1. Системы водоснабжения городов и промышленных предприятий

1.1. Типы систем водоснабжения

В городах, как правило, устраивают объединенный хозяйственно-питьевой и противопожарный водопровод с подачей из него же воды для полива зеленых насаждений, уличных и внутриквартальных покрытий, а также для питания предприятий и их отдельных установок, которым требуется только вода питьевого качества. Встречаются и водопроводы, из которых воду, кроме того, подают расположенным в черте города предприятиям для их технологических целей.

На промышленных предприятиях обычно сооружают следующие системы водоснабжения:

• один или несколько производственных водопроводов и объединенный противопожарный и хозяйственно-питьевой водопровод;
• объединенный производственный и противопожарный водопровод и отдельный хозяйственно-питьевой водопровод;
• объединенный производственный, противопожарный и хозяйственнопитьевой водопровод.

Система водоснабжения (водопровод) — комплекс инженерных сооружений, обеспечивающих забор воды из источника водоснабжения, ее очистку до нормативных показателей, транспортировку и подачу потребителям.

Хозяйственно-питьевые водопроводы промышленных предприятий обычно входят в состав систем хозяйственно-питьевого водоснабжения городов, в которых расположены эти предприятия. При этом производственные водопроводы крупных промышленных предприятий (металлургических комбинатов и др.) чаще всего никак не связаны с системами хозяйственно-питьевого водоснабжения городов и включают в себя обособленные водозаборные сооружения, насосные станции, всасывающие и напорные водоводы, распределительные водопроводные сети производственного назначения.

Водовод — сооружение в виде тоннеля, канала, лотка или трубопровода для пропуска (подачи) воды под напором или самотеком от водоприемника (водозаборного сооружения) к месту ее потребления.

1.2. Назначение насосных станций в системах водоснабжения

Насосные станции систем водоснабжения по назначению можно классифицировать следующим образом:

• насосные станции I подъема;
• насосные станции II подъема;
• насосные станции III и последующих подъемов;
• повысительные насосные станции;
• насосные станции систем оборотного водоснабжения (циркуляционные насосные станции).

Насосные станции I подъема могут быть совмещены с водозаборными сооружениями или могут располагаться в отдельных зданиях. В городах насосные станции I подъема воду, забираемую из рек, озер, водохранилищ, скважин и др., подают на сооружения водоподготовки. На промышленных предприятиях такие насосные станции подают воду из источников сразу в сети производственного водоснабжения обычно без какой-либо очистки. Насосные станции I подъема работают в течение суток, как правило, с относительно постоянной производительностью.

Насосные станции II подъема сооружают чаще всего в городах, реже — на промышленных предприятиях. С помощью таких насосных станций воду из резервуаров для чистой воды, входящих в состав сооружений водоподготовки, подают в распределительную водопроводную сеть города или промышленного предприятия. В ряде случаев насосные станции II подъема могут быть совмещены с насосными станциями I подъема.

Подача насосных станций II подъема неравномерна и определяется графиком водопотребления, поэтому в процессе работы такой насосной станции регулируют ее подачу включением и выключением отдельных насосных агрегатов по графику, изменением степени открытия задвижки на напорном трубопроводе или, что более предпочтительно, регулированием частоты вращения рабочего колеса насоса с помощью преобразователя частоты, подключаемого к насосному агрегату.

Насосные станции III и последующих подъемов строят в больших городах, где насосные станции II подъема не обеспечивают необходимый свободный напор в отдаленных частях распределительной водопроводной сети (например, в Екатеринбурге насчитывается несколько сот насосных станций III и IV подъемов).

Повысительные насосные станции служат для повышения напора перед потребителями воды. В городах повысительные насосные станции сооружают в отдельных жилых кварталах, состоящих из нескольких зданий. Повысительные насосные установки размещают в подвальных помещениях и на технических этажах зданий. Повысительные насосные станции также встречаются и на промышленных предприятиях.

Насосные станции систем оборотного водоснабжения (циркуляционные насосные станции) сооружают на промышленных предприятиях, тепловых электростанциях и других объектах. Назначение таких насосных станций — подача воды для охлаждения технологического оборудования и далее подача нагретой воды, отводимой от этого оборудования, в охладитель (градирню, брызгальный бассейн и т. п.). Кроме того, с помощью этих насосных станций загрязненная оборотная вода подается на очистные сооружения.

1.3. Категории надежности насосных станций в системах водоснабжения

Системы водоснабжения городов и промышленных предприятий, включая насосные станции различного назначения, входящие в такие системы, согласно СП 31.13330 делятся на три категории по надежности подачи воды (далее — категории надежности).

В общем случае от того, к какой категории надежности относится насосная станция, зависит количество источников электроснабжения насосной станции; количество устанавливаемых на насосной станции рабочих и резервных насосных агрегатов; количество всасывающих водоводов, прокладываемых до насосной станции от водозаборных сооружений, резервуаров и других сооружений; количество напорных водоводов, прокладываемых от насосной станции до распределительной водопроводной сети города или промышленного предприятия; диаметры указанных водоводов.

Категорию надежности насосной станции устанавливают в зависимости от вида системы водоснабжения, в состав которой входит насосная станция, и в зависимости от функционального назначения самой насосной станции в этой системе водоснабжения.

В случае, если насосная станция входит в состав хозяйственно-питьевого водопровода, производственного водопровода или объединенного хозяйственно-питьевого и производственного водопровода, категорию надежности этой насосной станции определяют согласно СП 31.13330 (табл. 1).

В случае, если насосная станция входит в состав противопожарного водопровода, объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода, объединенного производственного и противопожарного водопровода, объединенного хозяйственно-питьевого, производственного и противопожарного водопровода, категорию надежности этой насосной станции определяют согласно СП 8.13130.

Таблица 1. Категории надежности насосных станций систем водоснабжения

Категория надежности насосной станции	Принадлежность насосной станции	Требования к надежности подачи воды насосной станции
I	Насосная станция в составе систем водоснабжения предприятий металлургической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности, электростанций; насосная станция в составе систем водоснабжения городов при численности жителей в них более 50 тыс. чел.; насосная станция, авария на которой может нарушить подачу воды на пожаротушение	Допускается снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды не более чем на 30 % расчетного расхода и на производственные нужды — до предела, устанавливаемого аварийным графиком работы предприятий; длительность снижения подачи не должна превышать 3 сут. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время выключения поврежденных и включения резервных элементов системы водоснабжения (оборудования, арматуры, сооружений, трубопроводов и др.), но не более чем на 10 мин
II	Насосная станция в составе систем водоснабжения предприятий угольной, горнорудной, нефтедобывающей, машиностроительной и других видов промышленности; насосная станция в составе систем водоснабжения городов при численности жителей от 5 тыс. до 50 тыс. чел.	Величина допускаемого снижения подачи воды та же, что для I категории надежности; длительность снижения подачи не должна превышать 10 сут. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время выключения поврежденных и включения резервных элементов или на время проведения ремонта, но не более чем на 6 ч
III	Насосная станция в составе систем водоснабжения мелких промышленных предприятий, участков орошаемых сельскохозяйственных земель; насосная станция в составе систем водоснабжения населенных пунктов при численности жителей менее 5 тыс. чел.	Величина допускаемого снижения подачи воды та же, что для I категории надежности; длительность снижения подачи не должна превышать 15 сут. Перерыв в подаче воды при снижении подачи ниже указанного предела допускается на время не более чем на 24 ч

