/
Автор: Тугай А.М. Прокопчук И.Т.
Теги: водоснабжение очистка воды водопотребление отдельные виды строительства справочник канализация подземные воды водные ресурсы
ISBN: 5-337-00642-8
Год: 1990
Текст
•А.М. ТУГАИ
И. T. ПРОКОП ЧУК
Киев.
* УРОЖАИ’ •
4930
5бК 38.761.1я2
Т81
УДК 628.1
Рецензент Л1. Д'. Дадиани
Тугай Л. Л1., Прокопчук И. Т.
Т81 Водоснабжение из подземных источников. Справоч-
ник.— 1\.: Урожай, 1990.— 264 с.: ил.
ISBN 5-337-00642-8
(Систематизированы материалы по проектированию, строитель-
ству, эксплуатации и ремонту сельскохозяйственных систем водо-
снабжения скважин, насосных станций, резервуаров, хлораториых
и фторатосных установок, водопроводных сетей.
Описаны методы бурения одно- и многофильтровых скважин,
их конструкции, расчет и подбор водоподъемного оборудования к
ним. Содержатся сведения по насосному оборудованию для сква-
жин и насосных станций.
Приведены современные методы диагностики и ремонта, осве-
щены вопросы автоматизации систем водоснабжения, внедрения
микропроцессорной техники и регулируемого привода, АСУ ТП,
очистки и обработки подземной boahJ
Рассчитана на инженерно-технических работников, занимаю-
щихся проектированием, строительством, эксплуатацией и ремон-
том сельскохозяйственных систем водоснабжения из подземных
источников, может быть полезной для студентов, обучающихся по
специальности 2908 ^Водоснабжение, канализация, рациональное
использование и охрана вбдных ресурсов».
3308011)000—027
Т-----------------166.90 Б БК 38.761.1 э2
М204(04)-90
ISBN 5-337-00642-х , •€' Тугай A. AV, Прокопчук Т., 1990.
ПРЕ Д И С Л О В II Е
Неуклонный рост водопотребления в сельском хозяйстве требуе-
повышения интенсивности использования существующих и строительст-
ва новых систем водоснабжения.
С экономической точки зрения наиболее быстро и эффективно про-
блема централизованного водоснабжения решается за счет использова-
ния подземных источников, вода которых зачастую не требует очистки.
При этом исключаются строительство сложных и дорогостоящих очист-
ных сооружений, занимающих большие производственные площади,
использование реагентов, значительно упрощаются процессы автомати-
зации и управления работой всего комплекса водопроводных сооруже-
ний и их эксплуатация.
В настоящее время в народном хозяйстве страны наиболее распро-
страненными сооружениями для забора подземных вод являются труб-
чатые буровые колодцы-скважины, забирающие воду из напорных
пластов. Их насчитывается более 600 тыс., при ежегодном приросте
около 30 тыс.
Вместе, с тем значительная часть водозаборных скважин бурится
взамен вышедших из строя, что является следствием их неправильной
эксплуатации. На недостаточно высоком уровне налажена работа по
снижению утечек воды, избыточных напоров, эффективному потокорасп-
редслению воды в сети. Еще не на всех предприятиях внедрены обо-
ротные, повторные, бессточные системы водоснабжения, а также сис-
темы водоснабжения с технической водой (речной или из менее качест-
венных водоносных горизонтов).
Устранение этих недоработок является важным резервом экономя:!
материальных и трудовых затрат.
Надежная и экономичная эксплуатация систем водоснабжения тре-
бует высокой квалификации обслуживающего персонала, умения пра-
вильно регулировать работу водопроводных сооружений, обеспечивая
потребителей водой при минимальных затратах, изменении характерис-
тики системы.
В справочнике достаточно подробно изложены вопросы эксплуата-
ции н ремонта скважин, насосных станций, резервуаров, водопроводных
сетей, технологии очистки и подготовки артезианской воды к исполь-
зованию, приведены новые методы диагностики и ремонта скважин, во-
допроводных сетей.
1. ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ
КАК ИСТОЧНИК ВОДОСНАБЖЕНИЯ
*
1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
ПО ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ
И УСЛОВИЯМ ЗАЛЕГАНИЯ
Подземные воды по характеру залегания и гидравлическим при-
знакам подразделяют на воды зоны аэрации, грунтовые, межпластовые
безнапорные и артезианские (межпластовые напорные воды), табл. 1.
Воды зоны аэрации, а также грунтовые, залегающие
вблизи поверхности земли, не могут служить падежным источником во-
доснабжения, так как запасы их обычно незначительны, зависят от ко-
личества и времени выпадания осадков, они легко загрязняются сточ-
ными содами с поверхности земли.
Артезианские (напорные) воды, залегающие на значительном
расстоянии от поверхности земли, и межпластовые бгзнзпор-
н ы о, находящиеся в средних слоях земли, являются весьма надежны-
ми источникам:! водоснабжения. Они характеризуются значительными
Лапасами воды, мало зависят от поверхностных осадков, имеют в тече-
ние года почти постоянную температуру, надежно защищены от по-
падания в них загрязнений с поверхности земли.
Родниковые, или ключевые воды по своему качеству соответствуют
воде того пласта, из которого они изливаются. По признак}' движения
поступающей воды родники классифицируют па нисходящие, питающие-
ся за счет безнапорных вод, и восходящие, образующиеся за счет на-
порных вод. По расходу воды источники бывают: малые — с расходом
менее 1 л/с, средние— 1...10 л/с и крупные — более 10 л/с. •
Наибольший интерес представляют родники со значительным рас-
ходом. Они обычно располагаются а трещинах скальных пород и их
сонах дробления. К этому типу подземных вод не относятся карстовые
родники, имеющие иногда вид подземной реки, а также гейзеры. Чаше
всего веды средних п крупных родников характеризуются высокими
питьевыми качествами и являются хорошими источниками водоснабже-
ния, Однако, используя родник для постоянного водоснабжения какого-
либо объекта, необходимо иметь гарантию длительности функционере-
ваш’.я и. достаточности его минимального расхода для покрытия всех
нужд объекта водоснабжения.
Подземные воды не содержат или содержат в небольшом количе-
стве ьзаешеик ;е еешестьа. Они, как правило, бесцветны, но часто име-
ют повышенну ю жесткость, отличаются значительным содержанием со-
ле*. железа и др;, гих элементов, иногда сильно минерализованы.
•6
I. Классификация подземных вод по условиям залегания и гидравлике
ским признакам
Т 7. Я . Гидравли- ческий признак Вид Схема залегания
Воды зоны аэрации Безна- порные Верховодка. Воды дюн и морских по- / 2 J
бережий. Болотные. Воды надмерзлот- ных слоев сезонных таликов Воды аллювиальных отложений речных
Грунтовые 1 — водопроницаемые породы; 2 — уровень верховодки; 3 — водо- упорная линза ! 2 3 т 1 2 * * 5
долин; ледниковых отложений; стопой, полупустынь, пус- тынь; горных обла- стей и предгорных равнин. Трещинные и карстовые, над- мерзлотные Обычные' межпла- стовые. Межмерз- лотные и подмерз- лотные г \ \ \ ’-7. .. ___ Az • '
Межпла- стовые » '/;• у 1—-уровень воды в ре- ке; 2 — аллювиальные отложения речной доли- ны; 3 — водопроницае- мые породы; 4—уро- вень грунтовых вод; о— водоупор ! 2 2,у ТАД z—Z-^i
-А / Д ZL—
Артезиан- ские Напор- ные Пластовые. Трещин- ные и карстовые. Подмерзлотные 1—водоупорные поро- ды; 2 — область питания межпластового горизон- та; 3 — водопроницае- мые породы; 4 — уро- вень межпластовых вод ' - - -
X
1 — область питания;
2 — водопроницаемые
породы; 3 — водоупор-
ные породы; -1 — линия
пьезометрического уров-
ня; 5 — область разгруз-
ки
5
2. Классификация подземных вед по степени минерализации 123!
Вид БОДЫ Содержание сухого остатка, г/л Преобладающий тип веди:
Пресная До 1,0 Гидрокарбонатио-каль-
Слабомииерализован- Н- 1 Свыше 1,0 до 3,0 пневый Сульфатный, реже хлс-
Средней минералпза- > 3.0 » 10,0 ридный То же
Минерализованная > 10,0 » 50,0
Рассол » 50,0 Хлорндно-натриевый
По степени минерализации подземные воды разделяют на 5 основ-
ных групп (табл. 2).
По температуре. сС, подземные воды подразделяют на 7 групп:
Исключительно холодные Весьма холодные Холодные Теплые Горячие Весьма горячие Исключительно горячие • Ниже 0 Свыше 0 до 4 » 4 » 20 » 20 » 37 » 37 » 42 ». 42 » 100 » 100
Подземные воды классифицируют и по другим признакам, напри-
мер по запасам, химическому составу, активной реакции и др.
Вода из артезианских скважин может изливаться на поверхность
или только подниматься выше кровли водоносного пласта. Часто на-
порные водоносные горизонты разделяются водоупорными слоями раз-
личной мощности и имеют .этажное (пластовое) расположение, образуя
артезианские бассейны подземных вод. В напорном водоносном горизон-
те выделяют такие области: питания, где водоносный горизонт попол-
няется инфильтрацией атмосферных осадков; разгрузки или стока,
когда напорные воды выходят на поверхность в виде восходящих ис-
точников; напора, где вода поднимается выше кровли водоносного го-
ризонта.
При этажном расположении водоносных горизонтов в артезианском
бассейне каждый из них имеет свою область питания, напора и стока.
От высотного расположения этих элементов напорного водоносного го-
ризонта зависит характер движения подземных вод. Движение под-
земных вод бывает с постоянным водообменом, когда область питания
расположена выше области разгрузки; с заметным водообменом — при
расположении их на одном уровне и без водообмена, когда области
питания и разгрузки в''результате геологических процессов оказыва-
ются перекрытыми водоупорными породами. От этого в значительной
степени зависит качество подземной воды, ее минерализация.
При этажном расположении водоносных пластов *в результате раз-
ности напоров подземные воды одного горизонта могут перетекать в
S
П эн-му Пу-: проектчрэв ни вод”-сборных сс-эгуженг.'
то.': ко т:."о.:: a."i. р.:еп;-..стра::.кия "ых В и
горизонтов, их литологический с<-ст.'.з, ио и соотношение и,.п н
воды и каждом из них. Эти данные можно получить по карта:.: пьезо-
изогипс, составленным для минеральных водоносных горизонтоз раз-
личных артезианских бассейнов.
1.2. ЗАПАСЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД II ИХ КАТЕГОРИИ
Запасы подземных вод разделяют на естественные и эксплуатаци-
онные. Естественные запасы —это подземные воды, содержа-
щиеся в водоносных пластах в естественном состоянии,— находя-
щиеся в лорах и трещинах водоносных пород (статические) и постоян-
но возобновляемые (динамические). Естественные запасы подземных
вод изменяются по сезонам года в зависимости от климатических фак-
торов, а иногда и от деятельности человека. Эти изменения очень вели-
ки для грунтовых безнапорных вод, меньше — для межпластовых без-
напорных вод и почти неощутимы для напорных, артезианских вод.
Статические' запасы подземных вод того или иного водоносного го-
ризонта или массива могут быть определены по формуле
<?ст-- рй7. (1.1)
где ц — коэффициент водоотдачи породы (см. ниже); 17—объем водо-
насыщенной породы, м3.
Значения коэффициента it
Скальные и закарстовые породы (в 0,005...0,05
зависимости от степени трещинова-
тости)
Галечник 0,22...0,25
Гравий 0,24...0,28
Песок:
крупный 0.19...0.23
средний 0,17...0.21
мелкий 0.14...0.18
пылеватый 0,10...0,15
Динамические запасы подземных вод могут быть вычислены различ-
ными расчетными методами в зависимости от территории, для которой
они определяются. Для участка водоносного пласта динамические за-
пасы подземных вод находят по закону Дарси:
<?д= BhkI, (1.2)
где В —ширина потока подземных вод, м; Л —мощность водоносного
горизонта, м; k — коэффициент фильтрации, определяемый в зависимо-
сти от водопроницаемости пород, м/сут (табл. 3); / — гидравлический
уклон потока подземных вод.
Динамические запасы подземных вод крупных территорий могут
’'лть рассчитаны в зависимости от инфильтрации атмосферных осадков:
7
3. Классификация пород по водопроницаемости J3J
Вид пород Коэффициент фильтрации, м/сут Водопроницаемость пород
Галенчпки, гравийные и закзретовые породы 100 Хорошо водопроницае- мые
Трещиноватые породы и крvnнозеринетые пески 40...100 Водопроницаемые
Пески разной крупности 15...20 »
Среднезеонистые пески 10... 15 »
Мелкозернистые пески, cviiecn, суглинки 0.1...10 Слабоводопроницаемые
Суглинки, глина 0,001...0,1 и менее Весьма слабоводопропн- цаемые
<?д^«АЛ (1.3)
где а — коэффициент инфильтрации (подземного стока), показываю-
щий, какая часть выпадающих осадков идет на питание грунтовых вод
и формирование подземного стока; й0 — среднемноголетняя величина
(норма) атмосферных осадков; F— площадь, в пределах которой про-
псходит инфильтрация.
Динамические запасы подземных вод могут также определяться по
модулю подземного стока, суммарному дебиту источников, радиусу влия-
ния, удельным дебитам и т. д.
•Эксплуатационные з а п а с ы — это подземные воды, кото-
рые могут быть получены из водоносного горизонта рациональными в
технико-экономическом отношении водозаборными сооружениями при
заданном режиме эксплуатации и качестве воды, удовлетворяющем тре-
бованиям потребителей в течение всего расчетного срока водопотреб-
ЛСНИЯ.
Эксплуатационные запасы подземных вод в значительной степени
определяются естественными ресурсами, но нс равны им, так как при
заборе подземных вод водоприемными сооружениями нарушается их
естественный водный баланс. Образование при водоотборе области по-
ниженных давлений, то есть воронки депрессии, создает благоприятные
условия для притока в эксплуатируемый водоносный пласт г.од из со-
седних водоносных горизонтов, бассейнов' и даже из поверхностных
источников. Поэтому эксплуатационные запасы подземных вод обычно
превосходят естественные ресурсы. Общий объем эксплуатационных за-
пасов может быть заражен уравнением
<2з — Qcr *г фд "г Фдогр (1-4)
где <2дсп — дополнительные запасы, привлекаемые в процессе водоот-
дачи.
Дополнительные запасы подземных вод различны по своему про-
8
.'х i ?•!...чч
коз в результате образования ворс'.-кл дег:;.ч-.-:ии; и-: рлшгр.ль'/: з:
фсркых осадков при понижении уровня грунтовых вод и уменьшении
интенсивного испарения; привлечение вод поверхностного родникового
стока, связанного с .уменьшением дебита родников или полного их ис-
чезновения; искусственное питание водоносных горизонтов путем устрой-
ства инфильтрационных бассейнов, каналов, скважин и других соору-
жений.
Дополнительные запасы подземных вод могут поступать в эксплуа-
тируемый водоносный горизонт равномерно по всей площади, сосредо-
точенно в отдельных точках или отдельных ограниченных участках, а
также сбоку — на границе области фильтрации.
Практически эксплуатационные запасы артезианских вод оценива-
ются по характеру депрессионных воронок или по данным пробных от-
качек из одиночных и взаимодействующих скважин по методам Тим.:,
Тейса, Малышсвского, Маскота, Полубариповоп-Ко'Хуой и др. с учетом
упругих и нсупругнх свойств водоносных горизонтов.
В нашей стране запасы подземных вод изучают по программа;!,
утвержденным Государственной комиссией по запасам полезных иско-
паемых (ГКЗ) при Совете Министров СССР или территориальными ко-
миссиями в зависимости от важности объекта и объема потребляемой
воды. Основой для оценки запасов подземных вод служит геологичес-
кая, гидрогеологическая и гидрохимическая изученность территории.
В зависимости от степени разведанности территории, изученности
качества воды и условий эксплуатации эксплуатационные запасы под-
земных вод подразделяют на четыре категории — Л, В, С, и С:.
Категория А—запасы, разведанные и изученные в такой степени,
которая позволяет выяснить в полной мере условия залегания, строе-
ние, напор водоносных горизонтов, фильтрационные свойства водонос-
ных пород, условия питания водоносных горизонтов и возможность
восполнения эксплуатационных запасов, связь подземных вод с водами
других водоносных пластов и поверхностными.
Качество подземных вод изучено с. достоверностью, обеспечиваю-
щей возможность их использования по заданному назначению пл рас-
четный срок водопотреблення.
Эксплуатационные запасы подземных вод на участке проектируе-
мого водозабора определены по данным эксплуатации, опытно-эксплуа-
тационных или опытных откачек.
Категория В —запасы, разведанные и изученные с детальностью,
позволяющей выяснить основные особенности условий залегания, строе-
ния и питания водоносных горизонтов. Установлены связи подземных
З'.'Л. .-апасы которых определяются, с водами других водоносных горя-
>ч(,з и поверхностными. приближенно определены естественные вод-
. 3
ные ресурсы кзк источники восполнения эксплуатационных запасов по;1.-
емких вод.
Качество подземных вод изучено в такой мере, которая позволяет
.стаёовить зоз.ножность использования их для заданного на.ягече.чии.
Эксплуатационные запасы подземных вод на участке проектируе-
мого водозабора определены по данным опытных откачек или по рас-
четной экстраполяции.
Категория Cj—запасы, разведанные и изученные в такой степени,
чтобы можно, было выяснить в общих чертах строение, условия зале-
гания и распространения водоносных горизонтов, а также предвари-
тельно решить вопрос о возможности их использования по заданному
назначению.
Эксплуатационные запасы подземных вод определены по Данным
пробных откачек из единичных разведочных выработок, а также по
аналогии с существующими водозаборными или примыкающими участ-
ками, по которым запасы подземных вод того же водоносного горизон-
та определены по категории А и В.
Категория С:— запасы, установленные на основании общих гидро-
геологических данных, подтвержденных опробованием водоносного го-
ризонта в отдельных точках, либо по аналогии с разведанными участ-
ками.
Качество подземных вод определено пр пробам, взятым в отдельных
точках водоносного горизонта, либо по аналогии с изученными участ-
ками того же горизонта.
Эксплуатационные запасы подземных вод определены в пределах
выявленных благоприятных структур и комплексов водовмещающих
пород.
Кроме вышеприведенной классификации, эксплуатационные запасы
подземных вод по их народнохозяйственному значению разделяют на
две группы.
Балансовые— запасы, использование которых экономически целе-
сообразно и которые удовлетворяют требованиям к качеству воды дан-
ного назначения и заданным условиям режима эксплуатации.
Забалансовые — запасы, использование которых в настоящее время
экономически нецелесообразно вследствие малого их количества, несо-
ответствия качества заданному назначению или из-за особо сложных
условий эксплуатации, но которые могут рассматриваться как объект
исследования в перспективе.
Эксплуатационные запасы подземных вод минерализацией до 3 г/л
но гидрологическим бассейнам и административным областям Украин-
ской ССР определены в 1972—1980 гг. Мингео УССР совместно с ря-
дом научно-исследовательских организаций (табл. 4, 5).
10
4. Г’лспрелеление зксилуаг.'.нноиных запасов нолкмиых вод но |идро-
геологнчесхим бассейнам УСС!* [<>)
Гидрогеологи- ческий бассейн ( Геологический индекс водонос- ного горизонта - ;C u ! i ' •
Всего Б том числу
утверж- денные ГКЗ СССР и УкрТКЗ апроби- рованные
Волыно-Подольский ар- MiKtDS 430 179,2 250,8
тезианский бассейн NiPRt 50 . —- 50,0
fil—Sn, Сп 8320 716,3 7603,7
K,-D 500 222,7 277,3
1 k-.+s 310 — 310
K^-^PRs 1950 402,97 1547,03
D 540 93,8 446,2
S 580 41.2 53s. 8
PR3 720 93,0 627.0
1 Итого 13400 1749,17 11650,83
Днепровский артезиан- Q 5511,9 719,5 4801,2
ский бассейн Nt-^-Pgi 2910,2 92.8 2802,.5
1 p jjkv+bc 222.3 88,4 S ; ,9
Pg? 9108,0 484,6 6620,0
3234,3 836,6 2339,4
Ri-^-Кг 3306,4 2079,0 1227,4
I 447,9 447,9 —
T+I 75,2 42,6 >•'» г
C 114,6 50,5 22.5
Итого 24965,8 4841,9 19981,5
Донецко-Донской арте- X, 3206,3 1613,38 596,32
зианский бассейн С 219,0 — —
Итого 3425,3 1618,38 596.32
Причерноморский арте- Q 541,11 58,41
д«аа:кий бассейн Q—Л'-. 2-5,90 170,0 -—
Д'Р r.Tjnfj 43*51,90 721,0 099.3 j
л» 1 51 ,1 97,6 384,5
л-; 1611,3 19,4 —
И
Продол же и и с т а б л. 4
Гидрогеологический бассейн Геологический индекс водонос- ного горизонта Эксплуатационные запасы под- земных вод, тыс. м3/сут
Всего В, том числе
утверж- денные ГКЗ СССР и УкрТКЗ апроби- рованные
389,2 47,4 261,2
Ks+Ki 117,9 79,3 —
Итого 7783,91 1193,11 3643,8
Равнинно-Крымский ар- Q 72,3 45,8 26,5
“гезчанский бассейн ДГрп+m+s 1533,6 861,2 544,2
№ 1 116,5 95,8 20,7
pg 4,4 4,4
к 36,5 26,8 9,7
Итого 1763,3 1029,6 605,5
Азово-Кубанский арте- 1
аданский бассейн Д’рп+тп 27,3 13,9 13,4
Область трещинных и Q 483,51 108,57 372,66
пластово-поровых вод \’km-rkS 57,78 10,0 3,58
Ь краинского щита N?n 8,39 3,3 —
694,79 76,21 586,1
Nf‘ 206,0 — 206,0
p\r 163,66 6,1 156,0
Pg? 110,48 1,5 108,98
Pg? 229,19 109,72 119,47
Pgz—Pg' 7-16,91 476,2 155,45
K'„ 168,36 90,1 76,11
K\ 45,15 13,86 31,29
К14-/ 135,77 — 135,77
>PRa 23,3 23,3 ——
Pt 1141,29 202,23 878,23
Итого 4214,58 1121,09 2839,64
12
И i
Гидрогеологический бассейн Геологический индекс водонос- ного горизонта С л ЛУЛ'. *. :н V вечных тис. ». - • •! j д .
Всего В той числе
утверж- денные ГКЗ СССР и УкрТКЗ апроби- рованные
Донецкий субартезнан. <2 173,8 — —
скнй бассейн PR—N — ——
887,6 712,9 —
J 149,5 2,7 —
т 865,5 62,8 —
‘р 3'2,3 — —
Сг-з 279,0 52,2 —
С\ 1390,5 83,5 —
D 1,5 — —
Итого 3779,7 914,1 —
Предкарпатский артези- анский бассейн , Q 1438,5 644,2 794,3
Закарпатский артезиан- ский бассейн Q 1078,9 218,8 860,1
Область трещинно-кар- стовых вод Горного Q 28,9 23,2
Крыма Л 217,8 19,4 —
Итого 246,7 42,6 —
Всего 62235,39 13417,05 40985,39
13
5. Распределение эксплуатационных запасов подземных вод по адми-
нистративным областям УССР [8)
Гидрогеологический бассейн Геологический индекс водонос- ного горизонта Эксплуатационные запасы под- земных вод, тыс. м3/сут
Всего В том числе
утверж- денные ГКЗ СССР и УкрТКЗ апроби- рованные
Винницкая об.
Область трещинных и Q 18,63 — 18,63
пластово-поровых вод У» 374,69 49,31 325,35
Украинского щита 19,40 — 19,40
17,26 — 17,26
кг 3 39,92 — 39,92
Ре 408,84 48,69 360,15
Итого 878,74 98,03 780,71
Причерноморский арте- зианский бассейн Ni 1 1.2 — 1,2
Всего Волынская обл 879,94 98,03 781,91
Волыно-Подольский ар- 1<2 2620 202,0 2418,0
тезианскии бассейн 50 7,8 42,2
РЪ 40 — 40,0
Всего 2710 209,8 2500,2
Вороши.ювградская обл.
Донецко-Донской арте- А'а 2526,5 1534,9
зианский бассейн С 219,0 — —
Донецкий субартезиан- 82,0 77,2 —
ский бассейн Днепровский артезиан- с к 1204,6 136,7 —
скип бассейн Л'2 145,0 —
Всего 4177,1 >1748,8 —
:< Днепропетровская Об.'!.
Область трещинных и Q 25,85 — 23,27
пластово-поровых вод N* 8,53 — 8,58
i краинского щита ХР< 1 24,87 — 24,87
14
Гилрогеолсгический бассейн J Геологический индекс водонос- ного горизонта Всего утверж- денное ГКЗ СССР и УкрТКЗ апроби- рованные
’50,89 50,80
4,33 1,5 2,83
Rgf 11,23 2,3 9,03
Ре 13,76 1,94 7,51
Итого 139,51 5,74 126,93
Днепровский артезиан- Q 469,4 469,4 77,6
ский бассейн К—Pg 131,7 54.1
pgkv—bc 222,3 88,4 85,9
1 T—l 24,0 7,0 17,0
с 91,8 50,5 22,5
Итого 939,2 669.4 203,0
Всего 1078,71 Донецкая обл. 675,14 329,98
Донецкий субартезиан- Q 41,2 — —
ский бассейн h'-Pg 125,1 — —
К 738,8 568.9
1 •28,6 — —
Т 581,3 55,/ —
Р. 25,3 — —
(?2-3 279,2 59,9 —
с, 185,9 83,5 —
D 1,5 — —
Итого 2006,9 760,3 —
Область трещинных и Л’2“3 10,33 —
Пластове-поровых вод Украинского щита ДГр-п 3 8,39 3,3 —
.V* 36,44 17,37 —
Pgl—Pg2 312,1 233,0 —
К1 32,0 32,0 —
Ре 44,13 — 11,97
Итого 443,39 285,67 11,9"
15
Продолжение т а б л. 5
Гидрогеологический бассейн Геологический индекс водонос- ного горизонта Эксплуатационные запасы под- земных вод, тыс. м8/сут
Всего В том числе
утверж- денные ГКЗ СССР и УкрТКЗ апроби- рованные
Днепровский артезиан- Q 21,2 —
ский бассейн Н—Р 20,9 — —
с> 3.4 — —
с2 19,4 — —
Итого 64,9 — —
Всего 2515,18 1045,97 11,97
Житомирская обл.
Область трещинных и Q 144,89 30,4 114,49
пластово-поровых вод A'f 2,07 . — 2,07
Украинского щита Л'-'' 11,89 — 11,89
Pg>‘r 23,84 23,84
РцЬ» .32,27 — 32,27
3,94 — 3,94
I<2 37,86 32,0 5,86
л'| 40,49 9,81 30,68
Ре 302,56 51,96 250,60
Всего 599,81 124,17 475,84
Закарпатская обл.
Закарпатский артезиан-
ский бассейн 1078.9 218,9 860,1
Запорожская обл.
Причерноморский арте- Q 515,0 32,5 —
зианский бассейн ypn+m-rs 240,4 — 166,7
A:: 1 411,2 19,4 —
Pg* . 306,9 41,2 260,8
К 72,9 72,9 —
Итого 1546,4 166,0 427,5
Область трещинных'и д;2+з 47,45 10,0 3,58
пластово-поровых вод Украинского щита 2 № 14,46 — 1,05
16
Я у. о .. . е н и е г а б . .
—— к: И ЗИП !-?е 12 '* 5 • * ! J ,' » • 4 •
;4 • .1 ( 1 1-1 С • -1г су Г
Геологический т > и ч; сл«
Гидрогеологический бассейн индекс водонос-
кого горизонта Всего утверж-
денные лпрсои-
ГКЗ СССР и УкрТКЗ р-.'заниые
pgbr 6,1 • 6,1 —
Pgr-Pgx К. 285,75 10,91 228,8 5,0 30,77 3,79
• Ре 15,56 — 7,13
Итого 380,56 249,9 46,32
Всего 1926,96 415,7 473.82
Ивано-Франковская обл.
Волыно-Подольский ар- К' + ,п 260,0 — 260
тезмалскнй бассейн 20.0 — 20
Итого 280,0 — 280
Предкарпатский артези- анский бассейн <2 483,0 207,2 571,1
Всего ' Киевская обл. 763,0 207,2 551,1
Днепровский артезиан- Q „ 2261,2 55,9 2205,3
ский бассейн 236,5 13о,8 100,7
К’.-2 972,7 947,7 25,0
I 477,9 477,9 —
Итого 39-18.3 1561,3 т.ЗЗ] | j
Область трещинных и Q 114.34 25,9 88.4
пластово-поровых вод К?1 16,73 — 16,73-
’ Украинского щита Pgkv Ь2 17,37 — 17,37
Pgbi 50.16 30,5 19,66
К:+1 135,77 — 135,77
Ре 80,5 24.24 56,23
!’того 414,87 80,6! 3-31,19
Всего 4363,17 1642,04 2 *65,19
"1аучн»-тоТВЧчес м | 17
П р о д о л ж с .ч и е т а б л. 5
———— Гидрогеологический бассейн Геологический индекс водонос- ного горизонта Эксплуатационные запасы под- земных вод, тыс. м’/сут
Всего В том число
утверж- денные ГКЗ СССР и УкрТКЗ апроби- розанные
Кировоградская. обл.
Область тргшинных и Q 30,07 16,57 13,5
пластово-порсвых вод 1 9,31 — 9,31
Украинского щита 47,49 — 45,93
Pg\c 123,29 71,22 52,07
Pg—Pgi 134,08 — 134,68
К 4,60 4,05 0,61
Рс 64,49 14,96 48,57
Всего Крымская обл 413,99 106,80 304,67
Равнинно-Крымский ар- Q 72,3 45,8 26,5
тезианский бассейн \rph-rm+l 1533,6 861,2 544,2
N‘ 116,5 95,8 20,7
Р 4,4 — 4,4
К 36,5 26,8 9,7
Итого 1763,3 1029,6 605,5
Азово-Кубанский арте-
зианский бассейн ^рп-гт 27,3 13,9 13,4
Область трещинно-кар- Q 28,9 23,3 —
стовых вод Горного Крыма I 217,8 19,4 —-
Итого 274,0 56,6 13,4
Всего Львовская об. 2037,3 1085,7 618,9
Волыно-Подольский ар- 320,0 157,6 162,4
тезианский бассейн Лд+Кг 40,0 — 40,0
' / К'-" 2600,0 514,3 2085,7
Л'г+^з 20,0 — 20,0
О3 150,0 93,8 56,2
18
Г1 • .1 >. ... ’• е 4 < . ' •->
{ .-i С •'’ ’1 : .нч•? 1 3 с ы п . •
1 >!. ri.il, .
Геологический В тем ис.’т
Гидрогеологический бассейн индекс водонос- ного горизонта
Всего денние а проба-
ГКЗ СССР и УкрТКЗ резакнне
Итого 3130,0 765,7 2364,3
Предкарпатский артези- Q 367,0
анскпй бассейн 513,7 146,/
Всего 36-13,7 1132,7 2511,0
Николаевская обл.
Причерноморский арте- зианский бассейн Q дгрп+m+s 26,11 272,4 26,11 6,0 192,8
№ 1 78,9 — —
Pg'r 74,6 6,2 —
Л2+Л1 36,1 6,4 —
Итого 488,11 44,71 192,8
Область трещинных и № 0,55 — 0,55
пластово-поровых вод р 32,97 18.26
Украинского щита
Итого 33,52 — . 18,-81
Всего 521,63 44,71 211,61
• Одесская обл
Причерноморский арте- Q-N273 245,9 170,0 —
зианский бассейн № 514,9 97,6 383,3
Pg2 К1 + К2 7,3 —
8,9 — —
Всего 777,0 267,6 383,3
Полтавская обл.
Днепровский артезиан- Q 618,6 36,4 582,2
ский бассейн n2-Pg3 1396.6 — 1396,6
рёъ. 1383,0 113,8 1269,2
До-р/к! 662,3 389,8 272,5
В сего 4060,5 540,0 3520.5
19
Предо л ж е п и е т а б л. 5
Гидрогеологический бассейн Геологический индекс, водонос* кого горизонта Эксплуатационные запасы под- земных иод, тыс. M3/CVT
Всего В том числе
утверж- денные ГКЗ СССР и УкрТКЗ апроби- рованные
Ровенская обл.
Волыно-Подольскпй ар- А''~’п 1260 —• 1260
тез 1 г з иски й б ассей к K2+D 110 — ПО
Kz+PRz 1480 106,4 1373,6
PR3 680 93,0 587,0
Итсго 3530 199,4 3330,6
Область тргщинных и Q 47,5 — 47,5
плзстово-порозых вод Кг 5,28 — 5,28
Украинского щита Kt-j-PRi 3,3 3,3 —
PRs 25,47 1,8 23,67
I! того 81,55 5,1 76,45
Всего 3611,65 204,5 3407,05
* Сукская обл.
Днепровский артезиан- Nt—Pgz 575,3 38,7 536,6
ский бассейн Pli\c 924,4 37,9 886,5
!<i 1591,5 270,5 1321,0
K-2-y-Kl 238,1 203,4 34,7
Всего 3329,3 550,5 2778,8
Тернопольская обл.
Вспыно-Подольский ар- К-.-гКъ Д1, S 70,0 21,6 48,4
тезианский бассейн K-3 1070,0 — 1070,0
Дп-Л-д/о 300,0 214,9 85,1
Ki+Di 120,0 — 120,0
390,0 — 390,0
S 310,0 — 310,0
Всего 2260,0 236,5 2023,5
Харьковская об
Донецко-Донской аэте- 679,8 83,43 596,32
ЗДЗг’СКИИ баССсЩ}, Kc~Pg3 655,2 — 655,2
633,8 44,2 591,2
к, 1139,7 429,4 760,3
Kz-Kx 398,9 311,5 87,4
I+-T 51,2 35,0 15,6
I r. (j д с с и к а т а < з
Ги spec «логический Засссйк Геологический ИН1СКС водонос- ного горизонта Э.» с г... ул TJ 3 С Л! Н <,. 1.0.1, тис. м С \ -
5сего В тем ЧИС."С
утверж- денные ГКЗ СССР иУкрТКЗ апроби- рованные
Итого 3613,6 903,58 2706,02
Донецкий субартезиан- Q 39,0 — —
ский бассейн X+Pg 48,7 — —
Л3 14,2 44,2 —
ЛУ+АУ 22,6 22,6 —
I 120,9 °,7 —
Т 281,2 7,1 —
Р 7,0 — —
Итого 566,6 76,6 —
Всего •1180,2 950,78 2706,02
Херсонская обл.
Причерноморский арте- зианский бассейн Дгрп-гтп-г$ л" 1 3349,1 1121,7 715,7 2638,6
> « с» •со О, 1 0,4 — 0,4
Всего * 4971,2 715,7 2632,0
Хмельницкая обл.
Область трещинных и А'' 253,0 9,5 248,5
пл готово - п <_♦ р о в ы х в од Украинского щита А'» ЛУ-РАз с.* 5»I S»5 17,8 8,5 18,21
PR, 11,8 14,8 —
* Р, 27,45 — 27,45
11того •344,35 50,6 294,16
Вс.г.ио-Подольский ар- X-.PR-, 50,0 — . •''
:< >::з некий бассейн ЛУ 510,0 — 510,0
А'п-4-S 190,0 — 190,0
АУ-т-РА;. 470,0 296» 0/ 173,43
.... . S 270,0 41,2 228,3
Продол ж сине т :• С л. 5
Гидрогеологический бассейн Г оологический индекс водонос- ного горизонта Эксплуатационные запасы под- земных вод, тыс. м’/сут
Всего 1 том числе
утверж- денные ГКЗ СССР и УкрТКЗ апроби- рованные
Итого 1490,0 337,77 1152,23
Всего 1834,76 388,37 1146,39
Черкасская обл.
Область трещинных и Q 102,23 35,4 66,83
пластово-поровых вод №< 123,8 — 123,8
Украинского щита Pg'" 35,34 — 35,34
Pg" 39,25 — 39,25
Pgbc 40,57 5,8 34,77
Pg> 14,40 14,4 ——
j<2 , 3,05 -— 4,05
f Pe 125,26 58,61 66,62
Итого 483,9 114,24 370,66
Днепровский артезиан- Q 1186,7 116,3 107,01
схнй бассейн Pg 25,8 — 25,8
Итого 1212,5 116,3 132,84
В с е го 1696,4 230,54 503,5
Черниговская обл.
Днепровский артезиан- Q 984,8 - 41,5 913,3
ский бассейн A'i—Pg3 136,5 — 136,5
Pgbc 5899,5 152,9 5746,6
K3 308,1 — 308,1
1034,4 226,6 807,8
В сего 8363,3 421,0 7942,3
Черновицкая обл.
Предкарпатский артези- анский бассейн •* Q 446,5 70,0 376,5
Всего по УССР 62235,39 13417,05 40985,39
j,o.v .( i; I.'.' tIV.: П \l i i !' ii .1\ МЕСТ
водогэабщ.енпя подземных источнмк&в яз <.
t % - хчх с^ъсктоз подразделяют на городские, поселковые. пт
мыкгле.-.ные, колхозные, совхозные, железнодорожные и др.;
•v.,a.ii,n< My охвату на местные, районные, групповые, а также внешне-
площадочные и внутрпплощадочные; назначению — на хозяйственно-
питьевые, противопожарные, производственные, поливочные и др. ।
В сельскохозяйственных населенных пунктах, как правило, устраи-
вают объединенные хозяйственно-противопожарные водопроводы с по-
дачей из них воды для полива зеленых насаждений, уличных и внутри-
квартальных покрытий, а также для водоснабжения предприятий и их
установок, которым требуется питьевая вода.
Общая схема системы водоснабжения населенного пункта или сель-
скохозяйственного комплекса из подземных источников показана на
рис. 1, а.
Вода из артезианских скважин подастся электропогружными или
артезианскими насосами по сборным водоводам в резервуары чистой
воды (РЧВ), где аккумулируется и обеззараживается. Затем воду из
РЧВ перекачивают насосы насосной станции II подъема (НС-П) в ма-
гистральную водопроводную сеть. Излишек воды поступает в водона-
порную башню, которая, как правило, располагается в наиболее возвы-
шенных точках населенного пункта (в начале, в середине или в конце
водопроводной сети). В ряде случаев водонапорная башня отсутствует
и напор в сети регулируется насосами HC-II.
Для обеззараживания воды наиболее часто используют жидкий
хлор или хлорную известь, для чего в здании насосной станции II подъ-
ема устраивают помещение х лордоза торных, установок. Иногда поме-
щение хлордозаторных установок устраивают в виде отдельного зда-
ния, которое располагают над резервуарами или вблизи них. В случае,
когда подземная вода,, забираемая скважинами, требует предваритель-
ной обработки (например, обезжелезивания) перед резервуарами устраи-
вается станция обезжелезивания (рис. 1, б).
Наиболее простой является схема с одиночной скважиной, подаю-
щей воду непосредственно в сеть (рис. 1, в). Обычно одиночные сква-
жины устраивают при небольших количествах забираемой деды л: на-
личии обильных водоносных горизонтов. Если уровни напорных гсд
расположены относительно неглубоко от. поверхности земли, целесооб-
разна схема устройства водозаборного узла с сифонными трубопрово-
дами. подающими воду от отдельных скважин в РЧВ, а из него насо-
сами в сеть (рис. 1, г). Сооружения для забора искусственно воспо.тня-
v. одземных вод следует располагать в непосредственной близости
> •’•'.ьтр.-щиоиным сооружениям (рис. 1, д).
1 .ч ре пресных подземных вод. окруженных или подстилаемых
«ст.' sc.-jun снизу, применяют водозабор со спаренными скважн-
23
i
1. Основные схемы систем водоснабжения населенных мест
па подземных источников:
а--бел очистных сооружении; б — с очистными сооружениям:!; в — с оди-
.чоючш скгаяжной: г —с водосборным резервуаром; д— с искусственным
i.'.crc.-iti-HiMt иодимнмх вод; с — с подстил:! н>щи мл солеными водами; I —
. ; ски.-.и’ии.т, - — напорный трубопровод; 3—• сборный коллектор;
—резервуар чиста виды; 5— самотечные водоводы; 6— насосная станция
J1 под: ома; 7 — напорные водоводы; 8— водонапорная башня; 9—очистные
: юр/Ж'Ш;::;; : ? — Ctl-poiillUl: водовод; 11 — о.-..орныс ВОДОВОДЫ сырей
12 — поглощг.мщая скважина; 13 — скважина на соленую воду; 1-1—
наблюдательная скважина
нами (одна—для забора пресных, вторая — соленых вод).. Для наблю-
дения за положением границы раздела пресных и соленых вод в пласте
::а каждую единицу спаренных скважин должна быть предусмотрена
наблюдательная скважина (рис. 1, е).
При определенных топографических условиях .местности иногда
устраивают системы водоснабжения с несколькими зонами. В зависи-
мости от рельефа местности различают параллельное или последова-
тельное зонирование (рис. 2).
Особенности использования воды в некоторых технологических про-
цессах сельскохозяйственных промышленных предприятий привели к
созданию специальных систем производственного водоснабжения. К ним
относятся сиетемы оборотного, последовательного и комбинированного
и с л ользоба ния всд ы.
24
2. Зонные системы водоснабжения:
а—лар.1элмьи<>с зоипрсзаилс; й — последователтисе .••'жирозл"»?: I — к
пая зон. : II—вторая зон.'; 1 — снгляпша; 2 — резервуар чкерй .чл-г; ••—
jincocna : станции И подъема первой зоны; —1г.лд.'.1Г<г.<‘риля '.пж.я; ..— »>.;•
сослал станция И подъема второй .ю>:::
Агропромышленные предприятия для охлаждения технологического
оборудования обычно применяют оборотную систему использования во-
ды (рис. 3, £).
Если качество воды, сбрасываемой одним потреби гелем, допускает
ее использование другими, то устраивают схему последовательного ис-
пользования поды (рис. 3, б).
