Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Приемный резервуар — насосная станция

Приемные резервуары насосных станций могут не отапливаться, если температура воздуха в них поддерживается не ниже 5 С. [2]

Приемные резервуары насосных станций должны иметь минимальную емкость, обеспечивающую возмож-ность автоматического включения и выключения насоса. При излишне большой емкости резервуаров в них происходит вы-падение окалины. [3]

Приемные резервуары насосных станций должны иметь минимальную емкость, обеспечивающую возможность автоматического включения и выключения насоса в зависимости от уровня воды в резервуаре. При излишне большой емкости резервуаров в них происходит выпадение окалины. [4]

Приемные резервуары насосных станций могут устраиваться совмещенными в одном здании с машинным отделением и отдельно стоящими. Вместимость приемных резервуаров надлежит определять с учетом притока сточных вод, подачи насосов и принятого режима их работы. [5]

Приемные резервуары насосных станций должны обеспечить нормальные условия работы подводящих к станциям коллекторов и насосных агрегатов. [6]

Приемные резервуары насосных станций полураздельных и общесплавных систем водоотведения выполняют с переливным устройством и разделительной стенкой на два отделения ( одно для стока в сухую погоду, другое — во время дождя); возможна установка двух самостоятельных резервуаров. Вместимость приемных резервуаров или их отделений для притока в сухую погоду определяется так же, как и вместимость резервуаров насосных станций бытовой сети полной раздельной системы водоотведения. При дополнительном притоке во время дождя вместимость рассчитывается как для регулирующего резервуара ( см. гл. [7]

В приемные резервуары насосных станций сточные воды по часам суток поступают неравномерно. [9]

Вместимость приемного резервуара насосной станции определяется в зависимости от притока сточных вод, подачи насосов и режима их работы, но не менее 5-минутной максимальной подачи одного из насосов. [10]

Вместимость приемного резервуара насосной станции , перекачивающей свежий осадок, определяют по объему осадка, выходящего из первичных отстойников за один выпуск. Минимальную вместимость прием-ного резервуара принимают из расчета 15-минутной непрерывной работы наибольшего насоса, установленного на насосной станции. Вместимость регулирующей емкости может быть уменьшена при непрерывной выгрузке осадка из первичных отстойников и откачивания его насосами. [11]

Вместимость приемных резервуаров насосных станций для перекачки бытовых сточных вод должна быть не менее 5-минутной максимальной подачи одного из насосов. [12]

Емкость приемных резервуаров насосных станций для перекачки ила определяется количеством осадка, выпускаемого единовременно из отстойников, метантенков, а также количеством секций этих сооружений. Производительность насосов определяется с учетом необходимого времени работы насосов для перемешивания осадка в метантенках. [13]

Объем приемных резервуаров насосных станций для перекачки ила на очистные сооружения определяется количеством осадка, выпускаемого одновременно из отстойников, метантенков, и количеством циркулирующего и избыточного ила. [15]

Расчет емкости приемного резервуара КНС с несколькими однотипными рабочими насосами

Представлены методы расчета насосных станций в соответствии с требованиями актуализированной редакции СНиП 2.04.03-85 «СП 32.13330.2012. Свод правил. Канализация. Наружные сети и сооружения». Рассмотрены основные требования данного СП и заводов-изготовителей насосных агрегатов к расчетам насосных станций. Выведена формула расчета требуемого рабочего объема насосных станций с несколькими однотипными рабочими насосами. Определена оптимальная логика работы насосов подобных насосных станций, рассмотрены режимы работы насосов, уровни включения и отключения их. Приведен пример расчета рабочего объема приемного резервуара рассматриваемых насосной станции с обоснованием выведенных формул. Показана возможность уменьшения габаритов насосных станций. Представлены обоснования применения рассмотренных формул расчета рабочего объема при расчете насосных станций.

