Энергетическое хозяйство промышленного предприятия как объект управления. Системы водоснабжения

 

Телемеханика - область науки, охватывающая теорию и технические средства контроля и управления объектами на расстоянии с применением специальных преобразованных сигналов для эффективного использования каналов связи.

 

Система водоснабжения

Комплекс сооружений и оборудования, предназначенных для забора, очистки и обработки воды, поступающей из источников водоснабжения, для хранения запасов воды, а также подачи и распределения ее между потребителями, называют системой водоснабжения или водопроводом.

Современные промышленные предприятия потребляют обычно много воды для производственных технологических целей и для различных энергетических установок. Вода необходима также для хозяйственно-питьевых, санитарно-гигиенических, противопожарных и других нужд.

Водопровод, предназначенный для снабжения производственной (технической) водой промышленного предприятия или отдельных его цехов, называют производственным. Для обеспечения хозяйственных и бытовых потребностей людей в городах и поселках, а также непосредственно на предприятиях служит хозяйственно-питьевой (или просто хозяйственный) водопровод.

В большинстве случаев на промышленных предприятиях вода для тушения пожара берется непосредственно из производственного или хозяйственно-питьевого водопровода, который в этом случае называют производственно-противопожарным или хозяйственно-противопожарным. Как правило, на промышленных предприятиях противопожарный водопровод совмещается с хозяйственным. Противопожарные водопроводы бывают высокого или низкого давления.

В водопроводах высокого давления вода для тушения пожара подается непосредственно от гидрантов под напором, имеющимся в водопроводной сети. Напор же воды во время тушения пожара создается специальными противопожарными насосами высокого давления, установленными на насосных станциях.

В противопожарных водопроводах низкого давления насосными станциями во время тушения пожара обеспечивается лишь увеличенный расход воды за счет включения в работу дополнительных или более мощных насосов. Повышенный же напор, необходимый для тушения пожара, создается в этом случае передвижными пожарными насосами (автонасосами, монопомпами), подвозимыми пожарной командой непосредственно к месту пожара и забирающими воду из водопроводной сети через гидранты.

Производственные сточные воды от различных объектов предприятия, а также бытовые сточные воды из производственных и служебных зданий предприятий принимаются, очищаются и отводятся с помощью канализационных сооружений.

В системах производственного водоснабжения отработанная вода во многих случаях не выбрасывается в водоем, а после соответствующей обработки снова используется в производстве. В отличие от прямоточной схемы производственного водоснабжение в этих случаях применяется последовательная, или оборотная, схема.

При последовательной схеме производственного водоснабжения отработавшая на одном объекте вода используется повторно или многократно непосредственно или после необходимой обработки. При такой схеме водоснабжения расход воды из источника сокращается по сравнению с прямоточной схемой в 2 раза и более.

Наиболее рациональной во многих случаях является оборотная схема производственного водоснабжения, при которой отработавшая вода охлаждается в градирнях или брызгальных бассейнах, очищается, если она была загрязнена в процессе работы, и вновь многократно используется для тех же целей.

Оборотная схема водоснабжения позволяет использовать источники ограниченной мощности. Она выгодна при расположении источника на значительном расстоянии от промышленного предприятия или при большой разнице между уровнями заводской площадки и воды в источнике и позволяет максимально уменьшить загрязнение водоемов сточными водами. При такой схеме из источника пополняются свежей технической водой только потери воды за счет утечек и испарения.

Вода, необходимая для нужд промышленного предприятия, забирается из различных источников.

 

Источники водоснабжения

Источники водоснабжения могут быть как поверхностными, так и подземными. В качестве поверхностных источников водоснабжения промышленных предприятий используют реки и озера. В приморских районах для производственного водоснабжения может быть использована также морская вода.

Подземные источники водоснабжения базируются на подземных водах, образуемых вследствие просачивания в глубь земли атмосферных и поверхностных вод. Для целей водоснабжения из подземных вод чаще всего используют артезианскую воду, заполняющую водоносные слои земли, заключенные между водоупорными породами.

В ряде случаев для питания промышленного предприятия используют так называемые подрусловые воды – мощные подземные потоки воды, обычно связанные с открытым потоком в речном русле и питающиеся за счет речной воды. Качество подрусловых вод, как правило, выше, чем качество воды в поверхностных источниках.

 

Водозаборные сооружения

Комплекс сооружений, предназначенных для забора воды из источника, называется водозаборным сооружением. Водозаборы часто совмещаются с насосными станциями первого подъема.

Водозаборы могут быть береговыми, когда вода забирается из источника непосредственно у берега реки или водоема. Такие водозаборы сооружают при достаточной глубине реки у берега, достаточной устойчивости берега и допустимой загрязненности воды. При отсутствии какого-либо из указанных факторов водоприемные устройства выносят непосредственно в русло реки (русловый водозабор) или сооружают ковшовые водозаборы, представляющие собой разновидность обычных береговых водозаборов, перед которыми устраиваются искусственные водоемы - ковши.

Для предотвращения попадания в водозаборные сооружения плавающих предметов (бревен, мусора, водорослей, рыбы и др., а в зимнее время льда и шути) на этих сооружениях устанавливают решетки и сетки.

