Типы и конструкции насосных станций.

Общие сведенья об автоматизации насосных станций.

Автоматизация –это управление производственным процессом по выработанной программе или установленным критериям (без участия человека с помощью приборов, устройств и управляющих машин). Автоматизация может быть осуществлена только в тех случаях, когда все производственные процессы механизированы.

При автоматизации систем происходит внедрение в производство технических средств, которые управляют процессами без непосредственного участия человека. Автоматизация приводит к улучшению показателей эффективности производства, улучшению качества, увеличению количества и снижению себестоимости выпускаемой продукции.

Внедрение АСУ в производство обеспечивает: сокращение потерь от брака и отходов, уменьшение численности основных рабочих, снижение капитальных затрат на строительство зданий, увеличение межремонтных сроков работы оборудования. Благодаря автоматизации производства тяжёлый труд рабочих заменяется на более лёгкий, что значительно увеличивает производительность труда и уменьшает трудоёмкость.

На автоматической насосной станции процессы, связанные с пуском, остановкой и контролем за состоянием насосно-силового оборудования осуществляются в строго установленной последовательности автоматическими устройствами, без участия человека.

При управлении осуществляется контроль за пуском, остановкой и аварийным, остановкой и аварийными изменениями работы погружного насоса, за давлением во всасывающей и напорных линиях, за открытием и закрытием задвижек на трубопроводе в определённые моменты при пуске и остановке, за выполнением насосом установленного режима при пуске, работе и остановке, за отоплением и вентиляцией станции. В случае появления неполадок срабатывает реле защиты, выключая агрегат из работы. Последующее включение агрегата в работу возможно лишь после устранения неполадок.

 

Выбор электродвигателей.

Насосные агрегаты (насосы и приводные двигатели к ним), как пра­вило, поставляются заказчику заводом-изготовителем в комплекте. Поэто­му при проектировании обязательно надо обращать внимание на напряже­ние электродвигателей, от которого существенно будет зависеть электри­ческая схема насосной станции.

При раздельной поставке или при частичной замене изношенного оборудования электродвигатель к насосу приходится подбирать. Электро­двигатель подбирается по частоте вращения, рабочему положению (гори­зонтальный, вертикальный), мощности, напряжению и виду исполнения. В сухих отапливаемых помещениях устанавливают электродвигатели в защищенном исполнении с нормальной изоляцией, в неотапливаемых по­мещениях - с противосыростной изоляцией и в особо сырых (заглублен­ных) - закрытые электродвигатели.

При выборе типа электродвигателей основных насосов придержива­ются примерно следующего принципа. До мощности 250 кВт устанавли­вают асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором напряжением 380 В при мощности до 100 кВт и 6000 В при больших мощностях). Если мощности превышают 250 кВт, устанавливают син­хронные электродвигатели высокого напряжения (6000, 10000 В).

Асинхронные двигатели просты, компактны, но загружают сеть на­магничивающим током (cos j < 1). У синхронных двигателей cos j равен или больше единицы, что улучшает коэффициент мощности сети и экономит электроэнергию. Недостатком синхронных двигателей является их большая масса и большие (вместе с возбудителем) габариты.

Мощность, необходимая для привода насоса, определяется по формуле

где k - коэффициент запаса, учитывающий возможные перегрузки элек­тродвигателя при эксплуатации, например, при запуске; определяется в за­висимости от Р по табл. 2.1; р - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2; Q_M - максимально возмож­ная подача насоса, определяемая режимной точкой системы «насосы - сис­тема водоводов», м³/с; Н _м - напор, соответствующий максимально воз­можной подаче Q_M, м; ц _м - кпд насоса, соответствующий Q_M.

Максимально возможная подача одного насоса при отключении ос­тальных работающих определяется по графику совместной работы насосов и водоводов насосной станции.

Типы электродвигателей.

При выборе типа электродвигателей основных насосов придержива­ются примерно следующего принципа. До мощности 250 кВт устанавли­вают асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором напряжением 380 В при мощности до 100 кВт и 6000 В при больших мощностях). Если мощности превышают 250 кВт, устанавливают син­хронные электродвигатели высокого напряжения (6000, 10000 В).

Асинхронные двигатели просты, компактны, но загружают сеть на­магничивающим током (cos j < 1). У синхронных двигателей cos j равен или больше единицы, что улучшает коэффициент мощности сети и экономит электроэнергию. Недостатком синхронных двигателей является их большая масса и большие (вместе с возбудителем) габариты.

