Классификация насосных станций.

Назначение насосных станций.

Насосные станции систем водоснабжения и водоотведения представляют собой сложный комплекс сооружений и оборудования, обеспечивающий водоподачу или водоотведение в соответствии с нуждами потребителя. Это насосы и двигатели к ним различных типов, контрольно-измерительные приборы, трубопроводы как в пределах помещения насосной станции, так и вне ее, регулирующая и запорная арматура, электрооборудование и т.д.

Состав сооружений, конструктивные особенности насосной станции тип и число основного и вспомогательного оборудования определяется с учетом назначения насосной станции и технологическими требованиями к ней.

Классификация насосных станций.

По своему назначению в системе водоснабжения и водоотведения насосные станции подразделяются:

Водопроводные: по своему назначению и расположению в общей схеме водоснабжения делятся на станции, первого подъема, второго подъема, повысительные и циркуляционные.

Насосные станции первого подъема забирают воду из источника водоснабжения и подают ее на очистные сооружения или, если не требуется очистки, непосредственно в резервуары, сеть, водонапорную башню 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 и непосредственно на предприятия без очистки.

Насосные станции второго подъема служат для подачи очищенной воды из резервуаров чистой воды потребителю.

В некоторых случаях насосные станции первого и второго подъемов могут быть размещены в одном помещении, что позволяет уменьшить расходы на строительство и эксплуатацию. Однако такое решение может иметь место только при определенном виде водоисточника, типе очистных сооружений и рельефе местности.

Повысительные насосные станции предназначены для повышения напора в водопроводной сети или водоводе. В этом случае вода забирается из одной сети и под увеличенным напором подается в другую сеть или в последующий участок длинного напорного водовода.

Циркуляционные насосные станции входят в схемы оборотного водоснабжения промышленных предприятий и тепловых электростанций. На этих станциях одни подают отработанную воду на охлаждение или очистные устройства, а другие возвращают ее снова к промышленным агрегатам.

Канализационные:их назначениев схемах канализации заключается в подъеме воды на очистные сооружения, если рельеф местности не позволяет подавать воду самотеком. Канализационные насосные станции устраиваются также во избежание большого заглубления канализационного коллектора. В этом случае сточные воды из заглубленного коллектора подаются в другой коллектор расположенный выше.

Типы насосных станций

Насосная станция представляет собой комплекс оборудования, назначение которого состоит в перекачивании жидкости и/или поддержании заданного уровня давления.

В зависимости от назначения выделяют типы насосных станций, специализированные в определенной области, например, бытовые, промышленные, канализационные и т.д. В этой статье мы собрали для Вас основные из них.

Помимо назначения многие виды насосных станций одной категории могут различаться комплектацией, например в оборудование для промышленных предприятий может быть оборудовано станцией как с центробежными насосами, так и с вихревыми и т.д.

Содержание статьи

Такие незначительные особенности как отдельная комплектация или расположение отдельных узлов и агрегатов не влияют на назначение оборудования, поэтому далее мы будем ими пренебрегать.

Бытовые насосные станции

Оборудование этого типа предназначается для частного использования. Бытовые виды насосных станций применяются в системе водоснабжения загородных домов и коттеджей из колодца или скважины.

В случае подачи воды из колодца станция комплектуется самовсасывающим насосом, компенсационным баком (гидроаккумулятором), арматурой для подключения к трубопроводу и автоматикой.

При подаче воды из скважины в указанную комплектацию добавляется насос помещенный в скважину.

Принцип работы этого типа насосной станции состоит из следующих этапов:
1 – насос закачивает воду в трубопровод и гидроаккумулятор до такого уровня давления, которое выставлено на автоматике (реле давления);
2 – при достижении заданного давления автоматика выключает насос;
3 – при открытии потребителя воды, например крана в раковине, давление воды в системе падает;
4 – когда уровень давления воды в системе падает до минимального значения, заданного в реле давления насосной станции, автоматика включает насос;
5 — Цикл повторяется.

Нетрудно заметить, что количество воды в системе и частота включения насоса для закачки определяется объемом бака гидроаккумулятора. Чем больше бак, тем реже необходимо включать насос.

