Трубопроводы водопроводной сети

Для строительства напорных водоводов и сетей применяют стальные, чугунные, асбестоцементные, пластмассовые, железобетонные и другие трубы. Для безнапорных водоводов используют бетонные трубы, а также открытые каналы из бетона, железобетона или земляные с одеждой дна и откосов различного типа.

Стальные трубы выпускаются в широком диапазоне диаметров, толщин стенок и марок стали. Они обладают высокой прочностью, относительно небольшой массой, пластичностью, индустриальностью монтажа. Недостатки трубопроводов из стальных труб – подверженность коррозии и зарастанию, меньший срок службы по сравнению с чугунными и неметаллическими трубами, увеличение гидравлического сопротивления в процессе эксплуатации при отсутствии необходимых мер по защите от коррозии.

Возможность применения стальных труб должна быть строго обоснована. Для наружных трубопроводов используют сварные трубы, выпускаемые промышленностью диаметрами до 1400 мм по ГОСТ 10704-76*, 8696-76*, ТУ 102-39-84 и ГОСТ 12586.1-84. Применение бесшовных стальных труб целесообразно лишь в том случае, если в соответствии с расчетами на прочность установлена невозможность использования сварных труб.

Стальные трубы соединяют сваркой. При монтаже узлов трубо­проводов употребляют гнутые, штампосварные и сварные стальные фасонные части, привариваемые к трубам.

Чугунные трубы выпускают двух типов: диаметром 65 – 1000 мм на рабочее давление 1 МПа с раструбным стыковым соединением, которое уплотняют канатной прядью и заделывают асбестоцементным раствором и диаметром 65 – 300 мм на рабочее давление до 2 МПа со стыковым соединением под резиновые уплотнительные манжеты.

Узлы водопроводной сети и водоводов, в зависимости от рабочего давления, устраивают с помощью чугунных или стальных сварных фасонных частей.

Чугунные трубы с противокоррозионным покрытием, выпол­няемым на заводах, долговечны и находят широкое применение при устройстве водопроводов в пределах населенных пунктов, террито­рии промышленных предприятий и сельскохозяйственных объектов. Недостаток этих труб – плохое сопротивление динамическим нагрузкам (хрупкость) и большая масса.

Конкурентом стальных труб в последние годы являются чугунные трубы с шаровидным графитом (ВЧШГ), широко используемые за рубежом и в последние годы в Москве.

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом – особенный и уникальный по своим свойствам материал, сочетающий в себе коррозионную стойкость чугуна и высокие механические свойства, близкие к свойствам стали. По сравнению со стальными, трубы из ВЧШГ менее подвержены коррозии, а по пластическим характеристикам приближаются к стальным. Благодаря этому они при повреждениях не разрушаются полностью, как это происходит при повреждениях чугунных труб из серого чугуна. Толщина стенок труб из ВЧШГ меньше, чем труб из серого чугуна, на 20…50 % в зависимости от диаметра трубы, с увеличением диаметра различие возрастает.

В настоящее время в России выпускаются трубы из ВЧШГ диаметром 100 - 1000 мм (по ISO 2531 и ТУ 1461-037-50254094-2000) и длиной до 6 м, с рабочим давлением до 1,6 МПа.

Трубы из ВЧШГ соединяются с помощью раструбных соединений с уплотнительным кольцами, фланцевых соединений или сваркой.

Для защиты от внешней и внутренней коррозии труб из ВЧШГ используют различного типа покрытия. Для внутреннего покрытия труб ВЧШГ используется цементно-песчаное покрытие (ЦПП), которое наносится методом центрифугирования. На наружную поверхность труб наносится слой битумного лака или другой нетоксичный материал, например композитное покрытие металлическим цинком.

Железобетонные трубы по сравнению с металлическими имеют ряд преимуществ. Они обладают коррозионной устойчивостью, являются диэлектриками, способны сохранять в условиях эксплуатации гладкую поверхность, что обеспечивает постоянство их пропускной способности, имеют меньшую металлоемкость и большую долговечность. Недостатком их является большая масса.

Напорные железобетонные трубы, изготовляемые методами виброгидропрессования (ГОСТ 12586-74) и центрифугирования (ГОСТ 16953-78), имеют гибкое раструбное стыковое соединение с резино­вым уплотнительным кольцом круглого сечения.

