые центробежные, вихревые и ¦водоструйные насосы. Они удобны еще и потому, что не могут развить давление, значительно превышающее расчетное для гидропневматиче-ского бака и грозящее разрывом последнему, а также водопроводной сети.

Автоматическая насосная установка с погружным насосом ’Производства чехословацкой фирмы «Сигма», предназначенная для подъема воды из скважин, изображена на рис. 10.31. Насос по водоподъемной

трубе подает ©оду в гидропневматический бак, конструктивно,выполненный.в.виде стального цилиндра с эллиптическим днищем и крышкой. Бак установлен на фундаменте и имеет патрубки для присоединения реле давления, поплавкового регулятора запаса воздуха, водомерной трубки с манометром, подающей и водоразборной труб с задвижками.

Автоматическое включение и выключение насоса в зависимости от давления.в пидрапзневматичваком баке осуществляется,по команде реле давления.пусковой электроаппаратурой, обеспечивающей одновременно защиту электродвигателя от технологичеакой перегрузки, токов короткого замыкания и токов, вызываемых потерей фазы. Пополнение и регулирование запаса воздуха в баке установки осуществляется с помощью устройства для впуска воздуха, срабатывающего от импульса, посылаемого регулятором запаса воздуха.

Подача установки до 90 м 3 /сутки; полный напор 20-37 м; максимальная высота подъема до 25 м. Мощность приводного электродвигателя насоса всего 1,1 (кВт. Полный вес установки 130 кг.

Установки подобного типа размещаются, как правило, в небольших подвальных помещениях зданий. Компактность, надежность, экономичность, а также хорошие эксплуатационные и санитарно-тигаениче-ские (качества установок обеспечивают им все более широкое распространение.

НИИ санитарной техники ведет работу по созданию, освоению и внедрению в практику серии автоматических насосных установок с гид-р о пневматическими баками, удовлетворяющих по своим техническим.параметрам различным условиям местного водоснабжения. В настоящее время отечественная промышленность серийно выпускает установки ВУ-5-30 и.ВУ-7-65 (разработанные НИИ санитарной техники), предназначенные для местного водоснабжения сельских населенных пунктов или отдельно расположенных объектов с суточным водопот-реблением 50-100 м 3 . Подготовляются к серийному выпуску аналогичные установки ВУ-2-<25, .ВУ-4,5-170 и -ВУ-7-115.

Конструкция, оборудование и схема компоновки повысительной насосной станции целиком и полностью зависят от типа водоводов,по которым вода подводится \к станции и отводится от нее.

Повысительные насосные станции, используемые для повышения давления в системе- напорных трубопроводов (станции подкачки), во всех отношениях очень похожи на небольшие водопроводные насосные станции II подъема. Насосы забирают воду из сети водопровода низкого Напора и подают ее в "сеть высокого напора.

На.рис. 10,32 показана повысительная насосная станция, предназначенная для подачи воды на хозяйственно-питьевые и противопожарные

¦ нужды.городского микрорайона со зданиями повышенной этажности^ В здании станции незаг луб ленного типа установлены четььре центробежных насоса консольного типа ЗК-9 в комплекте с асинхронными электродвигателями серии А02. Для хозяйственно-питьевых нужд обычно работают два насоса, два других - резервные. Работа насосных агрегатов автоматизирована.

План

"Вода забирается из сети водопровода.низкого напора и подается в сеть высокого напора двумя трубопроводами диаметром по.150 мм. Схема -переключения коллекторная с размещением низконалорного и высоконапорного коллекторов в здании насосной станции. Все внутри-станционные трубопроводы уложены в.кирпичных каналах под уровнем лола.

На рис. 10.33 в качестве примера станции подкачки на открытом канале показан продольный разрез одной из двадцати двух насосных станций канала Иртыш - Караганда. -В состав узла помимо подводящего и отводящего участков.канала входят*, здание насосной станции, внешние напорные трубопроводы, водовьштуск с сопрягающими устройствами и открытая понизительная лодстанция.

Насосная станция рассчитана на установку четырех агрегатов, состоящих из вертикального осевого поворотно-лопастного насоса ОШО-185 или ОП11-185 % непосредственно соединенного с ним синхронного вертикального электродвигателя ВДС-325/44-18 мощностью 5000 кВт и напряжением 6000 В.

Для облегчения здания.станции его конструкция решена в виде свободно стоящего в воде тонкостенного цилиндра диаметром 18 м и высотой 15 >м, разделенного междуэтажными перекрытиями с несущим стояком в центре. Оригинальная конструкция станции разработана институтом Гидропроект, а всесторонняя проверка и обоснование строительных.конструкций проведены <в МИСИ им. В. В. Куйбышева.