В 2012 г. вышла актуализированная редакции СНиП 2.04.03-85 [1], согласно п.8.2.15 которой, вместимость подземного резервуара насосной станции следует определять в зависимости от притока сточных вод, производительности насосов, допустимой частоты включения электродвигателей и условий охлаждения насосного оборудования. Из всех требований [1], основное – это допустимая частота включений электродвигателя насоса, т.к. по притоку подбирается производительность насоса и учитывает этот параметр. Соответственно, расчет рабочего объема резервуара должен обеспечить условие, при котором, насосы не будут включаться больше допустимой частоты (указанной в паспорте на насос) при разном притоке в насосную станцию, меняющемся в зависимости от времени суток, т.к. это приведет к перегреву двигателя и поломке насоса. Для удовлетворения данного условия (требований СП) необходимо использовать формулу расчета требуемого рабочего объема, подробно рассмотренную в статье «Расчет емкости приемного резервуара канализационных насосных станций с погружными насосными агрегатами» опубликованной в «ВСТ» в 2009г, №11, [2]:

Формула (1) применима только для расчета требуемого рабочего объема малых КНС, в которых установлено не более одного рабочего насоса. При расчете объема средних и крупных канализационных насосных станций с несколькими однотипными насосами необходимо пользоваться формулой, которая обеспечит равномерную нагрузку на насосы и минимизирует рабочий объем, необходимый для правильной работы насосной группы. Излишний объем приведёт только к удорожанию объекта, загниванию сточных вод в станции и заиливанию дна приемной камеры.

Для правильного расчета минимального, требуемого рабочего объема приемного резервуара КНС с несколькими однотипными насосами необходимо соблюдать главное условие, как и для КНС с одним насосным агрегатом — насосы не должны включаться больше максимального числа раз за определенный промежуток времени (допустимая частота включения электрооборудования, п.8.2.15 [1]), т.е. двигатель насосного агрегата не должен перегреваться из-за постоянных включений. Проанализировав работу подобной КНС (приняв условный объем станции, подобрав насосы на максимальный приток, и рассчитываем частоту включений насосов при условиях притока в КНС от 1 до 100% от максимального, см. пример расчета в конце статьи), очевидно, что максимальное число пусков имеет место, когда приток в станцию задействует насосы в режиме, при котором постоянно работают все рабочие насосы за исключением одного, который работает попеременно, т.е. когда:

Рабочий насос, который функционирует попеременно, включается максимальное число раз, когда половину цикла он работает, а половину цикла набирается его регулирующий объем (объем V3, рис. 1), так же как и в станциях с одним рабочим насосом. Насосная станция работает с максимальной нагрузкой насосов, когда задействуется рабочий объем одного (последнего) рабочего насоса. Тогда в расчете рабочего объема всей КНС можно использовать производительность одного насоса, а не всей станции. При этом следует учесть необходимость программирования работы насосов на логику «последовательный пуск / последовательная остановка насосов» и добавить к рабочей высоте КНС уровни включения оставшихся насосов (ΔН). Каждый насос будет использовать свой рабочий объем / рабочую зону V1, V2, …, Vn (рис 1), выделение данных рабочих объемов / уровней необходимо для правильного программирования шкафа управления насосами и установки датчиков уровня в станции. При расчете глубины КНС, все рабочие объемы и уровни включений насосных агрегатов, в большинстве случаев, находятся ниже отметки подводящего коллектора (на рисунках 1 и 2, расположение подводящего коллектора показано условно).

На основании вышеизложенного преобразуем формулу (1):

Применяя чередование насосов при отключении, программируя контроллер управления насосными агрегатами на следующее чередование насосов: включение 1-го, включение 2-го, …, включение n-го, отключение 1-го, включение 1-го, отключение 2- го, включение 2-го, …, отключение n-го, включение n-го, происходит увеличение времени цикла во столько раз, сколько насосов участвует в чередовании (пример расчета в конце статьи подтверждает данное утверждение). Соответственно, применив данный режим работы насосов, можно уменьшить рабочий объем КНС, разделив его на количество насосов. Так как резервные насосы могут находиться в ремонте, в расчете учитываем только рабочие насосы (n).

