Виды систем водоснабжения и ее составляющих: насосных станций, труб, источников

Тема 14. Насосные станции систем водоснабжения

14.1. Классификация насосных станций.

По назначению в системе производственного водоснабжения насосные станции подразделяются на:

первого подъема – предназначены для забора воды из источника водоснабжения и подачи ее на очистные сооружения или непосредственно потребителям. Располагаются обычно за пределами предприятия на берегу водоема.

При прямоточных схемах водоснабжения и схемах с последовательным использованием воды из источника подается соответственно вся или часть потребляемой предприятием воды. На предприятиях, имеющих системы оболротного водоснабжения, насосные станции I подъема подают воду потребителям, расходующим ее безвозвратно, а также для покрытия потерь воды в циркуляционных системах на испарение, капельный унос и продувку.

второго подъема – предназначены для подачи воды потребителям после очистных сооружений или от насосных станций I подъема, когда очистка воды не требуется.

повысительные – служат для повышения имеющегося в сети напора для отдельных объектов цехов, агрегатов.

циркуляционные – предназначены для обслуживания одной или нескольких систем оборотного водоснабжения с целью подачи повторно используемой воды на охлаждение, а затем снова к потребителям и на очистные сооружения.

перекачивающие – служат для подъема используемой воды из отдельных заглубленных мест в отводящие трубопроводы.

шламовые (пульпонасосные) – предназначены для гидравлического транспортирования в отстойники или шламонакопители различных отходов производства.

дренажные – служат для откачки грунтовых и случайных вод в цехах или сооружениях, а также для понижения уровня грунтовых вод.

По надежности насосные станции подразделяются на три класса.

В насосных станциях I класса не допускается перерывов в работе, так как это может вызвать повреждение технологического оборудования или нарушение технологического процесса.

В насосных станциях II класса допускается кратковременный перерыв в работе насосов на время, необходимое для включения резервных агрегатов. При этом происходит уменьшение выпуска продукции в результате простоя технологического оборудования.

В насосных станциях III класса допускается перерыв в подаче воды потребителям на время ликвидации аварии, но не более, чем на сутки.

14.2. Компоновка оборудования насосных станций и устройство

При размещении насосных агрегатов и трубопроводов в насосной станции необходимо обеспечить:

1) надежность действия станции;

2) удобство и безопасность обслуживания;

3) минимальную протяженность трубопроводов и простоту их узлов;

4) возможность расширения насосной станции.

Насосные агрегаты размещаются в машинном зале в один или два ряда в зависимости от ширины пролета, которая может быть равна 6, 12 и 18 м.

Малые консольные насосы типа К и другие насосы, у которых ось всасывающего патрубка расположена параллельно оси насосного агрегата, располагаются осями параллельно короткой стороне машинного зала (рис.14.1, а)

Насосы, у которых ось всасывающего и напорного патрубков перпендикулярна к оси агрегата (типа НД и другие), располагают осями параллельно длинной стороне машинного зала (рис.14.1, б). Это позволяет исключить лишние повороты трубопроводов. Такая компоновка особенно удобна для крупных насосов.

При большом числе насосных агрегатов в целях уменьшения длины здания станции применяют схему с двухрядным расположением агрегатов (рис.14.1, в). При этом часть насосов одного назначения может иметь противоположное вращение, что оговаривается при заказе насосов заводу-изготовителю.

При большом числе крупных насосов применяют схему их расположения в шахматном порядке параллельно продольной оси станции (рис.14.1, г). При этом получается более компактное расположение трубопроводов, значительно сокращаются площади за счет пропуска всасывающих или напорных трубопроводов через фундаменты других агрегатов. При пропуске трубопроводов через фундамент, в фундамент закладывают стальную гильзу необходимого диаметра. При этом прочность фундамента не нарушается.

Схемы с шахматным расположением агрегатов параллельно короткой стороне здания станции целесообразно применять при большом числе крупных насосов с укладкой трубопроводов в подвале (рис.14.1, д).

Для обеспечения безопасности и удобства обслуживания ширина прохода между агрегатами должна быть не менее 1 м при использовании низковольтных двигателей и не менее 1,2 м при использовании высоковольтных двигателей.

Расстояние от электродвигателя или насоса с неразъемным корпусом до стены или соседнего агрегата не должно быть меньше 1¸1,2 м, чтобы при демонтаже агрегата можно было по его оси выдвинуть вал с рабочим колесом из насоса или ротор из электродвигателя.

Вспомогательные насосы (дренажные, вакуум-насосы) следует распола-

гать в свободных местах машзала. Допускается их установка у стены без прохода, а также на кронштейнах на стене машинного зала.

14.3. Внутристанционные коммуникации.

Надежность работы насосной станции и ее габариты в значительной мере зависят от правильного устройства и размещения внутристанционных коммуникаций – всасывающих и напорных трубопроводов, задвижек, оборотных клапанов и другой арматуры.

Наиболее простая схема расположения всасывающих трубопроводов – когда их количество равно числу насосов.

Всасывающие трубопроводы выполняют сварными из стальных труб.

В связи с повышенными требованиями к герметичности (исключить подсосы воздуха) фланцы на трубах предусматривают только для присоединения арматуры и насосов.

Для уменьшения потерь напора эти трубопроводы должны иметь минимальную длину и минимум фасонных частей.

Для предотвращения образования воздушных мешков во всасывающих трубопроводах, они должны иметь непрерывный подъем к насосу (уклон не менее 0,005).

Чтобы воздух не попал во всасывающие трубопроводы из-за образования воронок в приемных камерах, заглубление входного отверстия при минимальном уровне воды должно быть не менее 1-1,5 м.

Диаметр всасывающих трубопроводов принимают в зависимости от скорости воды в них:

V, м/сΦ, мм
0,7-1,0£250
1,0-1,5250¸800
1,5-2,0³800

Коммуникации напорной стороны насосов зависят от количества водоводов (от1 до 3-х, редко 4). Чаще всего применяется схема с двумя водоводами. Она бывает трех типов: с одним коллектором, с двумя коллекторами и блочная.

Наиболее распространена схема с одним коллектором (рис.14.2). В зависимости от необходимого уровня надежности возможны различные решения (а, б ).

По схеме с двумя коллекторами (рис.14.3)каждый насос подключается к двум коллекторам, на которых задвижки не устанавливаются. Преимущество ее в том, что при прочих равных условиях она требует меньшего количества задвижек. Диаметр задвижек также уменьшается. Такую схему используют при установке крупных насосов и водоводов небольшой протяженности. Не

достаток – при ремонте любой задвижки обязательно отключение насоса и водовода. В схемах с одним коллектором отключение водовода требуется при ремонте лишь некоторых задвижек.

Блочная схема (рис.14.4)применяется при четном количестве насосов, которые разделяются на две группы. Каждая группа насосов, имеющая рабочие и резервные агрегаты, присоединяется к своему водоводу. При этой схеме число устанавливаемых задвижек минимально, но насосы одного блока не могут подавать воду в водовод другого блока.

Напорные трубопроводы в насосных станциях выполняют из стальных труб на сварке, с фланцами только для арматуры.

Рекомендации по скорости движения воды в напорных трубопроводах:

Φ, ммV, м/с
1-1,5
250-8001,2-2,0
>8001,8-3,0

Коммуникации внутри насосных станций можно прокладывать в каналах, подвалах или по полу машинного зала на опорах.

Укладка в каналах рекомендуется для труб диаметром до 600 мм.

Ширина каналов в местах установки арматуры и устройства монтажных стыков равна d+600мм (d – диаметр трубопровода), в прочих местах d+400мм, глубина каналов d+400мм. Сверху каналы имеют съемные перекрытия.