Отверстия всасывающих труб насосов перекрываются съемными решетками. При осмотре и ремонте насоса решетки заменяются устанавливаемыми в тех же лазах плоскими.скользящими металлическими затворами. Затворы и решетки обслуживаются тельфером грузоподъемностью 5 т, который передвигается по.кольцевому рельсовому пути,-закрепленному на консолях опорных колонн верхнего строения.

Верхнее строение здания насосной станции представляет собой за- " крытое помещение - машинный зал над электродвигателями насосов.. Машинный зал оборудован мостовым полноповоротным электрическим краном грузоподъемностью 20/5 т специальной конструкции. Каркас верхнего строения железобетонный, жестко заделанный в.конструкции подводной части.-Покрытие здания вантовое, свободно опертое, что наиболее отвечает динамическим нагрузкам. Заполнение стен - керамзито-бетонные панели и стеклоблоки.

Напорные трубопроводы, индивидуальные для "каждого насоса, выполнены из металлических обечаек с усиленной антикоррозионной изоляцией. Диаметр трубопровода 2600 мм. Водовыпуск - сифонного типа с клапанами срыва вакуума. Число сифонов равно числу насосов.

Рис. 10.33. Насосная станция канала Иртыш - Караганда

1 - аванкамера; 2 - здание.насосной станции; 3 - анкерная опора: 4 - напорный трубопровод; 5 - яодовыпусясаэе сооружение; 6 -.нлшоряый бассейн

Циркуляционные насосные станции схем водоснабжения промышленных предприятий предназначены главным образом для подачи воды в охлаждающие устройства различных технологических установок (.конденсаторы паровых турбин, холодильники доменных и мартеновских печей, .прокатных станов и т. п.).
Тип и число насосав, компоновка трубопроводов циркуляционной.насосной "Станции зависят в первую очередь от принятой системы водоснабжения ((прямоточная или оборотная) и вида водоохладительных сооружений.

Все циркуляционные.насосные станции, (подающие воду «а технологические нужды, относятся iK (станциям первого "класса надежности действия. Перерывы в их работе, даже самые кратковременные, ни при каких обстоятельствах не могут быть допущены. Бесперебойная.работа "станций достигается соответствующим резервом оборудования, дублированием системы энергоснабжения, всасывающих и на.пор«ых коммуникаций, а также установкой насосов под заливом. В связи с ттослед-

Рис. 10.34. Циркуляционная: насосная станция системы оборотного водоснабжения горно-обогатительного комбината

Ряс. 10.35. Циркуляционная насосная станция системы" прямоточного водоснабжения мощной ГРЭС

ним обстоятельствам циркуляционные.насосные станции в большинстве случаев строят заглубленными с подземным размещением насосного помещения. !

Количество воды, необходимое для охлаждения технологического оборудования, находится в прямой зависимости от ее первоначальной температуры. Чем выше температура воды, тем больше ее нужно, и наоборот. Поэтому число агрегатов, их подачу, тип.насосов и приводных электродвигателей (следует вьгбирать.с учетам изменения темгаературы воды в пределах годового цикла. При "колебаниях температуры воды необходимо изменять суммарную подачу станции путем включения различного числа насосов и переходить на другую частоту вращения или на другой угол установки лопастей рабочего колеса (у осевых насосов).

На рис. 10.34 показана разработанная ГПИ Союзводоканалпроект циркуляционная насосная станция системы оборотного водоснабжения горно-обогатительного комбината, .использующей в качестве охладителя водохранилище с большой (до 23 м) амплитудой колебания горизонтов, воды.

Подводная часть здания насосной станции разбита по высоте на два яруса,на каждом из которых расположены насосные агрегаты. Такая компоновка оборудования позволяет забирать насосами необходимое количество охлаждающей воды с различных глубин в зависимости от температуры воздуха. Кроме того, двухъярусное размещение насосов сокращает размеры подводной части станции в плане на 40% (по сравнению с обычно применяемыми решениями "одноярусного расположения насосов) без увеличения размеров сооружения по высоте, значительно уменьшает строительный объем, а следовательно, .и стоимость станции.

На рис. 10.35 изображена циркуляционная -насосная станция системы прямоточного "водоснабжения мощной ГРЭС, выполненной по блочной ¦схеме. Электростанция оборудована турбогенераторами мощностью по 960 МВт, поэтому охлаждающая вода подается осевыми поворотнолопастными насосами ОП2-185, имеющими большую подачу.