Вода, поступая внутрь сетки, проходит через нее в обе стороны и попадает в приемную камеру. Механические примеси, находившиеся в воде, остаются при этом на полотне сетки. По мере эксплуатации сетка загрязняется, затем поворачивается и очищается струей напорной воды, подаваемой с наружной стороны сетки. Смываемые с сетки загрязнения попадают в грязевой лоток и сбрасываются в канализацию. Сетка приводится во вращение электродвигателем.

 

Насосные станции

Наиболее ответственным звеном в системе водоснабжения промышленного предприятия являются насосные станции.

Насосная станция представляет собой комплекс оборудования и аппаратуры, обеспечивающих: подачу заданного количества воды в требуемом направлении и при определенном давлении, необходимые переключения в схеме, регулирование подачи воды, автоматическую работу оборудования или управления им, контроль за работой отдельных элементов схемы и основными технологическими параметрами.

На насосной станции устанавливают насосы различных типов, задвижки, затворы и другую трубопроводную арматуру, контрольно-измерительные приборы, аппаратуру для автоматизации работы насосной станции и контроля за ее работой, вентиляционное и другое оборудование.

По своему назначению и расположению в общей схеме водоснабжения насосные станции бывают:

· Насосные станции первого подъема забирают воду из источника водоснабжения и передают ее на очистные сооружения или непосредственно в сеть (если очистка воды не требуется).

· Артезианские насосные станции являются разновидностью насосных станций первого подъема в тех случаях, когда снабжение потребителей хозяйственно-питьевой водой производится из артезианских скважин за счет подземных источников (на артезианских насосных станциях устанавливают специальные насосы - как правило, по одному или по два на станции).

· Насосные станции второго подъема подают потребителям очищенную воду, обычно из резервуаров чистой воды.

· Циркуляционные насосные станции сооружаются при наличии на предприятии оборотных систем водоснабжения и служат для приема из цехов отработавшей горячей воды и подачи ее на водоохлаждающие устройства, а также для подачи охлажденной воды обратно в цеха для технологических нужд.

· Повысительные насосные станции сооружают в тех случаях, когда на данном участке требуется создание увеличенного напора воды по сравнению с напором, имеющимся в остальной системе водоснабжения.

Сети водоснабжения представляют собой совокупность магистральных (питающих) водоводов, по которым вода подается от насосных станций в районы ее потребления, и распределительных линий, по которым вода поступает из магистральных водоводов к отдельным потребителям. По своей конфигурации сети бывают кольцевые и тупиковые.

 

Очистка воды

Вода, получаемая из естественных источников, содержит различные механические и химические примеси, растительные и животные организмы. Количество и состав этих примесей весьма разнообразны и зависят от многих факторов.

Основными способами очистки воды являются:

1. Осветление воды - удаление из воды взвешенных в ней веществ.

  Осветление воды достигается отстаиванием ее в отстойниках, пропуском воды через слой ранее выпавшего осадка в так называемых осветлителях, фильтрованием поды через слой зернистого фильтрующего материала в фильтрах.

Для ускорения процесса осаждения взвешенных частиц в воду добавляют различные химические вещества, называемые коагулянтами. В результате реакции коагулянтов с содержащимися в воде солями образуются хлопья, которые быстро осаждаются и увлекают за собой взвешенные в воде частицы.

2. Обеззараживание - уничтожение содержащихся в воде бактерий.

Обеззараживание воды производят главным образом путем ее хлорирования. Под действием хлора находящиеся в воде бактерии погибают. Хлорирование осуществляется газообразным (жидким) хлором или в некоторых случаях – раствором хлорной извести.

Важной характеристикой воды, определяющей пригодность ее для тех или иных нужд, является ее жесткость, которая определяется содержанием в ней солей калия и магния, выраженным в миллиграмм-эквивалентах на 1 л воды (м-экв/л).

Смягчение воды производится либо путем выделения и осаждения солей специальными реагентами, либо путем фильтрации воды через слой материала, называемого катионитом. Катиониты обладают способностью обменивать катионы содержащегося в них натрия или водорода на катионы кальция или магнии, растворенного в воде

 

Охлаждение оборотной воды

В системах оборотного водоснабжения отработавшую нагретую воду перед ее повторным использованием необходимо охладить до заданной исходной температуры. Для охлаждения оборотной воды применяют специальные сооружения, такие как градирни, брызгальные бассейны, пруды-охладители. На всех этих сооружениях охлаждение воды происходит за счет испарения части воды и передачи части тепла холодному воздуху.

В прудах-охладителях испарение воды происходит непосредственно с водной поверхности без каких-либо дополнительных устройств.

В брызгальных бассейнах охлаждаемая вода разбрызгивается через специальные сопла, что увеличивает поверхность соприкосновения воды с воздухом, а следовательно, и интенсивность ее охлаждения.

 

Запасные емкости

Для компенсации неравномерности подачи и потребления воды в системах водоснабжения устраивают водонапорные башни или резервуары. На промышленных предприятиях во многих случаях такие сооружения одновременно предназначаются для хранения неприкосновенного запаса воды для снабжения водой наиболее ответственных потребителей в случае аварии на насосных установках, а также для тушения пожара. Неприкосновенный запас при этом рассчитывается как дополнение к регулирующему запасу. Неприкосновенный противопожарный запас воды должен обеспечить возможность тушения пожара в течение времени, установленного нормативными документами.

Водонапорные запасные резервуары располагают обычно в земле. Водонапорная башня представляет собой бак, установленный на требуемой по расчету высоте на специальной поддерживающей конструкции.