В соответствии с представленным сводом правил:

• к I категории надежности относят насосные станции, подающие воду непосредственно в сеть противопожарного водопровода и водопроводов, объединенных с противопожарным;
• ко II категории надежности относят насосные станции противопожарного водопровода и водопроводов, объединенных с противопожарным, населенных пунктов с числом жителей до 5 тыс. чел.; отдельно стоящих зданий любого назначения, расположенных вне населенных пунктов; зданий различного назначения при требуемом расходе воды на наружное противопожарное водоснабжение не более 10 л/с; одно- и двухэтажных зданий любого назначения при площади застройки не более площади пожарного отсека, допускаемой нормами для таких зданий.

Насосные станции III категории надежности не могут входить в состав противопожарных систем водоснабжения.

Требования к электроснабжению насосных станций установлены Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) (табл. 2).

Дополнительно к требованиям табл. 2 учитывают следующее:

1. В качестве третьего независимого источника питания для насосной станции особой группы I категории надежности и второго независимого источника питания для насосной станции I категории надежности могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.
2. Если резервированием электроснабжения насосной станции нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения насосной станции экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийной остановки технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.
3. Электроснабжение насосной станции I категории надежности, которая обеспечивает водой особо сложные непрерывные технологические процессы, требующие длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, не указанные в ПУЭ и определяемые особенностями технологического процесса. Для таких насосных станций дополнительно к постоянным источникам энергоснабжения следует обеспечивать резервное (автономное) энергоснабжение. В качестве резервного энергоснабжения допускается предусматривать автономные источники (дизельные или газотурбинные электростанции, двигатели внутреннего сгорания, соединяемые непосредственно с насосами, и т. п.). Мощность каждого источника питания должна обеспечивать номинальную производительность насосной станции и выполнение требований по надежности подачи воды.

Таблица 2. Требования к надежности электроснабжения насосных станций

Категория надежности насосной станции	Определение насосной станции исходя из возможных последствий перерыва в ее электроснабжении	Требования к электроснабжению насосной станции
I	Насосная станция, перерыв в электроснабжении которой может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения	Насосная станция I категории надежности в нормальных режимах должна обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв в их электроснабжении при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания
	Насосная станция особой группы, бесперебойная работа которой необходима для безаварийной остановки производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров	Насосная станция особой группы I категории надежности в нормальных режимах должна обеспечиваться электроэнергией от трех независимых взаимно резервирующих источников питания
II	Насосная станция, перерыв в электроснабжении которой приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, к нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей	Насосная станция II категории надежности в нормальных режимах должна обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Для насосной станции II категории надежности при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады
III	Все остальные насосные станции, не подпадающие под приведенные выше определения насосных станций I и II категорий надежности	Для насосной станции III категории надежности электроснабжение может осуществляться от одного источника питания при условии, что перерывы в электроснабжении, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают одних суток

2. Определение технологических параметров насосных станций систем водоснабжения

2.1. Определение подачи и полного напора насосных станций I подъема

В учебном пособии для целей курсового и дипломного проектирования приведены особенности определения подачи и полного напора насосных станций самого распространенного типа— насосных станций I подъема.

Подачу насосной станции I подъема QА, м3/ч, при наличии сооружений водоподготовки определяют по формуле

где α — коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды сооружений водоподготовки (принимают согласно п. 9.6 СП 31.13330); Q_макс^сут — максимальное суточное водопотребление, м3/сут; T — продолжительность работы насосной станции в сутки, ч (при равномерной работе принимается T = 24 ч).

Подачу насосной станции I подъема в системе водоснабжения без сооружений водоподготовки при равномерном водопотреблении принимают равной среднечасовому водопотреблению ( QA = Q_ср^час ). Если водопотребление в течение суток неравномерное, то при отсутствии регулирующей емкости подача насосной станции принимается равной максимальному часовому водопотреблению ( QA = Q_макс^час ), при наличии регулирующей емкости — равной среднечасовому водопотреблению ( QA = Q_ср^час ).

Полный напор насосной станции I подъема НA для целей курсового или дипломного проектирования определяют в следующем порядке:

1. Составляют высотную схему расположения водозабора, насосной станции I подъема, сооружений водоподготовки и соединительных коммуникаций между этими сооружениями (всасывающих и напорных трубопроводов, напорных водоводов) (рис. 1).
2. Принимают количество и диаметр напорных водоводов и определяют число перемычек между этими напорными водоводами с учетом категории надежности насосной станции.
3. Рассчитывают ориентировочное значение полного напора Нt,A насосной станции. Для схемы на рис. 1 расчет Нt,A, м, выполняют по формуле

где Нstat — статический напор, м; H_J1 — потери гидравлического напора во всасывающем трубопроводе насосного агрегата, монтируемом внутри насосной станции; H_J2 — потери гидравлического напора в напорном трубопроводе насосного агрегата, монтируемом внутри насосной станции, м (суммарное значение H_J2 и H_J1 на данном этапе расчетов предварительно принимают равным 1,5–2 м); H_J3 — потери гидравлического напора в расходомере-счетчике, м (принимают равными 0,5–1,5 м); H_J4 — потери гидравлического напора в напорном водоводе (водоводах) от насосной станции до сооружений водоподготовки, м (определяют в соответствии с п. 3.5); H_J5 — потери гидравлического напора на излив в смесителе сооружений водоподготовки, м (принимают равными 0,5–1 м).

Рис. 1. Высотная схема для определения полного напора насосной станции I подъема: Нt,A — полный напор насосной станции; Нstat — статический напор; H_J1 … H_J5 — потери гидравлического напора; z1, z2— высотные отметки

Статический напор Нstat представляет собой разность отметки верха трубопровода, подводящего воду в смеситель z2, и отметки минимального уровня воды в приемной камере насосной станции z1:

Отметка z1 принимается меньше отметки минимального уровня воды в источнике (реке, водохранилище и др.) на величину потерь гидравлического напора в водоприемных устройствах (решетках и сетках). Эти потери принимают равными 0,15–0,2 м. Отметка минимального уровня воды в источнике приводится в задании для курсового или дипломного проектирования.

Отметка z2 также приводится в задании для курсового или дипломного проектирования.

Приведенная формула определения Нt,A применима только для рассматриваемой высотной схемы сооружений и трубопроводных сетей. При других вариантах организации забора воды из источника и ее подачи на сооружения водоподготовки или непосредственно потребителям высотная схема и сама формула расчета Нt,A могут отличаться.

