Определение расчетных напоров. Выбор насосов

Предварительное значение требуемого напора насосов станции водоотведения определяют по схеме (см. рис. 36).

(38)

где – требуемый напор насосов, м; – статический напор насосов,

,

здесь z – отметка максимального уровня в приемной камере очистных сооружений или в приемном колодце вышележащего коллектора; – отметка среднего уровня сточных вод в приемном резервуаре; – потери напора во внутренних коммуникациях насосной станции, предварительно принимаемые равными 2–2,5 м; впоследствии уточняются; – потери в водомере, предварительно принимаемые равными – 1,5 м; уточняются; – потери напора в наружных напорных водоводах, определяемые по формуле (18); – потери напора на излив в приемную камеру, принимаемые равными 0,5 м.

Рис. 36. Схема к определению расчетного напора насосов
станции водоотведения

Обычно в исходных данных на проектирование насосной станции водоотведения приводится отметка лотка подводящего коллектора. Верхний расчетный уровень воды в приемном резервуаре принимается равным этой отметке. Глубина приемного резервуара зависит от проектируемой регулирующей емкости, но в общем принимается 1,5–2,5 м. В первом приближении для насосных станций с производительностью до 25 000 м³/сут глубину приемного резервуара можно принимать 1,5 м. Таким образом, отметка среднего уровня сточных вод в рабочем объеме приемного резервуара принимается на 0,75–1,25 м ниже отметки лотка подводящего коллектора.

Выбор марки насосов производят по сводным графикам полей насосов для сточной жидкости типа СД (СДВ) (рис. 37). На крупных насосных станциях водоотведения с заглублением более 5 м желательно использовать вертикальные насосы, так как они требуют значительно меньших размеров здания станции в плане.

В первом приближении стараются подобрать два или три одинаковых рабочих насоса так, чтобы развиваемый ими напор соответствовал напору, определенному по формуле (38), а суммарная подача – расчетной подаче . При отсутствии насосов с необходимыми характеристиками проверяют возможность перекачивания стоков одним или четырьмя насосами СД (СДВ) или подбирают насосы типа Гр.

В курсовом и дипломном проектировании необходимо произвести выбор двух-трех вариантов насосного оборудования. Выкопировки рабочих характеристик этих насосов с нанесенными рабочими точками должны быть приведены в пояснительной записке.

Предпочтение отдается насосам с более высоким КПД в рабочей точке. Действительную рабочую точку (подачу и напор насоса) можно установить только при решении задачи совместной работы насосов и водоводов. Для этого необходимо построить графики совместной работы насосов и водоводов сравниваемых вариантов. В курсовом проекте оценку вариантов можно производить, сопоставляя КПД насосов при максимальной подаче насосной станции, т.е. при включении всех рабочих насосов.

При необходимости определяется число перемычек на водоводах, чтобы за счет перемычек и включения резервных насосов обеспечить 100 % расчетной подачи насосной станции.

По числу выбранных насосов определяется число ступеней работы насосной станции. Снятые с графика совместной работы подачи соответствующих ступеней указываются на графике почасового притока к насосной станции.

Окончательно выбрав насосы, по формуле (5) определяют мощность привода и подбирают марку электродвигателя. Плотность перекачиваемой сточной жидкости практически мало отличается от плотности воды, с запасом ее принимают равной 1050 кг/м³. После этого снимают на кальку и приводят в пояснительной записке установочные чертежи насоса и электродвигателя, компонуют насосный агрегат, составляют «монтажное пятно».

Количество резервных насосов в соответствии с [4] следует принимать в зависимости от категории надежности действия насосной станции. Например, для станций II категории следует предусматривать установку резервных насосов: одного – при одном или двух рабочих насосах, двух – при трех и более рабочих насосах. При трех рабочих насосах с подачей до 100 л/с каждого (станция III категории) допускается установка одного резервного агрегата при условии хранения второго резервного на складе.

3.3. Размещение основного оборудования
в машинном зале

При проектировании насосных станций бытовой системы водоотведения приемный резервуар, помещение решеток, машинный зал, подсобно-производственные и бытовые помещения обычно размещаются в одном здании.

Подземная часть здания разделяется водонепроницаемой глухой стенкой. По одну сторону стенки размещается приемный резервуар и расположенное над ним помещение решеток, по другую – машинный зал. Каждый насос самостоятельным всасывающим трубопроводом соединяется с приемным резервуаром Так как в насосных станциях водоотведения применяются насосы с осевым входом, их обычно располагают в один ряд вдоль стенки, отделяющей машинный зал от приемного резервуара (см. рис. 37 и 38).

Включение насосов проектируется автоматическим в зависимости от притока сточной жидкости. Если после включения одного (первого) насоса уровень воды в резервуаре повышается – включается второй насос и т.д.

Уровни включения и отключения первого, второго и n-го насосов (ступеней) располагаются на 0,2 м один выше другого. Таким образом, минимальный уровень воды в приемном резервуаре при включении насосов

,

(39)

где – отметка включения в работу первой ступени откачки; – отметка максимального уровня воды в приемном резервуаре (принимается равной отметке лотка подводящего коллектора); n – число рабочих насосов.