Бытовые насосные станции получили широкое распространение благодаря своей надежности и простоте при подключении. Подробнее о том как выбрать насосную станцию.

Бытовое оборудование используется для водоснабжения частного дома или коттеджа, но что если необходимо обеспечить водой многоэтажное здание или целый район…

Промышленные насосные станции

Для обеспечения водой многоэтажных зданий или промышленных предприятий используется целая сеть насосных станций разных видов и назначения.

Условные обозначения:
1 – насосные установки разного уровня; 2 – насосное оборудование подкачки; 3 – водоразборная конструкция; 4 – накопительные резервуары; 5 – очистные установки; 6 – водонапорная башня; 7 – водопроводная сеть.

НС 1 – такие типы насосных станций используются на первой ступени для подачи воды из водоема в накопительный резервуар через систему фильтров. В качестве резервуара используются различные емкости, например водонапорные башни или гидропневмобаки. Эти установки работают без перерыва.

НС 2 – такие виды насосных станций используются на второй ступени и обеспечивают перекачивание воды из резервуара в водонапорную башню или водопроводную сеть. Основная задача – беспрерывная подача воды потребителю.

НС 3 и далее – станции следующих ступеней устанавливаются если необходимо подать воду ещё выше.

Нефтедобывающая отрасль

Кроме подачи воды в промышленности используются специализированные типы насосных станций, например для перекачивания нефти. Такие установки называются ДНС – дожимные насосные станции.

Станции типа ДНС используются для разработки и при эксплуатации скважин. Они обеспечивают необходимое давление для подъема нефти, к тому же такие установки могут сепарировать нефть и газ очищая их от капель жидкости.

В комплектацию дожимной насосной станции входит:
Насосный блок – для повышения давления при перекачивании углеводородов;
Буферная емкость – выполняется разделение газа и нефти;
Накопительная емкость – большой резервуар;
Предохранительная арматура – для сброса давления при превышении допустимого значения.

Канализационные насосные станции

Кроме подачи воды (или нефти) и обеспечения необходимого уровня давления в трубопроводе насосные станции применяются ещё и для откачивания загрязненных вод.

Такие установки называют канализационные насосные станции. Они состоят из:
накопительный бак – собирает все стоки;
дренажный насос – откачивает стоки из бака далее по трубопроводу;
система управления – для работы в атоматическом режиме.

Задача канализационной насосной станции (сокращенно КНС) – перекачивание воды в очистное сооружение.

КНС позволяет избавиться от слишком заглубленного сливного коллектора и перекачать жидкость в установку расположенную выше. Кроме того КНС комплектуются фильтрующими элементами.

Основными преимуществами таких установок является:
устойчивость к засорам;
высокая производительность;
надежность и прочность конструкции.

Насосные станции пожаротушения

Оборудование этого типа используется для подавления огня и предотвращения его распространения.

В комплектацию такой станции входит:
центробежный насос (основной и резервный);
коллектор для поддержания необходимого уровня давления в системе пожаротушения;
коллектор для заполнения системы активными компонентами;
устройства контроля и автоматики (шкаф управления);
арматура.

Пожарные виды насосных станций можно разделить на две категории:
наземные – подключаются к наземной емкости с водой и источнику электропитания. Легко монтируются, эффективны и характеризуются низкой стоимостью.
станции с погружными насосами – забор воды или гасящеё плами жидкости происходит из резервуара, водоема или другого открытого источника.

Выбор этого типа насосных станций является трудной задачей, которая должна сопровождаться инженерными расчетами.

Насосные станции в строительстве

В области строительства насоные станции используются для:
откачивания загрязненной технической воды;
дренирования излишков грунтовых вод при рытье котлована;
перекачивания строительных смесей.

Агрегаты для перекачивания строительных смесей подразделяются на две категории:
оборудования для перекачивания штукатурных смесей;
агрегаты для транспортирования жестких растворов.

Мы подготовили подробную статью про строительные станции по ссылке.