Такая схема водоснабжения возможна в том случае, когда истре-
битель I сбрасывает нагретую, но не загрязненную воду, которая может
быть использована потребителями II. Избыток воды погребите.I
сбрасывает в канализацию.
В некоторых случаях на предприятиях применяют комбикнреваи-
кую схему использования воды (рис. 3, в).
3. Схемы промышленного водоснабжения:
ел: ' :;г; в — ::<ицб:г.г.1р ч-.зюы.т, I— с. :..г.
ж.ссси.я с'.'з::.'.:::! ч! но.-.ы: --с. :э
го.ъчад о. :: и сх.ъ::к.течИ1>л Я — г.</
; I, II. III — ч:е ;:г.•л::ри. :•( t
1.4. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ
ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ
Строительство артезианских скважин, переоборудование разведоч-
ных скважин в эксплуатационные, а также строительство и переобору-
дование других водозаборных сооружений для использования подзем-
ных вод осуществляется только с разрешения республиканских органов
геологии и охраны недр пли территориальных геологических управлений
после согласования с бассейновыми госводоинснекниями, органами са-
нитарного надзора Министерства здравоохранения и режимными тер-
риториальными гидрогеологическими станциями.
Проектная организация, разрабатывающая проекты, согласовывает
их с бассейновыми госводоинспекцнямп только по вопросам рациональ-
ного использования подземных вод и их охраны от загрязнения и исто-
щения. Конструкция водозабора, выбор типа насосно-силового оборудо-
вания, экономичность принятых решении — компетенция проектной ор-
ганизации. Согласованию подлежат проекты бурения скважин на воду
питьевого назначения с дебитом более 2...3 м3/ч. Проекты бурения тех-
нического водоснабжения с дебитом менее 5 м3/ч подлежат регистрации
в госводоинспекции, с обязательным согласованием с органами санитар-
ного надзора.
Артезианские скважины проектируют на основании технического
задания, выдаваемого заказчиком.
В задании на проектирование должны быть указаны следующие
данные: вид недопотребления (хозяйственно-питьевое, производственное
и др.); объем водопотребления (с учетом перспективы, на проектный
срок и по очередям в пределах проектного срока); требуемое качество
воды; сроки ввода водозабора в эксплуатацию.
Для решения основных задач (выбор типа, схемы, конструкции
водозабора, методов производства работ по его устройству) необходи-
мо располагать данными гидрогеологических изысканий. Состав и дли-
тельность изысканий для составления проекта в каждом- конкретном
случае определяется степенью сложности природных условий района
размещения водозабора, его гидрогеологической изученностью, водопо-
ггеблс-ние.м и т. д.
ь При. выборе места расположения водозабора следует руководство-
ваться следующими требованиями. Водозабор должен располагаться
как можно ближе к водопотребптелю, занимать минимальную площадь,
иметь возможность расширения в перспективе, нс мешать выполнению
перспективных водохозяйственных мероприятий и нс затрагивать инте-
ресов других водопотребителей и водопользователей, иметь наиболее
благоприятные санитарные условия и возможность организации зон са-
нитарной охраны, располагаться на расстоянии, исключающем взаимо-
действие с существующими водозаборами или влияние поверхностных
;од на качество забираемой подземной воды.
26
она: пол••.1=-.: Ь' ; с-,з( р>. юстиы": ;
, -и ;г г. С" ПОеНИС УЧЗСГКО; УСЛОВИЯ ЗЗ.-СГаНИЯ HO.tOIJOvк *л П.,';С-
:х за*меры в плане н.в разрезе; гн.тро.’С*логические усл-вля 1-.Э-
став б-эдо юсных пластов, их водопроницаемое п, пьезспроводноет!, и
водоотдача, взаимосвязь, состав окружающих, подстилающих и г.е; :-
крываюших пород, источники питания водоносных горизонтов, глубина
залегания и форма пьезометрической поверхности пли зеркала водонос-
ного горизонта); режим подземных вод, их качество; санитарные усло-
вия района; наличие водопонизительных и водоотливных сооружений
других водозаборов (их место расположения и используемые пласты);
условия возможного загрязнения подземных вод и источники загряз-
нения (если такие имеются); подробные сведения о развитии современ-
ных физико-геологических явлений и процессов (карстов, оползней, об-
валов. селей, подмывов), а также об особых условиях (многолетняя
мерзлота сейсмичность, просадочиость, иабухасмость, пучение грунтов
и т. п.) —для районов, где эти процессы и явления наблюдаются.
Для составления технико-экономического обоснования (ТЭО) со-
оружений по забору подземных вод могут быть использованы имею-
щиеся по району размещения водозабора гидрогеологические и геоло-
гические материалы] предыдущих исследований, а также данные бли-
жайших эксплуатируемых и вновь пробуренных скважин.
Системы водоснабжения из подземных источников относятся к тех-
нически сложным объектам и поэтому проектируются в две стадии —
пропит и рабочий проект.
На стадии проекта решаются основные задачи по выбору участка
расположения водозабора, типа, схемы и конструкции сооружений, опре-
делению производительности и режима их эксплуатации, организации
зон санитарной охраны, определяются затраты и дается ТЭО проекта.
Рабочий проект на строительство сооружений разрабатывается я
соответствии с утвержденным проектом.
На этой стадии проектирования уточняются и детализируются при-
нятые в проекте решения. .Рабочий проект — документ, по которому
производят строительно-монтажные работы. Ои состоит из пояснитель-
ной записки, чертежей и смет.
Пояснительная записка должна, содержать аннотацию, в которой
находят отражение результаты анализа исходных данных по проекти-
рованию и другие материал^, имеющие принципиальное значение для
характеристики водозаборных сооружений; расчет производительности
водозабора и его отдельных сооружений (скважин, РЧВ, HC-II и сели
необходимо — очистных сооружений): прогноз качества подземных взд:
обо-: н звание зон санитарной охраны; определение обшей стоимости
•стр' ; ;сльстаа и себестоимости 1 м’ волы.
i рабочем проекте должны' быть представлены ситу.тц.:энный г:.:.:.:
- -.г;- в рамэне расположения проектируемых сооружений а мьси
'• !"•'.! : 5000. на который наносят ьолопстребитель и прилегаю-
27
i:.":y : :..ие населенные ;;уш<t-Sl.i. _ ;:;;ег.!:л:
напорные мш шстоальиые водоводы; насосные стаики стан;;;:::
выпуски канализации и другие водоиронодно-каналп-
з&и;;онзые сооружения. а также дороги, мост;,:, плотины, кабельные ли-
нии, тепловые сети и т. л. На чертежах должны быть показаны также
план или схема водозаборного узла в масштабе 1 :500 ила 1 : 1000 с
указанием расположения основных зданий, сооружений, элементы си-
стемы водоснабжения, а также разрезы скважин во время производства
работ (бурения), оборудование скважин фильтрами и водоподъемни-
ками. Кроме того, необходимо выполнить детальные (рабочие) чертежи
всех узлов водозабора, привести спецификацию оборудования, труб,
фасонных частей и арматуры.
2. АРТЕЗИАНСКИЕ СКВАЖИНЫ
П НАСОСНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
2.1. ОДНО- II МПОГОФПЛЬТРОВЫЕ СКВАЖИНЫ.
МЕТОДЫ РАСЧЕТА
Артезианские скважины бурят глубиной от 10 до. 1000 м и более.
Чате всего устраивают скважины глубиной от 100 до 150 м, реже от
200 до 300, совсем редко от 800 до 1000 м и более.
Буровые скважины по целевому назначению подразделяют на 10 ти-
пов [3, 23):
Тип скважины
Поискоьо-картировоч-
ная
Разведочная
Разве дочно*-эксплуа-
тационная
Э к с п л у а т а и и о и и а я
Водопонизительная
(дренажная)
Н а б л юд с те л ья а я
Нагнетательная
Поглощающая
Диен
.о-г.огло
тающая
Двойного назначения
Виды исследований и рабо:
Поисково-съемочные работы, картирование в
мелких масштабах
Предварительная разведка подземных вод
Детальная и эксплуатационная разведка под-
земных вод
Водоснабжение
Понижение уровня подземных вод при строи-
тельстве, разработке полезных ископаемых
и др.
Разведка подземных вод, многолетние режим-
ные наблюдения
Захоронение промышленных стоков
Восполнение запасов подземных сод, создание
гидравлических барьеров, препятствующих
и р и т о?: у д р у г 11 х в о д • -
Прием воды верхних водоносных горизонтов и
подача ее в нижний эксплуатационный пласт
Работа в двух режимах: как поглощающая и
как водозаборная
Бурение скважин состоит из трех последовательных или параллель-
но выполняемых операций: разрушение горной породы забоя; удаление
разрушенной породы из ствола скважины; крепление стенок скважины
обсадными трубами.
28
При роторном бЧреки|» ислаЛЯую* Парки ИЛИ уПа?С»ОН W4
-УЛ. • РБ-2А2. УРБ-ЗЛ.Ч. ВЛ-1513, БЛ ': ~A i. УВБ-600. СБУД.’-'i-'. SO-
ЗИП, БУ-50. БУ-75. 5У-80, БУ-125 и др.
Ударко-канатпое бурение осуществляется станками УГБ-37 К.
УГБ-4УК.
При бурении твердых и крепких пород, залогаюпшх с поверх:-с;ти,
а также при необходимости отбора керна, могут быть использованы
станки колонкового бурения типа ЗИФ-1200-МР, ЗИФ-650М и др.
Колонковый, гидравлический, шнековый, вибрационный и другие
способы бурения применяют редко по следующим причинам: колонко-
вый— ввиду малого > диаметра скважины. исключающего возможность
оборудования ее водоподъемным устройством и фильтрами достаточно
больших размеров и производительности; гидравлический — из-за воз-
можностей бурения только в устойчивых рыхлых породах на небольшую
глубину; шнековый — вследствие незначительной глубины буреш.'я и
только в глинистых безводных породах и т. д.
Бурение роторным способом заключается в разрушении породы за-
боя скважины вращающим буровым наконечником.
В отечественной практике различают два вида роторного бурения:
с прямой is обратной промывкой. При бурении с прямой промывкой,
разрушенная порода непрерывно выносится из скважины глинистым
раствором (рис. 4). Раствор на забой подают по штангам диаметром
42, 50, 60, 73, 89, 114, 127 мм и более с применением насосов Н • у
ДМГР, НБ 12-63-10, НБ-50 и др. Для удаления породы из забои ее
дробят до частиц размером 1 мм. Глинистый раствор. охлаждая долото,
транспортирует шлам из забоя на его поверхность со, скоростью 025...
0,8 м/с.
Промывочная жидкость подается насосом по штангам на забой.
Разрушенная порода захватывается раствором и. поднимаясь на по-
верхность по пространств)’ между стенкой скважины и буровыми “гу-
бами, сбрасывается в отстойник, где очищается от бурового шл :"; и
снова закачивается насосом на забой скважины.
При бурении скважин роторным способом с глинистым растгИюом
веледстние кольматации водоносного горизонта глинистыми часг:ш:.::п,
резке, ухудшаются фильтрационные свойства пород в пр’пфильт;?’вых
зонах.
После вскрытия и проходки водоносного пласта начинается ::
его освоения.
Технологические операции по освоению водоносных пластов вил? -
чают работы по спусканию в скважину фильтра и креплению водопои-
тиной части скважины, восстановлению (разглпнизации) естественной
''.'.слропицаемости . пласта, устройство гравийной обсыпки филгтров.
29
о
4. Схема роторного бурения сква;кпп
с прямой промывкой забоя:
долото; 2 — бурильная труба; 3 — ротор;
вертлюг; 5 — гибкий шланг; б — насос; 7 —
промывочная жидкость; 8 — отстойник
откачку воду из скважины с целью формирования водоприемной часта
скважины и осветления воды.
Различают такие способы освоения водоносных пластов:
физический— нагнетание воды в пласт; продувка воздухом, сваби-
розание н желонирование, виброразглиннзация, электрогядравлпческая
обработка пласта, взрыв, ультразвуковые воздействия, использование
механических ершей и др.;
химический— соляпокислотнзя обработка, использование различных
обмазок поверхности фильтров, разглиннзацпя с применением реагентов
и ПАВ;
Физико-химический— взрыв с инъекцией в пласт'химических реа-
гентов (кислот. ПАВ и т. д.), электрохимическая обработка фильтра
Г! Л?.
Существующие методы разглинизацни скважин, несмотря на их
30
многообразие, недостаточно эффективны и трудоемки. Это привело к
разработке более усовершенствованного способа роторного бурения
скважин с обратной промывкой (рис. 5).
В качестве промывочной жидкости используют чистую воду, а
вместо бурильных штанг применяют толстостенные бесшовные трубы
диаметром 100...120 мм. Для того чтобы пройденная выработка не об-
рушаласъ. столб воды в скважине должен превышать статический уро;
день нс менее чем на 3 м. Вода из отстойника поступает в стг.ол сква-
жины, откуда вместе со шламом через отверстие в долоте засасывается
в бурильные трубы и но шлангам сбрасывается в отстойник. Скорость
движения воды в бурильных трубах составляет 2...2,5 м/с.
Сущность ударно-канатного способа бурения заключается в том. что
.'тзр;. шенче породы производится путем многократных ударов буровым
: .рядом (рис. 6).
iJi.Tj образовавшийся в результате ударов долота, изв.ч;т:л
’ ' ’.‘ ты: желонкой, опускаемой в забой на канате.
31
G. Схема удпрНо-КнИЛ того Oypcmi;;:
а —подъем сбрила над аабьом; б— y-iap
снарада по г.айо.о; 1 — oyponoii сварил; 2 —
канат; 3 — блок па псршино мачты; < —'
. мачта; 5 — отапинон родин; 0-• балаг.спр-
H.i;i рама; 7 — иаирлг.ляющпй ролик; 8—
' инструментальный барабан; 9 — шестерня
главного нала; 10 — шатун; 11 — большая
шестерня ударного механизма; 12 — скпа-
жнпа
При ударно-канатном способе буре-
ния скорость проходки скважин невели-
ка. Выход колонн обсадных труб состав-
ляет 20...35 м, что сильно уменьшает ко-
нечный диаметр скважин.
Ударно-канатный способ бурения применяется в основном для со-
оружения разведочно-эксплуатационных и эксплуатационных скважин.
Преимущества, недостатки и достоинства различных способов буре-
ния приведены в табл. 6.
Для забора подземных вод бурят как одиночные скважины, так и
группы скважин. Одиночные—одна скважина или несколько скважин,
расположенных друг от друга на таком расстоянии, при котором ис-
ключается их взаимодействие. Групповые скважины состоят из несколь-
ких одновременно работающих взаимодействующих скважин.
Конструкция скважин зависит от гидрогеологических условий и
способов бурения.
Во избежание проникновения загрязненных вод в водоносный го-
ризонт и обрушения стенок выработки ствол скважины кренится обсад-
ными трубами с последующей цементацией затрубного пространства.
Затрубь.ж цементация ликвидирует зазор между обсадными трубами
:: породами, защищает их от коррозии.
Ствол скважины может крепиться одной или несколькими колон-
нами обсадных труб, которые располагают концентрически. Первая ко-
лонна обсадных труб называется кондуктором, колонна, где устанав-
ливается кассе,— эксплуатационной или рабочей, остальные — техничес-
кими (промежуточными), рис. 7.
Часть скважины, вскрывшая эксплуатационный водоносный гори-
зонт и служащая для получения водь: называется водоприемной; в ней,
как правило, устанавливают фильтр.
По степени вскрытия водоносного горизонта скважины подразде-
ляют на совершенные, вскрывающие всю толщу водоносного горизонта
и ьесовершепные, когда вскрыта только часть водоносного горизонта.
В качестве обсадных труб при устройстве скважин применяют стальные
бесшовные, всхдогазопроводныс. полиэтиленовые пли пластмассовые тру-
Конечный диаметр колонны обсадных труб при ударном бурении
должен быть больше наружного диаметра фильтра не менее чем на 50,
а при обсыпке фн.щтоа гразпем— не менее 100 мм. При роторном спо-
собе бурения без крепления стенок обсадными трубами конечный диа-
метр скважины должен быть больше наружного на 100 мм.
32
7. Конструкции ск».г,кип. пробуренных различными способами бур. -
ипя
а — У.тарио-.’тлытпым; о — роторным с прямой прпмыакс;1; в — роторным с
обратно!! промывкой; I — глина; П— суглинок; 111 — песок; IV — аргиллит;
1 — затрубная пемситлция; 2 — кондуктор; 3 — затрубмо-межтрубиая ПС’но-
тация; 4— :ехзическал колонка труб; 5 — эксплуатадио::»;.я ноя-мига ту.
6 — техническая колонка труб, извлеченная поела уста:г;а;:и фильтра; 7—
глухая тру'а фильтровой колонны; 8 — сальник; 9 — пссчано-гразилная „Z-
сыпка фильтра; 10 — водоносный пласт; It —рабочая часть фильтра; 12 —
отстойник
Изоляция водоносных горизонтов скважины небольшой глубины -с
эксплуатационной колонкой одного диаметра осуществляется затрубной
цементацией, а изоляция водоносны.'; пластов скважин с эксплуатаци-
онной колонной труб разных диаметров—затрубной и межтрубиой це-
ментацией. Иногда эксплуатационную колонну не выводят на поверх-
ность, а устанавливают вкотай на сальнике с подбашмачной цемента-
цией. Затрубите и межтруб; ос пространство цементируют с помощью
агрегатов L1A-100, ’J А-32С-М. ЗЦА-4С0 под давлением до 15,0 МПа.
Ко;.струн;;:.приводят а геолого-техническом разрезе.
"Де дается лите." спыание разреза с категориями пород по
буримости, вы.'.;л ;. < .ные горизонты с ожидаемыми стати-
6. Способы бурения скважин на воду [3j
с.-. ,:об бу- .С ЛИЯ Ус.- вияпримеuei ИЯ Преимущества I ’©достатки
Роторный: При любой глу- Относительно бо- Необходимость
С ГЛИНН- бине скважины в льшэя скорость разглинпзации во-
стым благоприятных бурения мягких доносиых горизон-
раство- гидрогеологичес- пород, значитель- тов; невозмож-
ром ких условиях, ес- ли возможно обе- спечение водой и высококачествен- ной глиной ная экономия об- садных труб ность попутного опробования в процессе бурения; необходимость утепления при ра- боте в зимних ус- ловиях
с про- В устойчивых Отсутствие тли- Небольшая ско-
мывкой чистой водой* или про- дувкой’ воздухом скальных поро- дах низании водонос- ных горизонтов; возможность бу- рения в зимних условиях без уте- пления рость бурения
с обрат- Скважины глуби- Относительно бо- Потребность в бо-
ной про- ной до 300 м ди- льшая скорость льшом количестве
мывкой аметром до 1000 мм и более в по- родах без вклю- чения валунов и большого количе- ства крупной га- льки бурения; отсутст- вие глинизации водоносных гори- зонтов воды; возмож- ность бурения то- лько в устойчивых породах; необхо- димость утепле- ния при работах в зимних услови- ях (при 0°С)
Ударно-кз- При бурении Отсутствие по- Сравнительно не-
натный скгажин глуби- ной от 100 до 150 м в любых гидрогеологичес- ких условиях требности в во- де и в разглини- заиии водоносных горизонтов большая скорость бурения, большой расход обсадных труб
Комбиииро- При бурении Возможность бу- Недостатки в обо-
ванный скважин глуби- рения в любых их. способах буре-
(ударно-ка- ной более 150 м гидрогеологичес- нпя; потребность
натный и в сложных гид- ких условиях на в различных стан-
роторный) рогеологических условиях любую глубину ках двух типов
Колонковый При бурении скважин диамет- ром до 200 мм в скальных поро- дах на любую глубину Относительно бо- льшая скорость бурения; возмож- ность получения образца породы в естественном состоянии Потребность в во- де и глине; огра- ниченность диа- метра скважины; необходимость глинизации водо- носных горизон- тов, утепления при работе в зим- них условиях
34
8. Проектпыо гсолого-тохппчоскпе разрезы разведочно-эксплуатаппоп-
ных скважин при ударно-канатном (а) и роторном (б) способах бу-
рения
ческими и динамическими уровнями, указываются диаметры обсадных
труб. Примеры геолого-технических разрезов скважин при ударно-ка-
натном и роторном способах бурения представлены на рис. 8.
Водоприемная часть скважин в зависимости от состаза пород во-
доносного пласта, кровли и подошвы водоносного горизонта может
быть бес фильтровой или оборудованной фильтром.
3 водоносных горизонтах, представленных устойчивыми трешино-
ватыми, скальными или лолускзль.чыми-породами, водоприемная часть
скважины не оборудуется фильтрами. Бесфильтровую водоприемную
часть устраивают в скважинах и в случае, когда водоносный пласт со-
стоит из мелкозернистых пылеватых песков.
3 водоносных горизонтах, состоящих из полускальиых неустойчи-
вых пород;..щебенистых, галечниковых, водоприемная часть скважины
оборудуется трубчатыми перфорированными или щелевыми фильтрами.
Если водоносные горизонты представлены неустойчивыми породами
• r.;:av>, грязнем. мелкий галькой и др.) водоприемная часть склажи-
!" /"раив.тстся из фильтров различных конструкций (сетчатых, про-’
‘ г'и :.’, > г.ркаонэ-стсрж.чезых. блочных, гравитационных и др.).
',;v. :г: :эу-;ц;:ю и размеры фильтра выбирают в зависимости
35
о о
ООО
''С о
ООО
с .о
ООО
° р
ООО
о о
с-оо
о о
С О С|
_____I
а
9. Основные схемы конструкций фильтров скваяшп, созданных на ос-
нове трубчастмх каркасов со толевой (а) п круглой (б) перфора-
цией:
I—трубчатый каркас со щелевой перфорацией; 2 — подкладочные продоль-
стержни; 3 — проволочитя обмотка;’4— подкладочная проволочная сб-
мст;:а; j— стальной’штампованный ласт; С —сетка; 7— трубчатый каркас
с круглой перфорацией; 8 — гравийная обсыпка
от гидрогеологических условий, дебита, режима эксплуатации скважи-
ны, характера породи, водоносного горизонта, глубины скважины, аг-
рессивности воды.
Наиболее распространенные типы фильтров скважин приведены на
рис. 9 и в табл. 7...11.
Фильтр состоит из фильтрующей (рабочей) части, надфильтровой
трубы и отстойника. Надфильтровая колонная должна быть выше баш-
мака обсадной трубы не менее чем на 3 м при глубине скважины более
30 м. Отстойник обычно устраивают из глухой трубы длиной не более
2...5 м.
Фильтр должен 'иметь достаточную механическую прочность при
большой скважности и предельно допустимых размерах проходных от-
верстий, ус-;*’, сизым против эрозионного воздействия воды.
Размеры проходных отверстий фильтров без устройства гравийной
обсыпки рекомендуется определять по табл. 12.
При устройстве грапийней обсыпки размеры отверстий фильтров
следует иметь ртв: ’-ми среднему диаметру частим слоя обсыпки.
'. j'-;. мд Тр.-’.'Ч
.‘л.-ь-ра ““ Средняя масса ! секции, кг i Конструкция фильтра t
ПО (филь- тру с
ФТ-5ФТ1 146 168 60 Обсадная труба с перфорировании- ФТ-6ФТ1 168 188 85 ми круглыми отверстиями й резьб;- ФТ-8ФТ1 219 245 109 вымп соединениями ФТ-ЮФТ1 273 299 155 ФТП-5Ф2 160 16S 67 Перфорированная обсадная труба с ФТП-6Ф2 1S2 188 92 водоприемной поверхностью и- не- ФТП-8Ф2 233 295 118 ржавеющей проволочной спиральной ФТП-10Ф2 289 299 167 навивки, опирающейся на стерх:;::: ФТЛ-5Ф4 160 168 72 Перфорированная, обсадная труба ; ФТЛ-6Ф4 ’ 182 188 101 водоприемной поверхность;о из на- ФТЛ-8Ф4 233 245 130 ржавеющего просечного листа, опи- ФТЛ-10Ф4 287 299 179 рающегося на резиновый шнур • Серийно изготавливает Дрогобычский завод Мингазпрома СССР
8. Стержневые фильтры с проволочной обмоткой *
М арка фильтра Диаметр, мм Масса фильтра, 1 кг не более Марка фильтра Диаметр, мм г: С ~
наружный, не более проволоки, не менее наружный, нс более ' проьолоки, I не менее :
С Т • 7 2 * 72 1,5 •V3 i Г СП-355 365 3.0 157
СП-Л"> • । 2 0 73 . i < 1 Г. 415 3 0 ; , 1)
СП-255 255 2.0 15 СП !£5 *7 ’}"? 3,0 д t' ~£
СП-310 3:0 3,0 13!
— -
* СбриЛно нггсгавл; ь; ст ДрогоСычс} ий sa-од Ми:- Газпроме СССР
;>с- сбгылх.ч в гравийных фильтрах можно использовать пе-
с'. и г.сенпио-гравийные смеси. $
•:'Л; для :.тки :;с.-.би-,з:->т по соотношению
<2.j,
' .‘•'т'.'ьг материале об-гыпхи со.’-э-
’ г • в г.: о по.-о илггтл.
9. Стержневые фильтры с водоприемной поверхностью из просечного
листа
.Марка фильтра Диаметр наруж- ный, мм, не более Масса, кг Марка фильтра Диаметр наруж- ный, мм, не бо- лее Масса, кг
СЛ-169 169 52 СЛ-362 362 144
С Л-197 197 74 СЛ-422' 422 165
СЛ-252 252 98 СЛ-462 462 185
СЛ-307 307 121
Примечания: 1. Серийно изготавливает Дрогобычский завод Мингазпро-
ма СССР. 2. Длина проходного отверстия фильтра 15...25 мм, высота 0,7...2,0 мм,
скважность 1...25 %.
10. Фильтры на основе трубчатых и стержневых каркасов*
Марка фильтра Диаметр, мм Средняя масса сек- ции, кг Конструкция фильтра
нару- жный внутренний
Т-4Ф1В 114 92...102 43...48 Обсадная труба с пер- форированными круглы- ми отверстиями
ТП-4Ф2В 114 92...102 55,9... 69,2 Перфорированная об- садная труба с водо- приемной поверхностью из проволоки, опираю- щейся на стержни
ТС-4Ф12В 114 98...102 58 Перфорированная об-
ТС-5Ф12В 146 130...132 75 садная труба с водопри-
ТС-6Ф12В 168 152...154 S8 ем ной поверхностью из
ТС-8Ф12В 219 199...203 120 сетки, опирающейся на
ТС-10Ф12В 273 253...257 151 стержни или проволоч- ную обмотку
КСС-4Ф14В 133 82 44 Стержневые каркасы с
КСС-5Ф14В 155 114 61 водоприемной поверх-
КСС-6Ф14В 187 136 66 костью из сетки
КСС-8Ф14В 238 187 85
КСС-10Ф14В 292 241 103
КСП-4ФЗВ 128 82 59 Стержневые каркасы с
КСП-5ФЗВ 160 114 77 водоприемной поверхно-
КСП-6ФЗЗ 182 136 90 стыо из проволоки
КСП-8ФЗВ 233 187 122
КСП-ЮФЗВ 287 241 153
• Серийно изготавливает Новосибирский завод Минводхоза
РСФСР
39
— 1 У л i : ьтр* . .. .1 ч ! : ', у Ч Диаметр стер)!.- ней» мм J •и т.’С ’ Толщина колыи. ! им 1 ни I -ки-ноч SHiidnni • • -
Скважное и* • каса, %, ие г нес Массе, ! . ис лее
1 трубы фильтра, не более о. о колец
146 167 10 10 10 8 25 73 40,5
С-195-53 168 19 12 12 10 8 25 63 60,0
С-250-62 219 250 14 12 12 8 25 62 82,0
С-305-62 273 305 14 14 12 8 25 62 104,0
С-356-60 325 356 14 18 12 9 25 60 121.0
С-410-60 377 110 14 20 12 9 25 60 138,0
С-460-61 426 460 14 22 12 9 25 61 154,0
Примечания: 1. Ссрнйзо иэготазлизает Нэгссибирский згзад Мпкзодхсза
РСФСР. 2. Соединение полуыуфтаия с резьбами обсадных труб и б’зрсзьбогзе
соединение с круглой шповхой. 3. Длина звена фильтра 3100 им, рабочей чес-
ти — 2560 мм.
12. Размеры проходных отверстий фильтров, мм [23]
Коэффициент неоднородности пород водоносного
Вид ^одоприемкбй филь- пласта
трукпдей поверхности ___________________________________________________
т;<2 | т,>2
Трубчатый каркас с от-
верстиями:
круглыми (2,54-3) с/зо (34-4) д’га
щелевыми ' (1,254-1,5)^50 (1,54*2)^«
сетки (1,54-2)^50 (24-2,5)^=о
Примечания: I. Коэффициент неоднородности T) = d£^dIt, где d;:. <:,
размеры частиц, мельче которых s составе пород водоносного пласта содер-
ж»т:ч соответственно 10, 50 и 60 %. 2. Меньшие значения проходных сг.т-ерстий
дла мелких пескоз. большие — для крупных.
При устройстве двух- и тре^слсйных обсыпок состав материалов
слоев подбирают по соотношению 5/0, = 4...6 при сохранении предыду-
щего соотношения между размерами частиц породы, прилегающей к
водоносному горизонту, и последним слоем обсыпки. Пси подборе ма-
териале для блочных фильтров из пористых бетона и керамики следует
зыссрживать соотношение Dcp/rfjo. а для клеевых фильтров — Пср/~:с —
== .12. где De? — средний диаметр материала в блоке фильтре, мм,
с.: — средний диаметр частиц, мельче которых в породе содержится
54 им.
Тс.*...ина каждого слоя 'гравийно-кожуховых фильтров должна быть
к* м* з рравизных засыпных — не менее 50 мм.
3'j
рабочую часть фильтра располагают на расстоянии не яснее и,.э м
.т кровлп и от подошвы водоносного пласта. При использовании не-
-ко.тьких водоносных горизонтов рабочие части фильтров устанавлива-
ет в каждом водоносном горизонте и соединяют между собой глухими
трубами.
размеры фильтра (длину и диаметр) рассчитывают по дебиту сква-
кины з зависимости от его водопропускной способности по формуле
Qpac Л»ф. (2.2)
где г—рабочая площадь фильтра, м2; Оф — допустимая входная ско-
рость фильтрации воды, м/сут, определяемая по формулам (2.3) и (2.4).
Для трубчатых фильтров с круглой и щелевой перфорацией, а так-
же для каркасно-щелевых фильтров с водоприемной поверхностью из
проволочкой обмотки, стального штампованного листа и сеток
з _
= 65/ k , (2.3)
где я — коэффициент фильтрации, м/сут (см. табл. 3).
Для фильтров с гравийной обсыпкой и блочных фильтров
Оф = 1ООО^'Dw)a. (2.4)
Рабочая длина фильтров, м:
— Fi ..Оф,
(2.5)
устанав-
площадь
где Оф —диаметр фильтра по наружному обмеру, м (обычно
ливается в зависимости от диаметра скважины); F —рабочая
фильтра, м2, определяемая по формуле (2.2).
В водоносных пластах мощностью т до 10 м длину рабочей части
фильтра следует принимать равной (0,8...0,9)т, а при мощности пласта
более 10 м ее устанавливают по формуле (2.5).
При расчете скважин определяют дебит водозабора и понижение
Уровня подземных вод в процессе эксплуатации; оценивают возможное
влияние данного водозабора на существующие или намеченные к строи-
тельству водозаборы на других участках.
В качестве исходной величины при расчетах принимается дебит
Ф₽асч, соответствующий проектируемому недопотреблению. Выбирают
схему расположения водозаборных сооружений, количество и дебит
СКзажнн при периоде их эксплуатации, равном 25 гадам, и максимально
*°пустимых понижениях первоначального уровня воды 5ДОи. Опреде-
ЛЯл'* расчетные понижения первоначального уровня 5расч, сопоставляют
с Допустимым понижением. Если S)
число скважин
п?Оектируемый
Испеченным.
^₽зсч<^доп может'быть увеличен дебит водозабора или со-
и'ено количество скважин и расстояние между ними.
акенмально допустимое понижение уровня 5Д0П (рис. 10) обычно
'расч>5доп, необходимо увеличить
либо рассредоточить их на большей площади, так как
дебит водозабора в этом случае не может считаться
40
,Ml” Д0;|у.'ТПМЛГ'.1 П0Ш1 ЛЮЦИЯ
VI'OHiin 5доп В СКВВЯчППе.
; _фильтр; 2 — пвгруи.шой^э.-сг.тро-
- в и.-ат ель: 3 — насос; — обсадная
коъдша; 5 — водоподъемная труба;
6 — кондуктор; 7 — статический уро-
нен:.; 8 — динамический уровень;
д _ размер электродвигателя; Б —
размер насоса; В — возможное заг-
лубление насоса от поверхности зем-
ли
принимается не более 50...70 % об-
щей мощности пласта и с учетом
этого приближенно может быть
определено по формуле для на-’
порных вод
SJ0n « Н - (0,3 ... 0,5)т -
- А#ф. (2.6)
где Н — напор над подошвой го-
ризонта в напорных пластах (ста-
тические уровни до начала отка-
чек), м; Яц — максимальная глубин
погружения низа насоса (или его
водоприемной части) под динамический уровень воды в скважине, м;
Д//ф — потери напора на входе в скважину (сопротивление фильтра и
породы в прифильтровой зоне); т — мощность напорного пласта.
Наиболее общая зависимость, по которой можно определить про-
изводительность Одиночной скважины или понижение статического уров-
ня при заборе расчетного количества воды из водоносного пласта с
удаленными границами области питания, имеет вид:
где Q — расход (производительность) скважины в м’/сут при пониже-
нии в ней статического уровня; г —радиус скважины, м; fc — коэффи-
циент фильтрации, м/сут; т — мощность водоносного горизонта, м; ' —
продолжительность откачки воды из скважины, (продолжительность
эксплуатации скважины), сут; а — коэффициент пьезопрозодности, рав-
ный для напорных пластов Ei — интегральная показательная
функция, значения которой подробно приведены в математических спра-
вочниках и частично в табл. 13; ц * — коэффициент водоотдачи напор-
ного пласта, который принимается для гравийно-галечниковых пластов
0,005...0,05; песчаных — 0,1...0,23; суглинков — 0,01...0,05; е — коэффици-
ент, учитывающий фильтрационное сопротивление, вызванное несовер-
шенством скважины, п определяемый по графику (рис. И) в зависимо-
сти от соотношений 1/т и т/г, то есть от длины водоприемной части
41
ГI. 2
13. Значение функций £, 4at
1 г rJ •la t iat Г» 4af
0,0005 7,024 0,008 4,259 0,2 1,223
0 0006 6,842 0,009 4,142 0,3 0,406
о'СОО7 6,636 0,01 4,038 0,4 0,702
о 0003 6,554 0,02 3,355 0,5 0,550
0 0009 6,437 0,03 2,959 0,6 0,454
0,001 6,331 0,04 2,681 0,7 0,374
0,002 5,639 0,05 2,468 0,8 0,311
0,003 5,235 0,06 2,295 0,9 0,26
0,004 4,948 0,07 2,151 1,0 0,219
0,005 4,726 0,03 2,027 1,2 0,049
0,006 4,545 0,09 1,919 1,4 0,004
0,007 4,392 0,1 1,823 1,5 0,001
I. Ге£,>_.
* Т-пкц дополнительного сопротивления е, обусловленного несо-
" -ЕеРШе:;1ством скважины по степени вскрытия пласта:
“ «-—чы г с фильтра скважины к водоупору; б — при расположе-
нии фильтра в средней части пласта
42
Суглинки 0,01...0,05 15 Гравий:
Супеси Песок: 0,05—0,1 15...50 мелкий 2...3 400...600
мелкий 0,1...0,25 50...100 средний 3...5 600... 1590
средний 0,25—0,5 100...300 кэмппый 3...1G 15CG...30’::;
крупный 0,5—1 300...400 Известняки — 250...35,;
гравели- стый 1...2 100—500 Песчаники — 100...250
а также мощности п
скважины I и мощности водоносного пласта т,
радиуса скважины г.
В формуле (2.7) в знаменателе интегральная
ция £; представлена с двумя минусами, так как
= J —С’
Л'<0, а в расчетах притока воды к скважине
При длительной эксплуатации скважины
боре и Понижении уровня (установившемся
имеет вид:
значения Л' =-----> 0.
4а г
при постоянном ЕОДООТ-
режиме) формула (2.7)
2r.kmS
п— 4-
где R — радиус влияния скважины, изменяющийся в зависимости ст
состава пород водоносного горизонта и ориентировочно принимаемы:'
для расчетов по табл. 14 пли определяемый по эмпирической зависи-
мости
/? = 108]'Т. <2.9!
В условиях недостаточного питания эксплуатируемого водоносного
пласта, а также при периодической работе скважины радиус влияния
изменяется, увеличиваясь со временем эксплуатации скважины. Дви-
жение подземных вод к скважине носит нсустановившпйся х-:::.тес.
что может быть учтено изменением во времени радиуса влияния, опре-
деляемого по формуле
R * 1,51 nt , (2.1С)
где приняты те же обозначения, что и в формуле (2.7).
Производительность совершенных скважин при установившемся ре-
жиме движения подземных.вод к ним определяется по известным фоо-
мулам Дюпюи, в которые преобразуются формулы (2.7) и (2.8) с уче-
том отсутствия неполноты вскрытия пласта.
(2.12)
При напорном водоносном пласте
Л 2.73Ы5
Q =------ (2.11)
'SV
£—коэффициент фильтрации породы, слагающей водоносный пласт,
r'‘,„VT (см. табл. 3); S = Нс —Нл — понижение статического уровня
М/"динамического, максимальное значение которого следует принимать
Д0 расчета расположения динамического уровня выше кровли напорного
птаста, а также с учетом возможности размещения фильтра скважины
насоса, другого водоподъемного оборудования и обеспечения их нор-
мальной работы (рис. 10).
Производительность несовершенных скважин при установившемся
режиме движения подземных вод к ним определяется по формуле (2.7)
или по формуле для напорных водоносных горизонтов:
2,73toS
<2 =----- ----------
1g— + 0,43s
Входящее в эту формулу фильтрационное сопротивление находят
по графику (см. рис. 11).
Производительность одиночных скважин можно также определять
по данным пробных откачек, которые всегда производят по окончанию
буренпя перед сдачей скважины в эксплуатацию. Чаще всего опытные
откачки проводят с тремя понижениями уровня воды. Пои этом макси-
мальное понижение не должно быть менее 1 м (за исключением случаев
самоизливаюшихся скважин) и должно обеспечивать не менее 75 %
проектного дебига. Если при первом понижении дебит скважины пре-
вышает проектный, опытная откачка может этим ограничиться.
В процессе опытных откачек одновременно измеряют дебит и ди-
намический уровень воды в скважине. На основании этих замеров стро-
график Q=f(S) (рис. 12), по которому можно судить о возможном
нте, правильности устройства и конструкции скважины, качестве про-
т,ен'!я откачек. Характерными показателями при этом являются прак-
тсз лине*"1Ная зависимость Q=f(S) (рис. 12, а) для напорных плас-
л криволинейная с выпуклостью вверх—для слабонапорных и без-
Тео^ (РЙС-12'б)-
йорКы ₽етическЕЙ анализ графиков Q=f(S) показывает, что для на-
кРовлч' пластОэ ПРИ Динамическом уровне, не выходящем за пределы
водоносного горизонта, дебит меняется пропорционально глу-
Снижения статического уровня: а const, то есть величина
дельного поя 5
ПРакт~ебйта постоянна.
Че;кого vo ЧеСКП Же’ с Увеличением водоотбора и понижением динами-
ВоДы в Во,иНя ВОды в скважине возрастают сопротивления движению
•сеном пласте, на границе входа воды в фильтр, в обсад-
!2. X ' сттерные графики за- -----------з с_---------------
; : :.шсга дебита сниажипы от X. 'к
величины поишкепип статгческо- \ р ....
то уровня для пластов: । \О*.Т$т \
а — лаачриых; б — безнапорных 'ч \
_______________________________ 51 \ SI \
, a g
них к водоподъемных трубах,
вследствие чего значение удельно-
го дебита при каждом новом понижении уровня будет иметь тенденцию
к некоторому снижению.
Q
Несмотря на это,, соотношение q = — = const часто используют
I
для ориентировочных расчетов производительности скважин по фор-
муле
Q = qS. (213)
Значения удельных дебитов в напорных пластах принимают для очень
мелких песков — 0,3...0,5 м3/ч/м; мелких — 0.2...4; средних — 4...8; для
крупных песков с примесью гравия — 10...12 м’/ч/м.
Для слабонапорных и безнапорных пластов с динамическим уров-
нем, находящимся в пределах водоносного горизонта, то есть ниже
кровли, дебит скважины снижается по мере понижения статического
уровня, так как при этом уменьшается толщина слоя грунтового пото-
ка, питающего скважину.
Кроме того, по данным откачек и графикам зависимости дебита от
понижения статического уровня определяют производительность сква-
жины при максимально допустимом понижении уровня. Для этого обыч-
но используют формулы Дюпюи, Тима, Келлера, Смрекера, Альтовско-
го и др.
Так, при откачке из скважины только с одним понижением при на-
порных водах для расчетов используют формулу Дюпюи:
<2= , (2.141
•01
При двух понижениях статического уровня при напорных водах
может быть использована формула Смрекера:
Q = n/T (2.15)
ИЛИ Альтовского
Q = л + feig S = f (?. - ^2-~.\ -т- --9.il. (2 16)
. \ 1 lg53~lgSj^ lgS2-lgS! .
В формулах (2.13), (2.14), (2.15), (2.16) Q— проектируемый дебит,
м3/сут, Qt~ дебит, достигнутый в процессе откачки, м3/сут; S — проек-
тируемые понижения статического уровня, м; Sj и S2— понижения
У ровней в процессе откачки, м.
45
« = Q1-blgSl; b =——.. (2.18)
Ig S2 — 1g
При трех и более понижениях уровня производительность обычно
определяют непосредственно по графикам Q=f(S) или по уравнениям,
описывающим эти графики.