Трубопроводы диаметром более 600мм укладывают на полу машинного зала с устройством переходных мостиков и балконов вдоль здания. Это дешевле, гидравлические условия работы трубопроводов лучше, так как нет лишних поворотов.

Устройство подвалов из-за большой стоимости рекомендуется лишь в исключительных случаях. При этом высота подвала не менее 2 м.

При компоновке насосных станций необходимо предусматривать возможность увеличения их производительности либо за счет установки новых насосов, либо замены существующих более производительными.

Необходимо предусматривать мероприятия по предохранению заглубленных машинных помещений от затопления в случае разрыва трубопровода или арматуры. Для этого предусматривается устройство для аварийного выпуска воды из машинного зала в дождевую канализацию. Если это сделать невозможно, то необходимо установить дренажный насос с автоматическим управлением и звуковой сигнализацией.

При температуре воды от 30 до 60 0 С насос лучше устанавливать под залив, при температуре >60 0 С вода в насос должна подаваться с подпором 5¸10 м вод.ст.

Для насосных станций I и II категории надежности насосы рекомендуется

располагать ниже минимального уровня воды в приемных камерах, то есть под залив. В этом случае резервные насосы всегда готовы к пуску, упрощается система автоматики и, следовательно, повышается надежность работы станции.

Перед пуском насосов, работающих со всасыванием, их необходимо залить. Для насосов малой производительности, диаметр всасывающих трубопроводов которых не превышает 250 мм, залив можно осуществлять от напорного трубопровода.

При диаметре более 250 мм насосы можно заливать из бака, установленного между всасывающим трубопроводом и насосом, от вакуум-насоса, при помощи эжектора, от работающего насоса.

Из бака заливают небольшие насосы, имеющие подачу до 100 м 3 /час, перекачивающие чистую воду. Диаметр бака 500-600мм, высота 1000-1200мм.

Широко применяется для насосов всех марок залив за счет создания вакуума в запускаемом насосе с помощью вакуумной установки, в состав которой входят рабочий и резервный вакуумные насосы, бак и система трубопроводов.

Залив при помощи эжектора проще, чем с помощью вакуум-насосов из-за отсутствия каких-либо механизмов. Обычно используют водяной эжектор. В качестве рабочей среды служит вода из напорного трубопровода данной насосной станции или из другой магистрали.

Регулировать работу насосных станций можно изменением количества насосов или режима их работы.

Режим работы центробежного насоса определяется его рабочей точкой, то есть точкой пересечения напорной характеристики насоса и характеристики водовода. Если напор насоса больше необходимого, диаметр рабочего колеса уменьшают обтачиванием.

Если обозначить Q, H и N соответственно подачу, напор и мощность насоса с исходным диаметром колеса D, то с колесом, обточенным до диаметра D1, подача, напор и мощность станут соответственно Q1, H1 и N1.

Характеристики насоса с обточенным колесом можно определить по формулам:

Максимально допустимая обточка рабочего колеса £20% исходного диаметра.

При переменном режиме водопотребления возникает необходимость в непрерывном регулировании работы насоса – качественном и количественном.

Качественный метод – изменение частоты вращения рабочего колеса.

Количественный метод – дросселирование напорного трубопровода либо изменение угла поворота лопастей насоса (пропеллерные насосы). В практике широкое распространение получило дросселирование.

Мероприятия по обеспечению бесперебойной работы насосных станций.

Ряд потребителей металлургического производства не допускает даже кратковременного перерыва в подаче воды. В аварийных случаях допускается временная подача с расходом воды не менее 70% от номинального.

Для этого электроснабжение насосных станций осуществляется от двух независимых источников, а иногда и от трех, один из которых является генератором для собственных нужд, работающим обычно от двигателя внутреннего сгорания.

В самой насосной станции предусматривается резервирование работы оборудования за счет устройства для отдельных насосов двойного привода – электродвигателя и паровой турбины, двигателя внутреннего сгорания или газовой турбины. Так как паровые турбины имеют значительно большее число оборотов, чем насос, они присоединяются через редуктор.

Для того, чтобы резервная турбина была готова к работе в любой момент времени, через нее постоянно пропускают некоторое количество пара, что увеличивает эксплуатационные затраты.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9697 – | 7418 – или читать все.

6.3. Насосные станции систем водоснабжения предприятий

6.3.1. Назначение насосных станций. Основные требования к сооружениям и оборудованию насосных станций

В системе производственного водоснабжения используются следующие насосные станции: насосные станции 1-го подъема; станции 2-го подъема; станции оборотного водоснабжения (циркуляционные); повысительные; перекачивающие; шламовые и дренажные.

Насосные станции 1-го подъема(НС1) забирают воду из источника и подают ее на очистные сооружения, или, если очистка не требуется, непосредственно в резервуар или распределительную сеть – в зависимости от принятой схемы водоснабжения.

Они располагаются обычно вне территории предприятия на берегу водоема. НС1 должны располагаться на местах, которые не затапливаются в паводок, но и должны обеспечивать надежный забор воды при наинизшем ее уровне. Поэтому чаще всего строятся станции заглубленного типа, когда основание станции находится ниже уровня воды.

НС1 выполняют цилиндрической формы. Особое внимание обращают на компактность размещения оборудования и уменьшения диаметра здания. Поэтому широко используются насосы вертикального типа, у которых двигатель и арматура располагаются на втором этаже. Число насосов – минимально возможное.

На предприятиях, предъявляющих различные требования к качеству воды, на НС1 могут быть установлены насосы, подающие воду как на очистные сооружения, так и потребителям неочищенной воды. Таким образом объединяются насосные станции НС1 НС2.

Часто также, объединяются НС1 и водоприемные камеры в одно сооружение.

Насосные станции 2-го подъемаслужат для подачи воды потребителям, обычно из резервуаров чистой воды. Они, как правило, объединяются со станциями оборотного водоснабжения. Такие объединенные станции носят название циркуляционных. Они обслуживают одну или несколько систем оборотного водоснабжения, поэтому могут иметь несколько групп соответствующих насосов.

Циркуляционные станциирасполагаются в зданиях прямоугольной формы с шириной пролета 6, 12, 18 м. Насосы этих станций забирают воду из резервуаров теплой и охлажденной отработавшей воды. Эти резервуары, как правило, заглублены ниже уровня земли. Поэтому и пол машинного зала насосной станции тоже заглублен, чтобы обеспечить необходимую высоту всасывания насосов.

При температуре воды выше 30Cнасосы устанавливают так, чтобы они были под заливом при нижнем уровне воды в резервуаре. При температуре воды больше 60Cнадо еще обеспечить достаточный подпор на входе в насосы.

Сами насосы располагаются в зале так, чтобы исключить лишние повороты трубопроводов. Прокладку трубопроводов выполняют в каналах или непосредственно по полу. Последнее предпочтительнее, так как дешевле. Над трубопроводами сооружают переходные мостики.

В заглубленных насосных станциях предусматривают защиту от затопления при авариях. Это либо слив в канализацию, либо установка дренажного насоса.

Повысительные насосные станции(станции подкачки) предназначены для повышения напора воды для отдельных объектов, цехов или агрегатов.

Перекачивающие станции служат для подъема использованной воды от отдельных низкорасположенных потребителей в общую систему отводящих трубопроводов.

Шламовые насосные станциипредназначены для перекачки в отстойники или шламонакопители различных отходов производства (шламов, хвостов горных пород, шлаков и др.).

Дренажные насосные станции и установкислужат для откачки грунтовых или случайных вод из различных заглубленных мест.