Сортаментом предусмотрено изготовление труб диаметрами 500 - 1600 мм. В зависимости от класса труб рабочее давление составляет 0,5 - 1,5 МПа. Для соединения железобетонных труб с трубами из других материалов применяют стальные сварные вставки.

Асбестоцементные трубы обладают малой массой, что облегчает их транспортирование и укладку, малой теплопроводностью, стойкостью в отношении коррозии, малым коэффициентом гидравли­ческого сопротивления, являются диэлектриками, сохраняют в условиях эксплуатации гладкую и некорродирующую внутреннюю поверхность.

Однако возможна внешняя коррозия этих труб под воздействием веществ, разрушающих соединения, входящие в состав асбестоцемента. При прокладке асбестоцементных труб в агрессивных грунтах необходимо предусматривать противокоррозионную защиту в виде битумных покрытий. Недостатком этих труб является также хрупкость.

Асбестоцементные трубы выпускаются в соответствии с ГОСТ 539-80 диаметром до 500 мм на рабочее давление 0,6 - 1,5 МПа.

Трубы стыкуются с помощью асбестоцементных и чугунных муфт на резиновых уплотнителях.

Пластмассовые трубы не подвержены электрохимической коррозии. Они имеют малое гидравлическое сопротивление, малую массу, низкую теплопроводность. Вероятность разрушения пластмассовых трубопроводов при замерзании в них воды мала. Недостатками таких труб являются невысокое сопротивление раздавливанию, большой коэффициент линейного расширения и подверженность старению.

Для наружных сетей водоснабжения применяют пластмассовые напорные трубы из полиэтилена низкой и высокой плотности (ГОСТ 18599-83*), поливинилхлорида (ТУ 6-19-231-83) и полипропилена (ТУ 38-102-100-89) диаметром до 230 мм на рабочее давление до 1,0 МПа. Соединяют трубы путем сварки и склеивания. Соединение пластмассовых труб с трубами из других материалов выполняют на фланцах.

 

Арматура водопроводной сети

 

Арматура, применяемая в санитарно-технических системах, подразделяется по назначению, по типу соединений, по материалу корпуса, по герметичности.

По назначению арматура подразделяется на запорную – для выключения трубопровода или его отдельных участков; водоразборную и смесительную – для изменения расхода и давления жидкости в трубопроводах; предохранительную – для ограничения максимального давления в системе и обеспечения движения среды по трубопроводам в одном направлении; контрольную – для контроля уровня воды в котлах, баках (контрольные краны, указатели давления, трехходовые краны для манометров).

По типу соединений арматура подразделяется на муфтовую, фланцевую, цепковую и под приварку.

По материалу,из которого изготовляют корпуса, арматуру подразделяют на бронзовую, стальную, чугунную, латунную и пластмассовую. Выбор материала арматуры определяется ее назначением и условиями эксплуатации. В зависимости от материала, из которого сделан корпус и уплотнительные поверхности, арматуру окрашивают в определенный цвет: черный – для арматуры из чугуна, серый – для арматуры из углеродистой стали, голубой – для арматуры из коррозионно-стойкой стали, синий – для арматуры из легированной стали.

Арматуру, изготовленную из латуни и бронзы, в отличительные цвета не окрашивают.

По герметичности затворов арматуру подразделяют на три класса: 1, 2, 3. Каждый класс герметичности затворов арматуры характеризуется определенным нормируемым пропуском среды: воды, керосина и, в отдельных случаях, воздуха.

На наружных водопроводных сетях для обеспечения их правильной и надежной эксплуатации применяются следующие типы запорной арматуры (рис. 8.1).

К арматуре водопроводной сети относятся задвижки, обратные клапаны, водоразборные колонки и пожарные гидранты.

Задвижки устанавливают для выключения отдельных участков водопроводной сети на время ремонта и для переключения направления движения воды. Их устанавливают с тем расчетом, чтобы при закрытии не прекращалось водоснабжение ни одного объекта и чтобы при этом было выключено не более пяти пожарных гидрантов и не более двух водоразборных колонок. Задвижки устанавливаются на горизонтальных участках трубопроводов технической и питьевой воды.