Если обеспечить расчетный расход одной скважиной невозможно
даже при максимально допустимом понижении статического уровня, то
следует изучить возможность устройства нескольких скважин, забира-
ющих воду из рассмотренного водоносного пласта или из других водо-
носных пластов. При этом следует помнить, что устройство двух и Со-
лее скважин, принимающих воду из одного и того же водоносного
пласта может привести к взаимному влиянию, то есть к снижению про-
изводительности каждой из них.
Взаимодействие скважин обычно наблюдается, когда они забирают
воду одновременно из одного it того же водоносного пласта при рас-
стоянии друг от друга, меньшем суммы их радиусов влияния. Если же
расстояние между ними превышает сумму их радиусов влияния, они
рассчитываются по приведенным выше формулам, как одиночные сква-
жины.
При взаимодействии совершенных скважин в напорных пластах
необходимо определить общее понижение статического уровня в сква-
жине при заборе расчетного количества воды и влиянии на нее других
скважин г.о формуле:
S;>T = (219>
Л'« г<-1
где п количество взаимодействующих скважин, шт.; Ri— радиус вли-
яния каждой из взаимодействующих скважин, м; r>-i — расстояние
Хе.т.ду скважинами, м; Q;—дебит взаимодействующей скважины,
м’ сут.
Для небольших групп взаимодействующих скважин, расположенных
.'-*алснаи от границ области питания водоносного пласта, использу-
с‘«-я общая расчетная формула
л п / \
so = s--^- --L- , (2.20)
где S- —-
м. Q w понижение статического уровня в рассматриваемой скважине,
вз.р понижение статического уровня в зоне действия группы
дите'°ДеЙСТВую:цих скважин, м; Qcyu — суммарный расход (произво-
еаех" ЬН0СТЬ^ 2сех вза1>модсйбтвующих скважин за вычетом рассматри-
1; мрсут; п — число взаимодействующих скважин, шт.; а;—
--Hi/ Q2 Qn \
Qew \ 1 & ; a*.-n----an = "3—) ; ri ~ Расстоянпе 01
хсум Чсум Чсум J
46
13. Расчетные схемы групповых водозаборов (обобщенных систем
скважин):
а—линейный; б —кольцевой; в—круговой (площадочный); г —липсйныЛ
вблизи реги
рассматриваемой скважины до остальных взаимодействующих сква-
жин, м; остальные обозначения те же, что и в формулах (2.7), (2.8),
(2.9). Водозаборы, состоящие из большого числа взаимодействующих
скважин, расположенных в удалении от границ области питания водо-
носного пласта, для упрощения расчетов обычно рассматриваются в ви-
де обобщенной системы или единого группового водозабора; лш ейио-
го —при расположении скважин в ряд; кольцевого — по кольцу и кру-
гового площадочного — при расположении скважин на некоторой
территории в виде круга (рис. 13).
Общая формула для расчетного группового водозабора, состояще-
го из большого числа взаимодействующих скважин, для длительных
периодов эксплуатации, что чаще всего требуется в водоснабжении,
имеет вид:
где Se — возможное понижение статического уровня воды в рассматри-
ваемой скважине группового водозабора, м; QCps— суммарная произво-
дительность, м3/сут; R — радиус влияния, м; а — половина расстоянии
между скважинами, и; <i0 —Qc/Qcim— отношение дебита скважины, в
которой определяется понижение уровня Qo, м’/сут, к суммарному рас-
ходу водозабора QCyn, что при одинаковой производительности всех
скважин системы равнозначно величине, обратной количеству скважин
в ней, то есть а0=1/л; гзр — приведенный радиус обобщенной системы
водозабора (для линейной системы rap=0,37I, м, где I — половина дли-
ны ряда скважин, м; для кольцевой системы тПр«/?о, м, то есть радиусу
кольца скважины; для кругово-площадочной — гар«0,61/?о, м, то есть
радиусу круга (см. рис. 13); s — коэффициент, учитывающий фильтра-
ционное сопротивление, вызванное несовершенством скважины по сте-
пей з и характеру вскрытия водоносного горизонта (см. рис. 11).
47
формула (2.21) при допущениях о равенстве расходов всех сква-
..••и! входящих в систему, данных о количестве скважин и возможном
Снижении статического уровня может использоваться для определения
как суммарного расхода группы скважин <?сум, так и понижения уров-
ня 5 ПРЙ заданном расходе:
2r.kmS
Ссум - —~ у - —
’п г + п *п -г Е
гпр “ о
(2.22)
Для системы совершенных скважин формула .(2.22) имеет вид
n 2,73kmS Qcyu~ R 1 c ' S лпр + n 8 r.r0 (2.23)
При размещении ск ном расстоянии от урез водами этого пласта, п определять по формуле :важин в водоносном горизонте на незиачитель- а воды поверхностного источника, питающегося роизводптельность одиночной скважины следует л Qo- р . (2.24) In ~~ + е г0
а группы взанмодейству ющих скважин — по формуле
Q 2-km(S-SJ сум- „ р . (2 25) ; -.1 ' l
рь рз.... М-раССТОХОТра^^^вТаж7оГс=
точнике до точки понижения уровня воды, равн
остальные обозначения аналогичны вышепринятым. тпалтельно
При расположении скважин в виде линейного ряда
урезу воды открытого источника (рис. 13, г) для рас
использована формула
Фсум -----
In
_________2~kmS_____________
2L~ 2L I ala
~Г- + ~ arctgTr + — - In-
' (2.26)
где So —понижение статического уровня в скважинах системы (группы)
воД0забора, м; L — расстояние ряда скважин от реки, м. АПЛ„„РТ
Взаимодействие скважин наблюдается при 2а<2Я, что '
Ес7ЫВаТЬ пр:! назначении расчетного расстояния между скваж ‘
'И -ато расстояние большое, что ведет к удорожанию с,роит •
откл°ГАа и !,ксплуатации трубопроводов, объединяющих сквшлплы '
°7во*яшх воду ОТ скважины в сеть, целесообразно его уменьшить.
48
Рг.сстояг
Вид водсиосвоП породы 11 рс и: о г и; : ; iо •:; ;> сз а я
до 20 | свыше -0 до 100 | свиj л- ' -
Песок: мелкий 50 5и.,.7О 70... 100
средний крупный 70...100 100...150 120...150
100...120 120...150 150...200
Гравийные и трещи- новатые 120... 150 150...200 200...250
Примечание. Меньшие значения принимаются для высоконапорных водо-
носных горизонтов, большие —для малонапорных.
допустив взаимное влияние скважин, то есть уменьшение деоита иля
снижение динамического уровня для получения расчетного количества
воды. Задача эта должна решаться на основании технико-экономичес-
кого расчета с учетом строительных и эксплуатационных затрат, воз-
можности снижения уровня или уменьшения дебита, а также возможных
последствий взаимовлияния скважин, то есть возможного ухудшения
качества воды, образования местной депрессии или истощения водо-
носного пласта.
При расчетах определяют число водозаборных скважин, их разме-
ры и расстояния между ними (табл. 15), дебит (производительность)
скважин при заданном времени эксплуатации fpacn и максимально до-
пустимых понижениях статического уровня При этом также долж-
но выдерживаться условие ЗрасчС-Здоа. Зрасч должно включать в себя
как снижение статического уровня для притока к скважине расчетного
количества воды соответственно вышеприведенным формулам к тре-
буемое дополнительное снижение уровня AS, равное потерям напора
на вход воды из водоносной породы в скважину, которое может быть
определено по эмпирической формуле
2.27)
Д$ =-----?-...,
5,28km
где %— сопротивление фильтра.
Обычно в напорных пластах 5ЛОп принимается из расчета располо-
жения динамического уровня в пределах кровли водоносного горизонта,
а в безнапорных — по условиям установки фильтра и водоподъемного
оборудования. В безфильтровых скважинах, забирающих воду в скаль-
ных трещиноватых породах, а также при эксплуатации слабонапорных
водоносных пластов 5д0п И—(0,75... 1)/и, где Н— высота столба воды
над водоупором ппи вскрытии водоносного горизонта, м.
Забор воды артезианскими скважинами из мощных водоносных го-
ризонтов, разделенных толстыми устойчивыми водонепроницаемыми
пластами, чаше всего производится отдельными скважинами без учета
49
11. Конструкция ..-.С’:;-с.;с-
irp ii воду из поско.’.-л1 жлонощных гл. -
доиоспых горизонтов:
I — супесь; II — га.юшиц; III — суглинок;
IV — глина; 1 — затрубная цементация; 2 —
кондуктор; 3 — мештрубная цементация; 4 —
техническая колонна труб; 5 — техническая ко-
лонна труб, извлеченная после установки фи-
льтра; С — глухне трубы фильтра; 7 — рабочая
часть фильтра; 8 — отстойник; 9 — песчано-
гравийная обсыпка фильтра
взаимного влияния водоносных горизонтов.
При незначительной мощности водоносных
горизонтов забор воды может осуществля-
ться одной скважиной с водоприемной час-
тью (фильтрами), расположенной в этих го-
ризонтах и соединенной глухими трубами
(рис. 14). При этом общий дебит скважины
легко установить по формуле
Q =-- V 7/S;,
(2.28)
где 7; — удельный дебит водоносных гори-
зонтов. м3/ч/м; S; —понижение статическо-
го уровня водоносных горизонтов, м.
В большинстве населенных пунктов для
забора воды из подземных источников от-
водятся значительные территории, на кото-
рых сооружаются кусты артезианских сква-
жин.
Пример. Трестом «Укрбурвод» было про-
бурено в Киеве несколько «двухэтажных»
скважин с одновременным забором воды из
Д8-х гидравлических разобщенных водоносных горизонтов (сепомапско-
VPB Ю'ЗСХСГ0)' Скважины бурились станками роторного бурения тина
-A-М.. Геологический разрез и конструкция одной из «двухэтажных»
скважин показаны на рис. 15.
5g.. °УРение скважины начиналось шарошечным долотом диаметром
зо»-1!Н С ПРЕМ0^ промывкой. В качестве промывочной жидкости исполь-
74~ГЛ’Я ГлаН!1стый раствор. Пройденную горную выработку глубиной
стп,..~ЯК‘,ел"ено обсадными трубами диаметром 500 мм. Затрубное про-
го' j3° ^-цитировалось гидрофобным цементом. Затем долотом это-
Рааон-М£Т*Оа пРоизводилось вскрытие сеноманского водоносного го-
г»тин?г- * 10КС!!‘ его вскрытия определен по резкому понижению уровня
пору ", ‘° ?aCTSC?a, который вместе с выбуренной породой уходил в
ао;>0г.7.Т₽с1цаны горизонта. Во избежание глинизации сеноманского во-
'•'Спиго ГПГ'-т
и₽нзонта, состоящего из устойчивых крупнообломочных, тре-
50
[ < — - »ч гол у* • •, I.’т1 * *—
j.: '.'ci'U.t, г.'-::;; V—гли-
черн/я, плотная; VI— tec-i.-ntti: кре-
.-i.ni'i-' VII — песчаник с прослойками
г.иши; VIII — глина серая, плотная, с
прослойками песчаника; IX — песок ме-
лкозернистый; X — глина серая, плот-
ная; 1—обсадная труба сквагкилы; 2 —
затрубная цементация; 3 — сепомапспий
водоносный горизонт; 4 — рабочая
часть фильтра сеноманского горизонта;
э — гравийная обсыпка фильтра; 6 —
фильтр юрского водоносного горизонта
щипозатых пород в качестве промы-
вочной жидкости далее при его про-
ходке специалисты использовали пи-
тьевую воду.
После проходки скважины до
глубины 120 м была установлена
фильтровая колонна диаметром
400 мм с рабочей частью фильтра в
интервале 7Э...99 м. По окончании работ по установке фильтре /рсиз-
водили тартание скважины желонкой с одновременной обсыпкой фильтра
гравием фракций 3...5 мм на глубине от 120 ко 55 мм. Оттартызание
глинистого раствора производилось до тех пор, пока он не был заме-
щен пластовой водой и не установился статический уровень водоносного
горизонта. Далее погружным насосом ЭЦЗ 10-63-150 производилась
опытная откачка воды из скважины до полного ее осветления и дости-
жения устойчивого динамического уровня. В процессе откачки ег.ге
делен удельный дебит водоносного горизонта. При трех понижениях
динамического уровня воды построена кривая удельного дебита .сено-
манского водоносного горизонта (рис. 16). По окончании откачки воды
сеноманский горизонт перекрывался коленной обсадных труб диамет-
ром 300 мм и производилось бурение скважины долотом диаметром
295 мм на второй водоносной горизонт — юрский, с последующим крап-
лением пройденной выработки колонной обсадных труб диаметром
300 мм до глубины 210 м. Юрский водоносный горизонт IX проходили
также, как и сеноманский, с использованием в качестве промывочной
жидкости питьевой воды.
Расстояние от 210 до 258 м пройдено без крепления шарошечным
долотом диаметром 295 к. На отметках 184...258 м установлен фильтр
с рабочей частью в интервале 218...254 м, представляющий собой пер-
форированную трубу диаметром 200 м с отверстиями (600 шт. на 1 м
длины) диаметром 20 мм, расположенными в шахматном порядке.
Фильтр обмотан нержавеющей проволокой диаметром 3 мм с витка-
ми по окружности перфорированной трубы через 1 мм и облаян филь-
тровой латунной сеткой галунного плетения № 16/90.
51
16. График удельного де-
бита скважины сеноман-
ского (1) и юрского (2)
водоносных горизонтов,
расчетное понижение ди-
намического уровня
воды (3)
После установки
фильтра цикл повторяет-
ся. Оттартывание глинис-
того раствора желонкой
производилось в течение
трех суток, затем откач-
ка воды тем же насосом
до полного ее осветле-
ния. Производились за-
воды.
меры статического и динамического уровней
При трех значениях динамического уровня воды в скважине по-
строена кривая удельного дебита юрского водоносного горизонта (см.
рис. 16).
После обсыпки фильтра гравием и установления дебита юрского
водоносного горизонта колонна обсадных труб диаметром 300 мм, ко-
торой был перекрыт фильтр сеноманского водоносного горизонта, была
извлечена на поверхность и оба водоносные горизонта откачивались
насосом одновременно.
Совмещение на одном графике двух кривых удельных дебитов се-
номанского и юрского водоносных горизонтов дало возможность с до-
статочной степенью точности определить суммарную производительность
^Двухэтажной» скважины.
Поскольку статические уровни воды в скважине неодинаковы и
находятся на разной глубине, при откачке величина понижения для
Л ждого водоносного горизонта также неодинакова. Суммарный дебит
«Двухэтажной»
расчетный
В°В2ЛО 105 и
ка-'а кри2ь:е
ГОр jf** —
скважины определялся следующим образом. Назначал’-'
динамический уровень воды в скважине, что соответст-
(см. рис. 16), проводилась прямая линия 3. Она пересе-
удельных дебитов сеноманского и юрского водоносных
13'э?з'!Т0В в точках и Aj с дебитом соответственно Qi—=81 и Q2~
~ р ,ч- Общий дебит скважины ^авеи 213 м’/ч.
Инте гсчетнц!’£ Динамический уровень воды необходимо определять в
р аЛах высокого КПД, кривых удельных дебитов.
roD?^H ОДНОВРемеиной откачке сеноманского и юрского водоносных
втажнгГ'08 МОЖно построить и общую кривую удельного дебита «двух-
Но.-о СКаажины. Однако руководствоваться ею при подборе нанос-
тивно-Т1?УДОЗан;1Я не РекомеяДУется> поскольку она нс отражает эффек-
•1 использования каждого водоносного горизонта в отдельности.
ко
»>. н екого водоносного горизонта находятся на более высоких от-
’.•о’к: :<, чем юрского.
В описанной скважине статический уровень воды сеноманского го-
ризонта находится на отметке 38 м, юрского—на отметке 60 м от по-
верхности земли.
Различная величина статических уровней обусловлена неодинако-
вым гидродинамическим давлением в пластах водоносных горизонтов,
поэтому при остановках «двухэтажной» скважины, связанных с заменой
насосного оборудования, ремонтах арматуры и др. будет происходить
поглощение воды из горизонта, обладающего большим напором — сено-
манского, горизонтом с меньшим напором — юрским. Для уменьшения
такого перетока воды при длительных остановках скважины, необходи-
мо ставить па иадфильтровую часть трубы специальную пробку.
Соединение двух водоносных горизонтов в одной скважине целе-
сообразно, если при откачке воды из такой скважины оба горизонта
используются эффективно, верхний водоносный горизонт достаточно за-
щищен от попадания в него поверхностных загрязнений и оба водонос-
ных горизонта имеют качественный физико-химический состав воды.
Одиночные «двухэтажные» скважины экономичнее сооружать в том
случае, если необходимо получить количество воды большее, чем мож-
но взять из одного водоносного горизонта.
Соединение в одной скважине двух водоносных горизонтов недо-
пустимо, если один из них имеет такой низкий статический уровень, что
при откачке для него нельзя создать понижения. '
2.2. НАСОСНО-СИЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СКВАЖИН
Для забора воды из артезианских скважин в основном используют
электро погружные и артезианские насосы. Наиболее
широкое применение на скважинах получили злектропогружные насо-
сы (ЭЦВ), серийно выпускаемые по ГОСТ 10-128—79 (рис. 17, табл.16).
Злектропогружные насосы ЭЦВ предназначены для подачи водь:
из скважин с общей минерализацией, (сухой остаток) не более 1500 мг/л
с водородным показателем (pH) от 6,5 до 9,5; температурой до 25 °C;
с содержанием, мг/л, не более: твердых механических примесей —
350, сероводорода —1,5.
Электронасосиый агрегат состоит из центробежного насоса и по-
гружного электродвигателя, валы которых соединены жесткой муфтой.
Рабочее положение электронасоса — вертикальное. Электронасос во
время работы расположен над водой.
На всасывающей части электронасоса расположена сетка, служа-
шая для задержания крупных частиц, содержащихся в воде.
Насосный агрегат опускают в скважину на колонне водоподъемных
ТРУ соединенных между собой муфтовыми или фланцевыми соедияе-
t.ля и. -правлеяие погружными насосами ЭЦВ осуществляется с по-
17. Насосная скважинная
установка:
1 — электронасос; 2 —водо-
подтемная труба; 3 — пояс;
4 — токоподводящйй кабель;
а — муфта; (> — фундаментный
болт; 7 — опорная плата; 8 —
колено; 9 — трехходовой кран;
10 — манометр; 11 — болт;
12 — гайка; 13 — шайба пру-
жинная; 14— прокладка; 15 —
задвижка; 16 — станция ав-
томатического управления;
17 — фильтр; 18 — отстойник;
Л — высота устья скважины;
Д — глубина погружения элек-
тронасоса, выбираемая согл: -
оио характеристике скважин:-
;>. 1:а'ЖГ-?.я ха.'.'Н;? т.- ' ' -'i
2 4 1
г - —
a -J ’Г;::; л г .тзи- —
Тиа .г. регата ? - li" C- r; -и* г/.-.'.
х е !
h X p ~ 4 I'i
! ЭЦВ 6-4-90 4 00 2,8 7,0 ПЭДВ2,8-140 1: ',о 1 J
1ЭЦВ6-4-130 1 130 2,8 7,C Ц'.)722 8-140 : Д2 1 .
1э;шв--!-19о 4,5 10,7 Г.ЭДВ'..5-140 21 15
4ЭЦВ6-6.3-60 6,3 GO 2,0 5,2 Г;ЭД1И-.2-140
4ЭЦВ6-6.3-85 6,3 85 2,8 7,9 ПЭ.1-32.8-140 а. '..’I *
4ЭЦВ6-6.3-125 6,3 125 4,5 10,7 Г.ЭДВ-!-,5-140 1 *. '
1ЭЦВ6-6,3-175 6,3 175 12,7 ПЭДВ5,5-140 ' • •' :1.
1ЭЦВ6-6.3-250 6,3 250 8,0 16,3 10.568-140
1ЭЦВ6-10-50 10 50 2,8 7.0 ПЭДВ2,8-140 1<"9 । ;
1ЭЦВО-!0-80 10 80 10 " Ц.-)..7>.;.5-140 ’ -:'с? с
1эцзб-;о-по 10 110 5,5 1 2 ; ПЭДВ5,5-140 : i
1ЭЦ36-10-140 10 140 8,0 18,3 ПЭДВ8-140 j-'J 1'.
1ЭЦВ6-10-185 10 185 8.0 18,3 ПЭДВ8-14О 2-' -:
ЭЦВ6-10-235 10 235 11,0 24,8 11ЭДВ11-140 2800 L-.
ЭЦВ6-16-50 16 50 4,5 10,7 ПЭДВ4,5-140 1-500
ЭИВ6-10-75 16 75 5,5 12,7 ПЭДВ'-5-140 1710 П)
ЭЦВ8-25-7.0 23 70 s.o 18,3 ИЭДВй-140 1710 102
1ЭЦБ8-23-100 25 100 11.0 2 4,3 ПЭДВ! 1-180 1940 145
ЭЦВй-16-НО ' 16 no 8 0 7 О • - ПЭДВ--180 1: ’С-
ЭЦВ8-1 1-140 16 140 n,o 24,8 11ЭДВ 11 -180 17..Р К.!'
ЭЦВ8-25-70Г 25 70 8,0 18,3 ПЭЛВ8-14О 171 ’ 132
2ЭЦВ8-25-150 25 150 16,0 35.6 ПЭДВ 16-180 213":
ЭЦВ8-25-300 25 300 32,0 66,0 ПЭД'332-180 4330 12 0
ЭЦВ8-4С-65 4t> 65 11 .'1 21,5 ПЭДВ11-180 2245
ЭЦВ8-40-)80 40 180 32,0 66,0 ПЭД В 32-1(10 ДЛо ,у.н
1о’ЦВ 1(1453-65 63 65 22,0 -17,4 ПЭДВ22-219 1',25
2ЭЦВ10-63-1 JO 2ЭЦВ10-63-150 63 63 no 150 32,0 45.0 '-•9,0 92,5 ПЭДВ32-219 ПЭЛ 645-219 21Й
1ЭЦВ10-63-180 . 63 180 45' 92,5 ПЭЛ В 45-219 2530
1ЭЦВ10-63-2/0 63 270 65 132 ПЭДВ65-219 3250 471-
ЭЦВ 10-120-60 120 60 32 66 ПЭДВ32-230 2030 34-1
ЭЦВ 12-160-65 160 65 •15 93 ПЭДВ45-270 1970 4I0
ЭЦВ 12-160-100 160 ICO 65 130 ПЭДВ65-270 2100 435
ЭЦВ12-160-140 160 I JO 90 180 ПЭДВ90-270 2750 610
оЦВ 12-210-25 210 25 9 9 47,4 ПЭДВ22-219 1750 •> “
ЭЦВ12-210-55 2Ю 55 45 93 ПЭДВ45-270 2070 360
ЭЦВ 12-210-85 210 85 65 130 ПЭД в.'.5-230 1725 56-3
ЭЦВ12-210-145 210 1-15 125 149 ПЭД В125-270 3-310 5<1!
ЭЦВ 12-255-30 М 255 30 .32 66 ПЭДВ.32-230 1700 291
ЭЦВ 12-375-30 Г 375 30 45 92,5 ПЭДВ45-219 2319 306
ЭЦВ ] 4-210-300 К 210 300 250 66 ПЭДБ250-270 5660 1818
ЭЦВ)6-475-175 К 375 175 250 66 ПЭДВ250-270 О < оО 17Г
’’ Г'' » и о ч а и и я: Буквы r,x, M з условных обозначениях m Оч’оз у 4.1 ';/•
т нбачожность использования их для подачи воды с химической актиазос-
лисиным содержанием механических примесей в строительстве к.т гот-
- работах. 2. Насосы ЭЦЗ 14 и 3HE1G имеют напряжение ЗоОО I).
a
18. Скважинный насосный агрегат с трансмиссионным валом тина Л,
АТН, НА (а) и схема насоса (б):
1 — пасос; 2 — трубопровод с валом; 3 — опорная часть; 4 — пята привода;
а — электродвигатель; 6 — подвод; 7 — рабочее колесо; 8 —втулка; 9 — ло-
паточный отвод; 10—-вал; 11 —подшипник
мощью станций управления типа САУНА (станция управления иасос-
НЫм агрегатом). Управление может быть как в местном, так и в автома-
тическом режиме.
Кроме отечественных, на скважинах могут быть установлены по-
гР>жные насосы, типа U-{-UM и KREG (ГДР) и насосы типа G, изго-
т°вляемые в ПНР (табл. 17, 18). По конструкции они мало чем отли-
наются от выпускаемых отечественной промышленностью. Рабочие ко-
^Са и направляющие аппараты насосов чугунные или из специальных
•тавов, заключены в стальные или чугунные корпуса.
сей скважинах, подающих большее количество механических приме-
а ’ чем Допустимо при использовании электропогружных, применяют
езианские насосы типа АТН, А, НА (рис. 18, табл. 19).
17. Техническая характерной^;! на иное i • (М я I'к EG 14
1ЫЙ X 0 h.
5:
— 0 4>
*S ~ г
Марка насоса сз 2 © rt = <* с и " —
. ez - С о —’ —
о gj- 5 c о oil ° 0 Z. 0
S c s — «. — H “ - 5;
(7-80/1+UM 216/10 40 40 10 20 2 250
U-80/2+UM 216/16 40 80 16 32 4 250
U-80/3+UM 216/25 40 120 25 50 6 250
(7-80/4+UM 216/32 40 160 32 64 8 250
U-100/1+UM 213/16 ' 60 40 16 32 2 250
U-100/2+ UM 213/25 60 80 25 50 4 25o
U-100/3+UM 267/40 60 120 40 80 6 300
(/-100/4+UM 267/50 1 60 160 50 100 8 300
(7-125/1 +UM 267/32 ! 100 60 32 64 -2 300
(7-125/2+ UM 267/40 ' 100 90 40 80 3 300
U-125/3+ UM 267/50 100 120 50 100 4 35o
U-125/4+UM 267/63 100 150 63 126 5 350
U-150/1 + UM 318/40 160 60 40 80 2 350
(7-150/2+UM 318/63 160 90 63 125 3 350
U-150/3+ UM 318/80 j 160 120 80 160 4 350
U-150/4+UM 318/100 160 150 100 200 5 350
(7-200/1 + UM 368/40 250 40 40 80 2 400
U-200/2+UM 3(58/63 ' 250 60 63 126 3 400
(/-200/3+UM 368/80 250 80 80 160 4 400
U-200/4+-UM 368/100 250 160 100 200 5 400
2KREG 8-1 M8-3 16 ЗСГ 3 6 0 200
2KREG 8-2 M8-4 25 30 4 8 9 200
2KREG 8-3 M8-5.5 40 30 5,5 11 2 200
3KREG 8-1 M8-4 16 50 4 8 3 200
3KREG 8-2 M8-7.5 25 50 7,5 15 3 200
3KREG 8-3 Л18-10 40 50 10 20 3 200
4KREG 8-1 M8-5.5 16 65 5,5 11 4 200
4KREG 8-2 M8-10 25 65 10 20 4 200
4KREG 8-3 M8-13 40 65 13 26 4 200
5RREG 8-1 M8-7.5 16 80 7,5 15 5 200
5K.REG 8-2 M8-10 25 80 10 20 5 200
5KREG 8-3 M8-13 40 80 13 26 5 200
6KREG 8-1 M8-10 16 95 10 20 6 200
QKREG 8-2 M8-13 25 95 13 26 6 200
6KREG 8-3 M8-17 40 95 17 34 6 200
8KREG 8-1 M8-13 16 130 13 26 8 200
8KREG 8-2 M8-17 25 130 17 34 8 200
8KREG 8-3 M8-22 40 130 22 44 8 2C>0
10A'/?£G 8-1 M8-17 16 160 17 34 10 200
10KREG 8-2 M8-22 25 160 22 44 10 200
IQKREG 8-3 M8-30 40 160 30 60 10 200
12KREG 8-1 M8-17 16 190 17 34 12 200
\2RREG 8-2 M8-30 25 190 30 60 12 200
12KREG 8-3 M8-40 40 190 40 80 12 200
I IKREG 8-1 M8-22 16 225 22 44 14 200
1 iKREG 8-2 M8-30 • 25 225 30 60 14 200
X-KREG 8-1 M8-22 i 16 260 22 44 16 200
57
Продолжение т а
Марка насоса Номинальная подача воды, м*/ч 1 Номинальный напор, м Мощность элект- родвигателя, кВт Номинальный ток, А Число рабочих колес Минимальный диаметр сква- жины, мм
16KREG 8-2 Л18-40 25 260 40 80 16 200
isW?£6 s’- Л'18-ЗО 16 290 30 60 18 200
iQKREG 8-2 Л18-40 25 290 40 80 18 200
mKREG 8-1 Л18-30 16 320 30 60 20 200
20ЛХЕ<? 8-2 Л18-40 25 320 40 80 20 200
1S, Техническая характеристика насосов G (ПНР) [19, 23]
Марка насоса Подача, мв/ч Напор, м Тип электро- двигателя /Мощность электро- двигателя. кВт Мини- мальный диаметр скважи- ны, мм
6-80 1.4 21.„66 18...11 SGMd-18a 7,5 250
6-80 ИЛ 21...66 36...22 SGMd- 18b 11 250
G-80 111.4 21...66 54...32 SG/Vld-18d 15 250
G-SO IV.1 21...66 72...43 SGMd-18d 18 250
6-80 V/. 21...66 90...54 SGMd- 16г 26 250
6-80 VI.4 21...66 108...64 SGMd-\8i 30 250
G-80 VH.4 21...66 126...75 SGMd-18i 33 250
6-80VIII.4 21...66 144.„86 SGMd-24e 37 300
6-80 IX.4 21.„66 162...96 SGMd-Uc 45 300
6-80 ИВ 15...48 34...20 SGMd- 18s 7,5 250
6-80 ШВ 15...48 51.„30 SGMd-13s 9 250
6-80 IVB 15...48 68...40 SGMd-18c 13 250
G-8Q \ В 15...48 85...50 SGMd-Ш 15 250
6-80 VIB 15...48 102...60 SGMd-Ш 18 250
6-80 VIIB 15...48 119...70 SGMd-18e 22 250
G-80 VIIIB 15...43 136...80 SGMd-18e 26 250
G-80 IXB 15...48 153...90 SGMd-Ш 30 250
G-I00 L4 72...120 19...17 SGMd-Ш 13 зоб
G-100 IM G-100 Ш.4 G-100 1УД 72...120 38...34 SGMd-18c 26 Зоо
72...120 57...54 SGMd-2-ia 37 Зоо
72...120 76...Б8 SGMd-24c 45 Зоо
G-IOOVA - G-100 VI.4 G-100 VIbJ 72...120 95.„85 SGMd-24a 55 Зоо
72...120 114...104 SGMd-24e 63 Зоо
72...120 133.„119 SGMd-27e 75 Зоо
G-100 VIIM G-100 11Ы G-100 IV.4 G-100 V/. G-100 VIZ. £•‘00 VII.4 00 VIIU G-100 1В 72...120 152...136 SGMd-27e 88 Зоо
72... 120 57...51 SGMd-24/37 37 300
72... 120 76...63 SGMd-24144 44 300
72...120 :95...85 SGMd-24/52 52 300
72... 120 114...102 SGMd-24/83 63 300
72...120 133...119 SGMd-27/75 75 300
72...120 152...138 SGMd-27/88 88 300
60...96 17...14 SGMd-18d 7,5 300
Марка насоса Подача, м’/ч Напор, ы Тил электро- двигателя .’•'.C . -'CTb i э.-гктро- 1 1 xb 11 ?. Л • •’ • СКЗ..ХИ- HU. MM __________
<7-100 ИВ 60...96 34...28 SGMd-Ш 15 3 (JO
G-100 ШВ 60...96 51...42 SGMd-Ш 22 300
<7-100 IVB 60...96 18...56 SGMd-Ш 25 300
G-100 VB 60...96 85...70 SGMd-24a 33 300
G-100 VLB 60...9G 102...84 SGMd-24c 37 300
G-100 V1IB 60...96 119...98 SGMd-2-lc 45 300
G-100 VIIIB 60...9G 136...112 SGMd-2-ld 55 300
G-125 [A 117...210 30...23 SGMd-2-la 30 300
G-125 II/ 117...210 60...46 SGMd-24c 45 300
G-125 IIL4 117.„210 89...69 SGMd-2~a 63 300
G-125 IV/. 117.„210 118...92 SGMd-27c 110 300
G-125 V/ 117...210 147.„114 SGMd-27c 110 .300
G-125 VI.4 117...150 175... SGMd-27c no 300
162,5
G-125 IB 84...I74 27...16 SGMd-'Ma 30 300
G-125 II.B 84...174 54...32 SGMd-2ia 33 300
G-125 I1IB 84... 174 81...48 SGMd-2Ad 55 300
G-125 IVB 84... 174 108...64 SG\ld-24e 63 300
G-125 VB 84... 174 136...80 SGMd-27a 75 за;
G-125 VIB 84...150 161...121 SGMd-27c no 300
19. Техническая характеристика артезианских насосов [23]
Марка насоса Номи- нальная подача поды, мг/ч Номи- нальный напор, м Мощность электро- двигателя, кВт Число рабочих колес Мид::- малья ы.: диаметр скважи- на, мм
ATH8-1-7 30 30 7,5 7 200
ATH8-1-11 30 45 11 11 200
ATH8-1-16 30 55 13 16 •’00
ATH8-1-2 30 90 17 2 200
ATHI 0-1-4 70 30 13 4 250
ATHI 0-1-6 70 45 22 6 250
ATHI 0-1-8 80 60 30 8 25'
ATHI 0-1-11 1 70 80 40 11 25П
ATI-110-1-13 70 100 40 13 250
ATHI 0-1-15 70 115 55 15 250
ATH14-1-3 200 50 55 3 359
ATHI 4-1-4 200 €0 75 4
ATH14-I-6 200 100 100 6 350
20A-18X1 600 23 75 1 509
20 A-18X3 600 85 250 3 500
29 A-18X1 1200 45 200 1 500
12 HA 9X4 SO 43 17 4 300
12 HA 22X6 150 54 40 6 300
ю
2
1
19. Конструкция стенда для ис-
пытания погружных электронасо-
сов п электродвигателей:
1 — обсадная труба диаметром
400 мм (/-6,0 м); 2— погружной на-
сос; 3, 10 — патрубки; 4 — колено о
опорной плитой; 5 — станция управ-
ления; G — манометр; 7 — задвижка;
8 — водосчетчик; 9 — трубопровод
Насос на колонне водоподъемных труб устанавливают в скважину
ниже динамического уровня воды, его оборудуют трубой.
Трансмиссионные насосы применяют в водоснабжении реже, чем
погружные, в связи со сложностью и трудоемкостью монтажа и обслу-
живания, низким КПД, значительным расходом электроэнергии на 1 м’
подаваемой воды, ограниченностью глубины погружения (максимум
120 м), большой металлоемкостью и др.
2.3. ИСПЫТАНИЕ И ОБКАТКА ПОГРУЖНЫХ НАСОСОВ
Прежде чем установить погружной насос в скважину, он должен
пройти стендовые испытания.
В зазодских условиях испытания электропогружных насосов произ-
водятся выборочно. Вместе с тем, даже новый насос, полученный с
завода, как показывает опыт, подлежит ревизии и испытаниям па "спе-
циальном стенде (рас. 19).
Стендовые испытания преследуют следующие цели: снятие гидрав-
лических и электрических характеристик электронасоса Q — Н — /;
проверка сопротивления изоляции обмоток статора; обкатка насоса и
Проверка его работоспособности; составление протокола испытании.
Перед испытанием' погружного насоса на стенде необходимо пронз-
В,<СТ>1 его наружный осмотр. Снять нижний подшипниковый щит и
1 УДИТЬСЯ в исправносп
иРоверить
НЫй j---
насосом
кРУтнть
упорного подшипника (пяты и подпятника).
рукой мягкость вращения ротора агрегата. Установить упор-
п°Дшипник н собрать подшипниковый щит. Соединить колено с
н тельфером, поднять насос в вертикальное положение. Вы-
в верхнем подшипниковом щите электродвигателя пробку и
20. .Характеристика испытаний погружною насоса ЭЦВ Ц ’}
Дата испытания Марка насоса, инвен- тарный номер Пода-а ЭО1Н, м»/ч 1 Напор, м I Силз тока, А
25.12.88 г. ЭЦВЮ-63-150, 0 180 -54
№ 2794 41,9 170 75
1 51,4 160 80
1 55,4 150 82
' а 69,2 140 83
75.0 130 - 83
80,0 120 83
85,6 110 82
90,0 100 82
90,0 90 Я2
залить в полость электродвигателя чистую воду температурой не выше
25 °C, после чего закрутить пробку обратно. Протереть поверхность
выводных концов электродвигателя от пыли и влаги. Мегомметром
100 В проверить сопротивление изоляции обмотки статора, которое
должно быть не менее 0,5 МОм. Установить на испытательный стенд
насос и соединить его с водоводом. Подключить выводные концы элек-
тродвигателя и станции управления. Включить станцию управления и
запустить электронасос, постепенно открывая задвижку. Правильному
вращению соответствуют больший напор и подача воды. При неправиль-
ном вращении насоса станцию отключают и меняют местами у зажимов
магнитного пускателя любые две фазы проводов, идущих к двигателю.
Регулируя подачу воды и напор задвижкой, снимаются по показаниям
водомера, манометра и амперметра рабочие характеристики насоса Q,
Н, I. Данные заносят в журнал (табл. 20).
Рабочие производительность насоса, напор и нагрузка электродви-
гателя по току должны соответствовать их номинальным значения:-!.
Так, для насоса ЭЦВ 10-63-150 номинальными характеристиками
являются подача воды (Q = 63 м3/ч), напор (И—150 м), номинальный
ток (при мощности электродвигателя 45 кВт 1п = 93 А).
По данным табл. 20 наиболее близкими к оптимальным параметрам
насоса являются: подача Q — 65,4 м3/ч, напор Н = 150 м; 1 = 82 А. По
этим данным строят графические характеристики насоса, Q—Н и Q—!
(рис. 20).
При замерах coscp можно построить дополнительные характеристи-
ки электронасоса — протребляемую мощность (У) и КПД (г;).
Обкатка и проверка работоспособности нового или прошедшего ре-
монт (ревизию) насоса должна продолжаться на стенде не менее
3-х часов.
При этом во избежание перегрева электродвигателя в обсадную
трубу стенда подается свежая вода. Излишек воды сбрасывается в
'ромнанализацию.
20. Графические характерис-
тики испытания погружного
насоса ЭЦВ 10-63-150:
I —характеристика Q-H насоса;
2 — характеристика Q=~I насоса
обходимо разобрать насос, устранить
торные стендовые испытания.
В случаях резких колеба-'
ний нагрузки, появления посто-
роннего шума, вибрации или
малой производительности не-
неисправность и произвести пов-
2.4. ПОДВОР НАСОСОВ ДЛЯ СКВАЖИН
Одним из основных факторов, существенно влияющих на экономич-
ность работы скважины и продолжительность службы насосного агре-
гата, является правильный подбор н,".соевого оборудования.
Графический метод подбора насосов для скважин представлен на
рве. 21. Сущность его заключается в следующем.
На координатной сетке Q—И (рис. 21) строят характеристику сква-
жины 1. На нулевой отметке находится статический уровень воды в
скважине. Вверх откладывают отметку поверхности воды в скважи-
не и статический напор в трубопроводе. От линии статического напора
строят характеристику трубопровода 2. Для того чтобы учесть влияние
скважины и трубопровода на производительность насоса, прибавляют
ординаты характеристики скважины I к ординатам характеристики
трубопровода 2 и получают суммарную кривую 3. Затем строят харак-
теристику насоса 4. Точка пересечения кривых 3, 4 определяет произ-
водительность и напор насоса, а проекция этой точки на кривую харак-
теристики 1 определяет динамический уровень воды в скважине,
требуемую глубину загрузки погружного или артезианского насоса, де-
бит скважины.
пример подбора погружного насоса для скважины с рабочей колон-
°и обсадных труб диаметром 300 м и статическим уровнем воды
= 60 м.
Дебит скважины при первом понижении статического уровня при
Сгт--тных откачках составил Q1 = 30 м3/ч, понижение уровня S, — 20 м,
ПР’! втором понижении Qi=50 м3/ч, Sj=45 м; при третьем —- Q3 —
61 м3/ч, S3 = 60 м.
3 координатной системе Q—Н (см. рис. 21), положив начало коор-
“°т статическому уровню-воды в скважине, строим характеристику
Ка=жинц ].
При работе скважины на резервуар статический напор вычисляется
° Ч>°Рмуле
21. Трдйическпе характеристики:
1 — скважины; 2 — трубопровода; 3—скважины и трубопровода; 4— изсосг
/Ун = гр — гс-Ь ДР, (2.29)
где zp — геодезическая отметка верха подающего трубопровода з ре-
зервуаре, м; za — геодезическая отметка устья скважины, м; ДР —
избыточный напор, равный 0,2.,.0,3 м, под действием которого вода из-
ливается из подающего трубопровода в резервуар.
При геодезических отметках верха подающего трубопровода 112.0:.:,
устья скважины — 100,0 м, статический напор 7/и—112—1004-0,3 =
= 12,3 м. В случае работы скважины па сеть значение статического на-
пора определится среднесуточным давлением в сети.
Поскольку рассматриваемая система (рис. 22) состоит из скважины
с насосным агрегатом, водоподъемных, магистральных труб и резерву-
ара, то характеристика трубопровода будет представлять собой общую
кривую, состоящую из кривой потерь напора в водоподъемных трубах
на участке от динамического уровня воды до устья скважины и кривой
потерь напора в трубопроводе от устья скважины до резервуара.
63
22. Схема работы скважины на резервуар:
1 — скважина; 2 — электронасос; 3 — водоподъемные
трубы; 4 — магистральные трубы; 5 — реэервуар чи-
стой воды; 6 — насосная станция II подъема
В соответствии с характеристикой скважины, нормальная ее эксп-
луатация должна протекать в режиме, соответствующем наиболее пря-
молинейному участку кривой 1 (см. рис. 21), что, приблизительно, равно
дебиту в пределах 60 м3/ч. Аналогичное значение дебита скважины по-
лучаем и при определении значения 5Д0П (формула 2.6), назначая
5гасч<£доп. По таблицам Шевелевых для стальных водогазопроводных
труб при расходе Q = 60 м3/ч = 16,7 л/с рекомендуемый диаметр водо-
подъемных труб равен 125 мм. Длина водоподъемных труб будет равна
величине загрузки насоса, которую подсчитывают по формуле:
Н3~ Нс? + S + ЬН, (2.30)
где Д/7 — рекомендуемый напор воды над верхним фланцем насоса,
равный 2...6 м (в зависимости от марки насоса, его производительности
напора). Яз=60-}-59+2= 121 м.
