Классификация насосных станций

Насосные станции систем водоснабжения представляют собой сложный комплекс гидромеханического, электрического и автоматического оборудования, обеспечивающий водоподачу в соответствии с нуждами потребителя. Состав сооружений, их конструктивные особенности, тип и число основных насосных агрегатов и вспомогательного оборудования определяются исходя из принципов обеспечения надежности и бесперебойности водоснабжения и комплексного использования водных ресурсов и охраны окружающей среды.

В осуществлении главной функции насосной станции — подачи воды — наиболее ответственным этапом проектирования является выбор типов и параметров оборудования с учетом его характеристик, взаимосвязей, удобства и безопасности эксплуатации.

Основное энергетическое оборудование включает насосы и приводные двигатели. В зависимости от требуемого напора и подачи на станции устанавливают центробежные, осевые и диагональные насосы. Привод насосов чаще всего осуществляется с помощью электродвигателей, реже двигателей внутреннего сгорания, еще реже газоили паровых турбин. Комплекс, состоящий из насоса и приводного двигателя, называют гидроагрегатом или просто агрегатом. Число агрегатов насосной станции может быть различным и зависит от расчетной подачи и категории надежности. При требуемой большой подаче станции стремятся снизить число агрегатов за счет увеличения их единичной мощности.

Механическое оборудование насосных станций включает в себя подъемно-транспортные механизмы, затворы. Подъемно-транспортное оборудование служит в основном для монтажа и демонтажа оборудования, трубопроводов и их арматуры.

Вспомогательное оборудование включает в себя системы технического водоснабжения, дренажно-осушительную, масляного и пневматического хозяйства, вакуум-систему.

Электрические устройства насосной станции включают в себя силовые трансформаторы, вводы и выводы высокого и низкого напряжения, распределительные устройства, токопроводы к электродвигателям, щиты управления, системы контроля и электроустройств собственных нужд. Система электроснабжения должна соответствовать категории надежности насосной станции, что обеспечивается соответствующим резервированием вводов питания и оборудования.

Тип насосной станции определяется ее назначением, подачей, видом и режимом источника водоснабжения, типом и характеристиками основного оборудования, климатическими условиями, рельефом, гидрогеологией местности, уровнем воды в источнике и т. д. Возможные сочетания указанных условий предопределили наличие большого числа признаков, по которым могут быть классифицированы типы и конструкции насосных станций систем водоснабжения. Выделим наиболее существенные признаки классификации насосных станций: насосные станции I и II подъемов; повысительные; циркуляционные.

По расположению относительно поверхности земли: заглубленные (шахтного типа); частично заглубленные (3…4 м); наземные (ось насоса на уровне или выше поверхности земли).

По характеру управления: с ручным управлением (пуск и остановка осуществляются обслуживающим персоналом, а контроль за работой — приборами автоматического управления); автоматические (все операции — пуск, остановка, контроль — выполняют соответствующие приборы-автоматы); с телеуправлением — автоматическое управление, но линиям связи на значительном расстоянии от диспетчерского пункта.

Требования к проектированию насосных станций II подъема

Выбор типа и конструкции здания водопроводной насосной станции и решение ее коммуникаций должны производиться с учетом необходимости обеспечения: наиболее эффективной работы энергетического оборудования; надежности и удобства эксплуатации; наименьших потерь напора; надежного действия; возможно коротких сроков строительства.

На насосных станциях с центробежными горизонтальными насосами наибольшее распространение получили следующие основные схемы расположения агрегатов: однорядное расположение агрегатов, оси насосов параллельны продольной оси станции; однорядное расположение агрегатов, оси насосов перпендикулярны продольной оси станции; двухрядное расположение агрегатов в шахматном порядке.

Достоинством однорядной схемы расположения насосных агрегатов (рис. 5.7, а, 6) являются компактность размещения оборудования, небольшая ширина зданий, а при применении насосов двустороннего входа обеспечиваются прямолинейность движения перекачиваемой жидкости и уменьшение гидравлических потерь. Однако при большом числе насосных агрегатов здание станции получается весьма длинным. Поэтому при большом числе насосных агрегатов следует применять шахматное расположение насосных агрегатов (рис. 5.7, в).

Рис. 5.7. Схемы размещения насосных агрегатов (М — мотор; Н — насос):

а, 6 — однорядная; в — шахматная Всасывающие и напорные трубопроводы насосных агрегатов выполняют из стальных трубопроводов. Соединяют трубы и фасонные части электросваркой, а в местах установки арматуры — фланцами.

Рис. 5.8. Расположение всасывающей трубы в приемной камере:

а — фронтальный разрез; б — горизонтальный разрез 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 м³ 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.

Диаметры всасывающих и напорных труб определяются технико-экономическим расчетом исходя из скоростей движения воды в пределах, указанных в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Диаметры всасывающих и напорных трубопроводов в зависимости от скорости движения воды

Бесперебойная работа насоса и минимум гидравлических потерь во всасывающей линии обеспечиваются также правильным расположением всасывающих труб в приемной камере насосной станции (рис. 5.8, а, б).

На рис. 5.9 показана насосная станция раздельного типа, являющаяся станцией I подъема в схеме водоснабжения крупного населенного пункта. Станция оборудована тремя насосами Д630−9, из которых два являются рабочими и один — резервным. Фундаменты насосных агрегатов выполнены таким образом, что позволяют при необходимости заменить насосы на более мощные Д1265−65 или Д1600−90.

Рис. 5.9. Насосная станция шахтного типа I подъема:

1 — всасывающий трубопровод; 2 — насосный агрегат; 3 — задвижка с электроприводом; 4 — напорный трубопровод; 5 — дренажные насосы; 6 — вакуум-насосы Насосная станция II подъема, оборудованная четырьмя насосами, показана на рис. 5.10. 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 размещаются помещения силовых трансформаторов, распределительных устройств, электрощитового хозяйства, подсобные помещения и санитарный узел.

Рис. 5.10. Насосная станция II подъема:

1 — всасывающие трубопроводы; 2 — бытовые помещения; 3 — выпрямители; 4 — помещение статических конденсаторов; 5 — санузел; 6 — мастерская; 7 — распределительные устройства; 8 — щитовая; 9 — камеры трансформаторов; 10 — напорные трубопроводы; 11 — машинный зал; 12 — подвесная кран-балка.