К каждой системе водоснабжения, а следовательно и ее насосной станции предъявляются определенные требования в отношении надежности. По уровню требований надежности системы водоснабжения и насосные станции делятся на три категории:

к 1-й категориинадежностиотносятся системы водоснабжения и насосные станции предприятий металлургической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности и электростанций. На этих предприятиях не разрешаются перерывы в подаче воды. Снижение подачи допускается не более чем на 30% от расчетной подачи и не более чем на 3 суток. Допускается снижение расхода ниже этого предела не более 10 мин.

к 2-й категорииотносятся системы предприятий угольной, горнорудной, нефтедобывающей, машиностроительной и др. видов промышленности, на которых допускается перерыв в подаче не более чем на 5 часов, а также снижение подачи на 30% до 15 суток;

к 3-й категорииотносятся системы мелких промышленных предприятий, допускающие перерыв в подаче воды до одних суток, а также снижение подачи на 30% не более чем на месяц.

6.3.2. Резервирование в системах водоснабжения

Для обеспечения надежности подачи воды на насосной станции применяется структурное, нагрузочное, функциональное и временное резервирование.

При структурном резервировании устанавливается избыточное количество элементов: насосов, арматуры, трубопроводов, кабельных вводов и т.п.

Пример такого резервирования приведен на рис.6.8.

Рис.6.8. Виды структурного резервирования:

а) общее структурное резервирование;

б) раздельное структурное резервирование

Общее структурное резервирование характерно для станций с малым числом насосов. Каждый из них оборудуется самостоятельным всасывающим и напорным трубопроводами с арматурой.

Раздельное структурное резервирование применяют при более сложных схемах, когда число рабочих насосов более двух, а установка всасывающих и напорных трубопроводов более двух нерациональна.

Нагрузочный метод резервирования основан на способности рабочих насосов при отключении части из них увеличивать производительность и этим несколько компенсировать снижение общей подачи.

Функциональное резервирование основано на возможности взаимозаменяемости оборудования различного назначения. Например, есть две группы насосов разного назначения. В каждой группе есть свой резерв. Часть насосов одной группы (чаще только резерв) используется для резервирования другой группы.

Читайте также:  Как правильно утеплять трубы водоснабжения: способы, материалы, монтаж

Временное резервирование – это использование резерва по продолжительности работы станции. Это возможно, когда у потребителей имеются регулирующие емкости, а на станции установлены насосы с подачей выше среднесуточной.

Выбор метода резервирования связан с оценкой их эффективности. Она оценивается при помощи вероятностных показателей работы станции (поток отказов оборудования, интенсивность ремонтов и т.п.). Математическая оценка эффективности вариантов возможна при наличии базы данных по отказам различных элементов насосных станций.

6.3.3. Схемы циркуляционных насосных станций

Эти схемы рассмотрим на примере систем водоснабжения тепловых электрических станций (ТЭС). На ТЭС используются две схемы циркуляционных насосных станций: централизованная и блочная схемы. Обе эти схемы приведены на рис.6.9.

Рис.6.9. Схемы оборотного водоснабжения ТЭС: а – централизованная; б – блочная; 1 – конденсаторы паровых турбин; 2 – приемные колодцы; 3 – здание циркуляционной станции; 4 – помещение обратных клапанов и задвижек; 5 – закрытые самотечные отводящие каналы (к бассейнам) или сливные напорные трубопроводы (к градирням); 6 – приемные самотечные каналы (с приемными колодцами); 7 – напорные трубопроводы

При централизованной схеме вода насосами подается по двум магистральным трубопроводам 7, проложенным вдоль турбинного цеха. От них уже она подводится к конденсаторам.

При блочной схеме магистральные трубопроводы отсутствуют. Каждый насос непосредственно подает воду на один конденсатор или на его секцию. В последнем случае на каждый конденсатор работают два насоса.

Иногда на циркуляционных станциях ставят еще насосы для подъема воды из отводящих каналов (или сборной емкости теплой воды) до форсунок градирен. Обычно это случается при реконструкции системы водоснабжения – при переводе ее с прямоточного водоснабжения на оборотное.

6.3.4. Оборудование насосных станций

В состав насосных станций входит следующее оборудование:

а) основное энергетическое оборудование. Это насосы с приводными двигателями. Комплекс, состоящий из насоса и двигателя называют гидроагрегатом (или просто агрегатом) насосной станции. Число их различно. При больших подачах стремятся снизить их число за счет увеличения их единичной мощности;

б) механическое оборудование. Оно включает в себя сороудерживающие устройства, затворы и подъемно-транспортные механизмы;

в) вспомогательное оборудование включает в себя: систему технического водоснабжения НС (на сальники, подшипники, к теплообменникам компрессоров, масляной системы, электродвигателю и др.);дренажно-осушительную систему; систему маслоснабжения; систему пневматического хозяйства; вакуум-систему; контрольно-измерительные приборы (комплекс КИПиА); трубы и фасонные части;

г) электрические устройства (трансформаторы, распределительные устройства);

д) противопожарное и санитарно-технические устройства.

6.3.5. Выбор типа и числа насосов на насосной станции

Выбор типа и числа насосных агрегатов невозможен без учета совместной работы насосов, водоводов и сети. При этом необходимо руководствоваться следующими соображениями:

а) число рабочих агрегатов одной группы должно быть не менее двух;

б) устанавливать как можно меньше рабочих насосов, т.к. параллельная работа нескольких насосов экономически менее выгодна, чем крупных насосов с более высокими КПД. Подача одного насоса в группе нескольких параллельных агрегатов всегда меньше, чем каждого в отдельности, работающего на данную систему;

в) насосы должны работать длительное время в области наивысших КПД. Лишь кратковременные расходы могут подаваться с более низкими КПД;

г) желательны однотипные насосы, однако, для повышения КПД станции, насосы должны подбираться на разные расходы при максимальных значениях КПД с учетом требуемых напоров. Это приводит к необходимости установки разнотипных насосов;

д) рабочие насосы должны обеспечить максимальную подачу. Число резервных агрегатов выбирается в зависимости от категории надежности НС. Но в любом случае их следует принимать не менее двух. Это связано с тем, что при ремонте рабочего насоса станция останется без резерва и при аварийном останове другого рабочего насоса его нечем будет заменить.

Необходимо учитывать, что стоимость агрегата весьма мала по сравнению со стоимостью всей системы. Поэтому не стоит экономить на резерве. Особенно, если важна бесперебойность водоснабжения.

6.3.6.Удельные технико-экономические показатели насосной станции

Основными технико-экономическими показателями работы насосных станций являются: КПД насосных станций и удельный расход электроэнергии.

а) КПД – это отношение полезной энергии, полученной перекачиваемой жидкостью к затраченной электроэнергии на привод насоса (за один период времени):

. (6.15)

Полезную энергию Nпол, кВтч, можно вычислить:

, (6.16)

где Q– подача, м 3 /с;P– развиваемое давление, Па (кДж/м 3 ); Т – время работы насосного агрегата, ч.

Потребляемую энергию Nзат, кВтч, определяют по счетчику. Если известен КПД насосной станции, то по формуле:

. (6.17)

КПД насосного агрегата определяется произведением:

, (6.18)

где н– КПД насоса;пр– КПД привода;дв– КПД двигателя.