Задвижки бывают с выдвижным шпинделем (по ГОСТ 8437-75 с изм.) и с невыдвижным, когда при открытии поднимается сам маховик. Бывают с параллельными плашками, клиновыми, проходное сечение перекрывается в вертикальной плоскости.

Рис.1.13. Типы арматуры на водопроводных сетях водоводах

 

При выборе конструктивного типа задвижек следует исходить из следующего: вида рабочей среды; химического состава рабочей среды; давления рабочей среды; рабочей температуры; наличия обоснованных требований к герметичности затвора; диаметра трубопровода.

Клиновые задвижки с цельным клином предназначены в основном для герметичного перекрывания трубопроводов с большим рабочим давлением неагрессивной среды как жидкой, так и газообразной.

Задвижки не рекомендуется применять для работы в кристаллизующихся средах или в средах, содержащих твердые частицы, а также в агрессивных средах.

Клиновые задвижки с упругим клином применяют в основном для герметичного перекрывания трубопроводов с нефтяными и газовыми средами высокой температуры и большим рабочим давлением среды. Применять задвижки этого типа для работы в кристаллизующихся средах или в средах с механическими примесями не рекомендуется.

Задвижки с составным клином рекомендуют в основном для трубопроводов со средним рабочим давлением среды как жидкой, так и газообразной, без твердых и абразивных включений. Температура рабочей среды устанавливается в зависимости от материалов уплотнительных поверхностей затвора.

Параллельные задвижки предназначены для установки на трубопроводах в процессах, в которых не требуется достаточно герметичного перекрывания трубопровода при больших значениях рабочего давления. Среда может содержать небольшое количество механических примесей.

Однодисковые задвижки применяют, как правило, для трубопроводов с высокой температурой и средней величиной давления рабочей среды, в которых требуется обеспечить пропуск среды при неполном перекрывании трубопровода. При повышенных требованиях к герметичности перекрытия прохода наиболее приемлемая среда некристаллизующиеся жидкости с достаточно большой вязкостью, например, нефть, мазуты и др.

Двухдисковые задвижки рекомендуют для герметичного перекрывания трубопроводов со средним давлением рабочей среды (как жидкой, так и газообразной), содержащей небольшое количество механических примесей. Температура среды зависит от материала уплотнительных поверхностей затвора.

Задвижки с эластичным уплотнением затвора предназначены для герметичного перекрывания трубопровода с низкой температурой и средним давлением рабочей среды как жидкой, так и газообразной.

Задвижки с гуммированным покрытием внутренней полости применяют для герметичного перекрывания трубопроводов с рабочими средами, обладающими повышенной агрессивностью при невысоких рабочих температурах, а также содержащие абразивные включения.

Задвижки с обводом (байпасом) используют в основном для трубопроводов с высоким давлением рабочей среды.

Задвижка с параллельными дисками (рис.1.14, а) состоит из корпуса 1 и крышки 2 с сальником. Шпиндель 5 при вращении не выходит наружу, но при его помощи поднимаются или опускаются диски 4, которые открывают или закрывают трубу. Клинья 5, расположенные между дисками, при вращении шпинделя прижимают диски к гнездам.

В клиновой задвижке (рис. 1.14, б) с выдвижным шпинделем запорное устройство состоит из двух дисков и расположенных между ними односторонне скошенных клиньев. Плотность закрытия задвижки обеспечивается клинообразной формой диска, вводимого в гнездо между наклонными уплотняющими кольцами корпуса.

а б

Рис. 1.14.

Параллельная задвижка с невыдвижным шпинделем (а)

Клиновая задвижка с выдвижным шпинделем (б)

 

Принцип работы дисковых поворотных затворов состоит в том, что поворотный диск, прижатый к уплотняющей поверхности седла внутри корпуса, преграждает путь потоку воды; при повороте диска на 90° вода свободно проходит через затвор.