По имеющимся данном и таблицам Шевелевых составляют таб-
лицу потерь напора в водоподъемных и магистральных трубах, строят
кривую потерь напора в трубопроводе от насосного агрегата до резер-
вуара 2. Чтобы учесть влияние скважины и трубопровода на произво-
дительность насоса, прибавляют ординаты характеристики скважины 1
к ординатам кривой трубопровода 2, получают кривую 3. Наносят ха-
рактеристику Q—H насоса 4. Как показывает анализ, наиболее при-
емлемым для данной скважины может быть электропогружной на-
сос типа ЭЦВ10-63-150, подача которого составляет 63 м3/ч, напор —
150 м.
Точка пересечения характеристики Q—H насоса 4 с суммарной ха-
рактеристикой скважины и трубопровода 3 определяет производитель-
ность ц динамический уровень скважины. При подборе погружных или
эртезианских насосов для скважин возможны и некоторые частные
случаи. Например, характеристика насоса 4 лежит выше или ниже
суммарной характеристики скважины и трубопровода 3. Тогда в пер-
в°м случае надо снять одно или несколько рабочих колес насоса, а во
нтором — увеличить число рабочих колес, заменив также и электродви-
гатель на более мощный. Невыполнение этих требований повлечет за
64
го, что в первом случае насос буле: гаСог.-. :l. п pi.-.-iMi напит:
ции, а во втором — с очень низким КПД. лп'о не полавс-ль вод;.: в:
обще.
2.5. МОНТАЖ, НАЛАДКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ПОГРУЖНЫХ П АРТЕЗИАНСКИХ НАСОСОВ
Прежде чем приступить к монтажу электропогружного или арп
зпанского насоса в скважину, необходимо убедиться в том, что насо.
ный агрегат, станция управления, токоподводяшие кабеля не был
повреждены во время транспортировки. Надо тщательно ознакомили
с паспортом скважины, проверить соответствие технической характера,
тики насосного агрегата по напору и производительности условиям сг
работы в данной скважине (дебит скважины должен быть на 10...15 с
выше максимальной производительности насоса), получить данные
расположении фильтра скважины, ее удельном дебите, измерить рас
стояние до статического уровня воды, проверить диаметр обсадной кс
лонны скважины и ее соответствие для данного насосного агрегат:
Если электродвигатель погружного насоса не заправлен чистой водоГ
то рекомендуется положить насосный агрегат в горизонтальное поле
жение и заполнить корпус электродвигателя водой (табл. 21).
При монтаже погружных электронасосов производства ГДР элек
тродвигате'ль заполняют смесью воды и глицерина (табл. 22).
Монтаж погружного насоса при температуре воздуха окружаюше!
среды ниже —30 °C производить не рекомендуется во избежание пов
реждения кабеля.- При работе в зимнее время необходимо не допусках-
замерзания воды в электродвигателе, для чего перед монтажом элект
ронасос и токоподводящий кабель выдерживают в отапливаемом поме
щении с температурой не бол^е 45 °C не менее двух суток. Перед мон-
тажом погружного насоса проверяют сопротивление изоляции элект; о-
Потреб-
i ость в чи-
с ' эй воде, ' '
2,3 2,5 2,2 2,6 2,7 5,2 9 12 14 16
22. Расход жидкостной смеси для заполнения погружных электродвига-
телей, л [23]
Наименование жидкости Мощность, кВт
3 4 5,5 7.5 10 13 17 22 30
Глицерин 4,20 4,30 4,35 4,40 4,65 4,85 5,10 5,40 5,95 Чистая вода 2,80 2,87 2,90 2,93 3,10 3,25 3,40 3,60 3,97
двигателя мегомметром на напряжение 500 В. Сопротивление изоляции
должно быть не менее 20 МОм. Затем проверяют сопротивление изо-
ляции жил кабеля. Для нового кабеля оно должно быть не менее
100 МОм, а кабеля, бывшего в эксплуатации, не менее 50. Выводные
концы электродвигателя соединяют с кабелем, для чего часть кабеля
сматывают с кабельного барабана. Место соединения опускают в воду '
и проверяют сопротивление изоляции системы кабель-электродвигатель,
которое должно быть не менее 5 МОм.
Собранную часть (электронасос с водоподъемной трубой) припод-
нимают и опускают в скважину до упора монтажного хомута. Под-
соединяют следующую колонну водоподъемных труб и опускают насос
ниже.
Токоподводящий кабель по мере опускания собранной колонны
водоподъемных труб в скважину крепят хомутами к трубам через каж-
ные 3...4 м. Провисание кабеля не допускается. Сопротивление изоля-
ции кабеля и электродвигателя проверяют через 40...50 м погружения
агрегата.
Насос опускают на заданную глубину динамического уровня воды
в скважине. При этом подпор воды над верхним фланцем насоса дол-
жен быть не менее 1,5 м, а для насосов с подачей более 200 м3/ч— не
менее 6 м. Днише электродвигателя должно быть выше рабочей части
фильтра не менее чем 1 м. Расположение насосного агрегата в рабочей
части фильтра не рекомендуется, поскольку возможен вынос песка и
Крупных фракций из прифильтровогс пространства, вследствие увели-
чения скорости в суженном электронасосом сечении скважины. Если
Диаметр насоса значительно меньше диаметра эксплуатационной колон-
ны труб предусмотрена установка электронасоса с кожухом (рис. 23).
Монтаж погружного насоса в скважину заканчивается установкой
‘ гРметнческой опорной плиты с коленом на устье скважины, соединени-
м колена спорной плиты с задвижкой водовода, герметизацией вывод-
‘ Ь:х концов кабеля с помощью сальников опорной плиты (рис. 24).
^У<к, остановку и опробование насоса производят при закрыто;!
'•-‘Вижке. При опробовании определяется правильное направление вра-
насоса. Включив электронасос, медленно открывают напорную
аДвнжку, наблюдают за его напором, подачей и нагрузкой по току в
Со
23. Установка элек-
тронасоса с кожу-
хом:
24. Узел герметизации устья сква-
я;пг.ы:
1 — патрубок водоподъемной трубы
с коленом; 2 — колонна обсадных
труб; 3 — нижний Фланец; 1—je’.it-
ни'вая прокладка; 5 — верхний фла-
нец; 6 — болты; 7 — штуцер для гер-
метизации кабеля; S — салышкоеог
уплотнение; 9 — гайка; 10 — кабель
1 — рабочая колонна
скважины* 2 — ко-
жух; 3 — погружной
электронасос
течение 2...3 мин.. Затем выключают его. меняют местами две любые
фазы и вновь включают. Снимают показания по напору, подаче и на-
грузке агрегата по току. Правильному вращению соответствуют большие
показания по Q, Н.
Запрещается включать электронасос непосредственно от сети, а так-
же производить подряд многократные повторные его запуски. Для этого
делается выдержка после каждого запуска не менее 5...10 мин.
При эксплуатации погружных насосов необходимо следить за по-
казателями манометра, водосчетчика, амперметра. Величина тока элек-
тродвигателя не должна превышать номинальных значений. В случае
появления в откачиваемой воде песка уменьшить подачу электронасоса,
прикрывая задвижку до полного осветления воды. Работа з режиме
пескования запрещается.
Наиболее часто встречающиеся неисправности при эксплуатации
электронасоса можно разделить на две группы: неисправности, устра-
няемые силами дежурных машинистов и электромонтеров, и неисправ-
ности, устраняемые только лишь, после демонтажа и разработки, насос-
ного агрегата (табл. 23).
После пуска электропогружного насоса в течение первых 30 мин
эксплуатации рекомендуется работать с подачей, разной 0,3...0,5 номи-
нал-ной, постепенно повышая ее к расчетной открытием напорной за-
3"
67
оЗ. Характерные неисправности электропогружных насосов и методы их
устранения
Неисправность Причина Метод устранения
Электронасос не
запускается
Электронасос не
дает требуемой
подачи боды
Электронасос пос-
ле ревизии или в
процессе эксплуа-
тации потребляет
повышенную мощ-
ность
Отсутствие напряжения
в одной из фаз или
плохой контакт фаз
Отсутствие напряжения
в цепи управления —
сгорел предохранитель
Низкое напряжение в
сети или большое паде-
ние напряжения при
запуске
Пробой изоляции токо-
подводящего кабеля
или обмотки статора
электродвигателя
Вращение в обратную
рторону
Рабочие колеса (или
одно из них) провора-
чиваются па валу
Утечка в стыках водо-
подъемных труб
Износ лабиринтов ра-
бочих колес, отводов
лопаточных, плавающих
колец
Большое сопротивление
во всасывающей части
насоса (забита сетка)
Электронасос работает
на «обрыве» динамиче-
ского уровня воды
Неправильная сборка
насоса при ревизии,
вызывающая заедание
боковых поверхностей
колеса о лопаточные
отводы
Неправильная сборка
насоса с электродвига-
телем
Заедание распорных
втулок или мест уплот-
нений, из-за чего ротор
насоса туго вращается
от руки
Износ подпятника эле-
ктродвигателя
Проверить, нет ли обры-
ва электрической цепи
по фазам
Поставить новый' пре-
дохранитель
Проверить напряжение
при запуске, закрытие
напорной задвижки
Найти места пробоя и
устранить дефекты
Поменять местами две
фазы и сравнить Q, Н,
I в первом и втором
случаях
Демонтировать насос,
разобрать, поставить но-
вую шпонку
Демонтировать насос
и устранить течь в сты-
ках
Демонтировать электро-
насос, заменить колеса,
лопаточные отводы, пла-
вающие кольца
Демонтировать агрегаг,
очистить сетку
Агрегат опустить ниже
в скважину
Демонтировать электро-
насос и устранить зати-
рание, заменив вышед-
шие из строя детали
Проверить соединение
насоса с электродвига-
телем и подбор регули-
ровочных шайб
Необходимо разобрать
насос и устранить зае-
дание
Заменить подпятник
GS
П р о д о л ж е н -I т а ' 23
Неисправность Причина Метод устранен*
После кратковре-
менной работы
электронасоса сра-
батывает защита
Насос подает воду с
большим содержанием
песка
Поврежден напорный
водовод от скважины
к РЧВ или сети
Насос находится выше
динамического уровня
воды
Станция управления не
соответствует электро-
насосу по мощности
Затирание рабочих ко-
лес и защитных втулок
при неправильной сбор-
ке насоса во время ре-
визии
Сработала защита от
перегрузок
Уменьшить подачу воды
путем прикрытия за-
движки
Остановить скважину
Прикрыть задзижду на
напорном трубопроводе,
опустить насос ниже в
скважину
Заменить станцию уп-
равления
Перебрать насос, устра
нить заедание
Демонтировать насос и
устранить дефекты
движки. При сильном выносе породы или большой мутност;: подаваемой
воды рекомендуется прикрыть задвижку на напорном трубопроводе,
уменьшив тем самым подачу воды, а следовательно, и вынос песка.
Останавливать пескующую скважину не рекомендуется, так как при
остановке насоса произойдет оседание песка в зазорах между корпу-
сом и рабочими колесами нрсоса, что может заклинить их.
Монтаж артезианского насоса начинается с присоединении всасы-
вающей трубы к нижнему фланцу насоса, после чего насос опускают в
скважину. Сборка водонапорных труб и частей трансмиссии (залов и
направлений) производится посекционно. Особое внимание обращается
на центровку валов и направлений. Осевое смешение вала не должно
выходить за пределы 6...8 мм на всю длину насоса. Верхняя часть
скважины, оборудованная артезианским насосом, закапчивается специ-
альным постаментом, в котором вмонтировано колено. Трансмиссион-
ной вал через сальниковое уплотнение, устроенное в верхней части ко-
лена, выводится наружу, где соединяется с ротором вертикального
электродвигателя наружной установки.
В опорной части постамента расположен радиально-упорны;': под-
шипник, вращающийся в масляной ванне, заполненной машинным мас-
лом.
Уход за работой артезианских насосов заключается в систематичес-
ком контроле за температурой нагрева шарикоподшипниковой головки,
сна не должна превышать 60...70 °C, за работой сальников, отсутствием
69
диг;г;,;:л!’1 насосной установки. Необходимо следить за показаниям:!
счетчика, амперметра, манометра, вольтметра. Артезианские касо-
С'Д П.^ЭлО ПСДДСЮГСЯ ЗВТОМЭТПЗСЦИИ.
Основные неисправности работы насосов с длинным трансмиссион-
ным валом и способы их устранения приведены в табл. 24.
2.6. РЕМОНТ ПОГРУЖНЫХ И АРТЕЗИАНСКИХ НАСОСОВ »
Демонтированный из скважины насос поступает в механические
мастерские, где его чистят, моют и разбирают. Электродвигатель посту-
пает на ремонт в электроцех, насос — в слесарно-токарный цех. Для
определения характера ремонта электродвигатель устанавливают на
испытательный стенд и замеряют сопротивление изоляции обмотки ста-
тора. Согласно ГОСТ 183—74 ** наименьшее допустимое сопротивление
изоляции электродвигателя при температуре, близкой к рабочей, долж-
но быть не ниже значения, /?i, МОм получаемого по формуле
U
---------Г' 1?'31)
1000 -ь 100
где U — номинальное напряжение на зажимах электродвигателя, В;
Л' —мощность электродвигателя, кВт.
Так, для погружных электродвигателей наружной установки, рас-
считанных на напряжение 380 В, сопротивление изоляции должно быть
не менее 0,5 МОм.
После проверки сопротивления изоляции обмотки статора электро-
двигатель разбирают, определяют дефекты и заполняют дефектировоч-
ную карту. Если необходимо перемотать обмотку статсра, снимают ста-
рую обмотку и металлическим ершом очищают пазы статора от ржав-
чины и грязи. Обмотку выполняют, протягивая провод через пазы.
Изоляция паза выполняется в виде гильзы. В качестве материала
используется пленка ПХВ.
Для перемотки погружных электродвигателей применяется круглый
прогод марки ПЭВВП. Диаметр медной жилы зависит от мощности
электродвигателя и может быть выбран по табл. 25.
Пазы, в которые должны лечь витки обмотки (рис. 25) заполняют
стальными шлифованными спицами, диаметр которых Ос, мм, равен:
Dc = Dn +(0,05 ...0,1), (2.32)
где Dc—диаметр спиц, мм; Da — диаметр обмоточного провода с изо-
ляцией, .мм.
При перемотке необходимо иметь набор шпилек для каждой мар-
К1! электродвигателя. Обмоточный провод должен быть предварительно
Натерт парафином или тальком.
Наметку осуществляют два обмотчика, находящиеся по обе сто-
Роны статора электродвигателя. После намотки каждой обмотки про-
—-
Опыт работы Киевского ПУВКХ
рас
Включенный в
сеть электродви-
гатель не враща-
ется
О тсу ч стб и с и а п р я же к и я
на клеммах
Разрыв в фазе обмот-
ки статора
Неправильно выведены
концы обмотки на клем-
мную доску
Электродвигатель
при работе.гудит
Электродвигатель
при работе сильно
греется
Обрыв провода в од-
ной из фаз, сгорел пре-
до храни тс ль
Замыкание витков об-
мотки статора
Затирание рабочих ко-
лее о направляющие
аппараты
Насос подает большое
количество воды
Понизилась про-
изводительность
насоса
Насос подаст воду с
песком
Сильно затянут саль-
ник
Насос неправильно со-
бран,/большое трение в
на и ра вл я ющих подшип -
никах
Повреждение или из-
нос шарикоподшипни-
ковой головки
Износ рабочих колес
насоса
Понижение динамичес-
кого уровня воды в
скважине
Утечка воды б стыках
напорных труб
Высоко подняты рабо-
чие колеса
Зар'аста'ние или засоре-
ние всасывающей сетки
трубопровода солевы-
ми отложениями
Подать непрякд.;:?:
От крови гь электродвита-
ть в ремонт
Определить начало и ко-
нец каждой фазы со-
мотки статора, перепу-
танные выводы фазы пе-
реставить на клеммной
доске
I 1справнть повреждение
заменить предохо а н и -
Отремо •;. ироьа: .• эл
тро двигатель
Поднять вал насоса для
увеличения зазора меж-
ду корпусами и -рабочи-
ми колеса мп
Проверить целостность
м а п i с т р а л ь к о го т р у б с
провода, при наличии
порыва — устранить
Демонтировать насос и
отремонтировать сква-
жину
Ослабить затяжку саль-
.нпка
Д емс н тк р о а ть :: а сое,
отцентрировать вал на-
соса и трансмиссию
Заменить шарик с под-
шипник
Демонтировать жжос и
заменить рабочие коле-
са
Опустить насос гтубже
в скважину за счет уве-
личения. числа секций
труб
Демонтировать насос и
устранить утечку воды
в стыках труб
Опустить ниже рабочие
колеса с помощью регу-
лировочной шайбы
Демонтировать насос,
очистит:» сетку прием-
ной трубы
Продолжение табл. 24
Неисправность Причина Устранение
Вода не подается
Насос вибрирует
Сильный нагрев
шарикоподшипни-
ковой головки
Сильно греется
сальник
Через сальник
проходит большое
количество воды
Не срабатывает
стопорное устрой-
ство
Часть рабочих колес
проворачивается на ва-
лу
Насос работает на «об-
рыве» динамического
уровня
С)брыв трансмиссионно-
го вала
Обрыв в соединениях
напорных труб
Погнуты трансмиссион-
ные валы
Криволинейная скважи-
на
Ось электродвигателя
не совпадает с осью
трансмиссии
Насос недостаточно
прочно закреплен на
фундаменте
Мало масла в масля-
ной ванне
Некачественное масло
Недостаточное охла-
ждение шарикоподшип-
никовой головки
Повреждение или износ
подшипника
Сальник не смазывает-
ся подаваемой водой
Сальник сильно затя-
нут
Через сальник просачи-
вается мало воды
Сработалась сальнико-
вая набивка
Недостаточно затянут
сальник
Сработалась шейка ва-
ла насоса
Засорены гнезда шари-
ков
Сработались выступы
в вер'хней крышке эле-
ктродвигателя
Разобрать насос, устра-
нить дефекты
Опустить насос глубже
в скважину
Демонтировать насос,
заменить вал
Демонтировать трубы,
устранить дефект
Демонтировать насос,
заменить валы
Демонтировать насос,
Отрегулировать полное
совпадение осей
Закрепить насос к фун-
даменту анкерными бол-
тами
Проверить уровень мас-
ла, долить
Сменить масло в масля-
ной камере
Увеличить подачу воды
на охлаждение подшип-,
ника
Заменить шарикопод-
шипник
Прочистить систему ох-
лаждения сальника
Ослабить затяжку саль-
ника
Ослабить затяжку саль-
ника
Заменить набивку
Затянуть грандбуксу
сальника
Заменить секцию вала
насоса
Прочистить гнезда ша-
риков стопорного уст-
ройства
Заменить крышку
72
25, Техническая характеристика обмоточных проводов для погружных
электродвигателей {23]
Марка электродвигателя ' Диаметр прово- да, м.м Общая масса провода, кг Марка пр.вода
ПЭДВ-2-140 0,85 3,0 пэввп
ПЭДВ-2,8-140 1,06 3,4 пэввп
ПЭДВ-4,5-140 1,13 3,75 пэввп
ПЭДВ-5,5-140 1,40 5,0 пэввп
ПЭДВ-8-140 1,60 5,6 пэввп
ПЭДВ-11-140 1,80 6,8 пэввп
ПЭДВ-11-180 2,00 7,8 пэввп
ПЭДВ-16-180 2,35 9,5 пэввп
ПЭДВ-22-180 3,12 15,0 ПФО
ПЭДВ-22-219 3,12 12,7 пэввп
ПЭДВ-32-219 3,75 16,7 пэввп
ПЭДВ-45-219 4,50 20,0 пэввп
ПЭДВ-65-219 3,75 27,1 пэввп
ПЭДВ-45-270 4,80 21,0 пэввп
ПЭДВ-65-270 5,20 22,5 пэввп
ПЭДВ-90-270 4,80 30,5 ПЭВЕП
ПЭДВ-125-270 ' 5,20 28.5 ПЭВВП
ПЭДВ-125-270 2,12 6,2 ПЭВВП
веряют сопротивление ее изоляции. Концы обмотки соединяют согласно
схеме и изолируют поливинилхлоридной лентой.
В погружных электродвигателях сила тока холостого хода колеб-
лется в пределах 25.„50 % от номинального значения и зависит от мощ-
ности электродвигателя,-Поэтому при дефектации особое внимание
должно быть уделено состоянию магнитопроводов ротора и статора.
При большом износе ротора, статора необходима перешихтсзка
железа. Зазор между ротором и статором не должен превышать 0,5 мм
на сторону. С увеличением этого зазора увеличивается ток холостого
хода, а следовательно, снижается его мощность на валу.
В современных погружных электродвигателях
применяются резино-металлические подшипники о
водяной смазкой. В процессе работы подшипники
изнашиваются — истирается резина. Восстанавли-
вают их двумя путями: либо из нержавеющей ста-
ли вытачивают новую защитную втулку, подгоня-
ют по диаметру к подработанному резино-метал-
лическому подшипнику и надевают на ротор, ли-
бо вместо резины запрессовывают текстолит, про-
сверливают отверстие с последующей шабровкой
25. Схема паза статора электродвигателя:
I...I ) — стальные шлифованные спицы
73
и —
26. Восстановление пят погруж-
ных электронасосов:
а — узел восстановленной пяты;
пуансон; 1 — нита; 2 — фтороплас-
товое кольцо; 3 — подпятник
до той степени, когда ротор будет
свободно проворачиваться от руки.
Наиболее ответственным узлом погружного электродвигателя яв-
ляется узел пяты, воспринимающий механическую и неуравновешенную
гидравлическую нагрузки. Для восстановления узла пяты электродви-
гателя используется фторопластовый материал марки «КВ».
Технология восстановления узла такая. Проверяют поверхность пя-
ты (рис. 26, а). При необходимости ее протачивают на токарном стан-
ке,- шлифуют. Из фторопластового материала вытачивается кольцо
диаметрами 105X60 мм и толщиной 10 мм либо другого диаметра в
зависимости от конструкции пяты. Для запрессовки фторопластового
кольца в подпятник и выдавливания в нем 12 смазочных канавок из
стали (Ст 3) изготавливают специальный пуансон (рис. 26, б). Под
пресс закладывается подпятник, кольцо и пуансон. Выдавленные канав-
ки во фторопластовом кольце подпятника с одной стороны имеют
острые, а с другой — несколько округленные стенки. Вода, поступающая
в канавки подпятника при вращении пяты, затягивается со стороны
округленных стенок канавок на всю поверхность кольца. При этом об-
разуется водяная микропленка, которая разделяет рабочие поверхности
пяты из нержавеющей стали и подпятника из фторопласта и служит
для смазки этих поверхностей.
Фторопластовый материал «КВ» устойчив к механической нагрузке
и истиранию и не подвергается химическому воздействию.
После ремонта электродвигатель испытывают на холостом ходу —
проверяется ряд существенных для его работы величин, прирабатыва-
ются подшипники и измеряется мощность холостого хода.
Лучшим способом обеспечения производительной безаварийной ра-
боты электропогружных насосов является организация системы плано-
во-предупредительного ремонта (ППР), включающая в себя ряд меро-
приятий, проводимых в течение года по заранее составленному графику.
К числу таких мероприятий относятся текущие и капитальные ремонты.
Сроки проведения этих мероприятий устанавливаются инструкцией по
ППР водопроводно-канализационных сооружений.
В процессе ремонта погружных насосов для
годности к дальнейшей эксплуатации необходимо
вать технический контроль всех деталей и узлоз
каждый поступающий э ремонт насос заводится «дело ремонта»,
состоящее из ведомостей дефектации, протоколов испытаний и т. д.
Рабочие колеса насосов ЭЦВ 8-40-165, ЭЦВ-8-40-180, выполненные из
пластмассы, требуют частичной, а иногда и полной замены уже при
первом капитальном ремонте через 9...10 мес эксплуатации. Поэтому
определения их при-
тщатсльно оргаиизо-
(осмотр, измерение).
74
и стмсссовых :.'Ж': а мастер ;ких mzt-
по отлизать чугунные. По изгс-товл-.-тлыч З'";м.-. :а ». ..; ь;:з
рабочих холе; к насосам любых марок. Из алюминия. нырнмер, мс;к::о
отливать лопатчатые отводы и плавающие уплотнительные кольца к
насосам ЭЦВ 10-63-110 и ЭЦЗ 10-63-150 вместо штампованных пласт-
массовых. Из стальных труб и листовой стали изготавливают корпуса
(стаканы) насосов. Иногда для увеличения или уменьшения напора на-
соса добавляют или снимают одно-два рабочих колеса. Соответственно
изготавливается новый вал увеличенной длины и шпильки или укорачи-
вается существующий вал. При увеличении числа рабочих колее к на-
сосу подбирают электродвигатель большой мощности.
Отремонтированные насос и электродвигатель соединяют и направ-
ляют на станцию испытания. По снятым показаниям водосчетчика, ам-
перметра, манометра строят график новой характеристики насоса, сос-
тавляют протокол испытания и насос поступает ::а склад готовой про-'
дукции, где хранится до установки его на скважине. Стоимость капи-
тального ремонта погружного электронасоса составляет, примерно 1/4,
1/5 стоимости нового агрегата.
2.7. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН
На каждую сооруженную скважину буровой организацией выдается
паспорт, содержащий геологический разрез и конструкцию скважины,
физико-химический и бактериологический анализы воды; приемо-сдаточ-
ный акт; журнал пробных откачек; каротажные диаграммы; акты по
цементации затрубного пространства и другие акты по ссоружению
скважины. Перечисленные документы должны храниться у владельца
постоянно, так как они являются основными документами, необходи-
мыми для производства монтажных работ, ремонта, восстановления и
эксплуатации скважины.
Эксплуатировать скважину рекомендуется сразу же после оконча-
ния буровых работ и опытных откачек. Продолжительный разрыв между
окончанием бурения и вводом ее в эксплуатацию может пр,шести к
серьезным осложнениям и потребовать дополнительной откачки воды
из скважины.
Эксплуатация скважины должна производиться с дебитом, не пре-
вышающим расчетный эксплуатационный, указанный в паспорте сква-
жины. •
Скважины, эксплуатирующие водоносные горизонты, представлен-
ные песками или другими неустойчивыми породами и оборудованные
фильтрами с сетчатым или проволочным покрытием, категорически за-
прещается пускать сразу в эксплуатацию на полную эксплуатационную
мощность. Б этом случае отбор воды следует начать с 40...60 % проект-
ной производительности и постепенно увеличивать ее до пооектней.
В начальный период эксплуатации скважин. в которых водоносные
75
. формативная численность рабочих в сутки по обслуживанию водо- i ' забора подземных вод [8]
Вид сооружения Количество работающих скважин, до
I 4 10 15 30 50
Скважины (радиус
расположения от на-
сосной станции свы-
ше 500 м) 2,3 3,2 4,0 4,6 6,1 8,2
При меч гния: 1. При обслуживании свыше 50 скважин, „а каждую после-
дующую применяется норматив 0,1 чел. 2. При расположении скважин до 500 м
ст насосной станции, дополнительное число рабочих не предусматривается, так
как обслуживание их производится персоналом станции.
горизонты представлены песчаными отложениями, остановка и пуск
насоса должны производиться по возможности реже.
Если пробная откачка скважины проводилась с небольшой произ-
водительностью из-за низкого статического уровня или малой мощности
откачивающего оборудования, эксплуатацию скважины необходимо на-
чинать с дебита, полученного при пробной откачке, постепенно увели-
чивая до расчетной производительности, указанной в паспорте.
Увеличенный водоотбор из скважины по отношению к расчетному
влечет за собой повышение входных скоростей на границе пласт-фильтр,
может вызвать вынос песка и преждевременный выход из строя сква-
жины' и насоса. Поэтому запрещается устанавливать в скважине на-
сосное оборудование, производительность которого превышает расчет-
ный эксплуатационный дебит.
Эксплуатация артезианских скважин осуществляется дежурным
персоналом предприятия: машинистами, электромонтерами, аппаратчи-
ками химводоочистки, слесарями.
Нормативная численность дежурного персонала для обслуживания
отдельно стоящих скважин приведена в табл. 26.
Эксплуатация скважин заключается в систематических наблюдени-
ях за их работой, проверке положения статического и динамического
Уровней воды, поддержания качества подаваемой воды в соответствии
с ГОСТ 2874—82. По данным наблюдений определяется неисправность
скважины и насосного оборудования, поэтому все наблюдения должны
фиксироваться в эксплуатационном журнале работы скважины.
Здесь фиксируются также данные по замерам статического и ди-
намического уровней воды.:;
Статический и динамический уровни воды в скважине замеряют
электрическими уровнемерами типа УЭ (табл. 27), выпускаемыми Ре-
монтно-механическим экспериментальным заводом Ленгидропроекта.
Действие электрического уровнемера основано на замыкании элек-
76
I f \ .Mi'.-.. n i л . : • »
С\э>зтелъ
V --'й 1 УЭ-75
Предельная глубина измерения уровня, м 50 75 200 '
Диаметр датчика, мм 12 12 12
Элементы питания (сухие батареи КБС-Л-0,5), шт. 1 1 1
Габаритные размеры длинаХширинаХвы- сота), мм 215X80X134 215X80X134 200X152X155
Масса, кг 2,9 3,1 4.3 *
трической цепи датчиком при соприкосновении его с уровнем воды, что
фиксируется по отклонению стрелки миллиамперметра (рис. 27).
В эксплуатационном журнале дежурным персоналом должны от-
мечаться произведенные ремонты насосного оборудования, а также за-
мена эксплуатируемого насоса.
Дежурный персонал ежедневно утром, перед сдачей смены, должен
производить обход скважин, съемку показаний водосчетчика и других
контрольно-измерительных приборов (амперметра, вольтметра, мано-
метра) с записью показаний в ежедневную суточную ведомость. Пока-
зания по подаче воды скважинами обобщаются и передаются в дис-
петчерскую водопровода.
Помещения скважины (как надземная часть, так и подземная), а
также все оборудование должно содержаться в образцовом порядке и
чистоте.
В настоящее время наибольшее распространение получили павиль-
оны скважин бункерного типа, расположенные в земле. Наиболее удач-
ной является конструкция 'павильона полузаглубленного типа, разра-
ботанная Главкисвпроектом для спаренных скважин, забирающих воду
из различных по глубине залегания водоносных горизонтов (рис. 28).
Для контроля качества питьевой воды в павильоне каждой' сква-
жины оборудуют место для. отбора
проб воды на химико-бактериологи-
ческие анализы. Отбор пробы произ-
водят после обжига водопроводного
крана и спуска воды из крана в тече-
ние 15 мин. Частоту отбора проб ре-
гулирует санэпидемстанция.
Принцпп действия электрическо-
го уровнемера
77
28. Конструкция полузаглубленного павильона скважины
Если скважина не работала в течение 10...12 ч, то при пуске необхо-
димо переключить ее задвижками на работу в отходную линию. После
полного осветления воды от продуктов коррозии скважину переводят
на работу в резервуар или напорную сеть.
При ремонте оборудования скважины устье ее герметически закры-
вают.
При остановке скважины на период более 7... 10 дней насосное обо-
рудование рекомендуется демонтировать.
Забор воды из скважин без использования водоподъемных труб
Забор воды из артезианских скважин осуществляют с помощью
погружных насосов, которые на колонне водоподъемных труб опуска-
ют в ствол скважины ниже динамического уровня воды. При этом за-
трачивается огромное количество дефицитных стальных труб диаметром
от 50 до 200 мм и более.
Устройство для забора воды из глубоководных скважин без ис-
пользования водоподъемных труб представлено на рис. 29.
Устройство монтируют следующим образом. На поверхности земли
соединяют нагнетательный патрубок погружного насоса с нижним участ-
ком трубы, к которому приваривают опорный флапец, скобу 9 и при
помощи подвижного фланца и болтов прикрепляют эластичную манже-
ту. К заглушке приваривают колено и скобу 10. Через отверстия в
самоуплотняющейся поперечной прокладке и заглушке пропускают
токоподводяшие кабели и присоединяют их к электродвигателю насо-
са. Один конец каната зажимами прикрепляют к скобе 9, а второй —
скобе 10. Длину троса выбирают в зависимости от расчетного динами-
ческого уровня воды в скважине так, чтобы погружной электронасос
находился на 2...3 м ниже уровня воды. После подготовительных работ
насос вместе с нижним патрубком водоподъемной трубы и самоуплот-
няющейся прокладкой при помощи троса опускают в скважину.
78
1 — нагнетательный патрубок по-
гружного насоса; 2 — нижний учас-
ток водоподъемной трубы; 3 — опор-
ный Фланец; 4 — эластичная манже-
та: 5 — обсадная труба; 6 — подвиж-
ной фланец; 7 — болт; S — токоведу-
щий кабель; 9, 10 — снобы; 11 —
колени; 12 —заглушка; 13—зажим;
14 — канат
При включении погружного
электронасоса вода из нагнетатель-
ного патрубка через нижний учас-
ток водоподъемной трубы под дав-
лением изливается в обсадную тру-
бу, заполняет ее и через верхний
участок водоподъемной трубы от-
водится в водопроводную сеть
или в резервуар чистой воды.
Под действием давления, со-
здаваемого погружным насосом,
ликвидируются зазоры между об-
садной трубой и эластичной ман-
жетой за счет деформации послед-
ней. В результате уплотнения ман-
жеты всасывающая и напорная зоны насоса разграничиваются, вслед-
ствие чего обсадная труба становится водоподъемной.
В обратном клапане погружного насоса просверлено отверстие
диаметром 10 мм, через которое происходит понижение водяного стол-
ба в обсадной трубе до статического уровня воды, если возникает необ-
ходимость остановить скважину на ремонт насосного оборудования.
В процессе демонтажа насоса исключается раскручивание его в обрат-
ную сторону.
Использование обсадной трубы в качестве водоподъемной, незави-
симо от глубины скважины, диаметра и конструкции колонны обсадных
труб, позволяет исключить установку водоподъемных труб. Затраты
времени на монтаж-демонтаж насосного оборудования в расчете на од-
- ну скважину глубиной до 100 м сокращаются на 24...32 чел.-ч. Экономия
электроэнергии составляет от 0,003 до 0,008 кВт-ч на 1 м3 поднимаемой
воды. Улучшаются условия труда при ремонте насосного оборудования,
упрощается процесс капитального и профилактического ремонта сква-
жин. В общей сложности это дает экономический эффект 600 р. в год
на одну скважину.
79
непосредственно в резервуар чистой
30. Конструкции двухъярусной
установки погружных насосов;
а — общий вид; и — насос и футляре в
сборе; 1 — ниияшй насос; 2 — верх-
ний пасос
Двухъярусная установка погруж-
ных насосов в скважинах
Для забора воды из глубоко-
водных скважин с низкими дина-
мическими уровнями воды исполь-
зуют высоконапорные электропо-
гружные насосы ЭЦВ 8-25-300,
ЭЦВ 10-63-270 и других с напором
270...300 м и более.
Двухъярусная установка по-
гружных насосов в скважине пред-
ставлена на рис. 30.
Установка состоит из двух по-
следовательно соединенных по-
гружных насосов; нижнего ЭЦВ
10-63-150 и верхнего ЭЦВ 10-63-110,
расположенных в скважине на глу-
бине соответственно 226 и 80 м от
поверхности земли. Нижний насос
подает воду в специальный герме-
тический футляр, верхний — отби-
рает воду из футляра и подает ее
воды. При этом напоры насосов
складываются в общий, равный 260 м. Производительность нижнего на-
соса на 2...3 м’/ч выше, чем верхнего. Верхний насос во избежание гид-
равлического разрыва потока струи работает под некоторым (7...10 м)
подпором. Для контроля наличия воды на всасе верхнего насоса в фут-
ляре установлен датчик сухого хода.
QiycK такой двухъярусной установки насосов в скважину осущесг-'
вляется следующим образом. К верхней части нижнего насоса присое-
диняют переходный патрубок с фланцем и водоподъемную фланцевую
трубу. Насосный агрегат с водоподъемной трубой захватывают хому-
том под фланец, устанавливают в вертикальное положение, прикрепляют
поясом кабель к водоподъемной трубе и опускают в скважину до по-
садки хомута на фланец обсадной трубы скважины. Вторым хомутом
захватывают под фланец следующую водоподъемную трубу, поднимают
ее в вертикальное положение и с помощью болтов соединяют с нижней.
Колонну несколько приподнимают вверх, освобождают нижний хомут
и опускают в скважину. Токоподводящий кабель крепят к водоподъем-
ным трубам через каждые 2...3 м. В такой последовательности нижний
80
опускают ь екгюжину. Затем на мм-.-. ко ;
доподьемных труб подсоединяют футляр. Э.:;::: ро:-::..'..-л и ко'. :у :: :юго
насоса пропускают через газовые трубки диаметром 15 мн, .си
25...30 мм, приваренные в трех местах к кожуху футляра. Для того,
чтобы при спуске колонны в скважину нс повредить изоляцию, элек-
трокабели натягивают и крепят хомутом под фланец.
Верхний насос на земле подсоединяют к патрубку с герметической
заглушкой, в которой под углом 60° и на расстоянии 120 мм от центра
просверлены три отверстия с резьбой диаметром 34 мм и одно отвер-
стие— 20 мм. В отверстие завинчивают корпусы сальников, пропускают
через них три жилы электрокабеля насоса и кабель от датчика сухого
хода, после чего отверстия герметически завинчивают с помощью рези-
новых прокладок и гаек.
Патрубок с насосом опускают в футляр. Фланцы патрубка и фут-
ляра соединяют с помощью болтов. Далее к патрубку подсоединяют
колонну водоподъемных труб и нижний насос опускают в скважину до
заданной отметки. На устье скважины устанавливают плиту с коленом
и р шестью сальниковыми уплотнениями для пропуска электрокабелей.
Устье скважины оборудуют задвижкой и манометром.
Управление насосами осуществляется двумя станциями управления
типа САУНА и др., которые сблокированы так, что после включения
нижнего насоса, через 1.5...2 мин через реле времени автоматически
включается верхний.
Если, по какой-либо причине один из насосов остановится, автома-
тически выключается и другой насос. Дополнительным средством кон-
троля за работой нижнего насоса служит датчик сухого хода, через
который, в зависимости от наличия воды в футляре, автоматически
включается и выключается верхний насос. При этом расход электро-
энергии на 1 м3 подаваемой воды остается практически на прежнем
уровне.
Применение двухъярусной установки погружных насосов, взамен
высоконапорных типа ЭЦВ 10-63-270, ЭЦВ 8-25-300 и др. позволяет
избежать аварийного выхода глубоководных скважин из строя нала-
дить надлежащую их эксплуатацию.
3. МЕТОДЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН
3.1. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ УХУДШЕНИЯ РАБОТЫ СКВАЖИП
II ВЫХОДА ИХ ИЗ СТРОЯ
Основными причинами ухудшения работы скважин могут быть:
неисправность насосного оборудования; пескование; глинизация фильт-
ра; глинизация водоносного горизонта при бурении; зарастание фильт-
ров и прифильтрового пространства солевыми отложениями; химическая
или электрохимическая коррозия фильтров; ухудшение качества пить-
евой воды.
81
31. График изменения производи-
тельности скважин вследствие из-
носа погружного насоса:
1, 2 — скваипшы, оборудованные но-
выми погружными насосами; 3, 4 —
скважины, оборудованные погруж-
ными насосами после ремонта'
Наиболее частой причиной
ухудшения работы скважин явля-
ется неисправность насосного обо-
рудования. В процессе работы на-
сосное оборудование изнашивает-
ся. Например, в погружных элек-
тронасосах увеличиваются зазоры между рабочими колесами и уплотне-
ниями, изнашиваются лабиринты колес, лопаточных отводов и плавающих
колец, возрастают объемные потери воды вследствие перетекания ее че-
рез увеличившиеся зазоры между вращающимися рабочими колесами и
неподвижными частями насоса. Погружной насос ежемесячно тсрясТ
2...3 % своей первоначальной производительности вследствие физичес-
кого износа его деталей (рис. 31). Причем, меньший процент износа
относится к новым насосам, которые еще не подвергались капитальным
ремонтам, больший — к насосам, прошедшим один или несколько капи-
тальных ремонтов.
Таким образом, через 10...12 мес эксплуатации артезианская сква-
жина из-за подработки погружного насоса недодает 20...36 % первона-
чального количества воды.
При потере более 25 % своего первоначального дебита, вследствие
износа погружного насоса эксплуатировать ее экономически нецелесооб-
разно. Скважину останавливают на ремонт для замены насосного обо-
рудования.
Ухудшение работы скважин может быть и вследствие ее пескова-
ния, причинами которого служат: неправильный подбор сетки или про-
волоки фильтра; неправильная установка фильтра, порыв его рабочей
части; износ фильтра высокими скоростями движения воды в нем; раз-
рушение рабочей поверхности фильтра химической или электрохими-
ческой коррозией; износ сальников; износ обсадных труб и образование
свищей в них; нарушение цементации затрубного пространства скважи-
ны и др. Во всех перечисленных случаях скважина требует капитального
ремонта.
Часто даже кратковременное пескование скважины служит при-
чиной снижения ее дебита.