Мощность, необходимая для привода насоса, определяется по формуле

где k - коэффициент запаса, учитывающий возможные перегрузки элек­тродвигателя при эксплуатации, например, при запуске; определяется в за­висимости от Р по табл. 2.1; р - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2; Q_M - максимально возмож­ная подача насоса, определяемая режимной точкой системы «насосы - сис­тема водоводов», м³/с; Н _м - напор, соответствующий максимально воз­можной подаче Q_M, м; ц _м - кпд насоса, соответствующий Q_M.

Максимально возможная подача одного насоса при отключении ос­тальных работающих определяется по графику совместной работы насосов и водоводов насосной станции.

Типы и конструкции насосных станций.

Строительство насосной станции должно выполняться в наиболее короткие сроки при возможно меньшей его стоимости с применением совершенного строительного оборудования и передовых методов труда. В связи с этим в конструкциях насосных станций должны применяться унифицированные строительные детали с размерами, кратными строи­тельному модулю (6 м) или его частям.

В состав сооружений насосной станции кроме машинного зала, в ко­тором размещаются насосы, могут входить:

- для станции I подъема - водозаборные сооружения, водоприемни­ки и камеры переключений;

- для станций II подъема - резервуары чистой воды и камеры пере­ключений;

- для циркуляционных насосных станций - водоприемники и камеры переключений;

- для насосных станций систем водоотведения - приемные резервуа­ры с решетками.

Электрическое хозяйство и трансформаторная подстанция могут располагаться в одном помещении с машинным залом или быть вынесен­ными в отдельно стоящее здание.

В зависимости от природных и производственных условий некото­рые из вышеперечисленных сооружений могут функционально объеди­няться или отсутствовать в схеме насосной станции.

Часто машинный зал насосной станции объединяется в одну строи­тельную конструкцию с водоприемником (насосные станции I подъема) или с приемным резервуаром (насосные станции водоотведения). Такие насосные станции называются совмещенными.

В зависимости от типа насосного оборудования различают насос­ные станции с горизонтальными и вертикальными, центробежными и осе­выми насосами.

По расположению насосов относительно уровня воды в водоеме, приемном резервуаре или резервуаре чистой воды различают станции: с насосами, установленными с положительной высотой всасывания; с на­сосами, установленными с подпором (под залив).

По расположению машинного зала относительно поверхности зем­ли насосные станции бывают: наземные, частично заглубленные (полуза­глубленные), заглубленные, подземные.

В наземных насосных станциях отметка пола машинного зала опре­деляется планировочными отметками окружающей земли. В этих станциях при необходимости предусматривается въезд автомобиля в машинный зал, и насосы к месту установки могут быть поданы подъемно-транспортным оборудованием непосредственно с кузова автомобиля. В полузаглубленных насосных станциях пол машинного зала заглублен по отношению к по­верхности окружающей земли. Характерной особенностью таких станций является отсутствие перекрытия между первым этажом и машинным залом. Одно и то же подъемно-транспортное оборудование обслуживает монтаж­ную площадку на уровне первого этажа и заглубленный машинный зал.

Особенностью заглубленных насосных станций является наличие пе­рекрытия между машинным залом и первым этажом. Пространство над машинным залом в заглубленных насосных станциях используется для размещения вспомогательных помещений. При большом заглублении на­сосных станций (шахтный тип) между машинным залом и поверхностью земли могут устраиваться дополнительные подземные этажи, на которых располагается вспомогательное оборудование.

Подземные насосные станции расположены полностью под землей и, как правило, не имеют надземной части (верхнего строения). Они неве­лики и управление ими автоматизировано. Подземными, например, могут проектироваться станции забора подземных вод.

По форме подземной части в плане насосные станции могут быть: прямоугольными, круглыми, эллиптическими и сложной конфигурации. Прямоугольная форма обеспечивает лучшие условия для строительства как подземной, так и надземной части из унифицированных деталей. Круглая и эллиптическая формы позволяют легче воспринимать гидростатическое давление и давление грунта бетонными и железобетонными конструкция­ми подземной части, а также вести строительство опускным способом. По характеру управления насосные станции могут быть: с ручным управлением - все или часть операций по управлению аг­регатами производятся обслуживающим персоналом;

автоматические - все операции по включению и выключению агре­гатов производятся автоматически в зависимости от уровня воды в емко­стях, давления или расхода воды в трубопроводах;

полуавтоматические - насосный агрегат включается или выключает­ся от единичной команды, заданной эксплуатационным персоналом, а вся дальнейшая работа выполняется автоматически;

с дистанционным управлением - управление насосной станцией про­изводится из диспетчерского пункта, значительно удаленного от станции.

Приступая к проектированию, студент должен выбрать соответст­вующий тип насосной станции. Это решение может корректироваться в процессе проектирования. На практике тот или иной тип насосной станции обычно выбирают путем технико-экономического сравнения нескольких вариантов.