Преобразуем формулу (3):

Полученная формула (4) рекомендована насосным заводом «Flygt» для расчета требуемого рабочего объема насосных станций [3].

Пример. КНС с максимальной производительностью q max = 1000 м³/ч = 16,67 м³/мин, количество рабочих насосов — 2 шт., расчетное количество пусков насоса в час, время цикла — 10 раз (Т=360 с), диаметр КНС — 3,0 м, минимально расстояние между поплавками 0,3 м. Производительность насосных агрегатов Q1= Q2 = 500 м³/ч = 138,89 л/с = 8,33 м³/мин.

Требуемый рабочий объем КНС по формуле (4) равняется:

Рассмотрим самый неблагоприятный режим работы насосов, определенный ранее на основании анализа работы подобной станции, когда приток в станцию q = Qобщ — Q/2 = 750 м³/ч = 12,5 м³/мин, согласно формулы (2).

1. Сточные воды q=12,5 м³/мин поступают в приемный резервуар КНС с рабочим объемом V=8,37 м³, уровень жидкости поднимается до отметки «Р1 старт» (рис.2), включается насос «А» производительностью Q1=8,33 м³/мин.
2. Насосный агрегат &qout;А» не справляется с притоком стоков, происходит наполнение резервуара до отметки «Р2 старт&qout;, за время t1=ΔHS/(q-Q1)=2,12/4,17=0,51 мин, включается насос &qout;В» производительностью Q2=8,33 м³/мин.
3. Оба рабочих насоса «А» и «В» совместно откачивают рабочий объем V2=V1=6,25 м³ и поступающие сточные воды q до отметки «Р2 стоп», за время t2=V2/(Q1+Q2-q)=6,25/(8,33+8,33-12,5)=1,5 мин, отключается насос «А».
4. Сточные воды q=12,5 м³/мин продолжают поступать в резервуар, насос «В» не справляется и уровень жидкости поднимается до отметки «Р2 старт», за время t3= V2/(q-Q2)=6,25/(12,5-8,33)=1,5 мин, включается насос «А».
5. Оба насоса откачивают рабочий объем V2 и поступающие сточные воды q до отметки «Р2 стоп», за время t4=t2=1,5 мин =1,5 мин, отключается насос «В».
6. Насос «А» не справляется с объемом поступающих сточных вод и уровень жидкости поднимается до отметки «Р2 старт», за время t5= V2/(q-Q1)=6,25/(12,5-8,33)=1,5 мин, включается насос «В».
7. Оба насоса откачиваю рабочий объем V2 и поступающие сточные воды q до отметки «Р2 стоп», за время t6=t2=1,5 мин, отключается насос «А».
8. Насос «В» не справляется с объемом поступающих сточных вод и через время t7= t3=1,5 мин, включается насос «А», и т.д.

Выполненный анализ работы рассматриваемой КНС показывает, что время цикла Т (время между последовательными пусками одного насоса) для насоса «А» равняется t1+t2+t3=3,51 мин, при первом его включении, и t4+t5+t6+t7=6 мин для второго и последующих включений. Для насоса «В» время цикла Т=t2+t3+t4+t5=6 мин для первого и последующих включений. Соответственно, насос «А» в первый час работы включится 11 раз, а в последующие часы 10 раз, насос «В» будет включаться 10 раз в час.

• двигатель насосного агрегата допускает кратковременное превышение номинальной нагрузки;
• в насосных станция устанавливаются резервные насосы, участвующие при чередовании общего количества насосов и увеличивающие время цикла насосов;
• вероятность того, что КНС будет работать в самом неблагоприятном для насосов режиме длительное время, когда q = Qобщ — Q/2, ничтожно мала;
• как правило, в расчетах участвуют не максимальные значения количества пусков насоса в час.

Принимая во внимание изложенное выше, мы можем пренебречь одиннадцатым пуском насоса «А» в первый час его работы. Выполняется основное требование производителей насосного оборудования, а значит, расчет выполнен правильно.