При сильном пескодании скважины в случаях порыва пли разруше-
ния рабочей части фильтра, износа сальников, обсадных труб и образо-
вания свищей в них, через которые в ствол проникают водоносные по-
роды вышележащих вод, а также при нарушении цементации затрубного
пространства скважины, рабочая часть фильтра может быть полностью
82
2‘>, Основные признаки и причины уме .ясная произво ипе.л.посsn -pre-
зианских скважин |19]
ПрИТНЗКИ уменьшения 11р‘)И.ТЫ»ДИТСЛЬНОСТИ скпзжин Р.пч с ж и г :е пр ич нн ы уметш »н : i : г i i.i- телырсти ечэзжаны
Статический уровень Динамический уровень Удельный дебит
Без изменения Выше, чем раньше Без изменения Неисправность водо- подъемника
Постоянное понижение Постоянное понижение То же Увеличение район- ной депрессии
Периодическое понижение Периодичес- кое пониже- ние » Влияние работы со- седних екзэжин
Без изменения Ниже, чем раньше Уменьшенный Неисправность водо- приемной части
Ниже, чем раньше Без изменения Почти без из- менения течка воды выше динамического уров- ня
То же Ниже, чем раньше Уменьшенный Утечка воды ниже д к: I а ми *! се к о г о уров- ня
занесена песком. Подача воды скважиной в таких случаях прекраща-
ется. ,
Часто при сооружении скважин-! роторным способом с прямой
промывкой в рыхлых водоносных породах, представленных различного
рода песками дебит пробуренной скважины оказывается меньше про-
ектного. Это объясняется глинизацией водоносного горизонта промы-
вочными жидкостями, используемыми при бурении скважины, глини-
зацией рабочей части фильтра при сто установке и др.
Повышенная минерализация артезианских вод. а иногда и боль-
шое содержание в ней солей железа, карбонатных и бикербонатиых
соединений способствует интенсивному зарастанию рабочей поверхности
фильтра и пр и фильтрового пространства солевыми отложениями, что
существенно влияет па дебит скважин.
Ухудшение работы скважины, связанное с уменьшением се произ-
водительности, вызывает изменение удельного и общего дебита, стати-
ческого и динамического уровней воды. Возможные причины ухудшения
работы скважин при этом могут быть определены по данным табл. 28.
Особым видом нарушения работы скважин является ухудшение
качества подаваемой воды.
В подавляющем большинстве случаев ухудшение качества подава-
емой воды вызывается неправильной конструкцией ствола скважины,
отклонением от проекта при бурении и несоблюдением технических ус-
ловий, плохим состоянием зон санитарной охраны, влиянием бе<ди егзую-
ши.х незатампонированных скважин, а также износом обсадных труб.
Отсутствие или некачественная затрубная цементация вызывает
приток воды из вышележащих слоев с плохим качеством воды з эксплу-
83
32. Схема поступления воды по затрубному п межтрубпому простран-
ству:
а — затрубное поступление воды из-под башмака последней колонны; б —
поступление грунтовой загрязненной воды через дефекты обсадной трубы и
под башмак последней колонны; в — правильная конструкция скважины; 1 —
Дефекты в обсадных трубах; 2 — межтрубная цементация; 3 — подбашмачная
цементация
зтнруемый водоносный горизонт. Особенно способствует притоку за-
грязненных вод в скважину извлечение промежуточных обсадных труб
без последующей заделки кольцевых зазоров.
Схема поступления загрязненной воды по затрубному и межтруб-
ному пространству показана на рис. 32.
S4
i’v'.' телевизионной
установки WMK-7:
J — сььаишна, подлежащая
обследованию; 2 — телеви-
зионная камера; 3 — коак-
сиальный кабель; 4 — спу-
сковое устройство с бара-
баном для укладки кабеля;
5 — наблюдательный стенд
с монитором; 6 — видео-
магнитофон; 7 — телеви-
зионный трактор для обсле-
дования трубопроводов
При монтаже обору-
дования и ремонте сква-
жины в водоносный гори-
зонт могут быть занесены
и бактериальные загрязнения, которые, как правило, ликвидируются, в
ходе откачек воды после ремонта скважины пли же последующей де-
зинфекцией ствола хлорной известью.
Артезианские скважины, вышедшие из строя или ухудшившие свою
работу, подлежит детальным гидрогеологическим .обследованиям, на
основании которых определяют причины выхода или ухудшения работы
скважин и разрабатывают мероприятия по их ремонту.
3.2. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕЛЕВИДЕНИЯ
ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СКВАЖИН
Для осмотра и визуального контроля за подводными сооружения-
ми (скважинами глубиной 100 м и более, обсадными трубами и фильт-
рами скважин средних и малых диаметров, глубокими колодцами и др.)
применяют телекамеры малых габаритов. Скрытые от прямого наблюде-
ния процессы и ситуации обнаруживаются телевидением, регистрируют-
ся и служат объектом управления.
Так для обследования глубоких скважин, шахтных колодцев водо-
проводных сетей, канализационных труб и коллекторов как в осевом,
так и в радиальном направлении применяют специальную телевизион-
ную установку, выпускаемого фирмой IBAK (ФРГ) типа WMK-7.
Телевизионная установка WMK-7 устанавливается на автомашине
марки «Мерседес-Бенц» и питается через инвертор-трансформатор на-
пряжения (рис. 33). Она может также работать от сети 220 В.
Телевизионные камеры типа WMK-7 и SMK-7 содержат электро-
нику и все приспособления, необходимые для дистанционного управ-
ления и контроля.
х Для наведения камер и освещения объекта используют панорамные
приспособления типов AV25-7 или SAV25-7, которые позволяют отно-
' сительно быстро производить обзор трубы в осевом и радиальном на-,
правлениях, а также подробно рассматривать конструкцию стекок.
Н: б.тюдьтельный стенд является центром управления телевизион-
R5
Технические характеристики камер WMK-7 и SMK-7 (23]
Длина камеры, мм 448
Диаметр камеры (максимальный), мм 76
Масса в воздухе, кг 5,5
Масса в воде, кг 3,9
Глубина погружения, м 400
Минимальный диаметр обследуемой трубы, мм 60
Максимальный диаметр обследуемой трубы, мм 1С00
Испытательное давление, МПа 4,6
Четкость изображения, число строк 625
ным оборудованием. Здесь находятся все приспособления необходимые
для работы. На стенде производят включение, регулирование, управле-
ние, здесь же наблюдается телевизионное изображение и при необхо-
димости осуществляют фотографирование и запись на магнитную ленту
'видеомагнитофона.
Стандартная модель наблюдательного стенда имеет два отдельных
пульта: монитора типа BSM8 и управления BSS8.
При работе под водой телевизионную камеру заполняют инертным
газом до избыточного давления 0,01...0,03 МПа.
Для обследования водопроводных сетей, определения мест утечек
телевизионная камера может перемешаться горизонтально на самодпи-
жущемся телевизионном тракторе KRA с дистанционном управлением.
При проведении обследования скважины, кроме оператора и по-
мощника, присутствует гидрогеолог или другой квалифицированный
специалист, умеющий на месте сразу же анализировать телевизионное
изображение. Каждый телевизионный контроль тщательно подготавли-
вается. До начала работ определяют цели и задачи контроля, до какой
глубины должно производиться обследование, условия освещения, об-
суждают особые местные факторы, всех участников информируют о
ходе предстоящей работы. Перед каждым ставят четкую конкретную
задачу и определяют его обязанности.
Обследование состояния фильтров части скважины, расположенной
на отметках 270...300 м и более, обычными методами занимает от одной
До двух-трех недель. Скважинное телевидение дает возможность обсле-
довать такую скважину за 2...3 ч.
3.3. ГЕЛИЕВАЯ СЪЕМКА ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ
Для осуществления -постоянного контроля за отсутствием гидрав-
лической связи между водоносными горизонтами, расположенными на
различной глубине, используют метод естественного гелия
в воде [13].
При наличии гидравлической связи между водоносными горизон-
тами наблюдается изменение его концентрации (увеличение при пере-
токе снизу и уменьшение при поступлении воды из вышележащих слоев).
ц-iarr; a — отвод; 4 — rii.iporco.ii’i
чёекал го.тба; 5 — переходник; 0 — кран
Особенности распределения гелия да-
ют возможность использовать его в
качестве определителя водоносного го-
ризонта.
Отбор проб производят наливным
способом. Гидрогеологическую колбу
вместимостью 100 мм3 с двумя отво-
дами, на которые надеты вакуумные
шланги, заполняют водой исследуемо-
го горизонта (рис. 34). При отборе
пробы один из шлангов присоединя-
ют через переходник к крану скважи-
ны. Приводя колбу в вертикальное по-
ложение, производят заполнение во-
дой, затем ее герметизируют перекры-
тием вакуумных шлангов зажимами
Гофмана. При этом необходимо сле-
дить, чтобы в колбе не оставалось пу-
зырьков воздуха, так как они погло-
тят из волы часть гелия, которая не
будет учтена при его определении.
Замеры концентрации гелия на
скважинах производят прибором ИКГМ-1 (индикатор концентрации ге-
лия масс-спектроскопическпй).
Измерение концентрации гелия дает возможность контролировать
состояние обсадных труб скважин. Например, если в пробе устан.озлена
концентрация гелия, соответствующая сеноманскому горизонту, а сква-
жина расположена в юрском, следовательно, происходит подача воды
из сеноманского горизонта по дефектам заделки затрубного простран-
ства или через корродированные отверстия в обсадных трубах скважин.
Маркирование эксплуатируемого водоносного горизонта позволяет
отключать некоторые скважины без значительного уменьшения общего
дебита, дает значительную экономию электроэнергии и снижение эк-
сплуатационных затрат.
87
3.4. ОБСЛЕДОВАНИЕ СКВАЖИН
электронно-каротажной станцией
Детальное обследование артезианских скважин, пробуренных ро-
торным или ударно-канатным способом, производят с помощью элек-
тронных каротажных станций, используя методы геофизики.
Для диагностики и контроля технического состояния артезианских
скважин до я после ремонта разработана станция СКВ-69.
Техническая характеристика каротажной станции СКВ-69
База станции
Глубина исследования, м
Число каналов записи
Масштабы записи
Способ регистрации
Скорость подъема кабеля м/ч
Тип кабеля
Масштабы записи глубин
Укладка кабеля
Вместимость барабана, м
Питание станции при частоте
50 Гц, В
Потребляемая мощность, Вт
Тяговое усилие, кН, при скоро-
сти подъема кабеля:
максимальной
минимальной
Приборы:
регистрирующая аппаратура
инклинометр
каверномер
электротермометр
скважинный резистивиметр
расходометр
скважинный фотоаппарат бо-
кового и напорного фотогра-
фирования
Габаритные размеры, мм
Масса, кг:
общая
отдельных блоков *
спуско-подъемного механизма
Высокопроходимый автомобиль
ГАЗ-66
До 700
3
1: 5 и 1: 25
Осциллографический с фотозапи-
сью
80...4 ООО
Бронированный трехжильный
1 : 20; I : 50; 1 : 100; 1 : 200;
1 : 500
Механическая с ручным приво-
дом 750 (для бронированного
кабеля диаметром 8,5 мм)
127 или 220
До 600
2,0
3,0
АКСП-65
ИГ-70Э
КСУ-1
ЭТМИ-55 (rf=60 мм)
РС-61 м
ТСР-34/70Э
РСГ-1
5980X2380X3000
5500
До 300
60 (без кабеля)
. Аппаратура станции позволяет, совместно с соответствующим:! при-
борами, производить резистивиметрию, микрозондирование, электричес-
кий, боковой, радиоактивный, индукционный каротажи; измерение КС,
ПС, температуры в скважине, диаметров труб и фильтра; определение
искривления скважины, скважинной расходометрии и др.
88
Вся аппаратура электрзшю-ииротгжнок ci-h":';: СлВ-СЭ устачсь-
:> специальном ге•»*;! :<ссеком к; -овс на шс.си азто:."/и.:я ГЛ‘ •'о
К-.-зоа разделен перегородкой на два отделения: лабораторное со ста -
дом и аппаратурой и лебедочное, где размешены лебедка, б:нзоагр>
гат и др.
Отечественная промышленность выпускает и другой тип электрои-
но-каротажной станции СК-1-74, предназначенной для каротажа нефтя-
ных и рудничных скважин. Она может также применяться для обследо-
вания и диагностики водяных скважин. Станция обеспечивает при по-
мощи унифицированных сменных панелей и скважинных приборов
проведение всех вышеперечисленных геофизических исследований, вы-
полняемых СКВ-69. Максимальная глубина исследуемых скважин —
' 2000 м.
Станция смонтирована на шасси автомобиля ЗИЛ-131.
При обследовании скзажин электронно-каротажной станцией часто
возникает потребность в определении мест притока воды из пласта в
скважину и зон затрубного движения жидкости. Необходимость этих
исследований может быть вызвана при испытании колонны на герметич-
ность после цементации затрубного пространства, а также в процессе
эксплуатации скважины.
В скважинах с обсадными трубами место притока может не совпа-
дать с местом обводнения, так как прежде чем попасть в ствол скважи-
ны вода может двигаться or очага обводнения по затрубному простран-
ству вверх или вниз.
Место притока и затрубного движения воды определяют резнсти-
виметром и электротермометром. С помощью резистивиметрии скважин
производят измерение удельного сопротивления жидкости.
Скважинный резпетпвпметр представляет собой каротажный зонд
малых размеров с электродами, размещенными друг от друга на рас-
стоянии 2...3 см и заключенными в изолированный цилиндр.
Место притока воды в скважину определяют по замерам удельного
сопротивления жидкости, заполняющей скважину.
Первоначально в скважину опускают резистивпметр и на регистра-
торе записывают удельное сопротивление столба воды в стволе сква-
жины. После этого в скважину помещают мешок с солью и. двигая его
вниз — вверх, в несколько раз уменьшают сопротивление воды. По-
вторно замеряют удельные сопротивления столба жидкости. В местах
повреждения труб или установки фильтра на диаграммах четко реги-
стрируются зоны опреснения за счет подтока свежей в'оды.
Высоту подъема цементного камня контролируют электротермомет-
ром. При твердении цементный раствор выделяет тепло, что приводит к
повышению температуры в той части скважины, где находится цемент.
Температуру измеряют после 6 до 12 ч с момента окончания работ по
цементации затрубного пространства, когда температура, выделяемая
цементом, достигает максимального значения.
Контроль технического состояния скважины (определение высоты
89
подъема цементного камня за колонной, затрубного движения воды,
мест повреждения колонны и др.) осуществляют радиоактивными ме-
тодами. Для этого применяют радиоактивные изотопы в виде водных
растворов солей кобальта (Со60), цинка (Zn65) и др., теряющих свои
радиоактивные свойства за относительно малый промежуток времени.
Методика проводимых работ с радиоизотопами заключается в том,
что в скважину закачивают воду с добавлением солей радиоактивных
изотопов (из расчета содержания радиоактивного вещества 0,5...1,0 ми-
ликюри на 1 м3 заканчиваемой жидкости). После этого остатки радио-
активного раствора удаляют из скважины промывной водой и проводят
гамма-каротаж (ГК). Затрубный промежуток, заполненный радиоактив-
ным раствором, и участки пластов, поглотившие этот раствор, отмеча-
ются на диаграмме гамма-каротажа четко выраженными максимумами.
В процессе бурения необходимо постоянно контролировать верти-
кальность скважины, замерять искривление ствола. Искривление обса-
женной трубами скважины измеряют инклинометром ИГ, не обсажен-
ной трубами — инклинометрами ИШ-2, ИШ-3, фотоинклинометром, вер-
тикальность скважины проверяют измерением угла 6 и азимута ср.
Для уточнения конструкции скважины, длины и диаметра фильтра
производят кавернометрию скважин. Фактический диаметр скважин в
ряде случаев может отличаться от номинального диаметра (при буре-
нии). В процессе эксплуатации на внутренней поверхности фильтра об-
разуются гидрохимические отложения. 1
Диаметры обсадных труб, фильтров скважин измеряют каверно-
метром на сопротивлениях, входящих в комплект каротажных станций.
Рычаги, двигаясь по стенкам скважин, передают запись диаметра об-
садных труб на кавернограмму.
Расчленение геологического разреза скважины на пласты, характе-
ризующиеся различной активностью естественного гамма-излучения по-
род, производят с помощью гамма-каротажа.
Для выделения в разрезе пластов водоносных горизонтов применя-
ют нейтронный гамма-каротаж.
Если водоносный пласт необходимо расчленить на пропластки и
определить их мощность, выполняют микрозондировапие скважин, при
котором устанавливают степень разглинизации водоносного горизонта,
места залегания оброненных предметов в незакрепленной скважине.
При определении истинного удельного сопротивления пластов и
выявлении проникновения глинистого раствора в водоносный горизонт
используют метод бокового зондирования.
3.5. РАСХОДОМЕТРИЯ СКВАЖИН
Для, диагностики состояния скважин применяют прибор РЭТС-2
(рис. 35). Им измеряют расход и определяют направление осевого по-
тока воды, проходящей через датчик, помещенный в стволе буровой
скважины, при температуре водной среды от +3 до 80 °C и минерали-
90
3.0 г,'л хлорищоЛ» н.ырия в ;. умер ..1.1
. л.НОЗЗОЛЯ-Т дна; т::? щ-.ть оС:а.: . :.б
определять глубину зэлеган.ш и мощность tедено . . . :
вновь пробуренных скважин. Он может быть использован ллл пасла :>
вания работы скважинных фильтров, изучения неоднородности филь-
трационных пород в пределах водоносного горизонта.
Расходомер включает измерительный пульт и четыре скважинных
прибора-датчика: ПС-36 М; ПС-56 М; ПС-70 М и ПС-110 М, каждый
из которых может использоваться с измерительным пультом независимо
от остальных. Все четыре скважинных прибора имеют одинаковую кон-
струкцию. Пределы измерения расхода от 10~3 до 2,5-10~! м3’с.
Методика проведения расходометрии скважины при оценке водо-
пропускной способности фильтра по длине заключается в следующем.
Скважинный прибор опускают на стандартном одно- или трехжильном
кабеле в нижнюю часть фильтра. При этом центрирующее устройство
удерживает прибор от смещения к стенке фильтра. В скважину нагне-
тается вода из водопроводной сети или из другой скважины. Под дей-
ствием осевого потока воды крыльчатка начинает вращаться с частотой
пропорциональной расходу жидкости через канал прибора. При подъеме
скважинного прибора через каждые 0,5...1,0 м (в зависимости от тре-
буемой точности) замеряется поглощение воды скважиной по длине
фильтра. Данные по водопоглощению записываются на расходограмму.
Пример построения расходограммы скважины полтавского водоносного
горизонта представлен на рис. 36, а.
На нем видно, что в интервале 60...56 м от поверхности земли
фильтр скважины полностью закольматирован и не работает. На уча-
стке 56...52 м фильтр частично засорен и лишь на отметках 52...48 м
расход воды через фильтр максимальный.
На основании полученной расходограммы по длине фильтра на от-
дельных его участках со слабой водопропускной способностью произво-
дится соответствующая обра-
ботка фильтра. Повторная рас-
ходометрня скважины позволя-
ет зафиксировать качество про-
веденных ремонтных работ по
очистке рабочей поверхности
фильтра.
35. Схема прибора РЭТС-2:
а — общий вид расходомера; б —
схема спуска расходомера в сква-
жину, 1 — подпятник; 2 — цен-
трирующее устройство; з — голо-
для соединения с наконечни-
ками; 4 — верхний кожух; 5 —
корпус; 6 — крыльчатка; 7 — ни-
жний кожух; 8 — упор; 9 — ствол
скважины; 10—расходомер; 11 —
спусковое устройство; 12—ка-
бель; 13 — измерительный пульт
36. Расходометрия скважины:
а — схема расходометрического исследования фильтра скважины при нагне-
тании; б — градуировочный график скважинного прибора ПС-36М; в — схема
преобразования частоты вращения крыльчатки в электрический сигнал; 1 —
частота вращения крыльчатки; 2 — фактическая подача скважины; 3 — тео-
ретическая подача скважины
Поглощение воды скважиной в зависимости от частоты вращения
крыльчатки определяют по градуировочным графикам, составленным
для каждого скважинного прибора (рис. 36, б).
Частота вращения крыльчатки преобразуется в соответствующие
сигналы (рис. 36, в) с информацией о притоке или поглощении воды
через обсадные трубы (при наличии свищей в них), сальники вследст-
вие нарушения их герметичности и др.
4. ТЕКУЩИЕ РЕМОНТЫ СКВАЖИН
4.1. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ПОВЕРХНОСТИ ФИЛЬТРА
Для восстановления дебита скважины производят механическую
чистку фильтра ершами, щетками и др.
Наиболее простым приспособлением для очистки фильтра от осад-
ков является механический ерш (рис. 37, а), который опускают в сква-
жину на тросе или штангах. При движении ерша вверх — вниз внутрен-
няя поверхность фильтра очищается от отложений. При механической
очистке -ствола’ скважины от продуктов коррозии применяют скребок
(рис. 37, б) или ерш с. улавливателем (рис. 37, в), обеспечивающим од-
новременно с очисткой сбор и накопление удаляемых осадков.
92
Конструкция ерша со спиральной камоткоГ: ; розо.со ;;: гохазт на
рис. 37. г. Длина стальной проволоки, намотанной на ерш, зависит от
диаметра обсадной труби или фильтрозой колонии. Спиральная намот-
ка из нержавеющей проволоки обуславливает врашательнса движение
ерша и позволяет качественнее производить чистку фильтра.
Чистка производится челночным перемещением ерша в фильтровой
37. Приспособления для очистки фильтров скважин от отложении:
а — механический ерш; б — скребок; в — ерш с улавливателем; г — ерш со
спиральной намоткой проволоки; д — гидроерш; е — схема работы гидрсерша:
- — муфта бурильных труб; 2, 6 — поршни; 3 — промывочные насадки; \ —-
муфти; 5 — обратный клапан; 7 — механический ерш с грузом
• 93
колонне с помощью лебедки, смонтированной в кузове специального ав-
томобили. Масса ерша — 30 кг, длина — 80 см. Усилие на тросе при
движении его вверх в зависимости от чистоты поверхности колеблется
от ."5 до 120- кг. '
Для разглинизации скважин и восстановления водопропускной спо-
собности фильтра после кольматации фильтрующей поверхности соле-
выми отложениями и механическими примесями применяют гпдросрш,
конструкция которого разработана Ф. П. Письменским и Н. Р. Мельни-
ковым (рис. 37, е). Фильтр рекомендуется промывать сверху вниз.
Часто ерши-щетки комбинируют со специальными наконечниками,
через которые под большим давлением на фильтр выбрасывается вода.
4.2. ЭЛЕКТРОГПДРАВЛИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ФИЛЬТРОВ
Электрогидравлический метод очистки фильтров разработан
УНИИМЭСХ. Он основан на использовании электрического разряда
высокого напряжения (около 50 тыс. В) в воде между электродами
разрядника, который опускается в зону размещения фильтра. Кольма-
тируюший осадок на фильтрах разрушается ударными волнами, возни-
кающими во время прохождения электрического разряда. Установка для
электрогидравлической очистки фильтров скважин монтируется в за-
крытом кузове автомашины (рис. 38).
38. Монтажная схема установки для электрогидравлической очистки
фильтров скважин:
1 — понижающий трансформатор: 2 — генератор питания; 3 — электрощиток
с Указателем глубины положения жидкостного разрядника; 4 — пульт управ-
ления; 5—автоблокировка; С— высоковольтный конденсатор; " — воздушный
Разрядник; 8 — кабельный барабан с электроприводом; 9 — каретка-датчик;
—повысительно-выпрямительное устройство; 11 — сварочный трансформа-
тор
94
-.ильное co:i:....:. ." : - ’
агора достигнет ::-.-oCxc-;:.v...:. .
воздушного коммутирующего прост?.. од. • ...
электрическая энергия импульсом высокого иаг.ряже. ня по г..',-
дается на электроды разрядника, где она выделяется как эл.е- к гр
разряд. После 3...5 разрядов разрядник опускается на 15...2 • см пни:,
очищенной зоны рабочей части фильтра.
Время обработки фильтра з каждом конкретном случае рассчиты-
вается по формуле
Л)бр = т/ф» I -г.1)
где /оир — время обработки фильтра электрогидравлической установкой,
мин; т—время обработки 1 м фильтра, равное 5...8 мин; /ф — длина
фильтра скважины, м.
Длина очищаемой зоны при неподвижном разряднике, м:
L---1.6D, (4.2)
где D—диаметр фильтра скважины, м.
Элсктрогидравлическая обработка фильтров скважин наиболее эф-
фективна в случаях химической и электрохимической кольматации филь-
тров солевыми и железистыми отложениями, механического засорения
рабочей части фильтров породами водоносных горизонтов, цементации
пород прифильтрового пространства скважин и т. д.
Применение этого способа очистки фильтров позволяет при незна-
чительных затратах по сравнению с другими методами (реагентным, ме-
ханическим, пиротехническим) добиться максимального восстановления
производительности скважин, снизивших свой дебит.
4.3. СВАБПР0ВА1ШЕ СКВАЖИН
Для восстановления производительности скважин часто применяет-
ся их свабирование.
Этот метод заключается в следующем. Своеобразный поршень —
сваб с определенной скоростью погружается в екзажину. При этом че-
рез столб воды на забои и стенки фильтра передается давление, что
приводит к частичному освобождению отверстий сетки от кольматирую-
щего материала. Резкий подъем сваба создает в скважине вакуум, под
действием которого вода с большой скоростью устремляется в скважи-
ну, очищая поверхность фильтрационного пласта и фильтра от осадков,
механических примесей, загустевшего глинистого раствора, оставшегося
в скважине, и др.
Наиболее простая конструкция сваба представлена на рис. 39.
Работы по восстановлению дебита скважин выполняют в такой
последовательности. Скважину предварительно обследуют, замеряют ее
глубину и сравнивают с паспортными данным:!. Если фильтр з корен
пел ом, сто чистят желонкой. В скважину монтируют ноьый ила .• ли-
95
39. Конструкция сваба:
1 — обратный клапан; 2 — стальная труба;
3 — переходник; 4 — разгрузочное отверс-
тие; 5 — стопорный болт; 6 — съемный фла-
нец; 7 — резиновая манжета; 8 — стяжной
болт; 9 — опорный фланец
тально отремонтированный погружной
насос. После пуска скважины по данным
водосчетчика замеряют ее производитель-
ность. Результаты фиксируют в журнале
подачи воды. Затем насосное оборудо-
вание демонтируют, а сваб при помощи
штанг опускают до верхней части пад-
фильтровой колонны.
Если фильтр скважины имеет гравий-
ную обсыпку, то в процессе свабирования
необходимо контролировать ее уровень.
При проседании гравия его досыпают до
установленного уровня, предварительно
закрыв надфильтровую колонну скважи-
ны пробкой.
Продолжительность работ по восстановлению дебита скважины сва
бированяем—1...2 смены.
После прочистки и пуска артезианской скважины вторично заме-
ряют се дебит, данные заносят в журнал. Прирост дебита скважины,
прошедшей свабирование, составляет от 5 до 20 м3/ч.
Описанный метод прост и не требует больших затрат (изготовление
сваба стоит 100 р.). Он представляет интерес для сельскохозяйственных
водопроводов и предприятий, эксплуатирующих подземные источники,
залегающие на глубине 100 м и более, с напорными водоносными плас-
тами. Свабирование может применяться на скважинах с любым диамет-
ром обсадных труб. Для этого необходимо подбирать соответствующие
фланцы и резиновую манжету.
4.4. ОБРАБОТКА ФИЛЬТРОВ СУХИМ ЛЬДОМ
Метод обработки фильтрующей поверхности сухим льдом эффекти-
вен для очистки рабочей части фильтров и прифнльтрового пространства
скважин от солевых отложений и продуктов коррозии (рис. 40).
После демонтажа насосного оборудования в ствол скважины на
тросе опускают контейнер с сухим льдом. Его устанавливают выше ста-
тического уровня воды на минимальном расстоянии (0,2.„0,3 м) от по-
верхности воды, исключающем соприкосновение сухого льда с водой и
преждевременную реакцию. На буровых штангах монтируют уплотня-
ющее устройство с входящими в него элементами — верхним неподвиж-
96
лснлсм, приваренным к Суровей штанге, э.'зегпчн?, га* *оу"ог:я-
гмхейся манжеты, подвижного фланца, псдаешеи-юго кис- нему гланцу
с помощью болтов. Уплотняющее устройство снабжают щипаном и.бы-
точг.ого давления и сливной трубой, предварительно установив макси-
мальное избыточное давление Раи, соответствующее конкретным зиаче-
ниям статического уровня данной скважины НС1 и расстоянию от по-
верхности земли до верхней точки надфильтровой трубы скважины На$.
После этого монтируют герметическую заглушку скважины, подсоеди-
нением к ней остальных элементов. Максимальное избыточное давление
Рплх, МПа, определяется по формуле
Лпах= pgS-10-6, (4.3)
где р — плотность воды, кг/м3, g — ускорение свободного падения, м/с9;
S — понижение статического уровня воды, м.
После окончания монтажных работ в скважину вводят биоцидную
добавку (ингибитор коррозии), закрывают вентили и опускают контей-
нер с сухим льдом на 10...15 м в воду,
твердой углекислоты с водой и вы-
делением большого количества уг-
лекислого газа.
Вследствие ограниченного воз-
душного пространства над поверх-
ностью воды мгновенно создается
избыточное давление газа, под дей-
ствием которого происходит само-
уплотнение эластичной резиновой
манжеты и выдавливание столба
воды через фильтр и прифилыро-
вое пространство в водоносный го-
ризонт. По значениям статического
уровня воды и давления на мано-
метре определяют и контролируют
понижение уровня воды в скважи-
не от поверхности земли, м:
40. Схема устройства для очистки
фильтров скважин сухим льдом:
1 — контейнер с сухим льдом; 2 —'
ствол скважины; 3 — сливная труба;
* — трубка клапана; 5 — клапан сбро-
са избыточного давления; 6 — вен-
тиль; 7 — манометр; 8 — лейка; 9 —
трубка для ввода ингибитора и сбро-
са давления над столбом воды в
жважине; 10 — заглушка; 11 — ка-
тушка; 12 — штуцер для уплотнения
места ввода троса; 13 — блок; 14 —
герметический фланец; 15, 17 —буро-
еые штанги; 16 — трос; 18 — болт-
13 — неподвижный фланец- 20 —
эластичная манжета; 21—'подвиж-
ный фланец; 22 — аажпм
При этом происходит реакция
H = H„ + -L, (4.4)
?g
где Hz-; — расстояние от поверхности земли до статического уровня во-
дь: з скважине, м; Р — давление, Па.
При понижении уровня воды в скважине до верхней части над-
фильтровой трубы, т. е. при H~Hnt>, и достижении давления над стол-
бом жидкости Р = /’хгл^ вмонтированный в самоуплотняющуюся манжету
клапан открывается, происходит сброс избыточного давления газа до
нуля. Под действием гидродинамического давления пласта вода из во-
доносного горизонта через прнфильтровое пространство и рабочую часть
фильтра с большой скоростью поступает в ствол скважины. Уровень
столба воды восстанавливается до первоначального, равного ЯСт. При
этом сухой лед вновь начинает взаимодействовать с водой, выделяя уг-
лекислый газ, создается избыточное давление над столбом воды, спо-
собетзуюшее понижению его уровня до отметки /7Пф скважины и т. д.
Происходит многократное возвратно-поступательное движение воды че-
рез фильтр и прнфильтровое пространство до полного растворения су-
хого льда в воде, что способствует многократной интенсивной промывке
и очистке рабочей части фильтра и прифнльтрового пространства от
продуктов коррозии и солевых отложений. Быстрая сменяемость объ-
емов промывной воды не позволяет контейнеру обмерзнуть и выйти из
строя.
Углекислота также способствует растворению солевых отложений,
а наличие в углекислотной среде ингибитора предотвращает коррозию
стенок фильтра и труб скважины.
4.5. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ П ВИБРАЦИОННЫЙ МЕТОДЫ
ОБРАБОТКИ ФИЛЬТРОВ
Производительность скважин можно восстановить методом уль-
тразвуковой обработки фильтров (рис. 41, а).
Талой способ очистки фильтров разработан и внедрен Е. Н. Дра-
галины.м и А. Б. Мещанским в НИИ оснований и подземных соору-
жений.
При распространении ультразвуковых волн в воде наблюдается
ультразвуковая кавитация, сопровождаемая действием высоких пере-
менных давлений, достигающих сотен тысяч • атмосфер. Под действием
этих переменных давлений, возникающих в звуковой волке в местах
неоднородности (газовые пузырьки, взвешенные твердые частицы),
жидкость в полупериод разрежения разрывается с образованием мно-
жества кавитационных каверн, а затем в полупериод сжатия (рис. 41, б)
эти полости захлопываются или начинают пульсировать. Процесс за-
хлопывания полости происходит за несколько микросекунд и сопровож-
дается распространением ударной волны и рядом других явлений. При
этом на рабочей поверхности фильтра происходит отделение осадка от
03
41. Очистка фильтра
ультразвуком:
а — схема монтажа
ультразвуковой уста-
новки в сгважппе; б —
график движения уль-
тразвуковых волн; 1 —
фильтр; 2 — водоподъе-
мные трубы; 3—рези-
новый тампон; 4 — уль-
тразвуковой снаряд
ограничивают
надувными резиновыми
сильтра, »;лчд::зие
5; ,:>!л сил сцепления меж-
:у частицами осадка и метал-
лом.
1 кточником ультразвуковых
колебания является генератор
УЗГ-2,5 мощностью 7,5 кВт, пи-
тающийся от сети переменного
тока напряжением 380 В.
В качестве преобразовате-
ля частоты ультразвуковых ко-
лебаний в механические исполь-
зуется звуковой снаряд, состоя-
щий из двух соосно закреплен-
ных па перфорированной трубе
магнитострикторов. Ультразву-
ковой снаряд на колонне водо-
подъемных труб опускают в
фильтр скважины. Обрабаты-
ваемый участок с двух сторон
тампонами.
Для подачи в тампоны воздуха во внутрь водоподьемных труб уста-
навливают воздухопроводные трубы, соединенные с компрессором
шлангами.
ВНИИГС совместно с трестом «Про.мбурвод» разработал и внедрил
вибрационный метод очистки фильтров.
Сущность его заключается в том, что во время обычной промывки
или откачки в скважине периодически возбуждается интенсивная виб-
рация находящегося в ней водяного столба с помощью рабочего орга-
на, расположенного в зоне фильтра.
Вибрационные установки выпускают таких типов: ВУР-1, ВУР-2,
ВУР-3 (рис. 42) и ВУР-4.
Продукты коррозии и солевые отложения откачиваются вместе с
водой эрлифтом или электропогружным насосом.
Виброустановки используются также и для разглинизации вновь
пробуренных скважин.
5. КАПИТАЛЬНЫЙ РЕМОНТ СКВАЖИН
5.1. ОЧИСТКА СТВОЛА СКВАЖИН ОТ ПЕСКА ..
Причина пескования скважин может быть установлена лишь после
очистки ее от песка и просмотра с помощью скважинного телевидения
или других средств диагностики.
Для очистки скважин от песка применяют также традиционный ме-
т:щ <• помощью желонки с клапаном, опускаемой на штангах пли тро-
42. Схема вибрационной очистки
фильтра скважин:
1 — вибратор; 2 — пружпщ! вибрато-
ра; 3 — паголовпик; 4 — колонна об-
садных труб; 5 — эксплуатационная
колонна; 6 — насосно-компрессорная
труба; 7 — вибрационный диск; 8 —
фильтр; 9 — водоносный пласт
се в забой. Однако, как показыва-
ет практика, такой способ очистки
часто ведет к порче фильтров, вы-
пучиванию и порыву сетки вслед-
ствие уплотнения пород желонкой,
кольматации сетки песком и др.
Рекомендуется применять
поршневую желонку, рис. 43, а,-
эффект действия которой достига-
ется путем отсасывания породы
вовнутрь вакуумом, создаваемым
поршнем.
Наиболее производительный
способ очистки скважин от водо-
носных пород — прокачка их эр-
лифтом (рис. 43, б, в). Он позво-
ляет в кратчайшие сроки произвес-
ти очистку ствола или фильтра
скважины от водоносных пород
различного гранулометрического состава вплоть до гравия и галечника.
При этом исключается повреждение рабочей части фильтра независимо
от материала, из которого он изготовлен.
Для очистки скважин используют водоподъемные колонны диамет-
ром 75... 150 мм с применением воздушных труб диаметром от 32 до
75 мм. Воздух подается компрессором производительностью Q = 3...
6 м’/мин под давлением, равным глубине скважины.
Расположение водоподъемной и воздушной труб в эрлифтной уста-
новке может быть по схеме «рядом» (рис. 43, б) и по схеме «централь-
ной» (рис. 43,в). Более удобной в эксплуатации является эрлифтная
установка с центрально расположенной воздушной трубой.
С помощью эрлифтных установок ликвидируют песчаные пробки,
образовавшиеся в стволе скважины.
5.2. ЗАМЕНА ФИЛЬТРОВ, САЛЬНИКОВ, ОБСАДНЫХ ТРУБ
Продолжительность работы артезианских скважин зависит от хи-
мического состава подземных вод, конструкции фильтра, величины во-
доотбора и др. Подземные воды вызывают коррозию металлических
100
a — поршневая желонка для очистки фильтров; б — схема монтажа эрлиф-
тной установки в скважину с расположением водоподъемной п воздушной
труб но схеме «рядом»; в — схема монтажа эрлифтной установки в скважи-
ну с центральным расположением воздушной трубы
частей, особенно быстро в артезианских скважинах разрушаются
фильтры.
При эксплуатации скважины начинают песковать либо постепенно,,
а иногда и быстро снижают дебит. Бывают случаи, когда выходят из
строя недавно построенные скважины.
Прежде всего вышедшую из строя артезианскую скважину внима-
тельно обследуют. Изучают документы по эксплуатации, геологические
и гидрогеологические данные, сравнивают фактическую конструкцию
скважины с геологическим разрезом и паспортными данными. Затем
производят отбор проб для химического и бактериологического анали-
за воды, выполняют откачку, замеры дебита, статического и динами-
ческого уровней воды. По образцу вынесенной вместе с водой породи’
лнбо по отобранным желонкой образцам из фильтра определяют с ка-
кой глубины поступают породы, устанавливают характер поломки
фильтра и др.
50!
Ь.рг.'г.'р (. Схзажпнг» после непр.одолжптглыюй работы начала вы-
::-:-сить н: - с водой растворенную глину. Дебит ее резко снизился,
в результате чего скважина была остановлена па капитальный ремонт.
Пр.ч строительстве ехзажкну было пробурено на сеноманский водо-
носный горизонт.
При обследовании скважины было установлено, что фильтр, распо-
ложенный рабочей частью под кровлей водоносного горизонта, разру-
шен в интервале 86...91 м. После разработки плана ремонта были из-
влечены остатки старого фильтра и засыпан ствол песком до отметки
60 м ст поверхности земли. Затем скважина была перебурена с уста-
новкой нового перфорированного фильтра из стальной трубы диамет-
ром 150 мм, длиной 23 и с рабочей частью в интервале 92...102,5 м и
нового сальника. После откачки воды, производительность скважины
была полностью восстановлена и составляла, как и до ремонта, 100 м3/ч.
Пример 2. Зепесковала новая скважина № 159 юрского водонос- •-
него горизонта глубиной 310 и. Скважина была оборудована колонной
обсадных труб и сетчатым фильтром диаметром 200 м. Фильтр обмотан
нержавеющей проволокой диаметром 2 мм с витками по окружности
трубы через 1 мм и облаян латунной сеткой № 10/90 галунного плете-
ния. Рабочая часть фильтра находилась на отметках 280,0...298,5 м.
После очистки фильтровой колонны от песка и откачки скважины
было установлено, что лесок поступает из водоносного горизонта че-
рез сальник. Для ликвидации пескования был изготовлен и установлен
новый свинцовый сальник, после чего скважина стала работать нор-
мально с дебитом 50 м’/ч.
Методом капитального ремонта можно переводить скважины с ниж-
него водоносного горизонта на верхний.
Пример 3. Была пробурена скважина № 135 глубиной 287 м на юр-
ский водоносный горизонт. Для крепления ее использованы обсадные
трубы диаметром 400 мм от 0 до ПО м; 350 мм —от 0 до 189 м и
диаметром 300 мм от 0 до 251 м. Был установлен сетчатый фильтр
диаметром 200 мм. Однако водоносный горизонт, представленный свет-
ло-серыми мелко- и разнозернистыми песками, оказался маломощным,
сказалось также и невысокое качество бурения, вследствие чего сква-
жина воды не дала. И лишь спустя несколько лет, было предложено
восстановить скважину капитальным ремонтом с использованием верх-
него водоносного пласта. Для этого колонна обсадных труб диаметром
300 :>:м была извлечена, а колонна диаметром 350 мм подтянута до
отметки 132,0 м. Нижняя часть скважины до подошвы сеноманского
водоносного горизонта была зацементирована. Поскольку водоносный
горизонт состоял из твердых, крепких трещиноватых пород (песчаник),
то некоторое время скважина работала без фильтра. Позже был уста-
новлен перфорированный фильтр диаметром 300 мм.
3 настоящее время скважина работает нормально, дебит ее состав-
102
; i. < .ХТИЧ'.'СЬИИ p-..y-.'З И Щ.Н-
, !.; :;ч-.'i CKiK'.MiilK после rv; >-
rr-ro ремонта:
I — темИ''-серая, песчанистая-.
;; — •!<».-, мергелистый; III— песок
ге.те:шиато-серы<’1 с прослойками пе-
счанистой гпипы; IV — песчаник с
ь-рсминем; V—песчаник газовый,
твердый; VI — глина серая, песчани-
стая; 1—гравийная обсыпка; 2 — ре-
зпнозыГ сальник; 3 — перфориросан-
ямй фильтр диаметром 150 мм; -1 —
перфорированный фильтр диаметром
200 мм
ляет 96,8 м3/ч. Расположенная ря-
дом скважина также сеноманского
водоносного горизонта, находящая-
ся на расстоянии около 100 м, сво-
ей производительности (133,3 м3/ч)
не уменьшила.
Пример 4. Скважина очень ин-
тенсивно пссковала (рис. 44). По-
пытка заменить разрушенный
фильтр закончилась неудачно —
разрывом фильтровой колонны.