4. По найденным значениям QA и Нt,A выбирают тип насосных агрегатов по каталогам заводов-изготовителей и фирм-поставщиков насосного оборудования и принимают количество рабочих и резервных насосных агрегатов. При выборе количества резервных насосных агрегатов учитывают категорию надежности насосной станции.
5. Выбирают способ установки насосных агрегатов (ниже или выше уровня воды в источнике) с учетом категории надежности насосной станции.
6. Определяют количество и диаметр условного прохода всасывающих и напорных трубопроводов насосных агрегатов, монтируемых внутри насосной станции. При этом учитывают категорию надежности насосной станции.
7. Уточняют высотные отметки осей насосных агрегатов, всасывающих и напорных трубопроводов, напорных водоводов и другие необходимые отметки.
8. Составляют в масштабе схематичный план насосной станции, на котором изображают насосные агрегаты, их всасывающие и напорные трубопроводы, необходимую запорную арматуру, обратные клапаны и другие элементы. На основании этого уточняют значение потерь гидравлического напора во всасывающих и напорных трубопроводах насосных агрегатов (H_J1 , H_J2 ).
9. Рассчитывают значение NPSHA и оценивают вероятность возникновения кавитации при работе насосных агрегатов (подробнее об этом см. п. 2.5.3). В случае опасности появления кавитации изменяют высотное расположение насосных агрегатов относительно уровня жидкости воды в источнике и (или) подбирают насосные агрегаты с другой кавитационной характеристикой и снова по значению NPSHA оценивают вероятность возникновения кавитации.
10. Уточняют значения подачи QА и полного напора насосной станции Ht,A путем построения графиков совместной работы насоса (насосов) и водовода (водоводов). Методика построения таких графиков приведена в п. 2.1 и в учебной литературе.

2.2. Определение подачи и полного напора насосных станций II подъема

В учебном пособии для целей курсового и дипломного проектирования приведены особенности определения подачи и полного напора насосных станций еще одного распространенного типа — насосных станций II подъема для условий хозяйственно-питьевого водопровода города.

Насосные станции II подъема хозяйственно-питьевых водопроводов, как правило, работают в течение суток неравномерно. По этой причине для снижения затрат на транспортировку воды график подачи воды насосной станции II подъема стараются максимально приблизить к графику водопотребления. Одним из наиболее экономичных и надежных способов достижения этой цели является включение в состав системы водоснабжения одной или нескольких водонапорных башен (напорных резервуаров).

Водонапорная башня в системе водоснабжения может быть расположена:

• в начале распределительной водопроводной сети, до потребителей воды;
• в конце распределительной водопроводной сети, за потребителями воды (система водоснабжения с контррезервуаром).

Подачу насосной станции II подъема и рабочий объем бака водонапорной башни определяют путем проведения специальных расчетов, основанных на подборе для графика изменения водопотребления в городе по часам суток графика подачи воды в распределительную водопроводную сеть насосной станцией. При этом стараются найти такой режим работы насосной станции, который позволит эксплуатировать устанавливаемые в ней насосные агрегаты в рабочих интервалах значений Q и Н (см. рис. 21) с достижением высокого КПД и исключить частое включение и выключение насосных агрегатов в процессе работы. Одновременно стараются минимизировать вместимость водонапорной башни из-за высоких затрат на строительство подобных сооружений.

После определения подачи насосной станции II подъема и рабочего объема бака водонапорной башни определяют полный напор насосной станции II подъема.

Полный напор насосной станции II подъема Нt,A определяют в следующем порядке:

1. Составляют высотную схему расположения резервуаров для чистой воды, насосной станции II подъема, водонапорной башни, распределительной водопроводной сети города и соединительных коммуникаций (всасывающих и напорных трубопроводов, напорных водоводов).
2. Принимают количество и диаметр напорных водоводов и определяют число перемычек между этими напорными водоводами с учетом категории надежности насосной станции.
3. Рассчитывают ориентировочное значение полного напора насосной станции Нt,A. В зависимости от расположения водонапорной башни в распределительной водопроводной сети возможны два расчетных случая.

Если водонапорная башня находится в начале водопроводной сети (рис. 44), то расчет Нt,A, м, выполняют по формуле

где Нstat — статический напор, м; H_J1 — потери гидравлического напора во всасывающем трубопроводе насосного агрегата, монтируемом внутри насосной станции; H_J2 — потери гидравлического напора в напорном трубопроводе насосного агрегата, монтируемом внутри насосной станции, м (суммарное значение H_J1 и H_J2 на данном этапе расчетов предварительно принимают равным 1,5–2 м); H_J3 — потери гидравлического напора в расходомере-счетчике, м (принимают равными 0,5–1,5 м); H_J4 — потери гидравлического напора в напорном водоводе (водоводах) от насосной станции до водонапорной башни, м.

В практике для более точного расчета значения Нt,A необходимо дополнительно учитывать потери гидравлического напора, связанные с входом воды в водонапорную башню и выходом воды из нее.

Статический напор Нstat определяют по формуле

где h — максимальная высота воды в баке водонапорной башни, м (величину рассчитывают ранее, после определения рабочего объема бака водонапорной башни); H_J5 — потери гидравлического напора в распределительной водопроводной сети на участке от водонапорной башни до диктующей точки — самой высокой и наиболее удаленной от распределительной водопроводной сети водоразборной точки внутри здания, м (определяют в соответствии с п. 5); Hf — свободный напор в диктующей точке, м (принимают согласно п. 5.11 СП 31.13330); z2 — отметка земли в диктующей точке, м (определяют в ходе выполнения трассировки водопроводной сети); z1 — отметка минимального уровня воды в резервуаре для чистой воды, м (приводится в задании для курсового или дипломного проектирования).

Если водонапорная башня находится в конце распределительной водопроводной сети (рис. 2), то расчет ориентировочного значения полного напора насосной станции II подъема выполняют для максимального водопотребления и при транзите воды в водонапорную башню. После этого определяют окончательное ориентировочное значение полного напора насосной станции.

Для максимального водопотребления расчет Нt,A, м, выполняют по формуле

где Нstat — статический напор при максимальном водопотреблении, м; HJ1 — потери гидравлического напора при максимальном водопотреблении во всасывающем трубопроводе насосного агрегата, монтируемом внутри насосной станции, м; HJ2 — потери гидравлического напора при максимальном водопотреблении в напорном трубопроводе насосного агрегата, монтируемом внутри насосной станции, м (суммарное значение HJ1 и HJ2 на данном этапе расчетов предварительно принимают равным 1,5–2 м); HJ3 — потери гидравлического напора при максимальном водопотреблении в расходомере-счетчике, м (принимают равными 0,5–1,5 м); HJ4 — потери гидравлического напора в напорном водоводе (водоводах) от насосной станции до входа в распределительную водопроводную сеть и в трубопровод распределительной водопроводной сети от места подключения к ней напорного водовода (водоводов) до диктующей точки, м (определяют в соответствии с п. 5).