Задвижки диаметром более 100 мм и дисковые поворотные задвижки оборудуют электрическим или гидравлическим приводом, что обеспечивает возможность дистанционного и автоматического управления ними, оборудованными датчиками положения, блокировками и муфтой предельного крутящего момента. При больших диаметрах труб задвижки закрывают и открывают с помощью гидропривода или электрических двигателей

Обратный клапан (рис. 1.15) ограничивает те участки сети, на которых не допустимо обратное движение воды. Он состоит из помещенного внутри корпуса 1 шарнирно-подвижного клапана 2, который пропускает воду только в одном направлении. При движении воды в обратном направлении клапан опускается на гнездо 4, давлением воды плотно к нему прижимается, прекращая обратное движение воды. Резиновая или кожаная прокладка 3 обеспечивает герметичность прилегания клапана к гнезду 4. Обратные клапаны устанавливают в насосных станциях и на ответвлениях от сети в местах, где необходимо создать движение воды только в одном направлении. Они применяются, в основном, для оборудования напорных патрубков центробежных насосов, на водоводах и трубах специального назначения, а также в качестве отсекающей арматуры для разделения водоводов на отдельные участки для локализации гидравлического удара.

Рис. 1.15. Обратный клапан

 

Обратные многодисковые поворотные клапаны имеют по несколько тарелок.

Для защиты трубопроводов от гидравлических ударов применяют предохранительные клапаны. Их разделяют на две группы:

- пружинные предохранительные клапаны и диафрагмы, применяемые при гидравлических ударах, начинающихся с повышения давления.

- гасители удара, применяемые при гидравлических ударах, начинающихся с понижения давления.

Клапаны первой группы устанавливают в любой точке водопроводной сети и водоводов, а также на насосных станциях. Клапаны второй группы устанавливают лишь на насосных станциях.

При повышении давления в трубопроводе более допустимого вода поднимает клапан и шток, при этом сжимается пружина. Вода удаляется через патрубок, и давление в трубе уменьшается. После этого под действием пружины клапан опять садится в свое гнездо и выброс воды прекращается.

Для отключения клапана на период ремонта или регулирования давления между трубопроводом и клапаном следует устанавливать задвижку.

Водоразборные колонки устанавливают для разбора воды из сети, если дома не оборудованы внутренним водопроводом. Их ставят с тем расчетом, чтобы радиус действия колонки, учитывая путь наиболее удаленного потребителя, не превышал 10 м. Колонки устанавливают на кирпичную или каменную подставку без устройства водопроводных колодцев и присоединяют к сети посредством ответвления, с обязательной отмосткой для воды. Давление в сети должно быть не менее 0,1 МПа.

В настоящее время с ростом благоустройства населенных мест применение водоразборных колонок уменьшается.

Пожарные краны (гидранты) служат для подачи воды при пожаротушении. Их устанавливают на уличной или дворовой сети на расстоянии не более 150 м друг от друга, не ближе 5 м от стен зданий и не далее 2,5 м от края проезжей части дороги. Должен быть обеспечен подъезд к гидрантам пожарных машин. Пожарные гидранты бывают подземные и надземные.

Рис. 1.16

Подземный гидрант (рис.1.16, а) устанавливают в водопроводном колодце в чугунном корпусе 7 на пожарной подставке, представляющей собой тройник или крестовину с вертикальным фланцевым отростком диаметром 200 мм. Ствол гидранта в зависимости от глубины укладки труб имеет высоту 500 - 2500 мм. Верхняя часть гидранта закрывается съемной крышкой 2. Для приведения в действие гидранта крышка снимается, и на корпус устанавливают стендер (рис.1.16, б). Вращая рукоятку стендера, приводят в движение стержень 3 колонки, который, поднимаясь или опускаясь, увлекает за собой шаровой клапан 4. К отросткам стендера присоединяют пожарные рукава.

Предохранительные клапаны не допускают повышения давления в сети сверх допустимого. Редукционные клапаны служат для понижения давления на отдельных участках сети или на вводе водопровода в здание. Они устанавливаются в достаточно редких случаях.

Компенсаторы представляют собой устройства, воспринимающие температурные удлинения металлических трубопроводов, если стыки труб сами их не компенсируют. Их устанавливают, на стальных трубопроводах, прокладываемых в туннелях, в просадочных грунтах, при жесткой заделке концов стальных труб в стенки колодцев или резервуаров.

Спускные краны (выпуски), представляющие собой патрубок с задвижками, примыкают к нижней части трубы; устанавливают на пониженных участках сети для их опорожнения, отключения на ремонт или промывки.

Воздушные вантузы устанавливают для удаления воздуха, скапливающегося в возвышенных точках водоводов и магистральной сети, в особенности при пересечении ими водоразделов.