Классификация насосных станций

1. По назначению различают насосные станции первого подъема, второго подъема, повысительные и циркуляционные. Насосные станции первого подъема (НС-I) предназначены для подачи воды от источника водоснабжения на очистные сооружения или, если очистка не требуется, непосредственно в резервуары чистой воды (РЧВ), водонапорную башню, распределительную сеть или другие сооружения в зависимости от схемы водоснабжения.

Насосные станции второго подъема (НС-II) предназначены для подачи воды из резервуаров чистой воды через водоводы и водопроводную сеть к потребителям. Иногда НС-II блокируют с очистными сооружениями или с НС-I.

Повысительные насосные станции предназначены для местного повышения напора в водопроводной сети. При этом вода из одной сети под увеличенным напором подается в другую (сеть района, города или отдельного здания).

Циркуляционные насосные станции устраивают в оборотных системах водоснабжения промышленных предприятий. В таких насосных станциях одни насосы подают воду на производственные цели, а другие подают отработанную воду на очистные сооружения или на охлаждение.

2. По расположению относительно поверхности земли насосные станции могут быть: наземные, заглубленные и шахтного типа (расположенными на большой глубине).

3. По виду оборудования различают насосные станции с вертикально и горизонтально расположенными насосами.

4. По характеру управления различают насосные станции с ручным, автоматическим и дистанционным управлением.

5. По надежности действия (степени обеспеченности подачи воды) насосные станции подразделяются на три категории:

а) первая — не допускается перерыв в подаче воды. К ним относятся насосные станции противопожарных и объединенных хозяйственно-производственно-противопожарных водопроводов;

б) вторая категории — допускается перерыв в подаче воды на время, необходимое для включения резервного электроснабжения обслуживающим персоналом. К ним относятся станции противопожарных и объединенных хозяйственно-противопожарных водопроводов при наличии на сети емкостей с необходимым противопожарным запасом воды, обеспечивающим необходимый напор;

и) третья — когда допускается перерыв в подаче воды на время ликвидации аварии, но не более одних суток. К ним относятся станции противопожарных и объединенных противопожарных водопроводов при расходе воды на наружное пожаротушение до 20 л/с в населенных пунктах с количеством жителей до 5000 человек, а также при подаче воды по одному водоводу.

Особенности работы насосных станций первого подъема. В обычное время (без пожара) НС-I должна обеспечивать подачу максимального суточного расхода на хозяйственно-питьевые и производственные цели, а также на собственные нужды сооружений водопровода. При равномерном режиме работы насосов НС-I в течение суток часовая подача определяется из соотношения

,

где Q_{макс.сут} — максимальный суточный расход: a — коэффициент, учитывающий расход на собственные нужды, принимается равным a = 1,01-1,02 для водопровода без очистных сооружений и a = 1,04-1,10 для водопровода с очистными сооружениями.

При пожаре НС-I, кроме того, должна обеспечивать восстановление неприкосновенного запаса (НПЗ) воды в резервуарах чистой воды. Максимальный срок восстановления НПЗ должен быть не более:

24 ч — в населенных пунктах и на промышленных предприятиях с производствами, отнесенными по пожарной опасности к категориям А, Б, В;

36 ч — на промышленных предприятиях с производствами, отнесенными по пожарной опасности к категориям Г и Д;

72 ч — в сельских населенных пунктах и на сельскохозяйственных предприятиях.

для промышленных предприятий с противопожарными расходами воды на наружное пожаротушение 20 л/с и менее допускается увеличивать время восстановления НПЗ для производств категорий Г и Д до 48 ч, для категорий В до 36 ч;

в случае, когда дебит источника водоснабжения недостаточен для восстановления НПЗ в указанные сроки, допускается увеличивать это время при условии создания дополнительного объема воды DW, определяемого по формуле

,

где W_н.з — необходимый объем НПЗ при требующейся продолжительности его восстановления; k — отношение принятого срока восстановления НПЗ к требуемому. При этом сроки восстановления допускается принимать в два раза больше указанных сроков, но не более 72 ч;

на период восстановления НПЗ допускаются снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые цели на 30 % отрасчетного расхода и подача воды на производственные цели по аварийному графику.