Рис. 2. Высотная схема для определения полного напора насосной станции II подъема при водонапорной башне, расположенной в начале распределительной водопроводной сети: Нt,A — полный напор насосной станции; Нstat — статический напор; HJ1 … HJ5 — потери гидравлического напора; h — максимальная высота воды в баке водонапорной башни; z1, z2 — высотные отметки

Рис. 3. Высотная схема для определения полного напора насосной станции II подъема при водонапорной башне, расположенной в конце распределительной водопроводной сети: Нt,A, Нʹt,A — полные напоры насосной станции; Нstat, Нʹstat — статические напоры; HJ1 … HJ5 , HʹJ1 …HʹJ4 — потери гидравлического напора; h — максимальная высота воды в баке водонапорной башни; z1, z2 — высотные отметки

Статический напор при максимальном водопотреблении Нstat определяют по формуле

где Hf — свободный напор в диктующей точке, м (принимают согласно п. 5.11 СП 31.13330); z2 — отметка земли в диктующей точке, м (определяют в ходе выполнения трассировки водопроводной сети); z1 — отметка минимального уровня воды в резервуаре для чистой воды, м (приводится в задании для курсового или дипломного проектирования).

При транзите воды в водонапорную башню расчет Нʹt,A, м, выполняют по формуле

где Нʹstat — статический напор при транзите, м; HʹJ1 — потери гидравлического напора при транзите во всасывающем трубопроводе насосного агрегата, монтируемом внутри насосной станции, м; HʹJ2 — потери гидравлического напора при транзите в напорном трубопроводе насосного агрегата, монтируемом внутри насосной станции, м (суммарное значение HʹJ1 и HʹJ2 на данном этапе расчетов предварительно принимают равным 1,5–2 м); HʹJ3 — потери гидравлического напора при транзите в расходомере-счетчике, м (принимают равными 0,5–1,5 м); HʹJ4 — сумма потерь гидравлического напора при транзите в напорном водоводе (водоводах) от насосной станции до входа в распределительную водопроводную сеть и потерь гидравлического напора в трубопроводах распределительной водопроводной сети от места подключения к ней напорного водовода (водоводов) до водонапорной башни, м (определяют в соответствии с п. 5).

Статический напор при транзите Нʹstat определяют по формуле

где h — максимальная высота воды в баке водонапорной башни, м (величину рассчитывают ранее, после определения рабочего объема бака водонапорной башни), м; HJ — потери гидравлического напора в распределительной водопроводной сети на участке от водонапорной башни до диктующей точки — самой высокой и наиболее удаленной от распределительной водопроводной сети водоразборной точки внутри здания, м (определяют в соответствии с п. 3.5); Hf — свободный напор в диктующей точке, м (принимают согласно п. 5.11 СП 31.13330); z2 — отметка земли в диктующей точке, м (определяют в ходе выполнения трассировки водопроводной сети); z1 — отметка минимального уровня воды в резервуаре для чистой воды, м (приводится в задании для курсового или дипломного проектирования).

Для определения окончательного ориентировочного значения полного напора насосной станции рассчитанные значения Нt,A и Нʹt,A сопоставляют друг с другом и выбирают наибольшее из них. При этом если насосная станция II подъема входит в состав объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода, то дополнительно проводят аналогичный расчет ориентировочного значения полного напора в случае возникновения пожара, после чего сравнивают все три полученные значения и выбирают наибольшее из них.

4. Далее уточняют значение полного напора насосной станции II подъема по аналогии с уточнением полного напора водопроводной насосной станции I подъема (см. п. 2.1).

3. Выбор количества рабочих и резервных насосных агрегатов для насосных станций систем водоснабжения

Согласно СП 31.13330 тип и количество рабочих насосных агрегатов выбирают на основании расчетов совместной работы насосов, водоводов, сетей и регулирующих емкостей. При этом учитывают суточные и часовые графики водопотребления проектируемой системы водоснабжения; сезонные, климатические, метеорологические и другие факторы, влияющие на водопотребление; условия пожаротушения; очередность ввода в действие проектируемого объекта.

Количество рабочих насосных агрегатов оптимизируют на основе техникоэкономических расчетов по проектируемым насосным станциям, включающих оценку инвестиционных затрат, в том числе затрат на комплексную автоматизацию и мероприятия по обеспечению энергоэффективности, а также оценку операционных затрат (на электроэнергию, обслуживание сетей и др.).

Минимальное количество рабочих насосных агрегатов на насосных станциях регламентировано СП 31.13330:

• на насосных станциях I категории надежности — два насосных агрегата, включая пожарные насосные агрегаты;
• на насосных станциях II и III категорий надежности — один насосный агрегат.

Если необходимо организовать подачу воды потребителям, у которых разные объемы водопотребления, различные по часам суток графики водопотребления, неодинаковые требования к напору воды или имеются другие отличия, влияющие на рабочие параметры насосных агрегатов, то на насосной станции устанавливают отдельные насосные агрегаты или группы из нескольких насосных агрегатов для подачи воды каждому потребителю или нескольким однотипным потребителям. При выборе насосных агрегатов учитывают индивидуальные особенности каждого потребителя воды или нескольких однотипных потребителей.

При проектировании насосной станции с несколькими группами насосных агрегатов учитывают требования СП 31.13330:

• на насосных станциях, подающих воду на хозяйственно-питьевые нужды, установка насосных агрегатов, перекачивающих пахучие и ядовитые жидкие среды, запрещается, за исключением насосов, подающих раствор пенообразователя в систему пожаротушения;
• при установке группы насосных агрегатов с разной производительностью резервные насосные агрегаты для насосных агрегатов с наибольшей производительностью устанавливаются непосредственно на насосной станции, а резервные насосные агрегаты для насосных агрегатов с меньшей производительностью хранятся на складе.

На насосных станциях для группы насосных агрегатов одного назначения, подающих воду в одни и те же водоводы и (или) одну и ту же распределительную водопроводную сеть, количество резервных насосных агрегатов принимают согласно СП 31.13330 (см. табл. 3).

На насосных станциях водопроводов населенных пунктов с числом жителей до 5 тыс. чел. при одном источнике электроснабжения устанавливают резервный пожарный насосный агрегат, оснащенный двигателем внутреннего сгорания и автоматическим запуском от аккумуляторов18. При этом допускается размещать расходные емкости с жидким топливом (для бензина — до 250 л, для дизельного топлива — 500 л) в помещениях, которые отделены от машинного зала несгораемыми конструкциями с пределом огнестойкости не менее 2 ч и где предусмотрены герметичные поддоны, исключающие бесконтрольный пролив горюче-смазочных материалов.

Таблица 3. Требуемое количество резервных насосных агрегатов на насосных станциях водоснабжения

Категория надежности насосной станции	Количество резервных насосных агрегатов при различном числе рабочих насосных агрегатов*
	До 6 рабочих насосных агрегатов	Более 6 рабочих насосных агрегатов
I	2	2
II	1	2 (включая 1 на складе)
III	1	Не требуется

*В количество рабочих насосных агрегатов включены пожарные насосы.