Если насосы НС однотипные и все работают равномерно, то н.сн.а. Если насосы разные, то при установке на НСiнасосов, КПД станции определяется соотношением:

(6.19)

При ступенчатом графике работы необходимо учитывать еще и время работы;

б) удельный расход электроэнергии. Это наиболее важный экономический показатель работы НС. Он определяется отношением фактически израсходованного количества электрической энергии к полезной работе, совершаемой насосами за то же время:

. (6.20)

Если расход электроэнергии определять в кВтч, и отнести его к подаче 1000 м 3 с напором 1 м и за то же время, то удельный расход электроэнергии можно вычислять по формуле:

. (6.21)

Эту величина называется теоретической удельной нормой расхода электроэнергии.

Для одного агрегата

. (6.22)

Принимая паспортные значения КПД нидвможно получить теоретическую удельную норму расхода электроэнергии для агрегата. Сравнение с фактическим удельным расходом можно судить о эффективности работы агрегата.

Так как КПД электродвигателя практически не меняется, то все изменение падает на КПД насоса. По величине снижения КПД судят о причинах его изменения и о необходимых мерах.

На практике пользуются еще одним показателем – коэффициентом использования рабочей мощности. Это отношение фактически израсходованной электроэнергии в течение рассматриваемого периода к той энергии, которую могли бы израсходовать рабочие агрегаты, если бы они работали в течение 24 часов в оптимальном режиме.

Документы

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;

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

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

Принцип работы и устройство типовой насосной станции водоснабжения

Поверьте, частный дом можно обустроить с настолько высоким уровнем комфорта, что проживать в нем станет гораздо удобнее, чем в городской квартире. Во всяком случае, водопроводом можно пользоваться с не меньшим удобством. Точно так же для получения воды нужно будет всего лишь открыть кран, что пока не очень совместимо с загородной инфраструктурой, согласны?

А ведь это вовсе не «радужная» мечта. Для осуществления задумки в схему водоснабжения достаточно включить насосную станцию. Она переделает за хозяев колоссальный объем нелегкой физической работы. Правда для ее грамотного подключения и эксплуатации надо хорошо знать устройство оборудования.

Мы предлагаем вам ценную информацию о специфике использования означенной техники. Наша статья поможет понять принцип работы насосной станции и ознакомит с правилами установки. Представленные нами сведения дополнены предельно понятными схемами, фото-подборками и видео-руководствами.

Читайте также:  Установка обратного клапана на насосную станцию: этапы монтажа и ошибки

Устройство станции подачи воды

Для организации водоснабжения в частном доме магазины предлагают насосные станции в виде компактного блока из гидробака, блока автоматики и электронасоса. Также можно подобную установку подачи воды собрать из отдельных частей и оборудования.

Оба варианта приемлемы, но лучше выбрать готовый комплект с гарантией производителя. Это обойдется дешевле и практичней при дальнейшем обслуживании.

Основные рабочие составляющие

По устройству собранная в заводских условиях насосная станция водоснабжения отличается от поверхностного насоса наличием системы управления по значениям давления.

В состав входят следующие функциональные компоненты:

  1. Поверхностный электронасос.
  2. Гидроаккумулятор с ниппелем и внутренней резиновой “грушей”.
  3. Манометр.
  4. Реле давления.
  5. Соединительная арматура.

Для забора воды к ней подсоединяется всасывающая труба с обратным клапаном и сетчатым фильтром. А к выходному отверстию установки подключается магистраль, транспортирующая перекачиваемую жидкость к точкам потребления. При этом если станция имеет встроенный фильтр и клапан, то ими всасывающий шланг можно не дополнять.

Гидравлический мембранный бак вкупе с центробежным насосом способен поддерживать в водопроводе коттеджа давление в 1,5 атмосфер. Этого вполне достаточно для стабильной работы всей бытовой техники, которая устанавливается в частных домах. Причем большая часть моделей гидроаккумуляторов рассчитана на 4,5 атмосфер максимально возможного давления, чего с избытком хватает даже для коттеджа в два-три этажа.

Автоматическая станция компакта и не требует тяжелого бетонирования площадки под оборудованием. Самый большой ее элемент – это аккумулирующий воду бак. Однако для ее установки требуется отдельное помещение из-за создаваемого при работе гула. Чаще всего всю установку монтируют на первом этаже или в подвале, где удобней всего ее эксплуатировать и обслуживать.

Несколько дорогим, но вполне разумным решением для размещения оборудования может стать кессон, в котором может быть расположен как весь комплекс агрегатов, так и насос с автоматикой без гидробака, установленного в доме. Бюджет вариант расположения станции на даче предполагает устройство отдельного павильона, защищающего агрегат от атмосферного негатива.

Работа и особенности блока управления

В задачу управляющей насосной станцией автоматики входит отслеживание давления в системе и включение/выключение двигателя гидронасоса по мере необходимости. Для этого блок управления включает манометр и реле. Первый контролирует текущее давление, а второе – управляет насосом.

Основные элементы реле – две пружины. Большая настроена на замыкание контура при самом низком давлении в мембранном баке, когда в нем мало воды. А меньшая контролирует максимум давления, размыкая цепь при достижении последнего.

При покупке насосной станции для работы в контурах с вероятностью кратковременной работы без воды необходимо обратить вниманием на наличие устройства контролера потока.

Он предназначен для предохранения двигателя от перегрева в случае отсутствия воды в водозаборе. В таких агрегатах блок управления ориентирован не на предельные значения давления, а на понижение потока.

В том, как грамотно подобрать насосную станцию для обустройства дачного участка, разобраться поможет предложенная нами статья. Кроме ценных рекомендаций покупателям оборудования в ней приведен рейтинг лучших предложения на отечественном рынке.

Взаимодействие насоса с гидроаккумулятором

Емкость мембранного бака подбирается с учетом объема водопотребления. Семейной паре вполне хватит варианта в 25–40 литров, а для семейства в несколько человек придется подбирать устройство от 100 литров.

Баки менее 15 л и вовсе покупать рекомендуется только для сезонного использования на даче. Из-за постоянной подкачки воды мембрана в них быстро изнашивается.

Считается, что чем больше емкость, тем дольше прослужит насосное оборудование, потому что численность циклов включения/выключения сократиться. Однако бак большой вместительности стоит немало.

По правилам гидробак подбирают на основании расчетов, исходя из указанных производителем значений давления включения и выключения, реального расхода воды при включенных одновременно водозаборных точках.

Резерв жидкости в гидравлическом баке обычно составляет около трети от общего объема емкости. Все оставшееся пространство отдано под сжатый воздух, который нужен для поддержания постоянного напора воды в трубах.

Если гидроаккумулятор в систему водоснабжения встраивается для минимизации связанных с гидроуарами рисков, то бак можно подбирать небольшого размера. В этом случае важен не объем емкости, а наличие мембраны и воздуха за ней. Именно они в случае чего примут на себя удар, сгладив его последствия.

Работает автоматическая насосная станция в два цикла:

  1. Сначала в гидроаккумулятор закачивается вода насосом из водозабора, создавая в нем избыточное давление воздуха.
  2. При открытии крана в доме мембранный бак опустошается, после чего автоматика вновь запускает насосное оборудование.

Устройство гидроаккумлятора для насосной станции водоснабжения предельно просто. Он состоит из металлической корпуса и герметичной мембраны, которая разделяет все пространство внутри на две части. В первой из них находится воздух, а во вторую подкачивается вода.

После заполнения гидроаккумулятора реле отключает насос. Открытие крана в умывальнике приводит к тому, что выдавливаемая нажимом воздуха на мембрану вода начинает постепенно перетекает в систему водоснабжения. В какой-то момент бак опустошается до такой степени, что напор ослабевает. После этого опять включается насос, запуская цикл работы насосной станции по новой.

