Водопровідні насосні станції

Насосною станцією називаєтьсякомплекс гідротехнічних споруд і обладнання, призначений для забирання води із джерела і подачі її в напірний резервуар або в розподільчу мережу.

 

До складу вузла будь-якої насосної станції входять: будівля насосної станції, водоприймальна частина (колодязь чи оголовок із самотічними трубами), гідромеханічне обладнання, допоміжне обладнання (вантажопідйомники, вентиляція та ін.).

При підземному джерелі води будівля насосної станції може бути надземною і підземною. Вони улаштовуються безпосередньо над свердловиною. Надземна будівля являє собою павільйон, стіни якого будуються з цегли чи інших стінових матеріалів, а покрівля - зі збірного залізобетону (плита) або шиферу (рис. 5.20). У залізобетонній плиті робиться монтажний люк для підняття насоса, а при шиферній покрівлі для підняття насоса з покрівлі знімається лист шиферу, розташований безпосередньо над свердловиною. Підземна будівля робиться у вигляді колодязя круглої чи прямокутної форми (рис. 5.23).

В якості гідромеханічного обладнання, як зазначалося вище, застосовуються насоси ЕВВ. Насос підбирається за максимальною годинною витратою води в системі водопостачання, тобто подача води насосом повинна забезпечувати її витрату системою за годину максимального водоспоживання. Напір Н _н, при підбиранні насоса, визначається за залежністю

Н _н =Н _г + h _в,     (5.12)

де Н _г - геометрична висота підняття води; h _в - втрати напору у водопідйомному трубопроводі.

 

У цьому випадку геометрична висота підняття води Н _г визначається за залежністю

Н _г=(h _д + 1) + Н _б + h _бк,           (5.13)

де h _д - глибина залягання динамічного рівня води; 1 - мінімальна глибина занурення насоса нижче динамічного рівня води (один метр); Н_б - висота башти; h _бк - висота стовпа води в баку.

Для підняття води із свердловин можуть застосовуватися і вітроводопідйомні установки з поршневими насосами (рис. 5.24).

При поверхневому джерелі води насосні станції поділяються на станції першого і другого водопідйому. Насосна станція першого водопідйому подає воду із джерела на очисні споруди, а другого – подає очищену воду споживачам. Будівлі цих насосних станцій робляться з цегли та інших стінових матеріалів, перекриття - із залізобетонних плит. В якості гідромеханічного обладнання в них використовуються відцентрові насоси типів "К" чи "Д". У будівлі насосної станції розташовується допоміжне обладнання (рис. 5.25).

 

Подача насосної станції першого водопідйому визначається за формулою

Q = α W _{доб max} / T,                 (5.14)

де а - коефіцієнт, який враховує витрату води на експлуатаційні потреби (а = 1,025... 1,08); W _{доб max} - максимальний добовий об'єм води, яка подається системою споживачам; Т - кількість секунд у добі (86400).

Повний напір, згідно з рис. 5.25, визначається за залежністю

Н = h _ус + h _наг + h _{в ус} + h _{в нагн},           (5.15)

де   h _ус - висота усмоктування; h _наг - висота нагнітання;   h _{в ус} - втрати напору в усмоктувальному трубопроводі;   h _{в нагн} - втрати напору в нагнітальному трубопроводі.

Аналогічно розраховуються показники й насосної станції другого водопідйому.

Напірно-регулюючі споруди.

Напірно-регулюючі споруди призначені для регулювання витрати води, вирівнювання напорів у мережі і підвищення надійності роботи систем водопостачання. До них належать водонапірні башти, резервуари і гідропневматичні установки.

Водонапірні башти. Це напірнорегулюючі споруди, в яких бак розташований на штучній опорі і піднімається над поверхнею землі. Розташовують водонапірні башти в місці з найвищою відміткою поверхні землі на початку, у центрі або в кінці водопровідної мережі, але якнайближче до неї.

Навколо башти робиться зона санітарної охорони радіусом 15м. Найбільш розповсюдженими є металеві башти-колони заводського виготовлення конструкції інженера Рожновськог (рис. 5.26). Вони мають висоту 12, 15 і 18 м і об'єм бака 15, 25

 

 і 50 м³. Основними складовими частинами башти є стовбур і розташований на ньому бак.

Вода в башту подається і забирається з неї трубопроводом, приєднаним до нижньої частини стовбура (нижнє живлення). При заповненні башти водою надлишок її, до відключення насоса, витікає по переливній трубі і падає на землю біля башти.

Висота водонапірної башти Н _б визначається після гідравлічного розрахунку водопровідної мережі і визначення диктуючої точки за формулою

Н _б = Н _{д т} + Σ h _в+(z_д– z_б).         (5.16)

де Н _{д т} - вільний напір в диктуючій точці; Σ h _в - сума втрат напору води на шляху від башти до диктуючої точки;   z_д - відмітка поверхні землі в диктуючій точці; z_б - відмітка поверхні землі в місці розташування башти.

Диктуючою називається точка в системі водопостачання, в яку найскладніше подати воду.

Регулюючий об'єм бака водонапірної башти W _б визначається за залежністю

W _б = Q/4·n _доп.               (5.17)

де Q - подача насоса, м³/год, у годину максимального водоспоживання; n _доп -допустима кількість включень насоса на годину, 2...6.

Резервуари - це споруди, призначені для зберігання господарських, протипожежних, технологічних і аварійних запасів води. Вони класифікуються: за призначенням - запасні, регулюючі, запасно-регулюючі; за висотним розташуванням - напірні і безнапірні; за формою в плані - круглі і прямокутні; за степенем заглиблення - незаглиблені, напівзаглиблені й заглиблені; за видом матеріалу - залізобетонні, металеві, бетонні і кам'яні.

Запасні резервуари є одним з елементів систем водопостачання, що забезпечує високу надійність їхньої роботи. Для забезпечення більш рівномірної роботи насосних станцій улаштовуються регулюючі резервуари. Іноді функції перших і других виконують запасно-регулюючі резервуари.

Напірні резервуари застосовуються для утворення необхідного вільного напору у водопровідній мережі з урахуванням рельєфу місцевості, а безнапірні резервуари використовуються при насосних станціях. Для кращої теплоізоляції і поліпшення міцності їхньої основи резервуари частіше за все робляться підземними, тобто частково чи повністю заглибленими в землю. Рідше напірні резервуари будуються наземними, тобто незаглибленими.

Найбільш широке застосування в практиці водопровідного будівництва знайшли резервуари з монолітного й збірного залізобетону.

Для підведення і відведення води резервуари обладнуються трубопроводами, а також переливними і зливними трубами. У безнапірних резервуарах при насосних станціях замість відповідних труб застосовуються усмоктувальні труби насосів. Уся водопровідна арматура для управління роботою резервуарів може розміщуватися за їх межами і спеціальному розташованому поряд колодязі. Об'єми води, які передбачається зберігати в резервуарі, встановлюються на підставі розрахунків. На рис. 5.27 показаний напівзаглиблений залізобетонний резервуар.

Гідропневматичні установки.

Вони застосовуються для регулювання подачі води в будівлі, а також замість водонапірних башт. Тобто вони виконують ту саму роль, що й водонапірні башти. Потрібний напір у водопровідній мережі гідропневматичними установками забезпечується тиском стисненого повітря на водну поверхню в герметичне закритих сталевих резервуарах-баках. На рис.5.28 показана схема пневматичної напірно-регулюючої установки.