Для обеспечения возможности повысить производительность насосной станции в случае, если возникнет необходимость в увеличении потребления воды на хозяйственно-питьевые, производственные и другие нужды, на стадии строительства насосной станции, особенно если она заглубленного типа, выполняют фундаменты под дополнительные насосные агрегаты либо монтируют фундаменты изначально с большими габаритами, рассчитанные на восприятие больших нагрузок, что в дальнейшем позволяет производить замену установленных на этих фундаментах насосных агрегатов на насосные агрегаты с большей производительностью и напором.

4. Выбор способа установки насосных агрегатов для насосных станций систем водоснабжения

Согласно СП 31.13330 на насосных станциях I категории надежности насосы располагают ниже уровня воды в источнике (водотоке, водоеме и др.) или резервуаре-приемнике (рис. 4, 5); на насосных станциях II категории надежности (кроме насосов, подающих воду на пожаротушение) и III категории надежности допускается установка насосов выше уровня воды в источнике или резервуаре-приемнике (рис. 6).

Рис. 4. Центробежный насосный агрегат, расположенный выше уровня воды в резервуаре-приемнике: l — рекомендуемое расстояние; dу.н — диаметр условного прохода напорного трубопровода; dу.вс — диаметр условного прохода всасывающего трубопровода; mфунд — масса фундамента; mагр — масса насосного агрегата

Диаметр условного прохода трубы — геометрический параметр поперечного сечения трубы, равный диаметру условного круглого прохода (без учета допускаемых отклонений), по которому проводят гидравлический расчет трубопровода.

Рис. 5. Центробежный насосный агрегат, расположенный ниже уровня воды в резервуаре-приемнике:

Рис. 6. Центробежный насосный агрегат, с входной стороны подключенный к напорному трубопроводу:

Отметку оси насоса при его установке ниже уровня воды определяют следующим образом:

• при заборе воды из резервуара: от верхнего уровня (определяемого от дна) неприкосновенного пожарного запаса воды — при одном пожаре; от среднего уровня неприкосновенного запаса — при двух и более пожарах; от уровня аварийного объема — при отсутствии пожарного и аварийного объемов; от среднего уровня воды — при отсутствии пожарного и аварийного объемов;
• в водозаборной скважине — от динамического уровня подземных вод при максимальном водоотборе из скважины;
• в водотоке или водоеме — от минимального уровня воды в них в зависимости от категории надежности водозабора.

Отметку пола машинных залов заглубленных насосных станций определяют исходя из отметки осей насосов наибольшей производительности и с учетом возможной в дальнейшем замены установленных насосных агрегатов на насосные агрегаты большей производительности.

При размещении насоса выше уровня воды предусматривают устройство для заливки насоса водой — вакуум-насоса (рис. 7) или вакуум-котла.

При установке на заглубленных и полузаглубленных насосных станциях центробежных горизонтальных насосных агрегатов должны быть приняты меры против возможного затопления машинного зала насосной станции при аварии, а именно:

• насосные агрегаты самой большой производительности должны быть расположены таким образом, чтобы их электродвигатели находились на высоте не менее 0,5 м от пола машинного зала;
• должен быть организован выпуск аварийного количества воды в канализацию или на поверхность земли с установкой на сбросном трубопроводе клапана или задвижки;
• должна быть обеспечена возможность откачки воды из машинного зала насосной станции основными насосными агрегатами, подающими воду потребителям.

Если установленные насосные агрегаты не позволяют осуществлять за 2 ч откачку из машинного зала насосной станции объема воды, соответствующего высоте слоя воды 0,5 м, то предусматривают дополнительные (аварийные) насосные агрегаты (один или несколько рабочих насосных агрегатов и один резервный), которые обеспечат откачку воды из машинного зала. Производительность этих насосных агрегатов определяют из условия откачки ими из машинного зала слоя воды высотой 0,5 м в течение не более 2 ч.

Рис. 7. Схема заливки центробежного насоса с помощью установки с вакуум-насосом

На заглубленных насосных станциях для предотвращения выхода из строя насосных агрегатов при их затоплении в аварийных ситуациях вместо центробежных горизонтальных насосных агрегатов могут быть установлены герметичные моноблочные насосные агрегаты погружного типа (рис. 50). В этом случае соблюдение условия по высоте подъема фундамента над полом машинного зала не обязательно.

5. Расчет и конструирование всасывающих и напорных водоводов и трубопроводов для насосных станций систем водоснабжения

Одними из основных элементов систем транспортирования воды являются всасывающие и напорные водоводы и трубопроводы.

Расчет всасывающих трубопроводов и водоводов рекомендуется выполнять с использованием учебника или любого другого подобного издания. Расчет напорных трубопроводов производится в соответствии с таблицами д-ра техн. наук, проф. Ф. А. Шевелева.

При гидравлических расчетах трубопроводов необходимо учитывать следующее: всасывающий трубопровод — гидравлически короткий трубопровод, при расчете которого должны быть рассчитаны как потери гидравлического напора по длине трубопровода, так и каждая из местных потерь гидравлического напора; напорный трубопровод — гидравлически длинный трубопровод, у которого потери гидравлического напора по длине настолько превышают местные потери, что их можно учитывать путем увеличения на 5–10 % найденного значения потерь гидравлического напора по длине трубопровода.

В ряде задач (например, при построении характеристики трубопроводной сети) для определения потерь гидравлического напора по длине для гидравлически длинного трубопровода H_J, м, можно пользоваться упрощенной формулой

H_J = sQ²,

где s — удельные потери гидравлического напора по длине трубопровода, м; Q — расход воды по трубопроводу, м3/с.

Количество всасывающих водоводов к насосным станциям I и II категорий надежности независимо от числа и групп установленных насосных агрегатов, включая пожарные, должно быть не менее двух.

Рис. 8. Варианты установки погружного насоса в заглубленной насосной станции: а — насос размещен без погружения в перекачиваемую воду; б — насос размещен с погружением в перекачиваемую воду

Для насосных станций III категории надежности допускается устройство одного всасывающего водовода.

Количество напорных водоводов от насосных станций I и II категорий надежности должно быть не менее двух. Для насосных станций III категории надежности допускается устройство одного напорного водовода.

При выключении одного водовода остальные должны быть рассчитаны на пропуск полного расхода воды для насосных станций I и II категорий надежности и на 70 % расхода воды для насосных станций III категории надежности. Трубопроводная обвязка и размещение запорной арматуры на всасывающих и напорных водоводах должны обеспечивать возможность:

• забора воды из любого из всасывающих водоводов при выключении любого из них каждым установленным рабочим насосным агрегатом;
• замены или ремонта любого из насосных агрегатов, обратных клапанов и основной запорной арматуры, а также проверки характеристик насосных агрегатов без нарушения требований по обеспеченности подачи воды;
• подачи воды в каждый из напорных водоводов от каждого из насосных агрегатов при выключении одного из всасывающих водоводов.