При пустом баке мембранная перегородка сминается и прижимается к фланцу входного патрубка. После включения гидронасоса мембрана расправляется водным давлением, сжимая воздушную часть и повышая в ней давление уже воздуха. Именно это взаимодействие газ-жидкость через изменяющийся барьер и лежит в принципе работы мембранного бака насосной станции.

Критерии выбора оборудования

Насосные станции заводской компоновки идут с поверхностным гидронасосом, часто имеющим внутренний или внешний эжектор. Однако гидроаккумуляторы можно также использовать с погружным насосным оборудованием, но им присваивается несколько иной технический термин “насосная система”.

В случае работы в тандеме со станцией мембранные баки могут быть меньше объемом, чем гидробаки для систем с погружными насосами. Это связано с тем, что у погружных насосных агрегатов число допустимых в час включений/выключений меньше, чем у поверхностных насосных машин.

Поверхностные насосы, имеющие внутренний эжектор, имеют серьезные ограничения по глубине водозабора. Они воду способны поднять только с 7–8 метров. Однако они выдают мощный водяной напор на выходе со столбом воды в 40–60 метров (4–6 бар).

Внутреннему эжектору не страшны воздушные пробки. Они вначале прокачивают воздух без каких-либо негативных последствий для себя, а потом начинают уже нагнетать в систему саму воду из скважины.

Главный недостаток станций с внутренним эжектором – это высокий уровень шума при работе. Если эти модели насосного оборудования для автономного водоснабжения планируются к установке в честном доме, то делать это рекомендуется только в подсобных помещениях с хорошей звукоизоляцией.

Использование выносного эжектора позволяет забирать воду с глубин до 50-ти метров. Эти насосы более экономичны, но имеют низкий КПД (не более 40%). Зато они издают гораздо меньше шума, нежели аналоги с встроенным эжектором.

Выбор типа насосного агрегата для станции зависит от качественных характеристик планируемой к перекачке среды:

Определение места для станции водоснабжения

Выбирая месторасположение для насосной станции, необходимо ориентироваться на характеристики гидронасоса. Каждые десять метров горизонтальной трубы между источником воды и насосом снижают его всасывающие способности на 1 м.

Если предполагается их разнесение на расстояние более десяти метров, то модель насосного агрегата нужно подбирать с повышенной глубиной всасывания.

Автоматическую станцию системы автономного водоснабжения можно расположить:

  • на улице в кессоне возле скважины;
  • в возведенном специально для насосного оборудования утепленном павильоне;
  • в подвале дома.

Стационарный наружный вариант предусматривает обустройство кессона и прокладку от него напорной трубы до коттеджа ниже уровня промерзания грунта. При устройстве круглогодично эксплуатируемого трубопровода прокладка его ниже глубины сезонного промерзания обязательна.

При устройстве временных летних магистралей на период проживания на даче трубопровод не заглубляется ниже 40 – 60 см или прокладывается на поверхности.

Если выполнить монтаж станции в цоколе или подвале, то не придется опасаться замерзания насоса зимой. Надо лишь всасывающую трубу проложить ниже границы промерзания грунта, чтобы она не перемерзла в сильные холода.

Нередко скважину бурят прямо в доме, тогда существенно сокращается протяженность трубопровода. Но не в каждом коттедже подобное бурение возможно.

Установка насосных станций водоснабжения в отдельной постройке возможно только в случае эксплуатации оборудования в период положительных температур. Однако для районов с очень низкими зимними температурами такой вариант, предназначенный для функционирования круглый год, необходимо утеплять или устраивать систему отопления. Лучше сразу монтировать насосную станцию прямо в обогреваемом доме.

При выборе места для расположения станции водоснабжения необходимо учесть температурные пределы, указанные в ее паспорте изготовителем:

Параметры давления в гидроаккумуляторе

Для исправной работы бытовых сантехнических устройств в водопроводе коттеджа необходимо поддерживать напор в 1,4–2,6 атмосфер. Чтобы мембрана гидроаккумулятора не изнашивалась слишком быстро, производители рекомендуют устанавливать в нем давление на 0,2–0,3 атм выше водопроводного.

Давление в водопроводе одноэтажного дома обычно равняется 1,5 атм. От этой цифры и следует отталкиваться при регулировке гидробака. Но для более крупных жилых строений давление необходимо увеличивать, чтобы вода была во всех самых удаленных от стояка кранах. Здесь нужны более сложные гидравлические расчеты с учетом протяженности и конфигурации трубопроводов, а также количества и типа сантехнических устройств.

Упрощенно рассчитать нужное давление для внутридомового водопровода можно по формуле:

(H+6)/10,

где «H» – это высота от насоса до самой высокой точки подачи воды в сантехнику на верхнем этаже дома.

Однако если рассчитанный показатель давления в автономном водопроводе будет превышать допустимые характеристики имеющихся сантехнических и бытовых устройств, то при выставлении такого давления оные выйдут из строя. В этом случае необходимо подбирать другую схему разводки водопроводных труб.

Возможные неполадки в работе установки

Если насос слишком часто включается и тут же отключается, то необходимо немедленно проверить давление воздуха в гидроаккумуляторе. При заниженных показателях надо будет оный подкачать. Но устранить проблему таким способом получится только в том случае, если мембрана и корпус бака не повреждены. Здесь уже поможет только обращение в сервисный центр к ремонтникам.

При появлении водных капель на ниппеле воздушного клапана гидроаккумулятор надо немедленно отсоединить от водопроводной системы. Это прямой признак повреждения мембраны. Без ее замены в подобной ситуации не обойтись. Воздух в водопроводную систему частного дома через мембранный бак поступать не должен.

Если насос вовсе не хочет включаться, то стоит посмотреть на регулировку реле давление. Бывают случаи, когда оно настроено на слишком высокое давление. Но возможен и вариант с попаданием воздуха во всасывающий шланг, что приводит к срабатыванию защиты от сухого хода.

Достоинства насосного агрегата с гидробаком

Насосный агрегат является неотъемлемой частью автономной системы водоснабжения. Он обеспечивает подачу воды из скважины либо колодца, водораздача которой дальше по коттеджу осуществляется за счет работы самого насоса, использования водонапорного бака либо применения гидроаккумулятора.

Использование при раздаче воды по коттеджу только одного насоса сопряжено с множеством проблем. При такой компоновке автономного водоснабжения насосное оборудование вынуждено постоянно включаться/выключаться, из-за чего его срок службы резко сокращается. А в ситуации с отключением электроснабжения жилище вовсе остается без воды.

Чтобы уменьшить износ насосов и обезопасить дом на случай аварий на электрических сетях, в систему водоснабжения дома включается дополнительный накопитель. Это может быть водонапорный бак на чердаке, из которого вода до сантехнических приборов течет самотеком, либо поддерживающий напор в сети искусственным путем гидроаккумулятор (он же мембранный бак или гидробак).

В обоих случаях насос включается для формирования запаса воды в емкости. Только во втором случае запас создается в автоматическом режиме системой управления по параметрам давления. При этом, накопительный бачок позволяет создать резерв воды на случай отключения электропитания, а система с гидробаком без электроэнергии не будет работать вообще.

Однако накопитель в наполненном состоянии отличается немалым весом и при установке в пределах чердака требует укрепления перекрытия и теплоизоляции.

Вариант с мембранным баком более удобен и практичен. Принцип работы системы водоснабжения с такой насосной станцией основан на искусственном поддержании водного напора в трубах. Сам насос, качающий воду из водозабора, включается только для заполнения емкости. Далее ее подача в систему осуществляется при помощи сжатого воздуха.

