Проектирования насосных станций производственного водоснабжения

Специфическими особенностями, с которыми приходится встречаться при проектировании насосных станций для систем производственного водоснабжения, являются: необходимость бесперебойной подачи воды к агрегатам и цехам, где даже кратковременное прекращение подачи воды вызывает аварию (например, печи для плавки или нагревания металла на металлургических заводах, некоторые производства химических и нефтеперерабатывающих заводов и др.), работа насосных агрегатов на воде с высокими температурами 45—50° (в системах оборотного водоснабжения) и необходимость подачи больших расходов воды. Все эти требования сказываются как на выборе типа оборудования и схеме решения насосных станций производственного водоснабжения, так и на их конструктивных особенностях.

Мероприятия по обеспечению бесперебойной работы насосной станции

Даже при наличии двух источников питания электроэнергией возможны кратковременные (на несколько минут) перерывы в ее подаче. Во избежание аварий на производстве, насосные агрегаты в особых случаях снабжают приводами от двигателей внутреннего сгорания или паротурбинами. Применять двигатели внутреннего сгорания особенно не рекомендуется, так как они требуют времени для запуска.

Паротурбины устанавливаются обычно на одном валу с насосом и электродвигателем. Отечественные заводы выпускают паротурбины небольших мощностей (до 600—700 квт), снабженные автоматами, обеспечивающими немедленный пуск в работу турбины при падении числа оборотов электродвигателя. Для этого необходимо, чтобы паротурбина находилась постоянно в прогретом состоянии. Следовательно, при применении парорезерва на насосных станциях имеют место дополнительные эксплуатационные затраты на расход пара. Поэтому, когда есть возможность использовать паротурбины с противодавлением, целесообразна постоянная работа насосов от турбопривода, при этом одновременно должен иметься резервный электродвигатель.

На насосных станциях производственного водоснабжения должна быть предусмотрена возможность замены или ремонта любой детали оборудования без остановки станции, не допуская при этом снижения подачи расхода ниже аварийного (70—80% от расчетного).

Практически это приводит к необходимости устройства самостоятельных всасывающих линий для каждого из насосов и установки спаренных задвижек на напорных линиях насосной станции. На рис. приведена схема расстановки задвижек, при которой ремонт или смена любой задвижки позволяет выключить из работы только один насос.

Схема расстановки задвижек у насосов системы производственного водоснабжения

Как правило, включение и выключение агрегатов на производственных насосных станциях автоматизировано (в зависимости от давления в напорном трубопроводе или горизонта воды в водозаборном колодце). При остановке какого-либо действующего насоса в работу автоматически включается резервный агрегат. Их число определяется из условий необходимости подачи аварийного расхода воды при наличии одного из агрегатов в состоянии планового ремонта и неожиданной остановки второго агрегата. Немедленное включение резервного насоса может быть обеспечено только при условии установки насосов под заливом. При этом верхняя точка корпуса насоса должна находиться ниже минимального горизонта воды в водозаборном колодце.

Применение вакуум-насосов в этих случаях не может быть рекомендовано, так как продолжительность заполнения водой насоса и всасывающего трубопровода, особенно большого диаметра, обычно составляет несколько минут (от 3 до 5 мин.), а всасывающие клапаны большого диаметра отсутствуют.

Насосы под заливом следует устанавливать и в случаях их работы на воде с температурой 45° и выше, что имеет место в летнее время в системах оборотного водоснабжения: при подаче отработанной воды, после охлаждения некоторых типов печей и агрегатов, на пдоохладители. Вакуумметрическая высота всасывания центробежных насосов при наличии воды такой температуры резко снижается и с учетом потерь во всасывающих трубах, а в отдельных случаях и барометрического давления, геометрическая высота всасывания практически составляет минимальную величину. Учитывая рекомендации заводов-изготовителей насосного оборудования принимать расчетные данные о допускаемой высоте всасывания насосов с некоторым запасом, установка под залив насосов, работающих на теплой воде, является совершенно оправданной.

Типы насосного оборудования

Насосные станции производственного водоснабжения, преимущественно береговые станции первого подъема, имеют значительные заглубления. В этих случаях для уменьшения объема строительных работ и удешевления строительства рекомендуется применять вертикальные или пропеллерные насосы (в зависимости от расчетного напора и производительности станции). При проектировании станций небольшой производительности, когда вертикальные и пропеллерные насосы по своей характеристике не могут быть применены, целесообразно устанавливать артезианские насосы.

На наземных и полузаглубленных насосных станциях второго подъема, включающих несколько групп насосов, как правило, применяются горизонтальные центробежные насосы. Такое решение принимается из-за конструктивных затруднений, возникающих при совмещении в одном здании горизонтальных и вертикальных насосов. При проектировании насосных станций производственного водоснабжения возможны варианты одновременного применения вертикальных (центробежных) и пропеллерных насосов.

В насосных станциях, оборудованных мощными насосными агрегатами, зачастую приходится предусматривать специальную сеть подвода воды к подшипникам насосов для их охлаждения.

Трубопроводы и оборудование

Большие диаметры трубопроводов и значительный вес арматуры и оборудования насосных станций производственного водоснабжения ставят перед проектировщиками дополнительные задачи.

При установке мощных, низконапорных горизонтальных насосов желательна прокладка трубопроводов с минимальным количеством фасонных частей (особенно колен) для уменьшения местных потерь напора в станции, которые могут составить высокий процент от мощности агрегата. Для этого зачастую целесообразно прокладывать трубы по поверхности пола. Однако при этих решениях необходимо разрабатывать систему служебных мостиков и рабочих площадок у агрегатов для их обслуживания и осмотра задвижек, имеющих высоту 3— 4 м. Последние, как правило, проектируются с электроприводом, позволяющим производить автоматическое (и дистанционное) управление насосной станцией и в 2—4 мин. осуществить открытие или закрытие задвижки диаметром 500 — 1ООО мм (при ручном управлении эта операция требует наличия 2—4 человек и занимает до 30—40 мин.).

Задвижки большого диаметра являются самой тяжелой и дорогостоящей арматурой насосных станций. Поэтому для облегчения кранового оборудования, уменьшения размеров здания и удешевления арматуры рекомендуется устанавливать на всасывающих линиях насосов, а при низконапорных агрегатах и на напорных трубопроводах укороченного типа задвижки (на давление р = 2,5 кг/см2). При расчетном давлении, превышающем р=2,5 ати, и диаметрах трубопроводов более 500 — 600 мм можно устанавливать запорную арматуру размерами на 1 — 2 диаметра меньше сечения трубопровода с установкой переходных патрубков.

Пролет насосной станции может быть уменьшен при выносе из пределов станции сборных напорных трубопроводов и размещении задвижек на них в отдельных камерах. Это решение должно быть проверено соответствующими технико-экономическими подсчетами. При низконапорных насосах в ряде случаев может оказаться экономичным заменить сборный трубопровод, с его дорогостоящими задвижками, сооружением сливной секционированной камеры, горизонт воды в которой должен обеспечивать подачу воды к потребителям.