Для восстановления скважины было установлено новую фильтровую ко-
лонну диаметром 150 мм с рабочей частью в интервале 93...105 м. На
отметке 93 м резиновыми сальниками был перекрыт старый фильтр. Ка-
верна, образовавшаяся вследствие разрыва старой надфильтрозой ко-
лонны на отметках 86...91 м к резиновому сальнику, и пространство,
возникшее между обсадной и надфильтровой колоннами, засыпаны гра-
вием. После ремонта скважина работает без выноса песка с дебитом
108.2 м3/ч. . : j
Замена фильтра требует большой точности в выполнении всех опе-
раций. Нарушение техники установки нового фильтра или даже саль-
ника приводит к песковаяню скважины.
Перевод скважины на верхний водоносный горизонт возможен в слу-
чае, когда в разрезе имеются водоносные пласты, перекрытые обсад-
ными трубами. Если верхний водоносный горизонт эксплуатировать
невозможно, целесообразно переходить на более глубокий водоносный
пласт. ' ,
Капитальный ремонт скважин полностью себя оправдывает. Стои-
мость работ, связанных с капитальным ремонтом, составляет в среднем
8...10 % стоимости сооружений новой скважины. Затраты окупаются уже
за 5...6 мес эксплуатации.
103
45. Специальные сальники уплотпения для установки колонн:
а — на срез вырезанной; б — висячей; 1 — старая обсадная труба; 2 — новая
обсадная труба; 3 — цементный раствор; 4 — свинец; 5 — срез обсадной тру-
бы; 6 — башмак новой колонны; 7 — кожух сальника; 8 — асбестовая крош-
ка; 9 — лесок
5.3. ЛИКВИДАЦИЯ СВИЩЕЙ В ОБСАДНЫХ ТРУБАХ
Свищи в обсадных трубах скважины устраняют установкой новой
колонны обсадных труб со специальным сальником на конце и с после-
дующей цементацией кольцевого зазора.
Изготовление и установку двух типов таких сальников можно вы-
полнить методом, предложенным С. Я. Суреиьянцем [19].
Первый сальник предназначен для установки новой колонны на срез
ранее вырезанной колонны обсадных труб (рис. 45,а), второй —при
отсутствии вырезанной колонны (рис. 45,6).
. Для ликвидации свищей в обсадных трубах в ствол скважины уста-
навливают новую сварную колонну обсадных труб со специальным
сальником. В кольцевой зазор заливают первую порцию цементного
раствора в отношении 1 :1 на 3...4 м во избежание прорыва цемента
через сальник. После схватывания первой порции цементного раствора
заливают вторую до устья скважины. Благодаря избыточному давле-
нию цементный раствор заполняет все пустоты и поры. Через свищи
в обсадных трубах раствор проникает в затрубное пространство, це-
ментируя размытие породы и заполняя каверны.
104
29. Характеристика соляной кислоты |3|
Вид соляной кислоты Копнен!• рация, Цвет П.г.гнтггь срн 15 С, г/см*
Синтетическая (ГОСТ 857—78) 31,0 От бесцветной до жел- той окраски 1,16
Техническая I и II сорта (ГОСТ 857—78) 27,5 Желтоватый 1,14
Из газов органических производств 27,5 2> 1.14
5.4. ОБРАБОТКА ФИЛЬТРОВ РЕАГЕНТАМИ
Восстановление дебита артезианских скважин путем реагентной об-
работки основано на принципе растворения солевых и железистых
осадков, закупоривающих рабочую поверхность фильтра и прифнльтро-
вого пространства.
Метод применяют для скважин, пласты которых представлены кар-
бонатными породами — известняками, доломитами и др., при исполь-
зовании меловых (карбонатных) растворов в процессе вскрытия водо-
носного пласта, а также в случаях, когда подземные воды имеют, по-
вышенное содержание солей карбоната кальция, магния и др.
Для очистки фильтров скважин используют ПАВ и соляные кислоты
(табл. 29).
Данные по приготовлению соляной кислоты приведены в табл. 30.
Количество роляной кислоты для обработки 1 м фильтра приведе-
но в табл. 31. ' .
Для устранения коррозионного действия технической соляной кис-
лоты на металл в нее.вводят ингибитор — катапин К (1: 250). Соляно-
кислотной обработке предшествует механическая очистка внутренних;
поверхностей фильтра ершом и откачка шлама эрлифтом.
30. Количество исходной соляной кислоты для приготовления 1 м3 раст-
вора [3|
Концентрация кислоты, употребляе- мой для об- работки Фильтров,% Концентрация исходной кислоты, %
20 27,5 31
кислота вода кислота вода кислота вода
10 490 510 345 655 300 700 .
и 535 465 375 625 325 675 S
12 • 585 415 410 590 355 645
13 635 365 445 555 385 615
14 690 310 , 480 520 415 535 1
15 740 260 510 490 445 555
105
31. Расход кислоты,л J3j
а; 2 ?V* « Скважины Внутрен- ний диа- метр филь* тра, мм Скважины
подвергаемые системати- ческим об- работкам находив- шиеся дли- тельное время в экс- плуатации подвергаемые система?и- ческим об- работкам находившиес длительное время в эксплуата- ции
100 30 100 250 80 175
150 45 125 300 100 200
200 60 150 350 150 250
Кислотную обработку фильтров выполняют таким способом. Кис-
лоту в скважину заливают через заливочную трубу диаметром 32...
40 мм, опущенную до рабочей части фильтра. После заливки всей пор-
ции кислоты трубу извлекают. Устье скважины герметизируют. К од-
ному из патрубков подается сжатый воздух от компрессора или бал-
лона с азотом (рис. 46). Происходит задавливание соляной кислоты
в зафильтровое пространство скважины, вследствие чего солевые отло-
жения на фильтре и в прифильтровом пространстве растворяются. По
истечении 1 ч давление внутри скважины сбрасывается и соляная кис-
лота восстаиавллзает свой первоначальный уровень. Такне операции
проводят до 5...6 раз. После этого откачивают воду из скважины эр-
лифтом (не менее 8 ч). Скважинр сдается в эксплуатацию после по-
лучения положительных анализов воды согласно ГОСТ 2874—82.
С целью экономн:: кислоты при обработке отдельных участков филь-
тра рекомендуется применять кислотную пробку (рис. 46,в). При этом
расход кислоты с ингиби'Ором составляет 30...40 кг на 1 м фильтра.
Заросшие участки фильтра солевыми отложениями определяют при
проведении расходометрии скважин. При обработке блочных фильтров
вместо соляной кислоты используют полифосфаты, которые в отличии
от кислот не разрушают таких фильтров.
Часто для удаления глинистого раствора, кольматирующего водо-
носный горизонт, к соляной кислоте добавляют ПАВ. При очистке пла-
ста ст алюмосиликатов или отверстий фильтра, забитых кварцевым
пеоном, к раствору соляной кислоты рекомендуется добавлять 5...8 %
плавиковой кислоты:
А1.,О3 Н- 12HF = 2Н3А11-С + Н»О (5.1)
или
. SiO3 + 6HF = HaSiF6 -г Нзо. (5.2)
5.5 ПИРОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ФИЛЬТРОВ
Для восстановления проницаемости рабочей поверхности фильтров
и прифяльтрового пространства от осадков применяют взрывной
способ, разработанный лабораторией торпедирования Раменского
отделения ВНИИГеофизикн.
1С6
46. Обработка фильтра скважины соляпой кислотой:
а — технологическая схема обработки; б — оборудование устья скважины;
и — кислотная пробка; 1 — гибкий шланг от ресивера; 2 — вода; 3 — соляная
кислота; 4 — манометр; 5 — краны для нагнетания и выпуска сжатого воз-
духа; fi — фланец; 7 — резиновая прокладка; 8 — труба для заливки кислоты
Очистка фильтров и прифильтрового пространства осуществляется ;
с помощью взрыва торпеды детонирующего шнура (ТДШ). J
При взрывном способе повышается производительность вновь про- .
буренных скважин с низким исходным дебитом, не соответствующим
гидрогеологическим характеристикам водоносного горизонта вследствие
107
47. Схема действия взрыва па
фильтр (а) и график пульса-
ции газового пузыря (б):
I — установка торпеды в зоне фи-
льтра; И --взрыв; III — дви-
жение жидкостипрп расширении
продуктов взрыва; IV — движе-
ние жидкости при захлопыва-
нии продуктов взрыла
кольматации прифильтровой зо-
ны при бурении из-за глиниза-
ции фильтра при спуске в сква-
жину; восстанавливаются деби-
ты, снизившиеся в процессе эк-
сплуатации при засорении от-
верстий фильтров и прифильт-
ровой зоны осадками, образую-
щимися в результате выпадения
малорастворимых в воде ве-
ществ, осаждения на фильтре
частичек породы и коррозии са-
мого фильтра.
Процесс очистки фильтра заключается в следующем. В момент взры-
ва в жидкость уходит особый вид возмущений — ударная волна, рас-
пространяемая в радиальном направлении.
Встречаясь с преградой, ударная волна частично отражается от нее,
а частично переходит в затрубное пространство. Благодаря кратковре-
менности действия давление не разрушает фильтр, но резкий сильный
удар, наносимый ударной волной, вызывает разрушение осадка. Затем
наступает вторая фаза действия взрыва — удаление разрушенного осад-
ка из отверстий фильтра в результате пульсации газового пузыря, об-
разовавшегося при взрыве (рис. 47).
При выборе величины заряда торпеды необходимо тщательно изу-
чить конструкцию и диаметр фильтра, его прочностную характеристику,
гранулометрический состав водоносных пород, материалов обсадных
труб и г. д.
Величины зарядов и число возможных взрывов в одном интервале
в зависимости от конкретных условий и целей, которых необходимо
достичь, приведены в табл. 32.
Для очистки фильтров скважин от продуктов коррозии и солевых
отложений также’ можно применять упрощенные конструкции тор-
пед ДШ.
Торпеда ДШ состоит из заряда 1...3 нитки, детонирующего шнура
ДШ-В, содержащего 12,5 г взрывчатого вещества на метр длины;
электродетонатора ЭД-8-56 или ЭДС; крепежных приспособлений и
кабельной головки.
Схема монтажа торпеды ДШ в рабочей части скважины приведена
на рис. 48 (см. с. 111).
<пя
32. Величина заряда ЬВ при различных гео.'эго-т<аниче:*мх услоЯ'ях
123»
Вид работы Конструкция фильтр.1 Диаметр прополок», мм Состав водозмсша- ющих по; од Количеств* нарлл- 1 ЛСЛЬНЫХ Oil C ДШ! на один взрыв J Рекомендуем*»* ***• личестии взрыве» в одном- интернат
материал диаметр, мм
Разглини- Все виды ме- 100... До 2 зация сква- таллических 150 жин' сеток 200 и До 2 более Проволочный, 100... До 2 каркасно- 150 >2 стержневой 200 и До 2 более >2 Проволочный 100... До 2 на перфориро- 150 >2 ванной трубе 200 и До 2 более >2 Восстанов- Сетчатый без 100... До 2 лепис сква- обсыпки 150 жни, сни- зивших де- 200 и До 2 бит в про- более цессе экс- Сетчатый с 100... До 2 плуатации гравийной об- 150 сыпкой 200 и До 2 более Проволочный, До 150 До 2 каркасно- >2 стержневой 200 и До 2 без гравий- более >2 ной обсыпки Проволочный До 150 До 2 на псрфори- >2 рованной тру- 200 и До 2 бе без гра- более >2 вийной обсып- ки Проволочный 200 и До 2 каркасно- более >2 стержневой с гравийной об- сыпкой ' Проволочный До 150 До 2 на перфори- >2 рованной 200 и До 2 каркасе с более >2 гравийной обсыпкой 109 Песок мел- 1 кий, сред- ний, круп- 1 ный Песок 1 средний, 1 крупный Песок 1 средний, 2 крупный , То же 1 1...2 1...2 2 Песок 1 мелкий, крупный То же 1 1 , 1 Песок, 1 галька 1...2 То же 1 1...2 1 1...2 1...2 2 Песок, 2 галька 2 Галька, .1 гравий 1...2 То же 1 1...2 । ' • 1 1 1 1...2 1...2 1...2 1 1...2 1...2 1...2 ‘ 1 J ,'4 ч 1 1 .1 1 1...2 1 2 " 1 1...2 1...2 1...2 1 1...2 1 1..Д у..: .. 1
Продолжение табл. 32
Вил работы Конструкция фильтра Диаметр проволоки, мм Состав водозмещаю- щих пород Количество парал- лельных отрезков ДШ на один взрыв Рекомендуемое ко- личество взрывов И одном интервале
материал диаметр, мм
Перфориро- До 150 — Гравий, 2...3 1
ванная труба (щелевая) 200 и — галька, ва- луны, ска- 3 1
Необсажен- более льные и полускаль- ные поро- ды Скальные 3...5 1...2
ная фильтро- вая зона и полу- скальные породы
Технология сборки торпеды и очистки фильтра скважины такая.
Торпеду ДШ собирают на поверхности скважины. К тросу диаметром
О...6 мм от лебедки, установленной над устьем скважины, подвешива-
ют груз. На расстояния 30...50 см от груза подвязывают 1...3 нитки
детонирующего шнура. По центру рабочей части фильтра на тросе с
шагом 4...5 м на всем протяжении детонирующего шнура торпеды уста-
навливают центраторы (фонари) из алюминиевой или медной прово-
локи, диаметр которых несколько меньше внутреннего диаметра филь-
тра скважины. Детонирующий шнур ДШ-В крепят к тросу через каж-
дые 3...4 м с помощью поливинилхлоридной ленты. К верхней части
ДШ-В подвязывают электродетонатор ЭД-8-56 водостойкого исполне-
ния. На свободные концы детонирующих шнуров надевают алюминие-
вые колпачки, накладывают изоляцию. Концевые провода электродето-
натора соединяют с клеммами магистральных проводов. Собранную
часть торпеды с помощью лебедки опускают в ствол скважины. Ма-
гистральные провода, как и ДШ-В, крепят без натяжения к тросу изо-
лентой ПЕХ. После окончания спуска торпеды в ствол скважины и
установки детонирующего шнура ДШ-В в интервале рабочей части
фильтра магистральные провода с помощью клемм подсоединяют к
взрывной машине. Подготовку, монтаж, проведение взрыва осуществля-
ют специалисты, прошедшие соответствующую подготовку.
Длина ниток ДШ-В должна соответствовать длине рабочей части
фильтра, которую необходимо очистить.
После проведения взрывных работ из скважин откачивают воду
электропогружными насосами ЭЦВ.
110
иды: ТШ-35; 7111-43; ТШ-50; ТШ-
отечественной промык/лсккосгьгх
дебит торпедированной скважины
47 5
: гл ? фуга :HU«
:'5, IUl-:.4. Ф-2 i! ZZ.. tunyin.it-
рекзмендустся pзссчнтывать 40
формуле
(53)
где Лф — коэффициент фильтрации трещиноватой породы, м/сут; т—
мощность пласта, м; Рпп —давление пласта, МПа; Рдпв—динамичес-
кое давление при откачке, МПа; г — радиус скважины, м; Рй — радиус
влияния скважины, м.
Взрывную очистку можно производить во всех достаточно прочных
конструкциях фильтров (стальных дырчатых и щелевых, проволочных,
сетчатых и др.). Торпеды ДШ могут использоваться также при про-
ведении работ по разглинизации водоносного горизонта и рабочей час-
pi фильтра после окончания бурения скважин.
Способ очистки фильтров с помощью взрыва нежелателен для сква-
жин с обсадными трубами из асбестоцемента. Не допускается взрыв-
ным способом очищать керамические и блочные фильтры. , %
5,с. замена насосного
ОБОРУДОВАНИЯ СКВАЖИН
Вышедший из строя или физически из-
ношенный электропогружной насос (потеря
производительности’более 25 % начальной)
подлежит замене на новЬнй пли капитально
отремонтированный.
При замене электронасосов необходимо
соблюдать правила техники безопасности,
согласно «Типовой инструкции для стро-
пальщиков, такелажников, зацепщиков, об-
служивающих грузоподъемные краны», ут-
вержденной Госгортехнадзором РСФСР,
«Правилами техники безопасности при эк-
сплуатации электротехнических установок
<S. Схема монтажа торпедо-детонирующе-
го шнура (ТДШ) в скважине:
1 — груз; 2 — трос; 3 — литки детонирующе-
го, шкура (ДШ); 4 — центратор; 5 — крепление
ДЫ к тросу из изоленты; 6 — электродсто-
•ытор; 7, 9 — клеммы: 8—'магистральный
Щ’-оп; 10— взрывная машинка BMK-5U0; 11 —
Фильтр скважины
’ ' '
111
-
промышленных предприятий МЭС» и «Правилами устройства и безопас-
ной эксплуатации грузоподъемных кранов».
Замена электронасоса производится под руководством лица, ответ-
ственного за исправность всего монтажного оборудования.
Подъемные приспособления, применяемые для монтажа и демонта-
жа элтктронасоса, должны иметь трехкратный запас прочности. Перед
началом работы подъемные приспособления проверяют.
Спуск н подъем электронасоса необходимо производить только по
сигналу ответственного лица, руководящего работами по монтажу и
демонтажу.
При заклинивании колонны труб в обсадной колонне подъем (спуск)
электронасоса немедленно приостанавливают и ликвидируют неисправ-
ность путем медленного вращения колонны труб только в правую сто-
рону. Наращивание и разборку колонны водоподьемиых труб разреша-
ется производить только при закрытом устье скважины. Монтажный
инструмент (хомут, цепные и шарнирные ключи и т. п.) подбирают в
соответствии с диаметром водоподъемных труб.
Корпуса системы управления и датчика уровней присоединяют к
нулевому проводу и заземляют.
Токоподводящий кабель на участке от опорной плиты до системы
автоматического управления покрывают защитным кожухом из дерева
или настила.
Категорически запрещается на участке от опорной плиты до систе-
мы автоматического управления токоподводящий кабель сворачивать
в бухты.
При эксплуатации системы управления следует руководствоваться
правилами технической эксплуатации электроустановок напряжением
до 1000 В.
5.7. НОВЫЕ МЕТОДЫ РЕМОНТА СКВАЖИН
Очистку фильтров скважин от кольматацип механическими приме-
сями и химическими осадками можно осуществлять промывкой филь-
тра и прифильтрового пространства чистой водой. При этом воду на-
гнетают такими способами: наливом воды в ствол скважины пли
поинтервальной промывкой фильтра водой, нагнетаемой в скважину
через бурильные трубы и пакерное устройство.
При нагнетании (наливах) воды непосредственно в ствол скважины
расход ее должен быть больше, чем ожидаемый дебит. Для этого к
восстанавливаемой скважине с помощью переключений на напорном
водоводе от 3...4 работающих скважин подается вода. Продолжитель-
ность нагнетания воды в ствол скважины от 2 до 3 сут. Эффективность
очистки фильтров и прифильтрсвого пространства контролируется в
процессе производства работ понижением уровня воды, поглощаемой
пластом, через одинаковые промежутки времени. Данные. наносят на
график (рис. 49). Если кривая понижения уровня, полученная при оче-
112
График эффективности очист-
ки фильтра и прифильтрового
пространства скважины путем на-
гнетания воды в ствол
редных замерах, совпадает с пре-
дыдущей кривой, то эффект про-
мывки достигнут.
Промывка фильтров наливом
воды рекомендуется для скважин
со статическим уровнем воды
Яот=40...50 м и с цельной колон-
ной (без переходов) обсадных труб.
При отсутствии таких условий рекомендуется поинтервальная про-
мывка фильтра с помощью бурильных труб и пакерного устройства.
Давление воды определяют по формуле
Ру=:(1.6...2,0)(Ргор-Рпл)-гДР,
(5.4)
где Prop —полное горное давление, МПа; РПл — пластовое давление,
МПа; ДР — гидравлические потери в бурильных трубах, м.
Дебит скважин, восстановленных способом нагнетания воды в пласт,
увеличивается на 10...30 м3/ч.
При производстве ремонтных работ по замене насосного оборудо-
вания, а иногда в процессе эксплуатации артезианских скважин быва-
ют случаи обрыва и падения в ствол скважины электропогружных,
трансмиссионных насосов, электродвигателей, различных деталей д ин-
струментов. Чтобы извлечь посторонний предмет, необходимо знать
точное его положение в стволе скважины. При отсутствии установки
скважинного телевидения положение оброненного предмета определя-
ется по отпечатку на печати. Для этого в скважину опускают свин-
цовые или другие печати.
Извлечение из скважины посторонних предметов производят ловиль-
ными приспособлениями: овершотами, якорями, электромагнитами (рис.
50), желонками для очистки скважин от песка, труболовками, колоко-
лами и др.
Овершот представляет собой кусок стальной трубы, диаметр кото-
рой на 40...50 мм меньше диаметра обсадной трубы скважины, с тремя
лепестками (длиной 170...200 мм), прорезанными через 120° и вогнуты-
ми внутрь. Ловитель этого типа используется для извлечения из’сква-
жин водоподъемных труб, погружных и трансмиссионных насосов. Ло-
витель на штангах опускают в ствол скважины и им накрывают извле-
каемый предмет, который своими выступами, муфтой или фланцами
зтходит за вогнутые лепестки и таким образом заклинивается и извле-
кается на поверхность.
Для захвата труб изнутри используют якорь, щечки которого имеют
о'т? ;е цементированные зубы. Размах щечек принимают равным наруж-
113
кому диаметру извлекаемой трубы, что обеспечивает лучший захват
предмета.
Одним из самых универсальных ловильных инструментов является
эле-;тромаг::ит, его опускают в ствол скважины. Питание электромаг-
нита осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В через
селеновый выпрямитель марки ВСА-5А-К. Электромагнит легко извле-
кает ::з скважины электродвигатель за торец диаметром 35...40 мм.
Максимально допустимое усилие электромагнита — 600 кг.
6. РЕЗЕРВУАРЫ ЧИСТОЙ ВОДЫ
И ВОДОНАПОРНЫЕ БАШНИ
6.1. ОБОРУДОВАНИЕ РЕЗЕРВУАРОВ ЧИСТОЙ ВОДЫ
В системах водоснабжения из подземных источников резервуары
используют для аккумулирования и хранения запасов воды, поступаю-
щей из скважин, обработки ее хлором и контакта с ним, фторирования
воды. Иногда резервуары чистой воды располагаются на наиболее воз-
вышенных отметках местности и служат напорными запасно-регули-
руюшнми емкостями, обеспечивающими необходимый напор воды пс-
114
.33. Марки к основные и »;».i‘" t; u ре иря>..роз
типового проекта Марка резервуара । о д; > t в Я.-.
шири- на длина полгаяая НОЧИН^.и- иат
901-4-57,83 РЕ-ЮОМ-0,5 6 3 3.6 42 50
901-4-58,83 РЕ-100М-1 6 99 100
РЕ-ЮОМ-1,5 6 9 3,6 155 150
РЕ-100М-2 12 213 200
РЕ-ЮОМ-2,5 15 267 250
901-4-59,83 РЕ-100М-5 12 451 500
РЕ-100М-7 12 • 18 3,6 692 700
РЕ-100М-10 24 932 1 000
РЕ-100.М-12 30 1 172 1 200 i
901-4-00,83 РЕ-100М-14 18 1 413 1 400
РЕ-100М-19 18 24 4,8 1 900 1900
РЕ-100М-24 30 2 394 2 400 g
901-4-61,83 РЕ-100М-29 24 2 542 2 500^
РЕ-100М-32 24 30 4,8 3 223 3 200
1 РЕ-100.М-39 36 3 884 3 900
901-4-62,83' РЕ-100М-50 30 4 876 5 000
РЕ-100М-60 36 5 875 6 000.
• РЕ-100М-70 36 42 4,8 6 872 7 0003
' РЕ-100М-80 ' 48 7 870 8 000 g
РЕ-100М-90 54 8 866 9000;
РЕ-100М-100 60 9 864 10 000 i
РЕ-100М-110 66 10 863 И ОООЙ
901-4-63,83 РЕ-100М-120 48 11 900 12 ООО ;
РЕ-100М-130 54 54 4,8 13411 13 000
РЕ-100М-150 60 14 917 150001
РЕ-100М-160 66 16 427 16 000 3
РЕ-100М-180 72 17 932 13 000
РЕ-100М-200 78 19 443 20 OOOj
требителям. Расположенные в конце водопроводной сети резервуары
выполняют роль контррезервуаров.
Существующие резервуары сооружались в основном из кирпича и
бутового камня. Современные резервуары устраивают из сборного или
монолитного железобетона.
ГПИ Союзводоканалпроектом и ЦНИИпромзданий при участии
'•И11/КБ разработаны, утверждены Госстроем СССР и введены в дей-
•гтче типовые проекты прямоугольных сборных железобетонных резер-
’- а для воды вместимостью 50...20 000 м3 (табл. 33).
Н5
между резс".-
чисто И вода:;
соответствен-
всасывающий;
51. Оборудование резервуаров
тон воды:
а — камера переключений
вуарами; б — резервуары
1, 2, 3, 4 — трубопроводы,
но переливной, грязевой,
подающий
Область применения проектов — территория СССР, за исключением
районов с сейсмичностью более 6 баллов, районов вечной мерзлоты,
территорий, подверженных карстообразованию и подрабатываемых гор-
ными выработками, площадок с просадочными или неоднородными
грунтами.
Проектами предусмотрены исполнения: 100, 75, 50, 100М, 50М.—
для проектов ТП 901-4-57,83; -58,83; 100, 75, 50, 100М — для проек-
тов ТП 901-4-5-59,83...-63,83. Вторая цифра марки резервуара указы-
вает вместимость, м3, уменьшенную в 100 раз.
Пример. РЕ-ЮОМ-0,5; РЕ — резервуар; 100 —толщина грунтовой
обсыпки 100 см; М —для площадок при подпоре грунтовых вод; Со-
вместимость 50 м3.
Для обеспечения бесперебойной работы систем сельскохозяйствен-
ного водоснабжения устраивают, как правило, не менее двух резервуа-
ров, сообщающихся между собой через камеру переключений (рис. 51).
Резервуар чистой воды оборудуют трубопроводами: подводящим, по
которому вода поступает в резервуар; отводящим или всасывающим:
перелизным; спускным (грязевым); промывочным, служащим для май-
ки резервуара при чистках.
Согласно типовым проектам подводящий трубопровод при диамет-
116
!; ,.;'Э мм вводится а рем.реуз? ;;.-л стену и вреястачлчет обо!
веот;г:альнух> трубу с водоеллзаол в:; эвной. При д-jметре ГС0.;Й
HjO мм г.одводяшйй трубопровод вводится в р-.зервуар через нише
в вертикальную приемную камеру — успоксатс-ль орямоуюдьнзге те-
чения. , . ; ,-'-ЦЙ
Отводящий трубопровод вмонтирован непосредственно в днища ре-,
зервуара и представляет собой стальную трубу с наклонным входным
участком а виде эллипса площадью S = l,5 D. Вход приподнят над
днищем и оборудован сороудерживающей решеткой. Все это обеспечи-
вает оптимальные гидравлические условия отведения воды, исключает
подсос и предохраняет насос от засорения.
В резервуарах вместимостью до 2500 м3 для обеспечения постоян-
ной циркуляции воды и ликвидации застойных зон всасывающий тру-
бопровод располагают противоположно подающему. В резервуарах
вместимостью 2500...20 000 м3 устраивают специальные продольные пе-
регородки, направляющие поток воды от подачи к разбору.
Переливной трубопровод предохраняет систему от переполнения.
Для труб диаметром 100...400 мм переливной трубопровод вводится в
резервуар через стенку. На конце вертикальной части он оборудован
водосливной воронкой. С целью исключения контакта воды резервуара
с окружающей средой переливной трубопровод имеет гидравлический
затвор с высотой водяной пробки не менее 500 мм.
При диаметре 500...I000 мм переливной трубопровод вводится через
днище. IВ
Спускной (грязевый) трубопровод служит для спуска минимального
объема воды после отключения насосов при опорожнении резервуара,
а также для чистки и мойки резервуара.
Резервуар оборудуют люками-лазами и световыми люками. В мес-
тах установки люков-лазов, внутри резервуара предусмотрены метал-
лические лестницы-стремянки.
Днищу резервуара придают уклон в сторону приямка не менее
i=0,005. ’?•
Резервуары больших или малых вместимостей оборудуют прибо-
рами для дистанционного контроля и сигнализации уровней воды,
устройствами для впуска и выпуска воздуха при накоплении или опо-
рожнении резервуара. В резервуарах для производственной воды — это
вентиляционные колонки для обмена воздуха, а питьевой воды — спе-
циальная система вентиляции.
6.2. РАСЧЕТ ОБЪЕМА РЕЗЕРВУАРА И ТРУБОПРОВОДОВ
Объем резервуара определяется на основании гидравлических рас-
четов совместной работы с насосной станцией, водопроводной сетью в
водоводами.
Полный расчетный объем резервуара вычисляют по формуле
117
fi"n — й’рег 4- + — Qmax — 3Qckb + ^ch> (6.1)
где B'le.- —регулирующий объем воды, ,м3; 3Q< —количество воды
на тушение пожара в течение 3 часов пожара, м3; SQ4 —суммарный
расход на хозяйственно-бытовые нужды за' 3 ч наибольшего водопот-
ребления, м3; 3Q4 —количество воды, подаваемое скважинами за 3 ч
С кв
работы, м3; U’eE— расход воды на собственные нужды водопровода, м3.
Регулирующий объем воды в резервуаре может быть определен та-
кими способами:
совмещением ступенчатого графика подачи воды скважинами со
ступенчатым графиком водопотребления по часам суток;
совмещением интегрального графика подачи воды скважинами с
интегральным графиком водопотребления по часам суток;
табличным способом, где подача воды скважинами, водопотрсбле-
кие, поступление воды в резервуар, расход из резервуара и остаток во-
ды’в резервуаре вычисляются за каждый час суток.
Требуемый регулирующий объем воды соответствует наибольшему
остатку воды в резервуаре из подсчитанных за каждый час по графи-
кам или аналитически по таблице.
Расход воды на пожаротушение определяется согласно СНиП
2.04.02-81.
Расход воды на собственные нужды в системах водоснабжения из
подземных источников в среднем составляет от 0,1 до 1 % суточной
подачи водопровода.
По расчетному суммарному объему воды подбирается соответствую-
щая марка резервуара (см. табл. 33).
Диаметры всех трубопроводов, а также длина водослива перелив-
ного устройства уточняются расчетом. Диаметры подающих и всасы-
вающих трубопроводов резервуара определяются по наибольшему рас-
четному расходу воды, поступающей в резервуар. Поскольку длины
всасывающих и подающих трубопроводов невелики и потери напора
в них незначительны, то при расчете диаметров трубопроводов рас-
четные скорости движения воды разрешается принимать на 20...30 %
выше средних.
Для определения сечения трубопровода составляют расчетную схе-
му резервуара (рис. 52), устанавливают отметку уровня воды в нем.
52. Высотная схема расположения трубопроводов в резервуаре:
1—подающий; 2— переливной; 3 — всасывающий; 4 — грязевой
118
; ....'.pix . о r-.j
......^'.‘КТПЗ^О, г,3 ВШ ’"if 1 2 ) *'"
;:г1 расчете переливных труб ,.ц;й г.'..та; г;-.-.- :ч4»т т.и-- ;
расход воды, возмоп.сый в по.таюшсм труб оврог. зде р;;-;р- '
зулрз.
Если по гидравлическим условиям работы всей системы зодопро-
зода возможно некоторое, дайке кратковременное превышение по хани
воны над расчетной, то переливные трубы следует рассчитывать ис-
ходи из такого расхода, чтобы исключить подтопление переливных
.линий.
Диаметр подающего трубопровода со скважин рассчитывается ис-
ходя из среднесуточной подачи воды скважинами и потерь напора по
длине. Местными потерями напора пренебрегают, так как трубопровод
значительной протяженности.
Создающийся в переливном трубопроводе напор Н расходуется на
преодоление потерь напора по длине /ц, местных потерь напора й2 и
потерь напора при изливе h3. Уравнение потерь напора в переливном
трубопроводе примет вид:
Н = /1Х 4- h.} + h3 (6.2)
I . х -"да
или в развернутой форме
\1и- . у . и- , V3
2g£> ~~ -g ' ~S
(6.3)
где v — наибольшая скорость в переливной трубе, м/с; I — длина пере-
ливного трубопровода, м; ?.— коэффициент трения; Sj —сумма коэф-
фициентов местных сопротивлений; D — расчетный диаметр трубы, м.
Коэффициент трения для старых стальных труб может быть принят
по формуле
, _ 0,0210
00,3
(6.4)
Расчет переливной воронки, расположенной в верхней части пере-
ливной трубы, производится как для шахтного водослива с тонкой
стенкой:
Q = твйУ 2gh* (бю)
или
ft3/2= Q ,
V2gmbB
(6.6)
где Q —расход переливающейся воды, м3/с; т — коэффициент расхода,
—принимаемый равным 0,4; Ьв — периметр водослива (верха воронки),
равный лО», м; Ав— высота слоя воды на переливе, м.
При проектировании резервуаров диаметр воронки переливной тру-,
бы Р, определяется по формуле ' "
119
• De (1>5 4* 2,0)DnCp, (6.7)
где D=tp —диаметр переливкой трубы, м.
Высоту слоя воды на переливе рекомендуется принимать не более
5...3 см.
6.3. ГЕРМЕТИЗАЦИЯ РЕЗЕРВУАРОВ
Герметизируют резервуары такими способами:
стыки плит покрытий и стыки панелей стен заделывают бетоном
класса В20 на напрягающем или расширяющем цементе, что обеспечи-
вает водонепроницаемость их;
нижнюю часть стыка плит покрытия со стенами заполняют герме-
тиком типа УМС-50, битумно-резиновыми или битумно-полимерными
мастиками;
по поверхности стыков наносят гидроизоляцию толщиной 12 мм из
холодной асфальтовой мастики сХамасть с армированием стеклотканью.
Гидроизоляцию из двух слоев мастики «Хамаст» выполняют по всей
высоте стен, покрытию, под днищем, а также устраивают дополнитель-
ный слой в зоне грунтовых вод.
Внутренние поверхности стен и днища резервуара выполняют глад-
кими без пор и раковин.
Все лазы, входы и люки должны быть постоянно закрыты двойны-
ми крышками на резиновых прокладках, осмолены и опломбированы.
Входные отверстия вентиляционных устройств окрашивают масляной
краской, на них укладывают металлическую сетку с мелкими ячейками.
Для осуществления контроля на каждой насосной станции должен
быть заведен журнал герметизации резервуара по следующей форме:
Дата к время
вскрытия резер-
вуара
Причины вскрытия и
перечень выполнен-
ных работ
Дата и время
опломбирования
резервуара
Подпись липа, от-
ветственного за
эксплуатацию
резервуара
6.4. УСТРОЙСТВО II РАБОТА КАМЕР СПЕЦВЕНТПЛЯЦИИ
При работе резервуаров уровень воды в них постоянно изменяется.
Чтобы исключить образование в резервуарах сильного разряжения или
избыточного давления воздуха, их оборудуют соответствующей венти-
ляцией.
В кровле резервуаров производственного назначения устраиваюг-
вентиляционные колпаки (дефлекторы), через которые производится
впуск и выпуск воздуха. Количество вентиляционных колпаков зависит
от вместимости резервуара и определяется расчетом, в основу которо-
го берется критический случай мгновенного опорожнения резервуара
120
a — оборудованная фильтром-поглотителем типа ФП; б — с фильтром-погло-
тителем из местных материалов; 1 — клапаны избыточного давления; 2 —
вентиляционный стояк; 3 — герметический клапан; 4 — фильтр-поглотитель
ФП-200» 5 — фильтр-поглотитель из местных материалов
при повреждении одного из наиболее крупных водоводов. Образовав-
шийся вакуум в результате большой утечки воды должен быть немед-
ленно погашен за счет впуска в резервуар атмосферного воздуха в ко-
личестве, равном объему ушедшей воды в единицу времени. . -ч
Б резервуарах сельскохозяйственного питьевого водоснабжения для
впуска и выпуска воздуха устраивают специальную систему вентиля-
ции. Система спецвентиляшш предотвращает заражение запаса воды,
хранящегося в резервуаре, от веществ, содержащихся- в атмосфере воз-
духа, осадках и грунтовых водах. .Воздухообмен в резервуаре осуще-
ствляется через фильтры-поглотители (ФП), которые устанавливают в
специальных камерах (рис. 53). Чаще всего используют фильтры-по-
глотители ФП-200 с разрешающей способностью по очистке воздуха
200 м3/ч.
Устройство камер спецвентиляции резервуаров выполняют по тапо*
волу проекту, разработанному институтом ГипрокоммуиводоканаЛ
«Фильтры-поглотители для резервуаров питьевой воды». Альбомы I...VI
(ТП 0301-9-1,83..Л4,83).
Впуск воздуха в резервуар- и выпуск его осуществляется автомати-
чески с помощью клапанов избыточного давления (КИД) в зависимос-
ти от изменения положения уровня воды в резервуаре.
При понижении уровня воды в резервуаре в верхней его части соз-
д.'егся разрежение. Под действием атмосферного давления воздух че-
фтз вентиляционный колпак по системе трубопроводов поступает
фильтры-поглотители (ФП), где очищается от пыли и механических
примесей. Затем через клапан избыточного давления (КИД-20), отре-
гулированный на 200 Па, воздух поступает в резервуар.
Если уровень воды в резервуаре повышается, то в верхней его части
создается избыточное давление воздуха, который по системе трубопро-
водов, минуя фильтры-поглотители, через клапан избыточного давления
(КИД-50) выбрасывается в атмосферу.
Камеры спецвентпляции и воздуховоды защищают грунтовой об-
сыпкой и соединяют с обсыпкой резервуаров.
При нормальном функционировании установки фильтров-поглотите-
лей давление (разрежение) воздуха в резервуарах не должно превы-
шать ~1 1<Па. Это условие должно быть обеспечено за счет тщатель-
ного выполнения при строительстве всех предусмотренных проектом
мероприятий по герметизации покрытий и стен резервуаров, стыковых
соединений сборных элементов, камер лазов и установки прибора для
контроля уровня воды.
6.5. ПРИЕМ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ РЕЗЕРВУАРОВ
Конструкции резервуаров рассчитывают по двум расчетным случа-
ям: эксплуатационный — резервуар обсыпай грунтом, но не залит водой;
испытательный — резервуар залит водой, но не обсыпан грунтом.
Построенные резервуары подлежат гидравлическим испытаниям и
приемке в эксплуатацию в соответствии со СНиП Ш-30-74. К моменту
проведения гидравлических испытаний весь уложенный монолитный
железобетон должен иметь 100 % проектную прочность. Гидравличес-
кие испытания резервуаров производят только при положительной тем- •
пературе наружной поверхности стен до устройства гидроизоляции и
после завершения всего комплекса строительных работ.
Согласно СНиП перед испытанием резервуар подвергается тщатель-
ному визуальному осмотру. Если дефектов и отступлений от проектных
решений при осмотре резервуара не обнаружено, составляется акт о
готовности к гидравлическим испытаниям. При отсутствии акта запол-
нение резервуара водой .запрещается. 'Заполнение резервуара водой
производят в два этапа: первоначально на высоту слоя воды в 1 м с
выдерживанием в течение суток для проверки герметичности днища;
затем заполнение водой до проектной отметки. Перед началом гидрав-
лических испытаний проверяют плотность закрытия всех технологичес-
ких задвижек, .отсутствие просачивания воды через них. Испытание
железобетонных резервуаров на водонепроницаемость разрешается про-
иззоднть не ранее чем через пять суток после заполнения водой.
Резервуар считается выдержавшим испытание, если утечка воды из
него за сутки не превышает 3 л с 1 м2 смоченной поверхности стен и
дпиша; через стены не наблюдается выхода струек воды; швы не об-
наруживают признаков течи, а также не установлено увлажнение грун-
та в основании.
122
. кгвскасгся потемнение пли слабое отпотевание отдельных лестна
дружной поверхности резервуара. Не прошедший испытаний резерву-
ар подлежит ремонту и повторному испытанию.
Приемка резервуара в эксплуатацию осуществляется после гидрав-
лических испытаний, обваловки его грунтом, благоустройства площад-
ки и полного завершения всех строительных и монтажных работ. Ре-
шением вышестоящей организации создается техно-рабочая комиссия,
которая после’ознакомления с технической документацией, актами на
скрытые работы, тщательного осмотра резервуара и технологических
трубопроводов подписывает приемо-сдаточный акт, согласно которому
резервуар принимается на баланс эксплуатирующей организации и вво-
дится в эксплуатацию.
Эксплуатация резервуаров осуществляется обслуживающим персо-
налом насосной станции, который обязан ежедневно производить осмотр
всех люков и лазов резервуаров, проверку их герметичности, наличие
и целостность пломб.
Дежурный персонал насосной станции должен систематически кон-
тролировать качество воды, поступающей в резервуар, и уровень воды
в нем. Данные по уровню воды ежечасно заносятся в журнал учета
работы насосной станции.
Место расположения резервуара должно входить в санитарную зону
1-го пояса. Допуск посторонних лиц к резервуарам категорически за-
прещается. Территорию на которой размещен резервуар необходимо со-
держать в чистоте, а в ночное время она должна освещаться согласно
требованиям к санитарным зонам строгого режима.
6.6. ЧИСТКА РЕЗЕРВУАРОВ
И ДРУГИЕ САНИТАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
Правилами технической эксплуатации систем водоснабжения насе-
ленных мест и промышленных предприятий предусматривается ежегод-
ная чистка резервуаров от накопившихся отложений. Чистка осущест-
вляется согласно плану-графику, составленному на текущий год, под-
писанному инженером по санитарному надзору, санитарным врачом или
другим ответственным работником и утвержденному главным инжене-
ром водопровода. По требованию санэпидстанции в связи с ухудшением
качества воды чистка резервуаров может проводиться 2...3 раза в год
и более.
Чистке резервуара предшествуют организационные мероприятия. Со-
ставляется график производства работ, где по часам суток расписывав
ются все основные и вспомогательные работы, которые будут прово-
диться по чистке резервуара.
Эсе работы по очистке резервуаров в основном выполняют вручную.'
Намеченный к чистке резервуар опорожняется и отключается, от об-
системы водоснабжения. С помощью щеток, лопат, скребков, и.