В отличие от варианта с расширительным баком гидропневматическая установка более компактна. Плюс использование гидроаккумулятора мембранного типа гарантирует отсутствие гидроударов в сети и постоянный напор в трубах водопровода, а также упрощает обслуживание системы водообеспечения потребителей в частном доме.

Единственный недостаток насосных станций с гидроаккумулятором – это энергозависимость. Аккумулирующий воду бак часто имеет небольшие размеры в 25–50 литров. Насосу для его заполнения приходится включаться часто, а при отключении света резерва воды хватает не слишком надолго. Для того чтобы исключить подобные ситуации желательно запастись автономным генератором.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик #1. С каких глубин насосное оборудование способно поднять воду:

Ролик #2. Как самому собрать насосную станцию из бытового центробежного насоса:

Ролик #3. Все о принципе работы гидроаккумулятора, идущего в составе насосной станции:

Автоматические автономные системы водоснабжения дают возможность при проживании в загородном доме не утруждать себя переноской воды в ведрах. Благодаря простому устройству насосные станции несложны в монтаже и обслуживании.

С их установкой способен справиться практически любой. Благо, количество конфигураций насосного оборудования различного типа с гидроаккумуляторами существует немало, для каждого коттеджа можно подобрать оптимальное решение.

Хотите поделиться собственным опытом по использованию насосной станции, появились вопросы или обнаружили недоработки в статье? Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке.

Схемы систем производственного водоснабжения

Вода на промышленных предприятиях необходима на хозяйственно-питьевые нужды, на пожаротушение, а также для проведения технологических процессов.

Эффективность работы любого промышленного предприятия во многом зависит от организации снабжения его водой требуемых параметров. Соответствующими свойствами используемой воды и ее расходами, а также сооружением эффективных систем водоснабжения в значительной степени определяется качество и себестоимость выпускаемой продукции. Подача неподготовленной воды приводит к появлению брака, перерасходу топлива и электроэнергии, снижению производительности технологического оборудования и аварийному выходу из строя их элементов.
Для обеспечения надежного и качественного снабжения предприятий водой на каждом из них создается специальная система водоснабжения.

Система водоснабжения: основные понятия и определения

Система водоснабжения промышленного предприятия представляет собой комплекс сооружений, оборудования и трубопроводов, обеспечивающих забор воды из природного источника, очистку и ее обработку, транспортирование и подачу воды потребителям требуемых расходов и качества.
В системах технического водоснабжения предусматриваются также сооружения и оборудование, необходимое для приема отработавшей воды и подготовки ее для повторного использования, а также станции очистки сточных вод.
Требования к качеству воды хозяйственно-питьевого назначения и воды, идущей на технические цели (технической воды) различны. Поэтому на большинстве промышленных предприятий сооружают отдельную объединенную систему хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения и отдельную систему технического водоснабжения.
В некоторых случаях, например, на предприятиях пищевой промышленности, где значительная доля воды должна соответствовать требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» создают единую систему водоснабжения.
А на предприятиях с высокой пожароопасностью вынуждены создавать отдельные системы противопожарного водоснабжения.

Источники водоснабжения

Потребность предприятия в воде всех категорий удовлетворяется из природных источников, которые должны соответствовать следующим основным требованиям:
а) обеспечивать бесперебойное получение необходимого предприятию количества воды с учетом перспективы его развития;
б) подавать воду такого качества, которое в наибольшей степени отвечает требованиям потребителей или позволяет достичь его за счет простой и экологичной обработки исходной воды;
в) обеспечивать возможность подачи воды потребителям с наименьшей затратой средств;
г) обладать такой мощностью, чтобы расчетный отбор воды из него не нарушал сложившуюся экологическую систему.
Правильное решение вопроса о выборе источника водоснабжения для конкретного потребителя требует тщательного изучения и анализа водных ресурсов района, в котором расположен потребитель.
Для водоснабжения промпредприятий используются поверхностные и подземные воды. Поверхностные источники – это реки, озера, реже моря; подземные источники – грунтовые и артезианские воды, и родники.

Вода в большинстве рек обладает значительной мутностью, высоким содержанием органических веществ и бактерий, а часто и значительной цветностью. Наряду с этим речная вода характеризуется относительно небольшой жесткостью.
Вода озер обычно отличается весьма малым содержанием взвешенных веществ (т.е. малой мутностью). Качество всех поверхностных вод сильно зависит от атмосферных осадков и таяния снегов, в период паводков их мутность и бактериальная загрязненность возрастает, а жесткость снижается.
Подземные воды, как правило, не содержат взвешенных веществ (т.е. весьма прозрачны), обладают низкой бактериальной загрязненностью, но наряду с этими положительными качествами во многих случаях сильно минерализованы. В зависимости от характера растворенных в них солей, они могут обладать теми или иными отрицательными свойствами: повышенной жесткостью, наличием неприятного привкуса и некоторыми другими.

Читайте также:  Таблетки для обеззараживания питьевой воды: виды, состав и принцип действия

Вопрос о выборе источника водоснабжения является одним из главных при проектировании систем производственного водоснабжения, т.к. он определяет наличие в ее составе тех или иных сооружений, а, следовательно, стоимость строительства и эксплуатации.
При выборе источника водоснабжения следует учитывать качество воды и его мощность.
Выбор источника воды определяется главным образом местными природными условиями, поэтому предварительно проводятся топографические, гидрологические, санитарные и другие изыскания.

  • Для хозяйственно-питьевого водоснабжения рекомендуется использовать подземные источники воды, отказ от которых требует всестороннего обоснования. СНиП 2.04.02-84 запрещает использовать подземные воды питьевого качества для нужд, не связанных с хозяйственно-питьевым водоснабжением.
  • При наличии нескольких источников воды прибегают к технико-экономическому сравнению возможных вариантов.
  • Для забора воды из природного источника и частичной очистке ее сооружаются водозаборные сооружения (ВЗС).
  • Выбор источника должен производиться согласно ГОСТ 17.1.1.04-80.

Характеристика подземных вод

Подземные воды образуются вследствие просачивания в землю атмосферных и поверхностных вод. Подземные воды могут быть безнапорными и напорными (артезианскими).
Безнапорные воды заполняют водоносные горизонты не полностью и имеют свободную поверхность.
Безнапорные подземные воды первого от поверхности земли водоносного горизонта называются грунтовыми. Грунтовые воды характеризуются повышенной загрязненностью, поэтому при их использовании в большинстве случаев необходима очистка.
Напорные (артезианские) воды заполняют водоносные горизонты полностью. Артезианские воды, как привило, характеризуются высоким качеством и в большинстве случаев для хозяйственно-питьевых целей могут использоваться без очистки.
В колодцах или скважинах, вскрывающих напорные водоносные горизонты, вода поднимается до некоторой пьезометрической линии. Если пьезометрическая линия проходит выше поверхности земли, то наблюдается излив воды.
Уровень воды, устанавливающийся в колодце при отсутствии забора воды, называется статическим. При безнапорных водах статический уровень совпадает с уровнем подземных вод, в при напорных водах – с пьезометрической линией.
При откачке воды из колодца уровень ее снижается, причем тем больше, чем интенсивнее откачка. Такой уровень называется динамическим.
Безнапорные и напорные воды могут выходить на поверхность земли в виде родников. Выход безнапорных вод называют нисходящим ключом. Ключевая вода отличается высоким качеством и может использоваться без очистки.