Рис. 37. Насосная станция водоотведения с горизонтальными насосами и решетками-дробилками:
I – машинное отделение; II – приемный резервуар;
III – верхнее строение

Рис. 38. Насосная станция водоотведения с вертикальными насосами и механизированными решетками:
I – машинное отделение; II – приемный резервуар; II – верхнее строение; IV – помещение трубопроводов; 1 – подводящий коллектор; 2 – ремонтно-аварийный затвор; 3 – рабочий затвор;
4 – механизированная решетка; 5 – всасывающая труба; 6 – насос СДВ 7200/29; 7 – электродвигатель; 8 – напорный коллектор;
9 – напорный водовод

Рис. 39. Схема высотного расположения насосов
в насосной станции водоотведения

Нормами рекомендуется устанавливать насосы в насосных станциях водоотведения под залив. Это облегчает запуск насосов и упрощает схему автоматизации насосной станции. Для этого корпуса насосов располагают на 0,3–0,4 м ниже отметки уровня жидкости в приемном резервуаре, при котором включается в работу первый насос.

После этого, пользуясь установочными чертежами насосов, определяют предварительную отметку оси горизонтальных насосов, отметки всасывающего и напорного патрубков, отметку фундамента, отметку пола машинного зала. Окончательно отметка пола машинного зала и высотное положение насосов уточняются при совместном рассмотрении машинного зала и приемного резервуара насосной станции (рис. 39).

Днище насосной станции образует общая для приемного резервуара и машинного зала железобетонная плита, на которую опираются бетонные фундаменты насосов. Плита устраивается на отметке дна приямка приемного резервуара. Пространство между плитой и полом машинного зала может быть заполнено тощим бетоном. Допустимая вакуумметрическая высота всасывания насосов, как правило, обеспечивает возможность их работы при минимальном уровне воды в приемном резервуаре.

Составляется схема расположения в плане насосных агрегатов, трубопроводов, арматуры, решеток-дробилок (решеток и дробилок); при этом вопрос о конфигурации насосной станции в плане может оставаться еще не решенным.

Для каждого насоса на всасывающей линии устанавливают задвижку и косой переход, а на напорной линии – прямой переход, обратный клапан, монтажную вставку, задвижку и необходимые отводы. В некоторых случаях отводы (колена) могут использоваться для облегчения монтажа (демонтажа) арматуры, и тогда монтажные вставки не предусматриваются.

Напорные линии от насосов объединяются в один напорный коллектор. Существуют две основные схемы расположения напорного коллектора: у стенки, разделяющей машинный зал и приемный резервуар, и с противоположной стороны машинного зала. При первой схеме напорный коллектор обычно размещают на кронштейнах на стене над всасывающими трубопроводами, а при второй – над полом или в каналах (см. рис. 13).

Диаметры трубопроводов внутри станции назначаются в соответствии с рекомендуемыми расчетными скоростями (см. табл. 4).

Трубы применяются стальные на сварке в виде крупноблочных элементов; фланцы на трубах приваривают только для присоединения арматуры и насосов.

Размеры фасонных частей и арматуры принимают согласно справочным данным. По этим данным составляют спецификацию.

Размеры проходов между оборудованием принимают согласно рис. 12.

После подбора основных насосов и арматуры выбирается подъемно-транспортное оборудование (см. главу 4) и решается вопрос о возможности устройства перекрытия над машинным залом на уровне первого этажа, т.е. принимается заглубленная или полузаглубленная схема насосной станции. Перекрытие можно устраивать, если заглубление насосной станции превышает величину, определенную по формуле (41).

Если напорный коллектор размещается на кронштейнах на стене, то при определении возможности устройства перекрытия над машинным залом необходимо учитывать доступ к задвижкам, расположенным на этом коллекторе, и условия их демонтажа.

После определения размеров фасонных частей в масштабе строится план расположения оборудования и трубопроводов с арматурой в машинном зале. На плане следует предусмотреть место для монтажной площадки и лестниц, ведущих с первого этажа в машинный зал.

Построенный в масштабе план позволяет определить форму и размеры подземной части насосной станции. Подземную часть малых и средних станций принимают, как правило, в виде круглой шахты, которую строят опускным способом. При малом заглублении подводящего коллектора (до 3 м) и отсутствии грунтовых вод более целесообразна прямоугольная форма, поскольку в прямоугольном помещении удобнее располагать оборудование. Форма подземной части крупных станций (диаметр шахты больше 18 м) принимается на основании технико-экономического сравнения вариантов и может быть как круглой, так и прямоугольной.

При длине или диаметре подземной части насосной станции до 9 м допускается принимать размеры в плане прямоугольных сооружений кратными 1,5 м, а круглых – 1 м. Для больших насосных станций размеры следует принимать кратными 3 м.

Машинный зал обычно проектируется несколько больше помещения решеток, и разделительная стенка может проходить не через середину колодца.

После окончательного решения схемы насосной станции уточняют потери напора .

Для учета количества перекачиваемой воды за пределами насосной станции в камерах на напорных водоводах устанавливаются водомеры и по формулам определяют потери напора в водомерах.