На всасывающих трубопроводах каждого насоса запорную арматуру устанавливают у насосных агрегатов, расположенных под заливом или присоединенных к общему всасывающему трубопроводу.

Диаметр всасывающего трубопровода должен быть больше диаметра всасывающего патрубка насоса. Переходы для горизонтально расположенных всасывающих трубопроводов должны быть эксцентричными, с прямой верхней частью во избежание образования в них воздушных мешков. Всасывающий трубопровод должен иметь непрерывный подъем к насосу, величина которого регламентируется СП 31.13330 или требованиями заводов-изготовителей насосного оборудования (рис. 9).

Рис. 9. Примеры монтажа всасывающих трубопроводов насосов: а — неправильный монтаж; б — правильный монтаж

Расстояние от всасывающего патрубка насоса до ближайшего фитинга и арматуры должно быть не менее пяти диаметров условного прохода всасывающего трубопровода.

Фитинг — соединительная часть трубопровода, устанавливаемая в местах его разветвлений, поворотов, переходов на другой диаметр, а также при необходимости частой сборки и разборки труб; служит также для герметичного перекрытия трубопровода и других вспомогательных целей.

Арматура — технические устройства, устанавливаемые на трубопроводах и предназначенные для управления потоком рабочей среды путем изменения проходного сечения трубопроводов.

Диаметр условного прохода водоводов и трубопроводов насосных станций, фасонных частей и арматуры принимают на основании технико-экономического расчета и с учетом требований СП 31.13330 (см. табл. 4).

Таблица 4. Рекомендуемые скорости движения воды в водоводах и трубопроводах насосных станций

Диаметр условного прохода трубопровода, мм	Скорость движения воды, м/с
	Всасывающий водовод (трубопровод)	Напорный водовод (трубопровод)
До 250	0,6–1	0,8–2
Свыше 250 до 800	0,8–1,5	1–3
Свыше 800	1,2–2	1,5–4

Трубопроводы на насосных станциях, а также всасывающие водоводы за их пределами, как правило, выполняют из труб (стальных или из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом), соединяемых сваркой. Для присоединения к трубопроводам арматуры и насосов применяют фланцевые соединения. При этом необходимо предусматривать крепление труб, обеспечивающее предотвращение их опирания на насосные агрегаты и взаимной передачи вибрации от насосных агрегатов и узлов трубопроводов.

6. Компоновка зданий, сооружений и оборудования насосных станций водоснабжения

6.1. Объемно-планировочные решения для насосных станций систем водоснабжения

Объемно-планировочные и конструктивные решения по насосным станциям принимают согласно СП 44.13330 и СП 56.13330.

Класс ответственности и степень огнестойкости зданий и сооружений насосных станций принимают по табл. 27 СП 31.13330.

Группы санитарной характеристики производственных процессов и данные для расчета отопления и вентиляции зданий и помещений насосных станций принимают по табл. 29а СП 31.13330, технические решения по естественному и искусственному освещению зданий и помещений насосных станций принимают по СП 52.13330.

Размеры прямоугольных и диаметры круглых в плане приемных резервуаров насосных станций рекомендуется принимать кратными 3 м, а по высоте — кратными 0,6 м. При длине стороны или диаметре сооружений до 9 м, а также для приемных резервуаров (независимо от их размеров), встроенных в здания насосных станций, допускается принимать размеры прямоугольных сооружений кратными 1,5 м, размеры круглых сооружений — кратными 1 м.

Подземные приемные резервуары насосных станций, имеющие обвалование грунтом высотой менее 0,5 м над спланированной поверхностью территории, должны иметь ограждение от возможного заезда транспорта или механизмов. Выполнять ограждение не требуется, если перекрытия подземных приемных резервуаров насосных станций обеспечивают восприятие нагрузок от транспорта или механизмов.

Допускается опирание ограждающих и несущих конструкций зданий насосных станций на стены встроенных приемных резервуаров, не предназначенных для хранения агрессивных жидкостей.

Лестницы для выхода из заглубленных насосных станций должны быть шириной не менее 0,9 м, с углом наклона не более 45°; в помещениях насосных станций длиной до 12 м угол наклона лестниц допускается увеличивать до 60°. Для подъема на площадки обслуживания ширина лестниц должна быть не менее 0,7 м, угол наклона лестниц — не более 60°. В стесненных условиях для подъема на площадки высотой до 2 м допускается устройство стремянок. Для одиночных переходов через трубы и для подъема к отдельным задвижкам и затворам допускается применять лестницы шириной 0,5 м, с углом наклона более 60° или стремянки.

На автоматизированных насосных станциях без постоянного пребывания персонала при заглублении машинного зала более 20 м, а также на насосных станциях с постоянным пребыванием персонала при заглублении машинного зала более 15 м предусматривают пассажирский лифт.

Спуск в приемные резервуары насосных станций на глубину до 10 м допускается устраивать вертикальным — по ходовым скобам или стремянкам. При этом на стремянках высотой более 4 м предусматривают защитные ограждения. Спуск в сооружения глубиной более 10 м необходимо предусматривать по вертикальным стремянкам с промежуточными площадками, устанавливаемыми через 5–6 м по высоте.

На насосной станции независимо от степени ее автоматизации предусматривают санитарный узел (унитаз и раковину), помещение и шкафчик для хранения одежды эксплуатационного персонала (дежурной ремонтной бригады). При расположении насосной станции на расстоянии не более 30 м от производственных зданий, имеющих санитарно-бытовые помещения, санитарный узел допускается не предусматривать.

На насосных станциях над водозаборными скважинами санитарный узел не предусматривают. Для насосной станции, расположенной вне населенного пункта или объекта, устанавливаются туалетные кабины в пределах территории.

В отдельно расположенной насосной станции предусматривают установку верстака для производства мелкого ремонта.

6.2. Размещение насосных агрегатов и вспомогательного оборудования на насосных станциях систем водоснабжения

Насосные агрегаты устанавливают на насосных станциях с учетом требований нормативно-правовых и нормативно-технических документов, а также с учетом рекомендаций заводов-изготовителей и фирм-поставщиков насосного оборудования (рис. 10 и 11).

Рис. 10. Пример данных для проектирования насосных станций: CP, W, ÆU, X, YY, HD, HS, HZ — размеры насоса; C, HM, ÆMU — размеры электродвигателя; НТ — расстояние между торцами валов; HB, HP, HR, HF, HA, HE, HG, n × ÆHH — размеры, относящиеся к плите-основанию

При определении в плане габаритов насосных станций ширину проходов вокруг оборудования (насосных агрегатов и др.) в случае отсутствия таких требований и рекомендаций для выбранного оборудования можно принимать по СП 31.13330:

• — между насосами или электродвигателями — не менее 1 м;
• — между насосами или электродвигателями и стеной в заглубленных помещениях — не менее 0,7 м, в прочих помещениях — не менее 1 м; при этом ширина прохода со стороны электродвигателя должна быть достаточной для демонтажа ротора;
• — между неподвижными выступающими частями оборудования — не менее 0,7 м;
• — перед распределительным электрическим щитом — не менее 2 м;
• — вокруг оборудования или транспортного средства, устанавливаемого на монтажной площадке в зоне обслуживания кранового оборудования, — не менее 0,7 м.