Классификация систем водоснабжения

Системы водоснабжения классифицируются по следующим признакам:
по виду водоисточника – с использованием поверхностных вод; с использованием подземных вод; смешанные;
– по способу подъема воды – нагнетательный, в которых вода к потребителям подается насосами; самотечные (гравитационные); комбинированные;
– по назначению – технологические, хозяйственно-питьевые, противопожарные, объединенные;
– по видам обслуживаемых объектов – городские, промышленные, сельские;
– по территориальному охвату водопотребителей – местные (локальные), предусматривающие водоснабжение отдельных объектов (предприятия, фермы, группы зданий), централизованные, обепечивающие водой всех потребителей, расположенных в данном городе, поселке;
– по характеру использования воды – прямоточные, в которых воду после однократного использования выпускают в канализацию, прямоточные с повторным использованием воды, оборотные, в которых воду после использования для технических целей очищают и охлаждают, затем многократно используют на том же объекте;
– по надежности – одной из 3 х категорий в зависимости от вида промышленного предприятия и требований бесперебойности подачи воды.

Система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности, т. е. Обеспечивать снабжение потребителей водой без снижения установленных показателей своей работы в отношении количества и качества подаваемой воды (перерывы в подаче воды, снижение подачи воды, ухудшение её качества в недопустимых пределах).

После определения необходимого объема водопотребления объекта и сбора сведений о возможных для использования природных источниках, выбирается конкретный источник водоснабжения и намечается схема системы водоснабжения.

Перечислим основные элементы систем водоснабжения и укажем их назначение:

  • Водозаборные сооружения, предназначенные для забора воды из природного источника и первичной очистки её.
  • Водоподъемные сооружения, т. е. насосные станции, подающие под необходимым напором воду к местам её очистки, хранения или потребления.
  • Сооружения для очистки и улучшения качества природной воды – станции ХВО.
  • Водоводы и водопроводные сети, служащие для транспортирования и подачи воды потребителям.
  • Регулирующие и запасные ёмкости, предназначенные для сохранения и аккумулирования воды.
  • В системах оборотного водоснабжения есть также сооружения для очистки и охлаждения отработанной воды. Кроме того, во всех системах производственного водоснабжения существуют сооружения для очистки сточных вод.

Система водоснабжения представляет собой сложный комплекс сооружений, взаимосвязанных в работе. Сооружения должны быть рассчитаны так, чтобы обеспечивалась их четкая работа в общей цепи, а потребитель в результате получал нужное количество воды заданного качества под необходимым напором.
С этой целью для каждого из сооружений строго установлены расчетные расходы:
Максимальный суточный расход, на который рассчитываются водозаборные сооружения, очистная станция, резервуар и насосные станции первого и второго подъема.
Средний часовой расход в сутки наибольшего водопотребления, необходимый для установления расчетной (средней) часовой производительности водозаборных сооружений, очистной станции и расчета водоводов первого подъема.
Максимальный часовой и соответствующий ему секундный расход воды, на которые рассчитывается водопроводная сеть и производительность насосной станции при подаче пожарного или максимального хозяйственного расхода без напорно-регулирующих сооружений.

Схемы систем производственного водоснабжения

Системы водоснабжения устраивают по определенным схемам, которые представляют собой совокупность сооружений водопровода и последовательность расположения их на местности.
Проектирование любого водопровода начинается с вычерчивания его схемы в плане и определения состава сооружения.
Обычно в начальной стадии проектирования составляют две (или более) возможные схемы водоснабжения, которые являются вариантами проекта будущего водопровода. Затем проводится технико-экономический расчет – сравнение вариантов, выбирают наивыгоднейший.

По выбранной схеме окончательно проектируют и рассчитывают все устройства СПВ.
Существуют 3 основные схемы системы водоснабжения: прямоточная схема, прямоточная с повторным использованием воды и оборотная. Существуют также комбинированные схемы водоснабжения. Название систем водоснабжения в инженерной практике повторяет название соответствующей схемы.

Ту или иную схему СПВ реализуют в зависимости:
1. от мощности источника и его характеристики (поверхностные или подземные воды, качества воды в нем и т.д.);
2. удаленности источника воды от промплощадки;
3. требований, предъявляемым предприятием к качеству воды;
4. характера загрязнения воды после ее использования;
5. климатических условий местности.

Прямоточная схема системы водоснабжения

При работе прямоточной системы (рисунок 1.1) из источника водоснабжения забирается все необходимое потребителям количество воды. Поэтому, производительность водозаборных устройств, очистных сооружений и насосов первого подъема приходится выбирать из условий покрытия полной потребности предприятия в воде за сутки максимального водопотребления. Это увеличивает размеры и мощности этих элементов, а, следовательно, удорожает их. Возрастает и потребление электроэнергии. Кроме того, требуется выбрать источник с достаточным дебитом воды. Недостатком прямоточной системы является и то, что отработавшая вода сбрасывается в природные водоемы, дебит которых должен позволять поглотить эти сбросы без нарушения экологического равновесия.

Прямоточная схема применяется для хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения, т.к. повторное использование воды этими потребителями исключается! Данная схема водоснабжения реализуется в пищевой и фармацевтической промышленностях как технологические.

1 – речной водозабор;
2 – насосная станция 1-го подъема;
3 – станция водоочистки;
4 – насосная станция 2-го подъема;
5 – подающий трубопровод;
6 – промпредприятие;

7 – трубопровод отработанной воды;
8 – станция очистки сточных вод;
9 – сброс воды в реку;
10 – водоохлаждающее устройство;
11 – сборная камера;
12 – насосная станция оборотной воды.

Рисунок 1.1 – Прямоточная схема системы производственного водоснабженияРисунок 1.2 – Схема системы производственного водоснабжения с повторным использованием воды

Схема системы производственного водоснабжения с повторным использованием воды

Если среди потребителей технической воды имеется потребитель с большим расходом, сбросная вода от которого по количеству и всем параметрам может удовлетворять остальных потребителей, то в этих случаях применяют систему повторного использования воды (рисунок 1.2). Эта система работает по прямоточному режиму, но из источника забирается только то количество воды, которое необходимо потребителю с большим расходом, а остальные используют его сбросную воду.
Данная система позволяет сократить количество забираемой природной воды и сбрасываемых стоков, снизить производительность и удешевить всю систему водоснабжения.

Оборотная схема системы производственного водоснабжения

Оборотные системы открывают большие возможности в удешевлении системы водоснабжения, сокращении потребления свежей воды и сбросов загрязненных стоков.
Для создания оборотной СПВ используется то обстоятельство, что 70…85% технической воды в технологических аппаратах только нагреваются и после охлаждения могут использоваться повторно. В данных системах можно использовать и ту часть технической воды, которая загрязняется сравнительно легко удаляемыми примесями. После очистки вода (около 15%) повторно используется.

В системе оборотного водоснабжения (рисунок 1.3) насосы НСII подают воду через водопроводную сеть потребителям. Нагревшаяся и загрязнившаяся у потребителей вода по системе трубопроводов направляется на станцию очистки загрязненных вод (ОЗВ). Прошедшая очистку, но еще теплая вода собирается в резервуаре (РОВ), а из него насосами станции оборотной воды (НОВ) подается на охлаждающие устройства (Гр). Охлажденная в нем вода опять подается потребителям насосами НСII.

1 – водозаборное сооружение;
2 – насосная станция 1-го подъема;
3 – станция очистки природной воды;
4 – охлаждающая установка;
5 – насосная станция 2 подъема;
6 – станция очистки загрязненных вод;
7 – резервуар очищенной воды;
8 – насосная станция оборотной воды.