Восстановление НПЗ может осуществляться следующими способами:

увеличением продолжительности времени работы НС-I, если в обычное время насосы работают не круглосуточно;

специальными пожарными насосами, которые устанавливаются на НС-I специально для восстановления НПЗ.

Напор насосов на НС-I определяется по формуле

, (13.33)

где 1,05 — коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях (задвижках, обратных клапанах и т.п.) всасывающего и напорного трубопроводов; h_вс — потери напора во всасывающем трубопроводе; h_н — потери напора в напорном трубопроводе; Dz — разница геометрических отметок наивысшего уровня воды в резервуаре чистой воды и наинизшего уровня воды в источнике.

Выбор режима работы насосной станции второго подъема. НС-II могут иметь равномерный и неравномерный режимы работы.

Равномерный режим работы НС-II – это режим, при котором подача воды остается постоянной в течение суток.

Неравномерный (ступенчатый) режим работы НС-II – это режим, при котором подача воды периодически меняется в течение суток за счет включения различного числа насосов.

Выбор режима работы НС-II, а следовательно, количество и подача насосов зависят от графика водопотребления. На рис. 13.25 показан график водопотребления 1 и графики равномерной 2 и неравномерной 3 работы НС-II. При равномерном режиме работы НС-II работает, например, один насос с подачей в час 100 / 24 = 4,17 % общего суточного водопотребления.

При неравномерном режиме работы (см. рис. 13.25) один насос с подачей 2,5 % работает с 0 до 4 ч. В 4 ч подключается такой же насос, и оба насоса с 4 до 24 ч работают параллельно. Так как при параллельной работе подача каждого насоса уменьшается, то суммарная подача двух насосов в час принята равной 4,5 % суточной подачи НС-II.

В моменты, когда подача НС-II больше водопотребления, избыток воды поступает в бак водонапорной башни 4 (см. рис. 13.25), а когда подача НС-II меньше водопотребления, недостаток воды поступает из бака водонапорной башни.

Читайте также: I.2.2) Классификация юридических норм. II. Классификация документов II. Сущность и классификация источников и методов финансирования. II.3.2) Классификация законов. II.4. Классификация нефтей и газов по их химическим и физическим свойствам IV.2.1) Понятие и классификация исков частного права. RКлассификация ишемической болезни сердца. V 1: Определение и классификация VII.1.1) Классификация вещей. VII.4.1) Сервитуты: понятие и классификация.

3

4

2

1

Рис. 13.25. Графики водопотребления (1), равномерного(2)

и неравномерного(3) режимов работы НС-II

При неравномерной работе НС-II, в сравнении с равномерной, как правило, значительно уменьшается объем бака водонапорной башни, но при этом увеличивается количество насосов, но с меньшей подачей, а следовательно, площадь насосной станции тоже увеличивается. Увеличивается также объем резервуаров чистой воды, так как НС-I обычно работает равномерно. В ряде случаев увеличивается диаметр водоводов, так как при неравномерной работе НС-II водоводы должны обеспечивать пропуск большего количества воды, чем при равномерной работе. Обычно для малых водопроводов выгодна равномерная работа НС-II, для больших — неравномерная.

Окончательный режим работы НС-II следует устанавливать на основании технико-экономического сопоставления вариантов. При этом необходимо учитывать, что КПД насосов с большей подачей выше, чем КПД насосов с меньшей подачей.

Выбор типа насосной станции второго подъема. НС-II бывают двух типов — низкого и высокого давления (рис.13.26). Выбор типа НС-II зависит от соотношения требуемых напоров насосов при работе сети в обычное время (без пожара) и при пожаре. В обычное время НС-II обеспечивает подачу воды на хозяйственно-питьевые, производственные и другие цели (без расхода воды на пожаротушение). В этом случае напор насосов, работающих на сеть без водонапорной башни, определяется по формуле

, (13.33)

а насосов, работающих на сеть с водонапорной башней (ВБ), по формуле

, (13.34)

где и — свободные напоры соответственно в диктующей точке сети и у основания ВБ; , , — потери напора соответственно во всасывающем трубопроводе, в водоводе, в сети в обычное время; — — разность геометрических отметок соответственно диктующей точки и наинизшего уровня воды в резервуарах чистой воды (РЧВ) и основания ВБ и наинизшего уровня воды в РЧВ.