Была рассмотрена работа насосной станции с двумя рабочими насосами, но данный алгоритм работы и расчеты рабочего объема будут справедливы и в станциях с большим числом насосных агрегатов.

Вывод:
использование формулы (4) и предложенной логики работы насосов при расчете объема приемного резервуара канализационных насосных станций с несколькими однотипными рабочими насосами: в несколько раз сокращает требуемый рабочий объем станции; удовлетворяет требованиям актуализированной редакции СНиП 2.04.03-85 [1] и заводов-изготовителей насосов; обеспечивает бесперебойную работу насосных агрегатов на весь срок эксплуатации и сохраняет гарантии изготовителей насосов.

Литература

1. СП 32.13330.2012. Свод правил. Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85.
2. Дягилев М.А. Расчет емкости приемного резервуара канализационных насосных станций с погружными насосными агрегатами // Водоснабжение и санитарная техника, 2009, №11.
3. Dеsign recommendations for pump stations with midrange centrifugal Flygt wastewater pumps. ITT Flygt, 02.04.2008.

Автор статьи:
Дягилев Михаил Аркадьевич, главный инженер ООО «ТРИТОН».
тел.: +7 (846) 205-16-15.
эл. почта: mikhail.dyagilev@stormwater.ru

Подберем индивидуальное решение для вашей задачи. Оставьте заявку, и наш менеджер свяжется с вами.

ПРИЕМНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ

Как указывалось, вместимость приемных резервуаров определяется по графику притока и откачки сточных вод, при этом учитывается режим поступления стоков от промышленных предприятий.

В некоторых случаях приходится устанавливать насосы, подача кото­рых больше максимального притока сточных вод. Такая необходимость возникает, когда нельзя обеспечить требуемую (по нормам) скорость течения в напорном трубопроводе.

Большие насосные станции устраивают иногда без резервуаров, но с приямками для размещения сосунов насосов. На малых же насосных станциях, где ночной приток незначителен, вместимость приемного ре­зервуара иногда приходится увеличивать до пределов, вмещающих этот приток, или делать станцию автоматической.

Приямки для воронок должны иметь размеры, достаточные для раз­мещения в них всасывающих труб; диаметр всасывающей воронки D Должен составлять 1,3—1,5 D (где D — диаметр всасывающей трубы).

Расстояние от центра воронки до стены приямка должно быть не менее величины D и во всех случаях не менее 300 мм. Глубину приямка при­нимают равной 40—80 см в зависимости от диаметра всасывающих труб.

Дно приемного резервуара устраивают с уклоном к приямкам для возможности полной откачки воды из резервуара. Уклон должен быть не менее угла естественного откоса свежевыпадающего осадка (под во­дой). При бытовых сточных водах и водах производственных, аналогич­ных бытовым по характеру осадка, принимают уклон к приямкам не менее 0,1.

Расчетный уровень воды в приемном резервуаре должен быть ниже отметки лотка подводящего коллектора во избежание подпора воды в этом коллекторе и отложения в нем осадка.

По периметру наружных стен резервуара у его дна рекомендуется прокладывать трубопровод с открытыми отростками-тройниками. Этот трубопровод присоединяют к напорным трубопроводам насосов, что дает возможность периодически взмучивать накапливающийся в резервуаре осадок. Последний смывают также и струей воды. Для этого в приемном резервуаре устраивают поливочный кран, оборудованный шлангом с брандспойтом.

Приемный резервуар при соответствующем обосновании может быть устроен отдельно от насосной Станции, но обычно их размещают в одном здании. Устройство приемного резервуара под полом машинного здания, как правило, не допускается.

Во избежание засорения и повреждения рабочих колес насосов сточ­ная вода, поступающая на насосную станцию, должна проходить через решетки с механической очисткой, рассчитанные на задержание крупных примесей и посторонних предметов (табл. 3.17).

Ширина Прозоров решетки и масса отбросов, снимаемых с решеток

Ф16/27; Ф14.5/10; Ф25.5/14; Ф45/21; Ф57,5/9,5