Рисунок 1.3 – Оборотная схема системы производственного водоснабжения

При работе оборотной системы часть воды теряется: с уносом, испарением и продувкой из охлаждающих устройств; с утечками через неплотности и за счет сброса в канализацию воды загрязняющейся у потребителя примесями, не разрешающими ее повторное использование. Для компенсации этих потерь из природного источника забирается соответствующее количество воды и насосами НС I направляется на станцию ХВО. Очищенная вода сливается в бассейн охлаждающих устройств. Для поддержания солевого баланса из бассейна ведется непрерывная продувка части воды в канализацию.

Оборотные системы сооружаются как по техническим условиям, экологическим требованиям и экономическим соображениям.

По техническим условиям применения данной системы может оказаться просто необходимо потому, что дебет имеющегося природного водоисточника недостаточен для осуществления прямоточного водоснабжения.

Необходимость оборотных систем обуславливается и экологическими требованиями. Применение оборотных систем позволяет снизить количество сбросов загрязненной воды в водоемы. Наиболее ценны с экологической точки зрения оборотные системы без сброса продувки – бессточные системы. В бессточных (замкнутых) системах водоснабжения на предприятиях вместо свежей воды используется доочищенная до норм качества технической воды смесь промышленных и бытовых сточных вод, предварительно прошедшая биологическую очистку. Биологически очищенные сточные воды, используемые в техническом водоснабжении, должны отвечать техническим, экономическим и санитарно-гигиеническим требованиям. Но и при соблюдении соответствующих норм такая вода не может использоваться в пищевой, мясомолочной и фармацевтической промышленностях.

Из экономических соображений использование оборотных систем водоснабжения позволяет снизить затраты на сооружение водозаборных устройств, насосных станций первого подъема, водоводов, очистных сооружений природной воды и канализационных линий.

Автор:
ктн доцент ПТЭ Арсенов Владимир Георгиевич

Системы водоснабжения и канализации конструкция и элементы: нормы

Современные дома имеют сложные системы водоснабжения и канализации, конструкция и элементы их взаимосвязаны. Для того, чтобы жизнь человека была комфортной, необходимо присутствие этих систем в доме. Рассмотрим, как элементы водоснабжения и канализации расположены, узнаем их назначение.

Система водоснабжения

Для полного функционирования водоснабжения необходимы системы стока, ведь приходящая вода должна и уходить. Поэтому надежность системы водоснабжения и канализации, конструкция и элементы очень важны. Потребитель должен непрерывно получать воду без каких-либо значительных перебоев в работе системы.

Водоснабжение делится на несколько этапов:

  • получение жидкости из источников;
  • очистку;
  • транспортировку;
  • подачу.

Получение, подача влаги обеспечиваются различными компонентами. Все они должны быть исправны, оборудованы всем необходимым.

Элементы водоснабжения

  1. Сооружения для забора воды из природного источника.
  2. Насосные станции.
  3. Очистные сооружения.
  4. Сеть водопровода.
  5. Резервуары, емкости для хранения жидкости.

Системы водоснабжения и канализации, конструкция и элементы считаются важной частью жизни людей. В зависимости от природных условий, различия источников влаги, особенностей ее употребления компоненты водопроводной структуры могут меняться.

Классификация водопроводных систем

Коммуникации могут делиться на различные виды по типу использования.

  1. Производственные сети.
  2. Хозяйственно-бытовые коммуникации.
  3. Противопожарный водопровод.
  4. Комбинированные сети.

По характеру используемых источников водопроводные сети могут различаться:

  • из поверхностных источников;
  • из подземных вод;
  • смешанные.

Различают водопроводы по способу подачи жидкости:

  • самотечные;
  • с механической подачей;
  • действующие с помощью насосных станций.

По способу потребления воды:

  • структура прямоточного водоснабжения;
  • сети оборотного водоснабжения;
  • коммуникации с вторичным использованием водных ресурсов.

Прокладка водопроводной сети

Правильно найденное место прокладки сети упрощает установку водопровода и снижает стоимость всей конструкции. Различают несколько способов прокладки конструкции элементов водоснабжения и канализации.

  1. Открытый или наружный. Трубы прокладываются вне зданий, различных сооружений.
  2. Закрытый способ. Используется чаще всего, так как позволяет скрыть проложенные коммуникации под землей.
  3. Внутренний водопровод. Расположен внутри сооружений.

В зависимости от назначения здания применяется тот или иной способ. Открытая укладка труб чаще всего применяется в промышленных зданиях, на заводах, фермах. Закрытый метод нужен в зданиях, где требования к отделке помещения повышены.

Система канализации

Канализация является частью структуры водоснабжения. Она требуется для отвода стоков и грязной воды за пределы жилища человека. Канализация может быть централизованной и автономной. В городских условиях система подключается к общей водопроводной сети, в условиях загородного дома применяется второй вариант.

По своему устройству канализация различается по двум типам.

Наружная канализация

Трубы наружных коммуникаций направляются в накопительные резервуары или накопительные системы. Они обязательно должны быть сделаны с уклоном в сторону резервуара.

Наружная система включает в себя следующие элементы:

  • сеть труб;
  • колодцы: смотровые, дренажные, поворотные;
  • очистное сооружение: септик, станция биоочистки, выгребная яма;
  • аэрационное поле (в случае необходимости).

Для грамотного монтажа канализации нужно учитывать факторы:

  • планировку помещений;
  • тип и глубину промерзания почвы;
  • уровень грунтовых вод;
  • расход воды;
  • количество подключаемых объектов.

Обязательно берут в расчет санитарно-технические нормы. Септик (или другое очистное сооружение) должно отстоять от дома не менее чем на 5 м, от забора на расстоянии 2 м, от источника питьевой воды – на 15 м.

Очистные сооружения не только очищают сточные воды, но еще и накапливают их для дальнейшей переработки. При выборе очистного резервуара учитывают их зависимость от электричества, средний объем воды, расходующейся в сутки, тип канализации (самотечный или напорный).

Внутренняя канализация

Используется для вывода из дома сточных вод, продуктов жизнедеятельности, моющих средств в специальные резервуары. Там вода собирается, очищается и возвращается в почву.

Элементы внутренней канализации:

  • трубы;
  • фитинги;
  • гидрозатворы;
  • воздушные клапаны;
  • фекальные насосы.

Вместо чугунных и металлических элементов в настоящее время используются материалы поливинилхлорид, полиэтилен. Они обладают множеством преимуществ. Эти материалы дешевые, легкие и прочные, долговечные, их несложно собирать в одну систему. Монтаж не требует сварки, его можно сделать самостоятельно. Внутри трубы из полимерных материалов не зарастают, не подвержены коррозии. Очень широкий перечень этих моделей позволяет собрать систему любой сложности.

Трубы канализации имеют свои стандартные размеры, и этих показателей нужно придерживаться, если вы собираете систему самостоятельно.

  1. Диаметр. Труба отводная от унитаза – 110 мм, слив от ванны и раковины – 75 мм, наружная канализация – 300 мм.
  2. Вес и длина. Эти показатели должны быть пропорциональны диаметру и зависят от материала. Труба диаметром 11 см будет весить 1 кг при длине 1м, а труба диаметром 16см при такой же длине будет весить 2,13 кг.
  3. Толщина стенки может делиться в зависимости от предназначения. Внутренняя канализация – 2 мм, наружная – 3,1-3,4 мм.
  4. Внутренний диаметр может меняться в зависимости от места установки. Показатели различны: от 25 до 200 мм.

В любом помещении — квартире или доме — не обойтись без грамотно устроенных коммуникаций. Системы водоснабжения и канализации, их конструкция и элементы обеспечивают подачу и отвод воды, создавая атмосферу комфорта.

Видеообзор:

Ссылка на основную публикацию