Для насосных агрегатов с диаметром условного прохода нагнетательного патрубка до 100 мм включительно допускаются: установка агрегатов у стены или на кронштейнах; установка двух агрегатов на одном фундаменте при расстоянии между выступающими частями агрегатов не менее 0,25 м с обеспечением вокруг сдвоенной установки проходов шириной не менее 0,7 м.

 

.

Рис. 11. Пример рекомендаций по установке центробежных горизонтальных насосных агрегатов: а — на полу; б — на бетонном фундаменте; в — на плавающем бетонном фундаменте; г — на вибрационных опорах, расположенных на бетонном фундаменте

6.3. Выбор подъемно-транспортного оборудования

Для эксплуатации насосных агрегатов, арматуры и трубопроводов на насосных станциях должно предусматриваться подъемно-транспортное оборудование: при массе груза до 5 т — таль ручная или кран-балка подвесная ручная; при массе груза более 5 т — кран мостовой ручной; при подъеме груза на высоту более 6 м или при длине подкранового пути более 18 м — электрическое крановое оборудование (рис. 12).

 

Рис. 12. Подъемно-транспортное оборудование: а — кран-балка ручная; б — кран мостовой электрический; в — таль электрическая

Для перемещения оборудования и арматуры массой до 0,3 т допускается применение такелажных средств.

В помещениях с крановым оборудованием предусматривают монтажную площадку.

Доставку оборудования и арматуры на монтажную площадку производят такелажными средствами или талью на монорельсе, выходящем из здания, а в обоснованных случаях — транспортными средствами.

Размеры ворот или дверей определяют исходя из габаритов оборудования или транспортного средства с грузом.

Грузоподъемность кранового оборудования определяют исходя из максимальной массы перемещаемого груза или оборудования. В последнем случае учитываются требования завода-изготовителя оборудования к условиям строповки оборудования при его перемещении (рис. 13).

В отсутствие требования заводов-изготовителей о перемещении оборудования только в собранном виде грузоподъемность крана допускается определять исходя из детали или части оборудования, имеющей максимальную массу. При этом учитывают увеличение массы и габаритов оборудования в случаях предусматриваемой замены его на более мощное.

Перед проемами и воротами снаружи необходимо организовать соответствующие площадки для разворота транспортных средств и грузоподъемного оборудования.

Определение высоты помещений (от уровня монтажной площадки до низа балок перекрытия), имеющих подъемно-транспортное оборудование, и установку кранов производят в соответствии с ГОСТ 7890–93.

При отсутствии подъемно-транспортного оборудования высоту помещений принимают согласно СП 56.13330.

6.4. Размещение запорной арматуры

Запорную арматуру на всасывающих и напорных трубопроводах размещают в здании насосной станции.

Запорная арматура — изделия (вентиль, задвижка, кран и т. п.), предназначенные для перекрытия потока рабочей среды (воды, сточных вод и т. п.) с определенной герметичностью.

При расположении насосов ниже уровня воды в резервуаре-приемнике (см. рис. 5) или при подключении насосов к трубопроводу с всасывающей стороны (см. рис. 6) напорный трубопровод каждого насоса должен быть оборудован запорной арматурой и обратным клапаном, который устанавливают между насосом и запорной арматурой.

6.5. Выбор запорной арматуры

При дистанционном и (или) автоматическом управлении насосными агрегатами монтируют запорную арматуру, оснащенную электроприводами. При этом допускается применение запорной арматуры с пневматическим, гидравлическим или электромагнитным приводом.

Рис. 13. Пример требований завода-изготовителя к строповке оборудования при его перемещении: а — перемещение насоса; б — перемещение насосного агрегата

При отсутствии дистанционного и (или) автоматического управления насосными агрегатами допускается устанавливать ручную запорную арматуру, если ее диаметр условного прохода 400 мм и менее. Запорную арматуру с диаметром условного прохода более 400 мм из-за значительных габаритов и большой массы ее органов управления предусматривают с электрическим или гидравлическим приводом.

6.6. Размещение обратных клапанов

Обратные клапаны применяют на насосных станциях для того, чтобы при аварийной остановке насосного агрегата воспрепятствовать обратному течению через насос воды из напорного трубопровода. Обратное течение воды может привести к опорожнению напорных трубопроводов и водоводов и опасному обратному вращению рабочего колеса насоса и ротора электродвигателя. Существуют различные типы обратных клапанов. Наиболее простым и давно применяемым является обратный затвор (рис. 14, а). Однако при использовании такого обратного клапана в случае остановки насосного агрегата может произойти гидравлический удар в трубопроводе вследствие резкого захлопывания диска клапана при закрытии. По этой причине предпочтительнее осесимметричные обратные клапаны (рис. 14, б), исключающие их быстрое закрытие.

Клапан обратный — клапан, предназначенный для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды.

Обратный затвор — обратная арматура, конструктивно выполненная в виде дискового затвора.

Осесимметричный обратный клапан — обратный клапан, в котором запирающий элемент совершает возвратно-поступательное движение соосно с патрубками корпуса.

 

Рис. 14. Типы обратных клапанов: а — обратный затвор; б — осесимметричный обратный клапан 

При размещении насоса выше уровня воды в резервуаре-приемнике для удобства заливки насоса перед запуском допускается установка в начале всасывающего трубопровода приемного обратного клапана (рис. 15). Согласно СП 31.13330 такие клапаны могут быть установлены на всасывающих трубопроводах с диаметром условного прохода не более 200 мм.

При диаметре условного прохода всасывающего трубопровода больше 200 мм к трубопроводу присоединяют конфузор, так как при больших диаметрах обратного клапана резко возрастают масса диска клапана и сила его удара при закрытии. Кроме того, возрастающее в приемном клапане с большим диаметром условного прохода гидравлическое сопротивление существенно снижает геометрическую высоту всасывания насоса. При оборудовании приемными клапанами насосов с индивидуальными всасывающими трубопроводами можно не устанавливать обратные клапаны на напорных трубопроводах насосов.

Конфузор — деталь, представляющая собой сужающийся трубопровод (по ходу движения воды) в виде усеченного конуса и предназначенная для увеличения скорости потока воды.

Фасонная часть — деталь или сборочная единица трубопровода либо трубной системы, обеспечивающая изменение направления, слияние или деление, расширение или сужение потока рабочей среды.

Диаметр условного прохода водоводов и трубопроводов насосных станций, фасонных частей и арматуры принимают на основании технико-экономического расчета исходя из скоростей движения воды в пределах, указанных в СП 31.13330.

