Всасывающие, подводящие и напорные трубопроводы

Всасывающие трубопроводы подводят воду от камер водозаборных сооружений к всасывающим патрубкам насосов. Давление в них может быть меньше атмосферного, поэтому они должны быть герметичны. Всасывающие трубопроводы прокладывают только стальные. Если насосы работают только с отрицательной высотой всасывания (находятся «под заливом»), то трубы, транспортирующие воду к насосам, называют подводящими.

Прокладывают трубы с подъемом к насосам для того, чтобы не образовывались воздушные мешки. Входная часть заглубляется под минимальный уровень воды настолько, чтобы не попадал воздух через воронку, формирующуюся при работе насоса. Всасывающие трубопроводы   проектируют по возможности короткими (до 30 м) с минимальным числом стыков, поворотов и переходов (резкие переходы и повороты не допускаются), чтобы потери напора в них были небольшими. Число таких трубопроводов принимают равное числу насосов. Всасывающие трубопроводы вне здания насосной станции прокладывают на опорах, устанавливаемых с учетом глубины промерзания грунта. Внутри здания всасывающие трубопроводы диаметром более 300 мм прокладывают выше пола, а диаметром до 300 мм – как выше, так и ниже (в специальных каналах) пола. Заполняют их водой перед пуском основных насосов с помощью вакуумных насосов с водовоздушными баками. Для предотвращения опорожнения при отключении насосов на всасывающих трубопроводах диаметрами до 400 мм допускается устанавливать специальные приемные клапаны, закрытые сеткой, работающие как обратные, хотя это и приводит к возрастанию гидравлического сопротивления. Если насос в отдельные периоды работает с отрицательной высотой всасывания, то для возможности его отключения или замены всасывающие трубопроводы оснащают запорной арматурой (укороченными задвижками, имеющими меньшие габаритные размеры и массу, чем обычные), или дисковыми затворами, рассчитанными на небольшое давление.

Расчет всасывающих труб заключается в определении размеров ее отдельных элементов (рис. 4.10).

 

Рис. 4.10. Схема всасывающей трубы насоса

 

Расчетная формула для определения диаметров имеет следующий вид:

,                                         (20)

где Q_р – расчетный расход насоса, м³/с;

v_оп – оптимальная скорость движения воды.

На входе во всасывающую трубу скорость принимается равной 0,6–0,8 м/с, а в трубе она равна 1,0–1,5 м/с. Переход от большого диаметра к меньшему осуществляется при помощи одностороннего конуса с горизонтальной верхней образующей, что препятствует защемлению воздуха.

Длина переходного конуса определяется по формуле

ℓ_к = (3 – 4) ∙ (d_тр – d_в.п),                               (21)

где d_тр – диаметр трубы;

d_в.п – диаметр всасывающего патрубка.

Подводящие трубопроводы находятся всегда под избыточным давлением воды и поэтому выполняются не только стальными, но и железобетонными (сборными и монолитными) как с подъемом, так и с понижением к насосу. В зданиях насосных станций, оборудованных вертикальными центробежными или осевыми насосами, подводящие трубопроводы выполняют в бетонных армированных блоках, находящихся у основания здания. Их форма показана на рис. 4.11. Камерный подвод (рис. 4.11, а) применяют при сравнительно небольшой подаче насосов с диаметром рабочего колеса менее 87 см. Для крупных насосов применяют коленчатый подвод (рис. 4.11, б и в).

 

  а                                     б                                    в

Рис. 4.11. Формы подводящих трубопроводов:

а – с камерным подводом; б и в – с коленчатым подводом

 

Напорные трубопроводы отводят воду от насосов и транспортируют до водовыпускного сооружения. Различают внутристанционные и внестанционные напорные трубопроводы. На трубопроводах, расположенных внутри здания насосной станции, размещают: запорную (задвижки), предохранительную (обратные клапаны), измерительную (водомеры) арматуру.

Число внестанционных напорных трубопроводов может быть меньше количества установленных насосов, т. е. 2–3 насоса объединяют для работы на одну нитку напорного трубопровода (рис. 4.12).

 

Рис. 4.12. Схемы объединения напорных трубопроводов

 

Материал трубопроводов выбирают в зависимости от расчетного давления и диаметра. Расчетное давление определяют исходя из высоты подъема воды и потерь напора в трубопроводе с учетом повышения давления при возможном возникновении гидравлического удара.

 

Запорная (задвижки)