Напор при пожаре определяется по формуле

, (13.34)

где h_вод, h_вс, h_с — потери напора соответственно в водоводе, во всасывающем трубопроводе, в сети при пожаре; H_св — свободный напор в диктующей точке сети; Dz — разность геометрических отметок между диктующей точкой сети при пожаре и наинизшем уровне воды в РЧВ.

Если выполняется соотношение

м, (13.35)

то устраивается насосная станция высокого давления.

Насосная станция высокого давления (см. рис. 13.26, а) — станция, на которой устанавливаются специальные пожарные насосы, создающие напор Н_пож и обеспечивающие подачу воды на пожаротушение, на хозяйственно-питьевые и производственные цели (исключая расходы на промышленных предприятиях DQ на душ, поливку территории, мойку технологического оборудования).

. (13.36)

На насосной станции высокого давления в обычное время работают хозяйственные насосы. При пожаре включается пожарный насос, и так как напор, создаваемый пожарным насосом, больше, чем напор хозяйственных насосов, то пожарный насос своим напором закрывает обратные клапаны на напорных трубопроводах хозяйственных насосов и последние работают вхолостую. Поэтому после включения пожарного насоса хозяйственные насосы выключают. При этом пожарный насос обеспечивает полный расход воды.

Рис. 13.26. Схема насосной станции НС-II:

а — высокого давления; б — низкого давления;

насосы: 1 — хозяйственные (основные); 2 — хозяйственные (резервные); 3 — специальные противопожарные (основные); 4 — противопожарные (резервные); 5 — противопожарные того же типа, что и хозяйственные

Если м или , то устраивается насосная станция низкого давления. Насосная станция низкого давления (см. рис. 13.26, б) — станция, на которой устанавливаются одинаковые насосы, т.е. специальных пожарных насосов нет. Насосная станция низкого давления работает следующим образом. В обычное время работают основные (рабочие) хозяйственные насосы, а при пожаре для обеспечения дополнительного расхода включается дополнительный насос такого же типа, что и рабочие.

Обеспечение надежности работы насосных станций. Надежность работы насосных станций определяется надежностью работы основных элементов — насосов, запорно-регулирующей аппаратуры, электрооборудования, трубопроводов и др.

Данные об отказах различных частей собственно насосов типа К (консольные) и НД (двустороннего подвода жидкости), полученные в результате обобщения опыта их эксплуатации, показывают, что 60 % отказов приходится на износ подшипников. При этом число отказов зависит от продолжительности работы насоса.

Одним из наиболее широко применяемых методов повышения надежности насосных станций является резервирование. Различают: структурное, нагрузочное, функциональное, временное резервирование.

Структурный метод резервирования предусматривает использование на станциях избыточных элементов. Примером его является применение в качестве избыточных насосов трубопроводов, запорно-регулирующей аппаратуры. Основным показателем структурного резерва является кратность m = k/n, где k — общее число насосов или других элементов одного и того же назначения; n — число рабочих элементов.

Различают три вида структурного: нагруженный, ненагруженный, облегченный.

Нагруженный резерв характерен для запорно-регулирующей аппаратуры, всасывающих и напорных трубопроводов, когда резервные элементы участвуют в обеспечении расхода наравне с основными.

Для насосов используется ненагруженный резерв, т.е. резервные насосы не работают до отказа основных агрегатов.

На станциях со ступенчатым (неравномерным) режимом работы резервные насосы работают в более легком режиме, чем основные, т.е. это облегченный резерв.

Нагрузочный метод резервирования предусматривает использование возможности насосов и других элементов станции увеличивать подачу (пропускную способность) при отключении части из них. Такой метод характерен для самих насосов и напорных и всасывающих трубопроводов. При наличии нагрузочного резервирования общая кратность резерва будет превышать кратность структурного резервирования.

Функциональный метод резервирования означает возможность взаимозаменяемости оборудования разного назначения. Например, при подборе хозяйственно-питьевых, противопожарных и других насосов учитывается возможность выполнения ими дополнительных функций: дублирования друг друга, создания больших напоров при авариях на водопроводах, сети и т.п.