Рис. 15. Приемный обратный клапан

6.7. Размещение монтажных вставок

Для возможности проведения монтажных работ в ограниченном пространстве между фланцами смонтированного трубопровода устанавливают монтажные вставки (рис. 16), которые размещают между запорной арматурой и обратным клапаном. В качестве монтажных вставок используют также сальниковые компенсаторы (рис. 17).

Фланец — элемент арматуры для соединения с трубопроводом или оборудованием, выполненный в виде плоского кольца с уплотнительной поверхностью и с расположенными на нем отверстиями для крепежных деталей.

Монтажная вставка — устройство, позволяющее за счет регулирования длины хода компенсировать линейное расширение трубопровода.

Сальниковый компенсатор — устройство для компенсации больших линейных перемещений трубопровода, представляющее собой подвижное соединение из двух стальных труб разного диаметра. Труба меньшего диаметра помещается в трубу большего диаметра, а пространство между ними заполняется сальниковой набивкой (шнур или кольца из асбеста с графитовой пропиткой, термостойкая резина и др.). На внешней стороне корпуса сальникового компенсатора монтируется арматура, ограничивающая перемещение внутренней трубы, чтобы предотвратить ее выпадение.

Рис. 16. Монтажная вставка фланцевая

Рис. 17. Сальниковый компенсатор

6.8. Размещение расходомеров-счетчиков

Для измерения расхода воды и сточных вод и учета объема этих жидких сред за определенный период времени (например, за месяц) насосные станции систем водоснабжения и водоотведения оснащают ультразвуковыми или электромагнитными расходомерами-счетчиками. Такие приборы бывают стационарными и переносными (рис. 18).

Для получения достоверных результатов измерения расходомеры-счетчики устанавливают на трубопроводах на определенных расстояниях от их конструктивных элементов (колен, тройников, задвижек и др.) (рис. 19). Как правило, эти требования приведены в паспортах или руководствах по эксплуатации таких приборов.

Особые требования к размещению расходомеров-счетчиков объясняются тем, что при движении вязкой жидкости на коротких участках, непосредственно примыкающих к конструктивным элементам трубопровода, происходит изменение вектора средней скорости потока из-за увеличения или уменьшения площади поперечного сечения трубопровода либо из-за изменения направления движения жидкости. Во многих случаях также могут изменяться значения средней скорости жидкости и направления ее движения (например, при прохождении жидкости через некоторые фасонные части трубопровода).

Описанные кинематические явления значительно увеличивают погрешность измерения ультразвуковыми расходомерами-счетчиками или вообще не позволяют провести измерения.

Рис. 18. Расходомеры-счетчики: а — стационарный электромагнитный расходомер-счетчик; б — переносной ультразвуковой расходомер-счетчик

Рис. 19. Рекомендуемые варианты размещения расходомера-счетчика на трубопроводе: DN — диаметр номинальный; h — высота

Диаметр номинальный DN — параметр, применяемый для трубопроводных систем в качестве характеристики присоединяемых частей арматуры. Номинальный диаметр приблизительно равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода, выраженному в миллиметрах и соответствующему ближайшему значению из ряда чисел, принятых в установленном порядке.

6.9. Организация мест для обслуживания оборудования и арматуры

На насосных станциях предусматривают места для обслуживания и монтажные площадки.

Место для обслуживания — пространство в зоне размещения технологического оборудования, электроприводов и маховиков задвижек (затворов), позволяющее персоналу насосной станции осуществлять работы, связанные с эксплуатацией, техническим обслуживанием, осмотрами, ремонтом и монтажом (демонтажем) этих устройств.

Монтажная площадка — площадка для безопасного заезда (выезда) грузового автотранспорта, выгрузки из него (загрузки в него) технологического оборудования и арматуры с помощью подъемно-транспортного оборудования или вручную, а также для сборки (разборки) и ремонта на ней технологического оборудования и арматуры.

При высоте от пола до места для обслуживания более 1,4 м устанавливают площадку или мостик, при этом высота с них до места для обслуживания не должна превышать 1 м.

Площадки и мостики для обслуживания — металлические конструкции, на которых может разместиться человек с инструментом и вспомогательным оборудованием.

В случае необходимости установки технологического оборудования и арматуры под монтажной площадкой или под площадкой для обслуживания необходимо, чтобы под ними имелось свободное пространство высотой не менее 1,8 м (высота определяется от пола помещения или площадки до низа выступающих конструкций монтажной площадки или площадки для обслуживания). Чтобы обеспечить возможность монтажа (демонтажа) технологического оборудования и арматуры, в монтажной площадке или площадке для обслуживания устраивают проемы, которые при необходимости оснащают съемными покрытиями.

6.10. Монтаж трубопроводов

Трубопроводы на насосных станциях укладывают над поверхностью пола (на опорах или кронштейнах). Над трубопроводами устанавливают мостики с целью обеспечения безаварийного доступа персонала насосной станции к технологическому оборудованию и арматуре для их обслуживания.

Допускается укладка трубопроводов в каналах, перекрываемых съемными плитами, или в подвалах.

Габариты каналов для трубопроводов:

• для труб с диаметром условного прохода до 400 мм ширину канала принимают на 600 мм, а глубину на 400 мм больше диаметра условного прохода трубопровода;
• для труб с диаметром условного прохода 500 мм и больше ширину канала принимают на 800 мм, а глубину на 600 мм больше диаметра условного прохода трубопровода.

Каналы для трубопроводов выполняют с уклоном не менее 0,005 к сборному (дренажному) приямку.

В местах установки фланцевой арматуры устраивают уширение канала для сборки (разборки) фланцевых соединений при монтаже (демонтаже) арматуры.

6.11. Устройство сборных (дренажных) приямков

На насосных станциях для откачки из их подземной части грунтовых вод, фильтрующихся через стены, утечек через сальники насосов и воды, изливающейся при ремонте оборудования, устраивают сборные (дренажные) приямки. При невозможности самотечного отвода воды из сборных (дренажных) приямков предусматривают дренажные насосы. Подачу дренажных насосов рассчитывают по формуле

где q1 — суммарные утечки через сальники, принимаемые по данным заводов-изготовителей или фирм-поставщиков насосного оборудования, л/с; q2 — расход фильтрационных вод через стены и пол здания насосной станции, л/с.

Величину q2 можно приблизительно определить по формуле

где W — объем части машинного зала, расположенный ниже максимального уровня грунтовых вод, м3.

Напор дренажного насоса определяется глубиной его установки в сборном (дренажном) приямке и потерями гидравлического напора (принимают равными 4–5 м).

Объем сборного (дренажного) приямка принимают равным подаче дренажного насоса в течение 10–15 мин. На фундаментах под насосы для отвода воды предусматривают бортики, желобки и трубки. Полы и каналы в машинном зале выполняют с уклоном не менее 0,005 к сборному (дренажному) приямку. На насосных станциях систем хозяйственно-питьевого водоснабжения воду из сборного (дренажного) приямка откачивают в производственную или, при согласовании, в бытовую канализацию; на насосных станциях систем производственного водоснабжения эту воду откачивают в производственнодождевую канализацию..