На станции установлено шесть насосов, приводимых во вращение двухскоростными (300 и 250 мин- 1) асинхронными электродвигателями мощностью 2500/1250 кВт.

Водопроводная камера имеет два яруса окон и помимо сороудержи-вающей решетки оборудована вращающейся сеткой с внешним подводом воды. Сетки промываются с помощью центробежного насоса 4КМ-8. Вода к рабочему колесу.насоса подводится изогнутой всасывающей трубой, выполненной в массивном бетонном блоке основания станции.

Перекрытие подземной части здания железобетонное, ребристого типа.

Верхнее строение станции (‘каркасной _ конструкции) перекрывает подземную часть по всей ширине, включая водоприемник станции.

В наземном помещении помимо электродвигателей основных насосов и приводных механизмов вращающихся сеток расположены электродвигатели артезианских насосов системы технического водоснабжения.

Машинное здание оборудовано мостовым электрическим краном пролетом 25 м и грузоподъемностью 30/5 т. Насосное помещение, кроме того, имеет передвижные электрические тали грузоподъемностью 5 т.

§ 68. ПЕРЕДВИЖНЫЕ НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ

Для водоснабжения временных сооружений, хозяйств и строительных площадок широко применяют передвижные насосные установки и станции небольшой подачи. Опыт строительства и эксплуатации систем водоснабжения указывает на явную экономическую целесообразность крупных насосных станций, у которых себестоимость подаваемой воды, как правило, в 2-4 (и более) раза ниже, чем у станций малой подачи. Тем не менее существование небольших насосных установок, и в частности передвижных, является вполне закономерным и оправданным, несмотря на их сравнительно малую экономичность. Следует иметь в виду, что серийное изготовление передвижных насосных станций на заводах снижает их стоимость, позволяет- быстро вводить в действие и сводит до минимума потребность в строительных материалах.

iB связи с особенностями работы передвижных насосных станций, заключающимися в значительном изменении действительных высот всасывания, частых перемещениях, монтажах и демонтажах, для установки на этих станциях наиболее пригодны центробежные насосы. В настоящее время почти все передвижные насосные станции оборудованы одноступенчатыми центробежными насосами консольного типа или двустороннего всасывания.

Существует достаточно много различных типов и конструкций передвижных насосных станций. -В зависимости от системы привода и способа передвижения различают: сухопутные насосные станции с

внешним приводам, сухопутные насосные станции с собственным двигателем и плавучие насосные"станции.

Наиболее типичными для первой группы являются станции, приводимые в действие тракторам через вал отбора мощности или непосредственно от вала двигателя. Насосы монтируют на раме, прикрепляемой сзади или опереди трактора (навесные насосные станции), или

Рис. 10.36. Передвижная электрифицированная насосная станция с насосом 8К-18

1 - приемный гклалан; 2 - гибкие соедтгаейия; 3 -секция всасывающего трубопровода; 4 - заавиж-ха; 5 - насос; 6 -.этектродвкгаа"ель; 7 -секции валорного трубснгровода

."на салазках и тележках. Трактор же и передвигает станцию на места ее работы." ,

Передвижные насосные станции с собственным двигателем выполняют в.виде прицепа. В качестве приводных двигателей используют двигатели.внутреннего сгорания -или. электродвигатели. На рис. 10.36 изображена серийно выпускаемая промышленностью" электрифицированная насосная станция со сборно-разборными трубопроводами. Станция оборудована насосом - 8К-18. Всасывающий и "напорный трубопроводы станции состоят из гибких резиновых шлангов и стандартных металлических труб. Все соединения трубопроводов фланцевые. Насос с задвижкой на напорном патрубке и приводной электродвигатель смонтированы на раме, которая установлена на автоприцепе. Управление агрегатом ручное. Трансформаторная подстанция устанавливается на самостоятельном шасси. ^

Плавучие насосные станции относятся к наиболее мощным передвижным станциям. Все оборудование.плавучих насосных станций

размещается "на понтоне - металлическом или железобетонном. Для привода насосов используют, двигатели внутреннего.сгорания или электродвигатели.

На рис. 10.37 изображена плавучая электрифицированная насосная станция, оборудованная двумя центробежными насосами 12НДс. Агрегаты расположены в трюме железобетонного понтона сборной конструкции.

Вода забирается насосами через днище понтона с помощью приемных коробок, "выполненных по типу кингстонов. На корме понтонов над.перекрытой частью трюма расположено электротехническое оборудование станции. Никаких жилищно-бытовых помещений на понтоне не (предусмотрено.