других приспособлений производят соскребание ила я леска с дкнщО
123
54. Агрегат для очистки резервуаров:
а — общий вид агрегата; б — гидромонитор; в — характеристика совместной
работы насоса ЦНС 38-220, шлангов и гидромонитора; 1 — шасси прицепа; 2 —
глектрошкаф; 3 —вентиль; 4 — манометр; 5 — кабельный барабан; 6 — насос;
7— соединительная муфта; 8 — шланговый барабан; 9— электродвигатель;
10 — рама; 11 — подводящий рукав; 12 — ствол гидромонитора; 13 — шарнир-
ная опора; 14 — штатив; 15 — колесо; 16 — площадка
резервуара в кучи, очистка железобетонных поверхностей от отложе-
ний и слизи с последующей промывкой их водой, подъем ила и песка
на дневную поверхность, погрузка на транспорт и вывоз. При этом
резервуар в зависимости от его вместимости находится на чистке от
двух до пяти и более суток, что отрицательно сказывается на обеспе-
чении нормального водоснабжения населения и промышленных пред-
приятий.
Для очистки резервуаров вместимостью от 200...40 000 и5
БглКТИГХом разработан специальный агрегат, который смонтирован
на двухосном тракторном, прицепе 2-ПТС-4 (рис. 54).
124
вуаров [15]
Производительность, м’/ч 400
Расход воды на 1 м2 омываемой по- верхности, м3 0.06
Метод очистки Гидравлический
Тип ходовой части Шасси двухосно-
го тракторного прицепа 2-ПТС-4
Насосный агрегат ЦНС 38-220 (ТУ 24-8-1033-77):
расход, м3/с 0,0105
давление, МПа 2,2
привод насоса Электрический
мощность, кВт 40,0
двигатель А2-72-2УЗ
частота вращения, об/мин 2900
Рукав подводящий Б-2-75-10 (ГОСТ 5398-76/: 50
длина, м
условный проход, мм Рукав напорный 32-40 75
(ТУ 38105-1302-79): 120
длина, м
условный проход, мм 32
рабочее давление, МПа Габаритные размеры, мм: 4 . .
1 длина прицепа (без дышла) 4200
ширина 2350’
. высота 2360
Масса, кг Максимальная скорость буксирова- 3700
ния, км/ч ' Обслуживающий персонал (при ра- 30
боте двух гидромониторов), чел. 3
Работа агрегата основана на гидравлическом методе очистки же-
лезобетонных поверхностей резервуара за счет использования энергии
аысоконапорных струй воды, разрушающих отложения и транспорти-
рующих их к месту сброса через грязевой трубопровод в промкана-
лизацию.
Агрегат работает так. Вода из сети или из другого резервуара по
всасывающему рукаву поступает в насос, затем по напорному шлангу
год большим давлением подводится к гидромонитору внутри резер-
вуара.
При выполнении работ по чистке резервуаров необходимо соблю-
дать правила техники безопасности.
Завершающий этап чистки резервуара производится при закрытых
*?т:-:ах с использованием искусственного освещения, напряжением не
выше 12 В.
После окончания работ резервуар наполняют чистой водой, хлори-
' <25... 100 мг хлора на 1 л воды) и выдерживают 12...24 ч.
125
с'ф'рек-.-и?,кость размыва отложении на стенках резервуара, произ-
водил ельность и качество очистных работ зависят от характеристики
насоса, диаметра и длины напорных рукавов и сопел ствола. В со-
ответствии с этим для гидромонитора применяют сменные сопла диа-
метрами 8, 12 и 16 мм. ,
Графические характеристики совместной работы насоса, рукавов
и гидромониторов показаны на рис. 54, в.
Кривые Q—Hi и Q—Н2 показывают работу насоса без подсоеди-
нения рукавов с забором воды соответственно из открытого источника
и из водопроводной сети под давлением 0,5 МПа, а кривые I и II —
совместную работу насоса с подключенными рукавами. В первом слу-
чае разводящие рукава длиной 40 м имеют диаметр 32 мм,, во вто-
ром — 25 мм при той же длине. Магистральные рукава в обеих схемах
диаметром 32 мм.
Резервуар заполняют чистой водой и при трех удовлетворитель- ’
ных бактериологических анализах вводят в эксплуатацию. Чистка ре-
зервуара оформляется соответствующим актом.
6.7. ВОДОНАПОРНЫЕ БА1ШШ
t
Водонапорные башни служат для наполнения, хранения и регули- ;
рования подачи воды в водопроводную сеть. Их устраивают на наи-
более возвышенных отметках поверхности земли. В связи с этим они
могут располагаться в начале, конце и посредине водопроводной сети.
Башни, расположенные в конце сети играют роль контррезервуаров. 1
Иногда водопроводная сеть может питаться от двух и более водона- ;
порных башен.
Основными элементами водонапорной башни являются резервуар
или бак и поддерживающая конструкция — ствол. Расчетная высота
ствола башни определяется в результате гидравлического расчета во-
допроводной сети.
Для башни, расположенной в начале или посредине водопровод-
ной сети, высота ствола Яб, м, рассчитывается по формуле
Нса 4- Vfl _ (2-, — z), (6.8)
а в случае устройства башни-контррезервуара
= Ясв + /1б - (2б - г), (6.9)
где Л’,-!, — необходимый свободный напор, м; 2Л — сумма потерь напора
в сети от башни до критического узла, м; Ло — потери напора в сети
от кентррезерзуара до узла встречи потоков воды, м; ze— отметка по-
верхности земли в месте расположения башни, м; z — отметка по-
верхности земли в критическом узле, м.
Полезный объем бака водонапорной башни "й^о, м, определяют по
формуле
(6.Ю)
W — №р + U7n0)K,
126
';';i — регулирующий объем резерзуср.'; iCaxa), м\ t''s?v— ег.ри-
кссио. синий противопожарный 10-млнутиый зег.гс голи, м3.
Регулирующий объем сака W’ao.-K, м\ находят аналогично регули-
руемому объему РЧВ:
__ (?нгр Т <7ви)*1О’6О
1Й-------. <"">
где (/пар — расчетный расход воды на тушение одного пожара; л/с.
принимаемый согласно СНиП 2.04.02-84; qBB — расход воды на внут-
реннее пожаротушение, принимаемый из расчета двух пожарных струй
с расходом 2,5 л/с каждая (2><2,5 = 5 л.'с).
Исходя из рассчитанных высоты ствола до дна бака и вместимос- ?
ти бака подбирают тип водонапорной башни [17].
Типовые проекты водонапорных башен
ЦНИИЭП ин-
женерного обо-
рудования
901-5-26/70
901-5-14/70
901-5-20/70
901-5-21/70
901-5-22/70
901-5-9/70
901-5-23/70
901-5-24/70
Гипроииеель-
хоз, ЦНИЭП
инженерного
оборудования
901-5-29
Таджикгипро-
сельхозстрой
901-5-32С
Латвгипросель-
строй
901-5-33.85
901-5-35.85
901-5-34.85
9?!-5-36.85
Водонапорная бесшатрозая железобетонная башня со .
стальным баком вместимостью 300 м3 и высотой ство-
ла 21, 24, 30, 36 и 42 м
Водонапорная бесшатрозая кирпичная башня со сталь-
ним баком вместимостью 15 м3, и высотой до дна ба- ;
ка 6 и 9 м
То же, со стальным баком вместимостью 25 м3 и вы-
сотой ствола 9, 12, 15. 18 и 21 м
То же, со стальным баком вместимостью 50 м! и зысо-.
той ствола 9. 12. 15, 18, 21 и 25 м
То же, со стальным баком вместимостью 100 м’ и вы-
сотой до дна бака 12, 15, 18, 21 и 24 м
То ж-. со стальным баком вместимостью 150 и3 и вы-
сотой до дна бака 18 и 24 м
То же, со стальным баком вместимостью 200 м3 и вы-
сотой до дна бака 12, 15, 18, 21 и 24 м
То же, со стальным баком вместимостью 300 м3 и вьг--
сотой до дна бака 15. 18. 21, 24, 30 и 36 м
Унифицированные водонапорные стальные башни за-:
водского изготовления (системы Рожновского) вмести-
мостью 15, 25, 50 м3 с опорами высотой 12, 15, 18 м
То же, для строительства в районе с сейсмичностью
7...Э баллов
Водонапорные башни со сборным железобетонным
стволом и стальным баком цилиндрической формы вме-
стимостью 50 м3 и высотой до дна бака 12, 15, 18. 21,
24, 27, 30 м
То же, вместимостью 100 м3 и высотой до дна бака 12,
15, 18 м
Водонапорные башни со сборным железобетонным
стволом и стальным баком конической формы вмести-
мостью 50 м3 и высотой до дна бака 12, 15, 18, 21. 27,
30 м
То же, вместимостью 100 м3 и высотой до дна бэ> а 12.
15, 18, 21, 24. 27. 30 м
127
ГИИ Киевский Промстрой- прсект 901-5-37.87 905-5-38.87 Бееша:ровые водонапорные башни со стальным баком вместимостью 50 м3 с применением стволов из унифи- цированных сборных железобетонных элементов высо- той 12 м То же, со стальным баком вместимостью 50 м3 и вы- сотой ствола 18 м
901-5-40.87 То же, со стальным баком 100 м3 и высотой ствола 24 м
901-5-41.87 То же, со стальным баком 200 м3 и высотой ствола 24 м
905-5-42.87 То же, со стальным баком 200 м8 и высотой ствола 30 м
901-5-43.87 То же, со стальным баком 300 м3 и высотой ствола 30 м
901-5-44.87 То же, со стальным баком 300 м3 и высотой ствола 36 м
* Распространитель типовых проектов — ЦИТП, г. Москва
7. ОЧИСТКА ПОДЗЕМНЫХ ВОД
7.1. ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ
К КАЧЕСТВУ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Выбор источника централизованного хозяйственно-питьевого водо-
снабжения и оценку его качества производят согласно требований
СНиП 2.04.02-84 и ГОСТ 2874—82. При несоответствии ГОСТу источ-
ник водоснабжения по согласованию с органами санитарно-эпидемио-
логической службы может быть использован только при условии вы-
полнения дополнительных мероприятий, обеспечивающих установлен-
ное качество питьевой воды.
По микробиологическим показателям питьевая пода должна соот-
ветствовать требованиям ГОСТ 18963—73 *. Число микроорганизмов
в 1 мл воды должно быть не более 100, а бактерий группы кишечных
палочек в 1 л воды (коли-индекс) — не более 3.
Токсикологические показатели качества воды характеризуют, без-
вредность ее химического состава (табл. 34).
Подземные воды должны иметь благоприятные органолептические
показатели, такие как запах, вкус и привкус, цветность и мутность.
Запах воды при 20 и при нагревании ее до 60 °C, а также вкус и
привкус — не должен быть больше 2 баллов; цветность по платино-
кобальтовой или имитирующей шкале — не более 20 град; мутность
по стандартной шкале — не более 1,5 мг/л.
Б особых случаях по согласованию с органами санитарно-эпиде-
миологической службы допускается увеличение цветности до 35 град.
Вода не должна содержать различимые невооруженным глазом вод-
ные организмы и иметь на поверхности пленку. Специфические запахи
и привкусы, появляющиеся при хлорировании воды, не должны пре-
128
Токсикологические показатели качества воды (ГОСТ 2874—82)
Химический элемент Концентрация, мг/л, не более Методу испытаний по ГОСТ
Алюминий остаточный (А1) 0,5 18165—81*
Бериллий (Be) 0,0002 18294—81
Молибден (Мо) ; 0,25 183 08— 12
Мышьяк (As) 0,05 4152—81*
Нитраты (НО3) : 45,0 18826-73
Полиакриламид остаточный 2,0 19355—85
Свинец (РЬ) 0,03 18293—72
Селен (Se) 0,001 19413-81
Стронций (Sr) i Фтор (F) для климатических районов: 7,0 23950—80
I и II 1,5 4386-81
III 1,2 >
IV 0,7 >
вышать 1 балла. Водородный показатель (pH) должен быть в преде-
лах 6,0...9,0, общая жесткость не более 7,0 мг-экв/л.
Концентрация химических веществ, влияющих на органолептические
свойства воды, не должна превышать допустимых значений, приве-
денных в табл. 35.
Для водопроводов, подающих воду без специальной обработки, по
согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы до-
пускаются: сухой остаток до 1500 мг/л; общая жесткость —10 мг-экэ/л;
содержание железа.— 1 мг/л; марганца—до 0,5 мг/л.
Сумма концентраций хлоридов и сульфатов, исходя из предельно
допустимых для каждого из этих веществ в отдельности, не должна
быть более 1.
35. Допустимые концентрации химических веществ в воде
(ГОСТ 2874—82)
Химические элементы и их соединения Концентрация, мг/л, не более Методы испытаний по ГОСТ
Железо (Fc) 0,3 4011—72*
Марганец (Мп) 1 0,1 4974—72
Медь (Си2+) 1,0 4388—72*
Полифосфаты остаточные 3,5 18309—72
(РО3-) Сульфаты (SO2-) 500 4389— 72
Сухой остаток 1000 18164—72
Хлориды (С1~) ,‘ 350 424 а'—72
Цинк (2п-'+) 5,0 18293—72
5 743 129
7.2. УСТАНОВКИ НО ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЮ ВОДЫ
Общее содержание железа в воде питьевого качества согласно
ГОСТ 2874—82 должно составлять не более 0,3 мг/л, при превышении
этого значения воду обезжелезивают.
Наиболее эффективными методами обезжелезивания подземных вод
являются безреагентные [7, 20]. К ним относятся: упрощенная аэрация
с одно- и двухступенчатым фильтрованием; сухая фильтрация; извест-
55. Схемы установок обезжелезивания воды различными методами:
а —- вакуумно-эжекционной аэрации и фильтрации; б — упрощенной аэрации
с одноступенчатым фильтрованием; в — упрощенной аэрации с двухступен-
чаты:.! фильтрованием; г — сухой Фильтрации; д — известкования; 1 — пода-
ча исходной воды; 2 — вакуумно-эжекциоиный аппарат; 3 — каркасно-засып-
ные фильтры; 4 — резервуар промывной воды; 5 — насос; 6 — установка для
фторирования воды; 7 — водонапорный бак; 8 — отвод обезжелезенной воды;
9 — воздуходувка; 10 — скорый осзетлительный фильтр I ступени; 11—ус-
тановка для обеззараживания воды; 12 — аэрационное устройство; 13 — осве-
тительный фильтр II стуцопи; 14 — сброс воздуха; 15 — скорый фильтр с «су-
хой затрузной>; 16 — смеситель; 17 —ппхревая камера хлопьеобразовапия;
18 — тонкослойный отстойник
130
конание; вак>умно-эженшонная аэрация и фильтрование, обезжелезн-
зание воды в пласте.
Схемы установок по обезжелезиванию воды безреагеятными мето*
дамп представлены на рис. 55.
Выбор метода обезжелезивания зависит от химического состава
воды. Исходная вода должна'йметь рН>6,7; щелочность >1 мг-экв/л,
перманганантную окисляемость <0,7 мг О2 на 1 л воды, содержание
Fe3+<10 % Реобщ.
Метод фильтрования на каркасных фильтрах без вспомогательных
фильтрующих средств рекомендуется при Fe2+<3 мг/л; сухой филь-
трации—если Fe2+>3<5 мг/л; упрощенной аэрации с одноступенча-
тым фильтрованием при Fe2+>5<10 мг/л; с двухступенчатым филь-
трованием при Fe2+>I0<20 мг/л; вакуумно-эжекционной аэрации с
фильтрованием через загрузку большой грязеемкости, если Fe2+ > 10<
<30 мг/л.
Обезжелезивание воды на каркасных фильтрах осуществляют на
установках производительностью до 1000 м3/сут.
При использовании вакуумно-эжекционных аппаратов (рис. 55, а)
воду обезжелезивают путем окисления кислородом воздуха Fe2+ в Fes+
с образованием коллоида гидроокиси железа и выделений его при
фильтровании на каркасно-засыпных фильтрах.
Метод упрощенной аэрации одноступенчатым фильтрованием,
(рис. 55, б) может применяться как в самотечном (гравитационном),
так I! в напорном вариантах. Он основан на способности воды, со-
держащей Fe2+ и растворенный О2 при фильтровании, выделять же-
лезо на поверхности зерен загрузки с образованием каталитической
пленки из ионов и окисей Fe2+, Fe3+, активизирующей процесс обез-
железивания воды. В результате гетерогенного автокаталитического
процесса обезжелезивания воды обеспечивается постоянное обновле-
ние пленки как катализатора при работе фильтра.
При этом методе отпадает необходимость в устройстве дорогостоя-
щих аэрационных сооружений, так как перевод железа в Fe’+ не тре-
буется.
Упрощенная аэрация осуществляется с помощью несложных при-
способлений путем излива воды с небольшой высоты в карман или
центральный канал фильтра, либо путем вдувания воздуха в обраба-
тываемую воду.
Отсутствие специальных аэрационных устройств и контактных ем-
костей упрощает эксплуатацию и снижает стоимость очистки.
Толщина слоя фильтрующей загрузки фильтров из зернистых ма-
териалов может быть вычислена по эмпирической формуле:
г ________________vd? !п А
ka(l- n)lf“-74(3pH - 18,8)(О2] ’ (7
где v — скорость фильтрования, м/ч; d3 — эквивалентный диаметр филь-
трующей загрузки, мм; A—Cz/сф— отношение содержания Fe2* в ис-
131
56. Схема установки обезжелезива-
ния подземных вод в. пласте:
1 — Еодоза-Зорпая Скважина; 2 — фильтр;
3 — погружной насос; 4 — водоподъем-
ная колонна; 5 — напорный трубопровод;
6 — эжектор; 7 — трубопровод для зана-
чки аэрированной воды; 8 — обратный
клапан; 9 — отвод обезжелезенной воды
ходкой воде и в фильтре, мг/л; k —
константа реакции окисления же-
леза Fe2+, определяемая эмпиричес-
ким путем; аил — соответственно ко-
эффициент формы зерен и пористость
фильтрующей загрузки; t — темпера-
тура исходной воды, °C; [О2] — со-
держание в воде растворенного кис-
лорода, мг/л.
Сущность процесса обезжелезивания воды методом упращенной аэра-
ции с двухступенчатым фильтрованием (рис. 55, в) аналогична описан-
ной выше. Рекомендуется применять в напорном варианте.
Сущность метода «сухой фильтрации» заключается в том, что вода
из подземного источника (рис. 55, г) подается в скорый фильтр с за-
грузкой из зернистых материалов (песок, керамзит, антрацит, поли-
стирол, винипласт и др.). При этом в фильтрующую загрузку возду-
ходувкой нагнетают большое количество воздуха с последующим сбро-
сом его из поддонного пространства или создают в ней вакуум. В обоих
случаях в порах фильтрующей загрузки создается турбулентный ре-
жим движения водовоздушной смеси, характеризующийся завихрения-
ми и противотоками, что способствует молекулярному контакту воды
с поверхностью зерен контактной массы. На зернах загрузки форми-
руется пленка, состоящая из соединений железа, марганца (если он
присутствует в воде), что повышает эффективность процесса обезже-
лезивания воды.
Особенностью процесса является образование дегидратизировакной
пленки на зернах загрузки, состоящей из магнетита, сидерита, гетита
и гематита, имеющих плотную структуру и объем в 4...5 раз меньший,
чем объем гидроокиси железа. Продолжительность фильтроцнкла при
напорной фильтрации исчисляется от нескольких месяцев до одного
года и более. Созревание на поверхности зерен активной адсорбцион-
ной пленки происходит от 0,3 до 2 ч. Высокая грязеемкость загрузки
и отсутствие промывных вод (загрузка отмывается от соединений же-
леза 0.5...1 %-ным раствором дитианита или 5...10 %-ным раствором
ингибированной соляной кислоты либо заменяется на новую) позво-
ляют экономить чистую воду.
Метод обезжелезивания подземных вод непосредственно в пласте
водоносного горизонта показан на рис. 56.
132
36. Показатели очистки воды с использованием ферромагнитных мате-
риалов (21]
Конаектрацид экрчэиеиия,
мг/л, не Солее
Вид загрвзнеииж
исходная
коаечни
Взвешенные вещества 400 2,0
Соли жесткости (в коллоидном состоянии) 700 2,0
Железо (общее) 500 0,3
Ионы тяжелых металлов 500 0,1
Новый метод очистки воды с использованием ферромагнитных ма-
териалов, разработанный в КИСИ [21], применяют для очистки воды
от соединений железа, коллоидных загрязнений, реагентного' умягчения
воды и др. (табл. 36).
Очистка воды с использованием ферромагнитных материалов осно-
вана на агломерации загрязнений и частиц тонкодисперсной ферромаг-
нитной затравки (ТФЗ) с последующим улавливанием образовавшихся
комплексов в магнитных фильтрах.
Технологический цикл включает:
подачу в исходную воду ТФЗ и реагента в зависимости от вида
удаляемых загрязнений;
образование комплекса ферромагнитная частица — загрязнение в ка-
мере реакции; ' •
задержание ферромагнитных комплексов, содержащих загрязнения, |
в магнитном фильтре; '
водовоздушную промывку фильтра.
Особенностью предлагаемой технологии является использование ТФЗ':
с размерами зерен 0,4...0,6 мкм и постоянно намагниченных .чэталло-
ксрамических элементов. В качестве ТФЗ применяют тонкодисперсный
магнетит. Доза ТФЗ — 40...50 мг/л. Предусмотрено многократное ис-
пользование затравки после ее регенерации из промывной воды.
Применение технологии очистки воды с использованием ферромаг-
нитных материалов позволяет значительно интенсифицировать процесс,
повысить производительность и в несколько раз сократить объем очист-.
них сооружений по сравнению с существующими, в которых исключа-
ются отстойники, уменьшаются размеры фильтров и камер реакции.
Стабильность технологических процессов и компактность очистных
сооружений позволяют применять полную автоматизацию управления
системой.
Использование разработанной технологии улучшает экологические',,
условия эксплуатации очистных сооружений.
Себестоимость очистки 1 и9 воды, в среднем на 20 % меньше су-
ществующей. - ; 33
133 ‘Ж
57. Схема работы автоматической водоочистной установки для сель-
скохозяйственного водоснабжения:
1—скважина; 2— подающий трубопровод; 3 — импульсный бачок; 4 — сто-
ак; 5 — сбори:.;;! резервуар; G — восходящая труба сифона; 7 — гидрозатвор;
s — Фильтр; Э— поплавок; 10 — иоклалковая камера; 1!—трос; 12—клапан;
t3 — промывной бак; 14 — резервуар чистой воды; 15 — насос; 16 — пневма-
тический бак; 17 — отвод чистой воды
В Украинском институте инженеров водного хозяйства разработана
и внедрена автоматическая безарматурная водоочистная установка
(АБЗУ), принцип работы которой заключается в следующем. Вода из
водозаборной скважины (рис. 5") погружным электронасосом (насо-
сом I подъема) по трубе подеется в импульсный бачек, из которого по
стояку поступает в контактный резервуар.
При изливе в импульсный бачок и стекании по стояку происходит
аэрация исходной воды, а в резервуаре —контакт ее с кислородом воз-
духа.
После этого вода через фильтр наполняет бак промывной воды и
по трубе стекает в резервуар чистой воды. Насос II подъема из резер-
вуара чистой воды забирает фильтрат и через водонапорную башню
(или пневматический бак) по трубам подает потребителю.
Автоматизация управления работой насосов I и II подъемов осу-
ществлена по типовым схемам.
В начале фильтроцикла уровень воды в стояке превышает уровень
в баке промывной воды на величину начальных потерь напора в филь-
трующей загрузке.
По. мере роста потерь напора в загрузке фильтра уровни воды в
стояке и восходящей трубе сифона повышаются. При достижении рас-
четной потери напора в загрузке фильтра и заполнении водой поплавко-
вой камеры клапан закрывается.
134
.5. Водоочистная устаиогк..:
1 — с г.аяшна; 2 — трубонрсзэл исхои-
•!',П : слы; 3 — Boutairu: л рег.ерау.тр;
к — <i чльтр; 5 — бок промианой годы;
6 — резервуар чистой воды; 7 — насосы
II подъема: S — пневматический бек;
9 — трубопровод для подачи воды в во-
допроводную сеть; 10 — лабораторный
стол; 11 — шкаф управления
Одновременно с закрытием клапа-
на фильтрование воды прекращается.
Вода, поступающая по трубе и нахо-
дящаяся в импульсном бачке и по-
плавковой камере, направляется в си-
фон и заряжает его.
После зарядки сифона давление воды на клапан снизу становится
меньше, чем сверху, и он открывается. Затем вода из бака промыв-
кой воды по трубам, из нижней поддренажной зоны фильтра устрем-
ляется через фильтрующую загрузку, промывает ее в кипящем состоя-
нии и вместе с отмываемыми загрязнениями по сифону через гидро-
затвор и трубопровод отводится в канализацию (сток).
Промывка фильтра продолжается до момента обнажения нижнего
конца прерывающей трубки, что приводит к срыву вакуума в сифоне
и переключению установки-на режим фильтрования.
При необходимости промывки скважины (после замены насоса) за-
движку на сбросном трубопроводе открывают и вода уходит в кана-
лизацию (сток).
После обработки такой воды на АБВУ содержание железа в ней
обычно не превышает 0,1 мг/л.
При производительности системы водоснабжения 25...2000 м3/сут'
все элементы блока водопроводных сооружений размешают в типовых
зданиях насосных станций с размерами в плане от 6X6 до 6X12 м
(рис. 58).
В установках по обезжелезиванию воды производительностью 200..'./'
3000 м3/сут, разработанных НИДТИ ГХ МЖКХ УССР использован но-
вый способ очистки воды.
Для загрузки фильтров взамен традиционно используемого песка
применяют колотый отмытый гранитный щебень с коэффициентом фор-
мы зерен в 3,8 раза выше, чем песка.
У гранитного щебня пористость разная, в 4 раза и более выше, чем
у песка, различны также и камеры пор.
При применении высокопроизводительных фильтров (рис. 59) за-
водского изготовления (Днепропетровск, Рени, Межевая, Фастов, Ко-
ростышев и др.) капитальные затраты уменьшаются в 6...10 раз, стро-
ительство ведется в течение 1...3 мес. Установки не требуют устройства
отапливаемых помещений.
Все коммуникации к фильтрам обезжелезивающих установок кахо-
135
Техническая характеристика фильтра
А1атер ।: ат загрузки
Диаметр фракции фильтрующего
слоя, мм
Скорость фильтрования, м/ч, при
режимах:
нормальном
форсированном
Промывка фильтра
Интенсивность промывки, л/с-м2:
водой
воздухом
Аэрация воды
Скорость выхода воды из отверстий
аэратора, м/с
Расход воды на промывку
Фильтроцикл, сут
Гранитный щебень
5...10
15...20
До 35
Водовоздушная
15...20
30...35
Упрощенная с высоты
0.8...1.0
1.5...2
0,5...1,2 % производительности ус-
тановки за фильтроцикл
2...5
дятся в подземной камере, а сам фильтр устроен так, что его днище
расположено выше уровня воды в приемном резервуаре. В случае пре-
кращения подачи воды на фильтр емкость опорожняется, в результате
чего исключается замерзание фильтра.
Вез переделки конструкции фильтра производительность его можно
увеличить в 2...3 раза.
Этот способ обезжелезивания воды может применяться как на круп-
ных водопроводных станциях (безнапорные схемы), так и на объек-
тах с малым водопотреблением (напорные и безнапорные схемы).
Аэрационное устройство монтируют в резервуаре башни. Для доступа
воздуха в зону аэрации и создания интенсивного его обмена в резер-
вуаре башни открывают люк и окна. В некоторых случаях ствол башни
используется как корпус фильтра, в который подастся аэрированная
вода снизу вверх.
Строительная стоимость фильтров с загрузкой из гранитного щеб-
ня ниже, чем с загрузкой из кварцевого песка, так как требует мень-
шего объема загрузки и площади застройки. Кроме того, стоимость
1 м3 гранитного щебня — 7...12 р (он более доступен), а 1 м3 кварцевого
песка — 23 р.
При эксплуатации новых установок расход хлора уменьшается
в 8...10 раз, так как хлорируется очищенная вода, не содержащая же-
леза.
Переоборудование существующих станций обезжелезивания воды с
применением нового способа ее очистки позволяет высвободить больше
половины производственной площади или на тех же сооружениях обез-
железить в 2...3 раза больший объем воды.
При внедрении нового способа обезжелезивания воды на одном
объекте высвобождается до 15 чел. обслуживающего персонала, а об-
щие эксплуатационные расходы снижаются на 50...80 тыс. р. год.
136
59. Схема фильтра для обезжелезивания подземных вод:
1 — корпус; 2 — трубопровод для отвода промывной воды; 3 — площадка для
обслуживания; 4 — жалюзи для регулирования степени аэрирования воды;
а — аэратор; 6—воздушный дренаж; 7 — водяной дренаж для отвода филь-
трованной воды и подачи промывной
7.3. УДАЛЕНИЕ МАРГАНЦА ИЗ ВОДЫ
В аодах подземных источников могут содержаться соли двухва-
лентного марганца в ионной форме в концентрациях до 0,4...0,5 мг/л.
Согласно ГОСТ 2874—82 содержание марганца в питьевой воде огра-
ничивается до 0,1 мг/л, а ряд промышленных производств (текстиль^
ной промышленности, бумажной, фото-, кинокопировальной и др.),
потребляющих воду из подземных источников, ограничивают его со-
держание в воде до концентраций 0,01.„О,05 мг/л.
В практике водоочистки применяют различные методы удаления
иарганна: обработка воды перманганатом калия; метод глубокой аэра-
ция; использование сильных окислителей; ионный обмен; биохимичес-
кий метод удаления марганца, метод «Вирсдокс».
Очистка воды от соединений марганца обработкой перманганата 1
калия происходит за счет окисления последним двухвалентного мар-
ганца Мпг+ с образованием малорастворимой двуокиси марганца.
Для удаления марганца из подземных вод могут быть использова-
ны открытые или напорные фильтры (типа Н-катионитовых), загру-
женные крупнозернистым песком с размерами зерен I...2 мм и высотой
слоя песка 1200 мм.
Раствор перманганата калия КМпО4 насосом-дозатором закачива-
ется в трубопровод, подающий воду на фильтры.
Раствор перманганата калия приготавливают и хранят в железо-
бетонных баках, оборудованных стальными, полиэтиленовыми или ви-
нипластсвыми трубопроводами. При этом используется горячая вода
температурой 5О...6ОСС и интенсивное перемешивание в течение 2...3 ч
механическими мешалками или при помощи сжатого воздуха.
Расход рабочего раствора КМпО4, л/с, определяется по формуле
С-3'500
(7.2)
где Q — расход поступающей на сооружения воды, м’/ч; Д — доза рас-
твора КМпО4, г/м’; с — концентрация КМпО4 в рабочем растворе, г/л.
Дли окисления 1 мг Мп2 доза раствора КМпО4 составляет 2,Об мг.
Концентрация рабочего раствора перманганата калия принимается
не более 3 %.
Для увеличения фпльтроникла одновременно с раствором КМпО4 в
обрабатываемую воду ьводят 3...4 мг/л активированной кремпекислоты.
При обработке воды перманганатом калия концентрация марганца
снижается на 95...99 %.
Удаление марганца методом глубокой аэрации с последующим филь-
трованием осуществляется на сооружениях, технологическая схема
которых включает вакуумно-эжекниенные устройства и скорые фильтры
с зернистой загрузкой. Первоначально под действием вакуума, созда-
ваемого вакуумно-эжекционными устройствами, из воды удаляется сво-
бодная углекислота СО2 (pH повышается до 8...8,5). Затем обрабаты-
ваемая вода насыщается кислородом воздуха, диспергируется до ка-
пельного состояния и фильтруется.
Описанная технологическая схема удаления марганца из воды наи-
более эффективна, если в подземных водах содержатся также и соли
железа. Здесь параллельно протекают и процессы дегазации воды.
Удаление марганца из подземных вод может быть достигнуто по
методу «Виредокс». В условиях достаточно высоких значений pH при
введении в подземный поток воды, содержащей растворенный кисло-
род, одновременно с окислением Мп2+ происходит окисление Fe2+, их
138
и задгржаги ? -• г • г • : -/'oro tc?x . -.•нтг . ia лрйи'?
не.с демапышацлл сущесглг--.е э;с:- зыаахг слзх а м-р-?/
г' :е:;-С жтсрии. Метод экономз-.иый. относительно прос 3 и с miseries
целесообразным при концентрации марганца в r.c.-.v .мной ъоде д:
О.'> мг/л и высоких значениях pH.
При очистке подземных вод ст солей двухвалентного марганца ша-'
роко используется применение окислителей таких, как хлор и его про-/
изводных (озон, кислород воздуха). । . Jras
Наибольшее практическое применение для очистки воды от Мд?*;
имеет хлор. Скорость окисления ионов марганца хлором зззисит от
значения pH воды. Установлено, что эффект окисления хлором может
быть наиболее максимальным при зйачениях pH равном 8...Э.5. Посколь-
ку подземные воды часто имеют рН = 6,5...7,5, т. е. близкую к нейтраль-
ной, то, как правило, чаще всего требуется подщелачивание воды из-/
вестью, что одновременно способствует ее умягчению.
Двуокись хлора СЮ2 и озон О3 окисляют Мпг+ за 10...15 мин при
pH 6,5 ..7. Расход СЮг или О3 на окисление 1 мг Мп!+ составляет со-
ответственно 1,35 и 1,45 мг. 1
Ионы двухвалентного марганпа могут быть удалены из 'воды на
Na-катионитовых и Н-катионитовых фильтрах при глубоком умягчении
воды и удалении из нее железа.
Марганец удаляют из воды также биохимическим методом при про-
пускании ее через напорные фильтры с грубозернистым песком (dfp«
«3 мм) слоем высотой 1,5 м и засеянных небольшим количеством
марганцепотрсбляюших бактерий.
Поглощая марганец, отмирающие бактерии образуют на поверхнос-
ти фильтрующей песчаной загрузки пористую биологическую массу,
содержащую окислы марганца, служащие катализаторами окисления
Мпг+.
При скорости фильтрования 22...30 м/ч из подземных вод полностью
удаляются соли двухвалентного марганца.
7.4. УМЯГЧЕНИЕ ВОДЫ
Подземные воды характеризуются повышенной жесткостью. Вода,
предназначенная для хозяйственно-питьевых целей, согласно ГОСТ
2874—82 должна подвергаться умягчению, если жесткость ее превы-
шает 7 мг-экв/л, а в особых случаях 14 мг-экв/л. Процесс умягчения
воды связан с удалением из нее солей жесткости Са (НСО3) nMg(HCO3).
Умягчение воды производятся также для некоторых производств,
например, текстильных, химических, бумажного и др., где жесткость
воды должна быть не более 0,7—1 мг-экв/л.
Классификация методов умягчения воды и основные показателя
технологического процесса представлены в табл. 37. Термический метод
умягчения применяют для подготовки воды в небольших количествах,
которая используется для питания котлов низкого давления. •
139
Показатель
Характеристика процесса
Область применения
Расход воды на собствен-
ные нужды
Условия эффективного при-
менения:
мутность исходной во-
ды, мг/л
жесткость воды,
мг-экв/л
остаточная жесткость
воды, мг-экв/л
температура воды, °C
37. Классификация методов
термический
Методы
Воду нагревают до температуры выше
100 °C, при этом удаляется карбонат-
ная и некарбонатная жесткости (в ви-
де СаСОз, Mg(OH)2, гипса)
Устранение карбонатной жесткости из
воды, употребляемой для питания кот-
лов низкого и среднего давления
До 50
Карбонатная жесткость с преобладани-
ем Са(НСОг)2, некарбонатная жест-
кость в виде гипса
Карбонатная жесткость:
до 0,035,
до 0,70
До 270
Декарбонизацию воды реагентными способами, например известко-
ванием применяют в тех случаях, когда требуется одновременное сни-
жение жесткости и щелочности воды при pH 9,6...9,7. Значение pH
воды должно быть 9,6...9,7 для осаждения кальция и 10,8...10,9 — для
магния.
Са2+
Необходимая доза извести при соотношении в исходной воде
НСОГ
определяется по формуле
_ 28 Г (С°2> + (НѰà } •
“ [“22“ Т 61
Са2+
а при —-—
F 20
20
61
Ои
+ .2*. + 0,5
е
100
Си
(7.3)
Г) — 2g (СОз) । о (НСОз )
и 22 61
и
НСО3~
“61“
(Са2+) V D.
е
20
100
Си ’
(7.4)
140
•, ЯЛ.‘|ы {Г |
rm аэзч
В воду добавляют из-,
весть, устраняющую
карбонатну!о и магни-
евую жесткость, а так-
же соду, устраняющую
некарбонатную жест-
кость
Неглубокое умягчение
при одновременном ос-
ветлении воды от взве-
шенных веществ
Не более 10 %
Умягчаемая вода про-
пускается через катио-
новые фильтры
Исходная вода
фильтрует :я через
полупроницаемую
мембрану
До 500
5...30
До 0,70
До 90
Глубокое умягчение во-
ды, содержащей незна-
чительное количество
взвешенных веществ
До 30 % и более, про-
порционально жестко-
сти исходной воды
Не более 8
Не выше 15
0,03...0.05 при односту-
пенчатом и до 0,01 при
двухступенчатом кати-
онировании •
До 30 (глауконит)
до 60 (сульфоугли)
Глубокое
ние воды
10% .
До 2,0
До 10
уМЯГЧ!
g ж
0.01 и ниже
До 60
где Са2+, СО2, НСОз- — концентрации в исходной воде кальция, угле-
кислоты. гидрокарбонат-понов, мг/л; DK — доза коагулянта (FeCl3 или
l'eSO4), вводимого в воду для интенсификации процесса осаждения
продуктов реакции (считая по безводному продукту); е — эквивалент-
ная масса коагулянта (54 мг/мг-экв-—для FeCl3; 76 мг/мг-экв— для
FeSOj); Си— содержание СаО в извести, %. ; ...
Для снижения некарбонатной жесткости « воду, кроме извести, до-
бавляют соду NajCOs, т. е. применяют известково-содовый метод
умягчения.
Дозы извести и соды, мг/л, определяют по формулам:
= 28
СО/
22
— 24-
НСОз Mg • DK o s
61
Dc =53
Са^ , Mg2+
20 12
DK
е
НСО3_
~бГ~
100
100
С с '
141
где .’•1g2+— концентрация магния в умягчаемой воде, мг/л; Сс—содер-
жание NaCO3 в техническом продукте, %.
При декарбонизации или содово-известковом умягчении подземных
вод осаждение карбоната кальция осуществляют в вихревых реакторах
с последующим доосветлением воды на механических фильтрах.
Вихревые реакторы проектируют открытыми или напорными. Угол
конусности равен 15...200; скорость восходящего потока на уровне во-
доотводных устройств 4...6 мм/с. Вихревой реактор загружают кон-
тактной массой из молотого известняка, кварцевого песка или мрамор-
ной крошки с зернами размером 0,2...0,3 мм из расчета 10 кг на 1 м3
объема реактора.
Фильтры заполняют песком с размерами зерен 0.5...1.2 мм с верх-
ней промывкой загрузки.
_ / Са2+ НСОз \
При соотношении I - 1 <—“—I в°Да после вихревого реактора
подлежит осветлению в осветителях, а затем на механических филь-
трах. Осветители применяют коридорного типа.
Умягчение воды путем катионирования (ионообменный метод) за-
ключается в фильтровании ее через так называемые катиониты, обла-
дающие способностью обменивать катионы содержащегося в них натрия
или водорода на катионы кальция или магния, растворенные в воде
а обусловливающие се жесткость.
Технологические показатели применения различных схем установок
для умягчения воды ионным обменом приведены в табл. 38.
Объем катионита в Na-катионитовых фильтрах I ступени м3,
определяется по формуле
KNa = „г-Na • .
',срао
где Qxa — полезная производительность умягчительной установки, м3/ч;
Жо — общая жесткость умягчаемой воды, мг-экв/л; п — число регене-
раций фильтра в сутки (п=1...3); —рабочая обменная емкость
катионита при Na-катионировании, г-экв/м3.
Е= а^а ?Na£no.™ - 0,5^Жо, (7.8)
Na
где аэ — коэффициент эффективности регенерации, принимается с уче-
том требуемой жесткости умягченной воды и общего солесодержания
исходной воды по графику (рис. 60, а); $№— коэффициент снижения
обменной способности катионита из-за присутствия натрия в умягчен-
ной воде, принимается по графику (рис. 60,в); q — удельный расход
отмывочной воды равный 4...5 м3 на 1 м3 катионита; £полп— полная
динамическая обменная емкость катионита, по паспортным данным.
Общая площадь рабочих Na-катионитовых фильтров F, м2, равна:
F = W'Na/ANa,
где Ах» — высота слоя катионита в фильтре, м.
142
38. Технологические схемы установок |6О|
Технологическая схема Фильтре Область г ииеимц
Общая жест- кость» мг-зкв/л О С и:а я мелоч- ное? ь, мг-экв/л
Одноступенчатое Na- Определя- Равна щелоч- Для неглубокого у
катионирование ете^ по графику (см. рис. 60) ности исход- ной воды умягчения воды/7- когда не требует-у ся снижения се щелочности
Двухступенчатое Na- 0,01...0,02 То же Для глубокого
катионирование умягчения воды,-:
когда не требует-^
ся снижение ее'
щелочности адя
Параллельное H-Na- Определя- 0,35 Для неглубокого*
катпонирование; сме- ется по умягчения воды с
шивание катиониро- графику одновременным
ванных вод и удале- (см. рис. снижением ее ще-
ние двуокиси угле- 60) лочности
рода 0,01 0,4
Параллельное H-Na- Для глубокого
катионироваиие; сме- I умягчения" воды.
шение катионирован- . 1 1- • содержащей С1~уЙ
ных вод, удаление ! ' • 4-SO2- не болеё'
двуокиси углерода и умягчение па Na-ка- тионитовых фильтрах 11 ступени 3...4 иг-экад и Na4- не более 1„2' мг-экв. л
Последовательное Н- 0,01...0,02 0,7 Для умягчения
Na-катионирование; 1 вод жесткостью
Н-катионирование ча- 1 . ; .J более 6 мг-экв/л
сти воды; смешение ! с общим солсса-
катиоиироваиноп во- держанием болей
ды с исходной, уда- 700 мг/л и карбо-’
ление двуокиси угле- ватной жестко--
рода и умягчение на • стью менее 50.%
Na-катионитовых фи- общей ..Я
льтрах I и II ступени Последовательное Н- 0,1 0,7... 1,5 .