Временной метод резервирования предусматривает использование резерва по продолжительности работы станции в течение суток. Такой резерв может создаваться, например, путем применения насосов с подачей, превышающей суточную. Этот метод используется в системах с регулирующими емкостями. Исследования показывают, что эффективность резервирования как меры повышения надежности зависит от ряда факторов, таких, как показатели надежности оборудования и трубопроводов, число рабочих агрегатов и т.п.

Необходимо, кроме того, учитывать, что повышение надежности работы станции резервированием приводит к увеличению затрат на строительство и эксплуатацию. Поэтому кратность резерва следует обосновывать технико-экономическими расчетами.

Для обеспечения надежности работы насосных станций используют следующие меры. 1. Должны быть установлены резервные насосы (табл. 13.4).

Количество рабочих агрегатов одной группы n	Количество резервных агрегатов в насосных станциях категорий обеспеченности подачи воды
£ 6
6 £ n £ 9	—
> 9	—

в количество рабочих агрегатов на НС-II низкого давления включаются пожарные насосы;

при установке только противопожарных насосов или при объединенных противопожарных водопроводах высокого давления следует предусматривать только один резервный насос независимо от количества рабочих агрегатов;

количество рабочих агрегатов одной группы, кроме пожарных, должно быть не менее двух; в насосных станциях 2-й и 3-й категории при обосновании допускается установка одного рабочего агрегата.

Насосные станции, подающие воду непосредственно в сеть противопожарного и объединенного противопожарного водопроводов, следует относить к 1-й категории.

2. Противопожарные насосы должны быть обеспечены электропитанием от двух независимых источников, а в случае одного источника и в населенных пунктах с количеством жителей до 5000 человек следует устанавливать резервный противопожарный насос с двигателем внутреннего сгорания и автоматическим запуском (от аккумуляторов).

3. Количество всасывающих линий на насосных станциях 1-й и 2-й категории обеспеченности подачи воды должно быть не менее двух. При выключении одной всасывающей линии остальные должны быть рассчитаны на пропуск полного расчетного расхода для насосных станций 1-й и 2-й категории и 70 % расчетного расхода для 3-й категории. Устройство одной всасывающей линии допускается для насосных станций 3-й категории.

4. При установке в НС 1-й и 2-й категории надежности специальных насосов (т.е. на насосных станциях высокого давления) эти насосы должны иметь самостоятельные всасывающие линии.

5. Трубопроводы в НС, а также всасывающие линии за пределами НС следует выполнять из стальных труб.

6. Для выбора диаметра труб и арматуры следует принимать скорости движения воды из табл. 13.5.

Диаметр труб, мм	Скорость движения воды в трубопроводах НС, м/с,
всасывающем	напорном
d £ 250	0,6 — 1	0,8 — 2
250 800	1,2 — 2	1,5 — 4

7. Напорная линия каждого насоса должна быть оборудована запорной арматурой и обратным клапаном, установленным между насосом и запорной арматурой. На всасывающих линиях запорную арматуру следует устанавливать у насосов, расположенных под заливом, или при присоединении насосов к общей всасывающей линии.

8. Размещение запорной арматуры на напорных и всасывающих трубопроводах должно обеспечивать возможность замены или ремонта любого из насосов, обратных клапанов, а также запорной арматуры с обеспечением непрерывной подачи воды:

на пожаротушение — полностью;

на хозяйственно-питьевые цели — 70 % от расчетного расхода для НС
1-й и 2-й категории;

на производственные цели — по аварийному графику.

При 1-й категории длительность снижения подачи не должна превышать — 3 сут; 2-й категории — 10 сут; 3-й категории -15 сут.

9. Корпус насоса, как правило, должен быть под заливом, создаваемым уровнем воды в водоеме или емкости. В НС, в которых насосы установлены не под заливом, следует предусматривать установку с вакуум-насосами.

10. Помещения насосных станций с размерами 6´9 м и более должны оборудоваться внутренним противопожарным водопроводом с расходом воды 2,5 л/с.

Дата добавления: 2014-11-13 ; просмотров: 343 ; Нарушение авторских прав