Для умягчения
Na-катионирование с. вод с общим со’-'
голодной регенераци- лесодержанием~до
ей Н-катионитовых 1500 мг/л •
фильтров и удалени-
ем двуокиси углеро- -
да после них Na-Cl-ионирование 0,5...0,7 .14-
0,02 Для умягчения
путем последователь- воды с содержа-
ного пропуска воды нием ci_-j-so2-
через Na-катионито- 4 <
вые фильтры и затем менее 200 иг/л/
через анионитовые фи- когда желательней
льтры либо фильтры избежать приме-
со смешанной загруз- 1 нения кислотШИ
143 для снижения щё-
1 ।
Продолжение т а б л. 38
Фильтрат
Технологическая схема Общая жесткость, мг- экв/л Общая щелоч- ность, .мг-экв/л Область применения
кой кз катионита и сильноосновного ани- онита Известкование и Na- катионирование 0,1 1...1,5 без по- догрева) ; 0,3 (при по- догреве до 80 °C) лочности ВОДЫ Для умягчения поверхностных вод и вод с вы- сокой щелочно- стью (5 мг-экв/л)
По найденной общей площади фильтров и табл, 39 подбирают диа- •-
метр и число напорных Na-катионитовых фильтров. Число рабочих-
фильтров должно быть не менее двух. Кроме рабочих, предусматрива-
ется един резервный фильтр.
При W\-a>500 м3 вместо напорных можно принять открытые желе-
зобетонные Na-катионитовые фильтры.
Скорость фильтрования выбирается в зависимости от общей жест-
кости воды:
м/ч при Жо до 5 мг-экв/л
м/ч при 5<Жо<10 мг-экв/л
и^Ю м/ч при 10 <Жо^15'мг-экв/л
60. Графики зависимости жесткости умягченной воды от эффектив-
ности регенерации:
а — Na-катионироваиие; б — Н-катионпровапие; в — кривая зависимости ко-
эффициента от отношения концентрации в воде натрия к се общей жест-
кости; Со6и— общее солесодержание воды, мг.экв/л; Cl- + so^+—суммарная
концентрация С1~ ж so3+ в воде, мг.экв/л; СМа/Ж0 — отношение концентрации
Na в воде к ее общей жесткости
144
39. Характеристика катиоиитокыЧ фильтре» |; [
•— > j
2 3 з
Наименование фильтра Шифр d н 2. я * >•
f'- с о о С ~ «Г
ее о. и н 3 О а - о £3 ij
1 • Натрий-катионитовый . 1000 3688 1012 5,0 ' 350
I ступени — 1500 3980 1660 10,0 520
Натрий-катионитовый — 1000 2978 926 3.5 390
II ступени Водород-катионитовый — 1500 3373 1614 7,5 62а
. 1060 3598 1039 5,0 420
I ступени — 1500 3928 1692 10,0 580
Водород-катионитовый — 1000 2923 957 3,5 440
II ступени 1500 3314 1678 7.5 660,
Ионообменный натрий- ФИПа 1-1,0-6 1000 3753 1068 5.9 —
катионитовый I ступени ФИПа 1-1,4-6 1400 4016 1771 6,8 "ЧП
ФИПа П-1,0-6 1000 3040 984 4,7
То же, II ступени ФИПа П-1,0-6 1400 3410 1666 5.6
Ионообменный водород- ФИПа 1-1,0-6 1000 3660 1069 5,9 -
катионитовый I ступени ФИПа 1-1,4-6 1400 3962 1760 6.8
То же, II ступени ФИПа П-1,0-6 1000 2988 966 4.6 • » -
ФИПа II-1.4-6 1400 3352' 1720 5,7
ФИПа 1-2,0-6 2000 4930 2630 15.0 1050
Ионообменный парал- ФИПа 1-2,6-6 2600 5200 4258 27,0 1500
лельноточный I ступени ФИПа 1-3,0-6 3000 5470 5187 36,0 1750
(водородный и натрие- ФИПа 1-3,4-6 3400 5740 7398 47.0 2400
вый) • ФИПа П-2,0-6 2000 3630 2089 13,0 1080
То же, II ступени ФИПа 11-2,6-6 2600 4015 3697 20,0 1550!
ФИПа П-3,0-6 3000 4385 4750 30,0 2000
Регенерация Na-катионитовых фильтров осуществляется раствором
технической поваренной соли. Расход соли должен быть таким, чтобы
фильтрат имел жесткость 0,1,„О,15 мг-экв/л.
Глубокое умягчение (до 0,01...0,02 мг-экв/л) возможно только при
двухступенчатом Na-катионировании.
Необходимую площадь фильтров II ступени определяют, приняв
расчетную скорость фильтрации до 50 м/ч и потери напора в фильтре
15 м.
Расход воды при использовании Н-катионитовых фильтров опреде-
ляют по формуле . /77
Qh — Фполезн—1—щ~* Р-10)
где Сполезв — полезная производительность станции, м3/ч; Щ—щелоч-j
ность исходной воды, мг-экв/л; а — заданная щелочность умягчаемой
воды, мг-экв/л; А — суммарное содержание в воде хлоридов и сульфа- _
тон. мг-экв/л.
1/.5 . i-i^l
ибъем катионита в Н-катионитовых фильтрах \VB, м* * 3, определяют
по формуле
24(?Н(ЖО + С№)
где С.\а — концентрация натоия з умягченной воде, мг-экв/л; £н —
' раб
рабочая обменная емкость Н-катионита, вычисляемая по формуле
^раб аэ ^полн 0,5д(Жо + С№), (7.12)
где а” —принимают по графику (см. рис. 60,6).
Технологические схемы установок по умягчению воды катионирова-
нием представлены на рис. 61.
Умягчение подземных зод диализом производится крайне редко. Ме-
тод используется для глубокого умягчения воды с остаточной жестко-
стью 0,01 мг-экв/л и ниже.
7.5. ОБЕСКРЕМНИВАНИЕ ВОДЫ
Веды подземных источников могут содержать кремниевую кислому
в иснно-дисперсном или коллоидном состоянии от 1 до 40 мг/л и более.
Высокие концентрации соединений кремниевой кислоты в воде не позво-
ляют ее использовать в теплоэнергетике для питания паровых котлов
и теплообменных аппаратов, в фармацевтической и текстильной про-
мышленности, в металлургии и других отраслях народного хозяйства.
Обескремнивание подземных вод может быть достигнуто следующи-
ми методами: осаждением известью; сорбцией гидроокисями железа,
алюминия; окисью или гидроокисью магния; фильтрованием через маг-
незиальный сорбент; ионным обменом; электрокоагуляцией.
Выбор метода обескремнивания воды зависит от исходной величины
кремниевой кислоты в подземных водах, требуемого качества воды и
других показателей.
Схема установки обескремнивания воды известью с подогревом ее
паром в теплообменнике показана на рис. 62, а- Повышение темпера-
туры водь: и насыщение ее известью позволяют ускорить процесс обес-
кремнивания. Далее вода осветляется фильтрованием. Очищенная вода
содержит не более 0,35...0,50 мг/л SiO3-.
Одновременно снижаются жесткость воды до 0,01 мг-экв/л и ще-
лочность до 0,3 мг-экв/л, удаляется углекислота.
01. Технологические схемы умягчения воды:
а — одноступенчатого Na-катпоиирования; б — двухступенчатого Na-катиопи-
рования; в — параллельного; г — последовательного; д— совместного H-Na-
катионп’рования воды; 1— подача исходной воды; 2 — Na-катионитовый
фальтр; 3 — бак с раствором поваренной соли для регенерации катионита;
4 — бак е частично умягченной водой для взрыхления катионита; 5 — бак с
умягченной водой, 6 —- насос; 7 — отвод умягченной воды; 3 — Na-катиоии-
совый фильтр II ступени; 8 — бак для хранения раствора кислоты; 10 — де-
газатор; 11 — вентилятор; 12 — группа водород-катионитовых фильтров; 13 —
резервуар умягченной воды; 14 — солерастворитоль; 15 — буферный Na-ка-
тионптовый фильтр; 16 — H-Na-катионитовый фильтр
146
62. Схемы установок обескремнивания воды:
а — известью с подогревом; б — гидроокисью магния при высокой темпера-
туре; 1 — подача исходной воды; 2 — теплообменник; 3 — насос-дозатор; 4 —
Сак для известкового молока: 5 — дегазатор; 6— сатуратор; 7 — фильтре
мраморной' крошкой; 8 — скруббер; 9 — повысительный насос; 10 — напорный
осветлитель; 11—фильтр с мраморной (или антрацитовой) крошкой; 12 —
Ма-катионитовый фидьтр с термостойким катионитом; 13 —отвод декремпи-
зированной воды; 14—греющий пар; 15 — реагентный бак; 16 — осветитель с
каскадным подогревателем; 17 — фильтр, заполненный гидроокисью магния
или антрацитом; 1S — насос для рециркуляции осадка
Обескремнивание зоды обработкой солями трехвалентного железа
FeC!: или Fe2-(SO4)3 достигается при их расходе (в расчете на безвод-
ный продукт) 10...15мг на 1 мг удаляемой кремниевой кислоты (SiO2~).
Остаточное содержание кремнекислоты — 3...5 мг/л. Оптимальное зна-
чение рН=8,5...9,5 поддерживается добавлением извести. Доза извести
в расчете на СаО, мг/л, равна;
Z?„ = 28( JCPsl- + ' (7-13)
148
1..-. : CC':'j — сглурж.'.ни: в воле с~.".одной двуокиси углерода, мг/л;
£»,- доза FeC!3 или Fe3(SO<)3 в расч:-те из безводные продукты, мг/л;
с - эквивалентная масса, мг/мг-экв (для геС’> — е = 51, для
Fe.(SO4)3 — <?к = 67).
Обескремнивание воды обработкой гидроокисью алюминия (A!1(SO4)a)
производится дозами до 15 мг на 1 мг удаляемой SiO1”. Оптимальное
значение pH=8,5 поддерживается за счет подщелачивания известью/
доза которой определяется по формуле (7.15). Эквивалентная масса
для A12(SO4)3 — ек = 57 мг/мг-экв.
Схемы сооружений для обескремнивания подземных вод обработкой
солями трехвалентного железа или гидроокисью алюминия аналогичны
предыдущей (см. рис. 62, а).
Удаление из воды кремниевой кислоты сорбцией окисью или гидро*
окисью магния осуществляется на установке, схема которой представ-
лена на рис. 62, б.
Процесс активизируется при подогреве воды до температуры 35...
45 °C. При этом остаточное содержание кремниевой кислоты не превы-
шает 2 мг/л, а при увеличении температуры воды до 86... 105 °C —
0,5 мг/л. Расход MgO в этом случае составляет 5...7 мг на 1 мг уда-
ления SiO2-.
з
Вместо дорогостоящего оксида магния в качестве реагентов исполь-
зуют каустический магнезит или обожженный доломит.
Оптимальные условия протекания процесса: рН>10, температура
воды — 40...50 °C.
Дозу каустического магнезита или обожженного доломита, мг/л,
определяют по формуле:
[12(SiO32-)-l,7(Mg2+)]100
wo =-------------, (-.14)
''MgO
где SiO2- — содержание соединений кремния в исходной воде, мг/л;
Mg2" — содержание магния в исходной воде, мг/л; Смго *— содержание
MgO в каустическом магнезите или обожженном доломите, %.
Если щелочность исходной воды более 2 мг-экв/л, следует преду-
сматривать добавление извести, дозу которой, мг/л, определяют по фор-
муле
^о^СаО
100
d -222
и с
'-'И
^- + Жк + 2^_+^_ + 0,5
28
(7-15)
где СО?, Mg2+ и Жк — соответственно содержание в исходной воде
двуокиси углерода, магния, мг/л, и карбонатная жесткость, мг-экв/л;
DK — доза коагулянта FeSO< или FeCl3, добавляемого для улучЩения
осаждения взвеси, мг/л; ек —эквивалентная масса (для FeSO« — et: =
= 76 и для FeCl3 — ек = 54 мг/мг-экв); Ссао — содержание СаО в ка-
устическом магнезите или обожженном доломите, %.
149
Скорость восходящего потока воды в зоне осветления осветлителя
принимают равной 0,7...0,8 мм/с, высоту слоя взвешенного осадка 3,5...
4,5 м и зоны осветления 2...2,5 м.
Оптимальная температура процесса обескремнивания — 40 °C. При
увеличении температуры воды SiO^— составляет 0,3...0,5 мг/л.
При обескремнивании воды фильтрованием ее через магнезиальный'
сорбент (полусбожженный доломит, измельченный каустический маг-
незит, обработанный соляной кислотой) концентрация уменьшается до
0,1...0,3 мг/л. При этом высота слоя сорбента в фильтре 3,4...4,0 м, тем-
пература воды 40...50 °C, скорость фильтрования до 10 м/ч.'
Недостаток метода заключается в том, что через каждые 6 мес не- ’
обходимо менять загрузку в фильтре, поскольку сорбент не регенери-
руется.
Анионитовый метод обескремнивания воды обеспечивает снижение
концентрации S1O3- до 0,03...0,05 мг/л.
Сущность метода заключается в том, что воду пропускают через
Н-катионитовые фильтры, где из нее извлекаются катионы Са2+, Mg2+,
К+, Na+. Затем вода проходит через фильтры со слабоосновным анио-
нитом, где из нее извлекаются анионы кислот SO2~, Cl~, NO~. Далее
вода проходит дегазацию, где удаляется углекислота. Затем для уда-
ления слабой кремниевой кислоты ее пропускают через фильтры с силь-
ноосисвным анионитом.
Стоимость данного метода обескремнивания воды высока.
Обескремнивание воды электрокоагуляцией с использованием алю-
миниевых растворимых электродов основано на способно ли гидроокиси
алюминия, образующейся в процессе растворения анода, сорбировать
сссдвиения кремниевой кислоты. Метод весьма эффективен. Может быть
использован при глубоком обескремнивании воды с исходным S1O2-
до 40 мг/л. Расход алюминия при этом составляет 50 г/м3, электро-
энергии — 0,5 кВт-ч/м3.
7.6. ОПРЕСНЕНИЕ СЛАВОМПНЕРАЛПЗОВАИПЫХ ВОД
К слабоминералпзовапным относят подземные воды с минерализа-
цией (содержанием сухого остатка) от 100 до 3000 мг/л. Преобладаю-
щий химический состав воды — сульфатный, реже — хлоридный.
При организации сельскохозяйственного водоснабжения слабомине-
рализоваииые подземные воды могут быть использованы для орошения
полей и угодий, водопоя скота и птиц, что имеет большое значение для
водообеспечения народного хозяйства в районах с ограниченными вод-
ными ресурсами. Кроме того, увеличение использования ресурсов этой
категории подземных вод играет положительную роль в формировании
ресурсов пресных подземных вод. Минерализованные и слабоминера-
лизеваняые воды, занимая на огромных площадях подземные емкости,
при определенных условиях исключают возможности для накопления
150
40. Ориентировочные ванные пелесое Гр; ,и.:-;о г.римп сг » мг?<,’С» or
ресчения волы |2' )
Методы опреснения Соде; л-лмие солей •? вехе, мг/л
исходной опр еснекной
Ионный обмен До 3 000 500... 1 000
Электродиализ 2 500...15 000 500... 1 000
Дистилляция Более 10 000 1...50
Гиперфильтраиия 3 000...3 500 300... 1 000
Замораживание Более 5 000 300...1 000
в них пресных подземных вод. Перетекая в расположенные поблнзос
горизонты пресных подземных вод, слабоминерализованные воды уху.
шают их качество и уменьшают их ресурсы (Крым, северное крьи
Причерноморского артезианского бассейна и др.).
Для использования слабоминерализованных подземных вод в хозя
ственно-питьевом водоснабжении необходимо их опреснение.
Существующие методы опреснения воды подразделяют на такие о
новиые группы: с изменением н без изменения агрегатного состоят
воды.
К первой группе методов относят дисциляцию с использование
обычного топлива, ядерного горючего, солнечного тепла или тепла ге<
термальных вод; нагрев воды до сверхкритических параметров; зам<
ражнвание с охлаждением воды природным или искусственным (с п<
мощью холодильных машин) холодом; замораживание отнятием тепл
испарением воды в глубоком вакууме или испарением впрыскиваемых
опресняемую воду легкокипящих жидкостей — углекислоты, бутана и д;
Ко второй группе методов относят химический с ионным обмене!
осаждением растворенных соединений; электродиализ; экстракцию вод:
органическими растворителями, в виде кристаллизационной воды крш
таллогидратов; гиперфильтрацию (обратный осмос); электролиз раствс
репных солей с поглощающими электродами; биологический; ионоосмс
тичесхий.
В настоящее время практическое применение получили ионный об
мен, электродиализ, дисцилляция и обратный осмос.
При проектировании установок для опреснения слабомннерализо
ванных подземных вод выбор метода необходимо производить на ос
новании технико-экономических расчетов с последующим сравнение!
вариантов (табл. 40).
Опреснение воды ионным обменом производят последовательны!
фильтрованием ее через гранулированные Н-катионитовые и ОН-анио
литовые фильтры.
Опреснение слабоминерализованных вод с исходным солесодержа
пнем до 2000...3000 мг/л может проводиться на одноступенчатой иона
обменной установке (рии. 63).
151
63. Схема одноступенчатой установки ионитового опреснения воды:
1—подача исходной воды; 2 — Н-.чатионитоаые фильтры; 3 — дегазатор; 4—
промежуточный резервуар; 5 — насос; 6 — анионптовые фильтры; 7 — буфер-
ный Ха-катионптовый фильтр; 8 — отвод опресненной воды
При прохождении воды через Н-катионитовые фильтры происходит
обмен катионов, растворенных в воде солей, на Н-ионы ионита.
При фильтровании через анионитовые фильтры (в частности, через
ОН-анионит) Н-катионированной воды происходит обмен анионов силь-
ных кислот на ОН-ионы анионита. Аниониты слабых кислот (угольной,
кремниевой) сорбируются слабоосновными анионитами только после
практически полного удаления из воды анионов сильных кислот. Коли-
чество фильтров в каждой группе при непрерывной работе установки
должно быть не менее двух.
Через ионитовую установку пропускают лишь часть воды так, чтобы
после смешивания ее с остальной получить в опресненной воде соле-
содержанис не выше значений, регламентируемых ГОСТ 2874—82 (для
хозяйственно-питьевых целей—500...1000 мг/л, в том числе хлоридов —
не более 350 и сульфатов —до 500 мг/л). В расчетах остаточное соле-
содержание при одноступенчатой схеме копирования следует принимать:
при солесодержании исходной воды 4000 мг/л—до 150; 2000 —до 25;
1500 — до 15 мг/л.
Катионитовые фильтры I ступени рассчитываются аналогично мето-
дике, описанной ранее.
Площадь анионитовых фильтров I ступени F, м2, определяется по
формуле
где Q _ производительность анионитовых фильтров I ступени, м3/сут;
и — число регенераций авионитового фильтра в сутки, равное 1...3;
ур — расчетная скорость фильтрования, принимаемая 4...30 м/ч; Т
продолжительность работы каждого фильтра между регенерациями, ч.
(7->7)
п
152
41. Характеристика анионитов J7J
Марка анионита Активная группа 112 С H Л H а Я масса про- дукта. 1/м* Размер зерен, »>' Полна, обменила емкость, r-SKH/M* no SOJ- Стоимость, 1 г. рул.
товарного набухшего
АН-31 sN=NH 0,72... 0,31 0,4...2 1500 3270
АВ-17-8 -N’+Ra 0,75 0,74 0,33 0,355...1,25 — — „
АВ-17-8гЭ —N4-R3 0,74 0,33 0,4... 1,25 •— 14500
АДЭ-10П =N=NH 0,6 0,45 0.4...1.6 1200 3100
Амберлайт IRA-400 -N4-R3 0,71 0,45 0,3...0,85 — 6600
IRA-410 - N+R3 0,75 0,46 0,3...0,85 —- 8000
Зеролит FF-lp -N-f-Rj 0,62 0,46 0,3...0,92 1400 —
Зеролит М-1р -N4-R3 0,71 0,44 0,3... 1,20 1400 —
где Л—продолжительность взрыхления анионита (7; = 0,25 ч); t}— то
же, пропуска через анионит регенерационного раствора щелочи (А=
= 1,5 ч);1 t3 — то же, отмывки анионита после регенерации, /З=3 ч.
Объем апионита в фильтрах I ступени ITi, м3, определяется по фор-
муле . * ' .
qck
(7J8)
. . £₽аб
где Ск — концентрация сульфатов и хлоридов в опресняемой воде,
г-экв/м3; £“ в—рабочая обменная емкость анионита в фильтре I сту-
пени. • у,®|Я
£раб “ “э^поли “ W\. (7-19)
где аа — коэффициент эффективности регенерации анионита, зависящий
от удельного расхода щелочи, принимаемый равным 0,8...0,9; Ел —
полная обменная емкость анионита в рабочем состоянии, г-экв/м’ (табл.
41); q — удельный расход воды на бтмывку анионита при повторном
использовании промывных вод 7,5 м3 на 1 м3 воды и 10 м3— без ис-
пользования.
Для регенерации анионитовых фильтров I ступени применяют
4 %-ный раствор кальцинированной соды с удельным ее расходом 100 г
на 1 г-экв поглощенных анионов. .
При загрузке ионообменных фильтров в качестве катионитов исполь-
зуют сульфоуголь, катиониты RV-l, КУ-2 (табл. 42), а в качестве аиио-.
коа — ионообменные смолы.
153
42. Характеристика катионитов [20]
Марка катионита Диаметр зерен, .мм Насыпная плот- ность, т/м* Коэффициент на- бухания Средняя обмен- ная емкость, г*экв/ма Допустимая темпе- ратура волы при опреснении, °C
товарного набухшего при Н-кати- онированин при Na-кати- онировании
Сульфоуголь: СМ-1 0.3...0.8 0,65 0,55 1,2 250 400 60
СК-1 0,5... 1,1 0,65 0,55 1,2 200 350 60
КУ-1 0,3...1,5 0,63 0,45 1,4 300 300 120
КУ-2 0.3...1 0,71 0,5 1,42 800 800 120
Содержание взвешенных веществ при опреснении воды методом ион-
ного обмена не должно превышать 8 мг/л, цветность — не более 30 град
и перманганатная окпсляемоаь — не более 7 мг/л-
Опреснение воды электродиализом производится в электролизных
камерах, разделенных чередующимися не проницаемыми для воды, но
проницаемыми для катионов катионообменными и проницаемыми толь-
ко для анионов анионообменными мембранами.
43. Характеристика стационарных электродиализных
Тип установки Схема установки Производительность, м’/ч, при солесодержании опрес- А няемой воды, г/л
3 6 8 10
ЭДУ-400Х2 Проточно-рецирку- 2 — — —
ЭДУ-400Х4 ляционная 4 —— —• —
ЭДУ-4С0Х6 6 —. ’— —
ЭОУ-НИИПМ-25 Прямоточная с па- раллельно-последо- вательным движени- ем в аппарате 2 1 —.
ЭДУ-50 Циркуляционно-пор- ционная 4 3 2,1 —
ЭОСХ-3 16,5 12 — 6
154
Подземные воды, подаваемые на электродиализные установки, долж-
ны отвечать следующим требованиям:
Жесткость общая, мг-экв/л Не более 40
Цветность, град Содержание элементов, мг/л: 20
' Рвобгд Мп : Вс Вт 0,5 0,05 1,3 0,5
Характеристики электродиализных установок малой и средней про-
изводительности приведены в табл. 43 и 44.
Дисциляционный метод опреснения воды основан на выпаривании
воды с последующей конденсацией паров. Установки изготавливают
трех типов: одноступенчатые, многоступенчатые и термокомпрессионные.
Одноступенчатая установка состоит из испарителя, нагревательного'
элемента и конденсатора. Многоступенчатая установка представляет
собой последовательное соединение одноступенчатых.
В многоступенчатой испарительной установке вторичный пар, обра-
зующийся в первой ступени, является греющим паром второй ступени
и т, д.'
В термокомпрессиопных испарителях температура папа, образовав-
опреснительных установок малой производительности |20J
Характеристики электродиализного аппарата (электродиализатора) Количество аппаратов в установке, шт. Габаритные размеры установки, им
с Н Размер мембран, мм Количество яче- ек (пар мембран). Тип мембран
катионооб- менные анионооб- менныс
2 2100X1900X1800
Э-400М 400Х 200 МК-40 МА-400 4 2100X2500X1800
Х400 6 • 2100X3000X1800
«Род- 478Х — — 1...2 3500X1500X1750 <
ник» Х478
—. 1000Х' 300 МКК МАК 1 5950X2900X2600
ХЗО’О
ЭХО- I45OX 200 МК-40 МА-40 2 6430X2500X3400 д'
;<2LrJ Х480
44. Характеристика электродиализных аппаратов (электродиализаторов)
400...30G0 мл/сут
Тиа установки Производитель- ность» м’/ч Максимальное дав- ление на входе в аппарат, МПа Степень снижения солссодержания, % Рабочая камера (корпусная рамка аппарата)
* Тип Материал
ЭДУ-500 (с вер- тикальной осью электрического поля) 20 0,4 До 30 Лабиринт- но-сетча- тая Полиэтилен ТОЛЩИНОЙ 1 мм
ЭХО-М-5000Х Х20О (с горизон- тальной осью эле- ктрического поля) 15...20 0,4 До 40 Прямоточ- но-сетча- тая Рамка поли--- этиленовая; сетка — поли- пропиленовая толщиной 1 мм
шегося из соленой воды, повышается при сжатии его в компрессоре
или паровом инжекторе.
Промышленность серийно выпускает испарительные установки типа
ИСЗ-120 производительностью 7...10 т/ч и ИСВ-585 — 18...20 т/ч.
Удельный расход тепла на опреснение воды методом дистилляции
тем меньше, чем больше производительность установки.
Перспективным методом опреснения слабоминерализованных вод яв-
ляется гиперфильтрання или обратный осмос.
Процесс опреснения гииерфильтрацией основан на фильтровании со-
леной воды чеэез полупроницаемые ацетилцеллюлозиые мембраны, про-
пускающие воду, но задерживающие гидратированные ионы растворен-
ных в ней солей.
Минимальное осмотическое давление для ведения процесса гяпср-
фильтрации при опреснении слабоминерализованных вод составляет бо-
лее 2,5 МПа.
Отличительной особенностью гиперфильтрационных установок явля-
ется простота их конструкции и эксплуатации. Основными узлами этих
установок служат высоконапорные насосы для создания давлений и по-
лупроницаемые мембраны.
ВНИИ строительных смол (г. Владимир) выпускает гиперфкльтра-
ц’лонные плоские мембраны четырех марок (табл. 45).
В зависимости ст конструктивного решения различают гиперфиль-
трационные аппараты: фнльтр-прессы, рулонные, трубчатые, с полы.'!
волокном и «спагетти», которые могут быть использованы в установках
для опреснения воды.
156
г комплектования опреснительных установок претютителькхть»
Ионообменные мембра* ны Количество рабочих ячеек (пар мембран) Полезная площадь мембран, % Габаритные размеры, мм Материал электродов Масса, кг 1 . . ут ; )с Х'А,.?.,7. . и .
Размеры, мм Тип
1000X500 МАК; 250 70 1S95X Платини- 1025 МКК Х1230Х рованный Х2250 титан й 1450X4S0 МА-40 200 71 1250Х Платини- 1000 МК-40 Х660Х рованный Г Х1590 титан или ) электрод- ный гра- фит 1 :—
45. Характеристика ацетатных гиперфильтрационных мембран [20]
Показатель Марка мембраны
МГА-80 МГА-90 МГА-95 М ГА-100
Селективность, %, не менее Водопроницаемость при давле- нии 5 МПа, л/м2-сут, не ме- 80 90 95 97,5
нее 600 350 250 150
Газогидратный метод опреснения воды основан на способности не-
которых газов (пропан, метан, этан, двуокись углерода и др.) при опре-
деленной температуре и давлении образовывать при введении их в воду
твердую фазу в виде кристаллогидратов общего вида M-nHjO, которые
отделяют от рассола, отмывают, плавят и получают пресную воду.
Биологический метод опреснения воды основан на способности не-<
которых водорослей к существованию в соленой воде, поглощать
из менее соленых вод, тем самым опресняя их.
7.7. УДАЛЕНИЕ ИЗ ВОДЫ РАСТВОРЕННЫХ ГАЗОВ
Ухудшение качества воды может наступить в процессе paSojsJ
;.жн1:ы. Эго связано в основном с перетоком некачественной ноды,-
ржащей растворенные газы, из вышележащих с
157
64. Конструкция артезианского
вакуумного дегазатора:
1, 2 — фланцы; 3 — обсадная колонна
труб скважины; 4 — водоподъемные
трубы; 5,— фланец для крепления
стакана; G — стакан; 7 — погружной i
насос; 8 — всасывающая сетка насо-
са; 9 — погружной электродвигатель;
10 — фиксатор зазоров; И—держа-
тель стакана; 12 — газоотводящий
трубопровод; 13 — вакуум-насос
горизонт по затрубному простран-
ству, за счет некачественного це-
ментирования обсадных труб или
образования в них свищей.
Ликвидация дефектов (свищей)
обсадных труб достигается уста-
новкой новой колонны обсадных
труб со специальным сальником на
конце и с последующей цемента--
цией кольцевого зазора.
Если инъектирование цемент-
ным раствором кольцевого зазора
не обеспечивает желаемого результата, то растворенные в воде газы,
например, углекислый газ, метан или сероводород, могут быть удалены
вакуумными дегазаторами.
Одним из наиболее простых и совершенных для установки па оди-
ночных скважинах является вакуумный дегазатор, разработанный Ле-
нинградским ордена Ленина институтом инженеров железнодорожного
транспорта нм. акад. В. Н. Образцова [1].
Артезианский дегазатор устанавливается непосредственно в сква-
жине (рис. 64). Он представляет собой как бы футляр, в который уста-
новлен погружной электронасос. Дегазатор крепится к фланцам водо-
подъемных труб и имеет фиксаторы для обеспечения одинакового за-
зора по окружности между погружным насосом и корпусом.
Верхнюю часть скважины оборудуют герметической заглушкой, в
которой дополнительно вмонтирован газоотводящий трубопровод, по
нему вакуум-насосом удаляется выделившийся из воды газ в газо-
сборнзк.
Артезианский вакуумный дегазатор работает следующим образом.
Одновременно с пуском скважины производят пуск вакуум-насоса. При
этом происходит понижение статического уровня воды до динамичес-
кого, а в обсадной трубе скважины — за счет работы вакуум-насоса и
понижения уровня воды создается разрежение. Вода из скважины
вместе с газом поднимается вверх между стенками обсадной трубы и
стакана дегазатора до динамического уровня. За счет созданного
динамическим уровнем разрежения из верхнего слоя воды инте м -ь’
выделяются растворенные а ней газы, которые вакуум-изсосп*
15$
65. Установка для очпсткп воды от сероводорода в реакторе 6еохемп-\
ноского окисления:
1 — артезианская скважина; 2 — дозатор биогенных компонентов (N, Р); 3 —
реактор биохимического окисления; 4 — устройство для приготовления и до-
зирования раствора сернокислого алюминия; 5 — скорый фильтр; 6 — хлора-
тор; 7 — воздуходувка
сываются в газосборпик. Дегазированный слой воды переливается внутрь '
стакана через его кромки, а погружным насосом забирается из стакана
и подается в напорную разводящую сеть или в резервуары чистой воды.
Работа вакуум-насоса должна быть отрегулирована таким образом, что-
бы ь скважине постоянно сохранялся установленный динамический
уровень воды, а величина вакуума была стабильной.
Наиболее часто в подземных водах присутствует сероводород. Для
его удаления используются физические, химические и биохимические
методы (аэрация воды; введение реагентов хлора, озона, КхМ.пО<),
окисление сероводорода серными бактериями.
Малые дозы хлора (2,1 мг на 1 мг соединений сероводорода в пере-
счете на H2S), озона (0,5 мг на 1 мг) окисляют сероводород до кол-
лоидной серы. Большие дозы хлора —8,4 и озона —1,87 мг на 1 мг со-
единений сероводорода окисляют сероводород до серной кислоты.
В МИСИ им. В. В. Куйбышева разработан и внедрен способ удале-
ния сероводорода из подземных вод фильтрованием через модифици-
рованную песчаную загрузку, обработанную водными растворами же-
лезного купороса и КМпО4 или сульфата натрия и КМпО4, с образо-
ванием на поверхности загрузки при pH = 6...9 пленки из гидроокиси
железа и двуокиси марганца [7].
Наибольшее применение в практике получила биохимическая очист-
• ’ годы от сероводорода (рис. 65).
«’ельтор биохимического окисления загружается шебнеи или гра-
' ы крупностью зерен 3...30 ми слоем 1 м. На дне реактора расго-
'* >’< дяе системы дырчатых труб; одна — для распределения взгы.
I
iris
66. Оитнко-гпзоиоздушная схема
прибора ШИ-10:
а — общий вид прибора; б — вид шка-
пы прибора ШИ-10; 1 — резиновая
груша; 2 —окуляр; 3 — резиновая
трубка для забора газовой смеси;
4 — распределительный кран; 5 —
щелевая диаграмма со шкалой; 6 —
поглотительный патрон; 7 — зри-
тельная труба; 8 — лампа накалива-
ния; 9 — конденсаторная линза;
10 — лабиринт; И — призма полного
внутреннего отражения; 12 — зерка-
ло; 13, 14 — сквозные воздушные по-
лости; 15 — сквозная газовая по-
лость внутреннего отражения; 16 —
соединительные трубки
другая—для воздуха. Расстояние
между трубами для воды 0,5 м,
диаметр перфорации 10 мм, шаг —
0,5 м; для воздуха — соответствен-
но 0,3 м, 2 мм и 0,15 м. Высота
слоя воды над загрузкой равна
1 м. Отвод ее производится жело-
0 1 2 .Ш б
бами на скорые фильтры. Скорость
движения воды в начале дырчатой системы—1,5 м/с, воздуха —15...
20 м/с. Расход воздуха составляет 2...5 м3 на 1 м3 воды при содержании
H2S в подземных источниках до 20 мг/л.
Время пребывания воды в реакторе — 0,5...1 ч. Остаточное содер-
жание H-S в воде не более 0,1...0,3 мг/л.
Наличие з источнике .метана может привести к выделению его из
воды в воздушное пространство и образованию взрывоопасной смеси
в скважинах и резервуарах чистой воды. Эксплуатация таких сооруже-
ний становится небезопасной. Для экспресс-анализа загазованности во-
дозаборных сооружений может быть использован шахтный интерферо-
метр ШИ-10 (рис. 66).
Действие прибора основано на измерении разности между показа-
телями преломления исследуемой газовой смеси и чистого атмосфер-
ного воздуха, которая обнаруживается и определяется количественно
по смешению интерференционных полос относительно их исходного по-
ложения.
Интерференционная картина имеет одну белую ахроматическую по-
лосу, ограниченную двумя черными полосами с симметрично окрашен-
ными краями. Исходное (нулевое) положение интерференционной кар-
тины фиксируется путем совмещения левой черной полосы с нулевой
отметкой неподвижной шкалы. Шкала прибора с равномерными деле-
ниями проградуирована в процентах по объему.
Пределы измерений концентрации для метана составляют от 0 до
6 %• Погрешность прибора ±0,2 %. Время определения содержания
метана — 1 мин.
Методика определения концентрации метана в воздушном простран-
160
стве скважин или резервуаров такая. Распределительный кран ставится
в положение «СН4» (см. рис. 66). Тремя сжатиями резиновой груши
проба исследуемой газовой смеси по резиновой трубе, надетой на шту- _
цер, прокачивается1 через прибор. Если набранная в прибор смесь воз-
духа содержит метан, то интерференционная картина сместится вправо
вдоль шкалы. При наблюдений-в окуляр по смещенному положению
левой черной полосы интерференционной картины производят отсчет
делений шкалы и результат выражают с точностью до 0,2 %>
Для повторного определения содержания метана предварительной
подготовки не требуется, так как при трехкратном прокачивании гру-
шей газовой линии, предыдущая проба удаляется из прибора полно-
стью и заменяется новой.
Результаты определения загазованности водопроводных сооружений
заносят в журнал, j
8. ОБРАБОТКА ПОДЗЕМНЫХ ВОД
I .
8.1. ОБРАБОТКА ПОДЗЕМНОЙ ВОДЫ ХЛОРОМ,
УСТАНОВКИ ДЛЯ ХЛОРИРОВАНИЯ ВОДЫ
I
В сельскохозяйственных системах водоснабжения наиболее распро-
страненным методом обеззараживания воды является обработка ее хло-
ром или хлорной известью.
Подземная вода скважин не содержит болезнетворных микроорга-
низмов и является стерильно чистой, однако через водопроводную сеть
в воду могут быть внесены различного рода загрязнения, которые долж-
ны быть обезврежены за счет некоторой остаточной дозы хлора, содер-
жащейся в питьевой воде. Доза активного хлора, необходимая для обез-
зараживания воды, устанавливается в каждом конкретном случае сан-
эпидемстанцией или другим органом санитарного надзора. Она состоит
из хлорпоглощаемости воды и остаточного хлора. Хлоропоглощаемость
воды характеризуется количеством активного хлора, израсходованного
на окисление органических или неорганических загрязнений и веществ,
содержащихся в ней.
В подземной воде хлоропоглощаемость может происходить за счет
окисления ионов двухвалентного железа Fe2+, сероводорода H2S и дру-
гих веществ. Вода, не содержащая веществ, способных окисляться хло-
ром, хлоропоглощаемостью не обладает. Хлорбпоглощаемость обычно
определяется после 30 мин контакта воды с хлором. Она зависит от
температуры воды, значения pH, концентрации загрязнений или приме-
сей, дозы хлора и продолжительности контакта.
Концентрация остаточного хлора в питьевой воде должна быть не
более 0,5 мг/л. Хлорирование изменяет органолептические свойства во-
ды и снижает ее цветность.
’/26 748
161
46. Техническая характеристика
Показатель ЛК-10М ЛК-10С ЛК-10Б
Производительность по хлору, кг/ч 0,04...0,85 0,85...5,5 2,5—25,0
Расход воды, м3/ч 3...5 3...5 17...30
Давление воды пе- ред хлоратором. 0,18—0,5 0,18...0,5 0,1—0,55
МПа Наибольшая концен- трация хлорной во- ды, г/л ОД 1,5 1,0
Диаметр подводяще- го трубопровода, мм 25 25 50
Диаметр патрубка, 38 38 80
отводящего хлорную воду, мм
Габаритные размеры, 530X230X60 530X230X60 800X340X200
ММ
Диаметр хлоропро- 8 8 10
водной трубки, мм Масса, кг 12,5 .12,5 45
Обеззараживающее действие жидкого (газообразного) хлора за-
ключается во взаимодействии хлорноватистой кислоты и гипохлорит-
ионов с органическими веществами бактериальной клетки, окислении и
угнетении ее, что приводит к гибели бактерий.
Недисоциированная кислота НСЮ обладает наибольшей бактери-
цидной и вирулицидной способностью.
Качество обеззараженной воды определяется величиной коли-ин-
декс, то есть числом кишечных палочек, содержащихся в 1 л воды. Со-
гласно ГОСТ 2874—82 коли-индекс должен быть не более 3.
Широкое распространение в сельскохозяйственном водоснабжении
получило хлорирование воды жидким (газообразным) хлором.
Обеззараживание воды хлором производится с помощью хлораторов,
устанавливаемых в специальных помещениях, называемых хлордозато-
рными.
Хлораторы могут быть напорного или вакуумного типа. Наиболь-
шее распространение получили хлораторы вакуумного типа ЛК и
ЛОИИИ-ЮО. Хлораторы типа ЛК изготавливают на опытном производ-
стве ИКХХВ АН УССР (табл. 46, рис. 67, а, б).
Схема работы хлоратора приведена на рис. 67, в. Газообразный
хлор через регулирующий микровентиль поступает в измеритель и,
пройдя клапанную коробку, попадает в водоструйный насос, где смеши-
вается с поступающей водой. Обогащенная хлором вода отводится са-
мотеком в резервуар чистой воды.
Б хлораторах ЛК-12, ЛК-13У и других роль водоструйных насосов
162
хлораторов типа ЛК
лк-п ЛК-12 ЛК-13У ЛК-16 •’•К"'
0,5...5,0 3...5 i 0,18...0,5 1,5 25 38 500X200X125' 8 11,0 2.5...50 20...120 5...25 • 2...40 30...35 40...60 20 20 0.6...0.8 0.3...0.6 0,5 0,5 , • 1,5 2,0 2,0 2,0 100 100 40 50 100 150 50 50 „ 280X760X332 1 400Х600Х 440Х480Х 360Х325Х Х350 Х320 Х700 25 20 20 20 80,0 60,0 30 22,5
выполняют специальные эжекторы, которые монтируют отдельно от об-
щего щита хлоратора.
Хлораторы ЛОНИИ-ЮО разработаны Ленинградским отделением
научно-исследовательского института санитарно-технического оборудо-
вания (табл. 47).
В последних конструкциях ЛОНИИ-ЮО вместо жидкостных измери-
телей применяют ротаметры. Производительность апаратов с ротамет-
рами РС-3 до 10, РС-5 до 20 и РС-7 до 85 кг в час хлора. •
Поскольку хлорированию подвергается непрерывный поток воды,
мощность хлордозаторных установок определяется исходя из часового
расхода воды и потребности хлора:
47. Техническая характеристика хлораторов ЛОНИИ-ЮО
Марка Производи- тельность, кг/ч Расход воды, м’/ч Диаметр ; вода подводя- щего воду грубсаро- мм отводя- щего хлорную воду
— ..V ЛОНИИ-ЮО 1,0...5,0 3,6 25 '38 ЛОНИИ-ЮО ' 2,0...10,0 6,0 50 80 ЛОНИИ-ЮОМ 5,0—25,0 10,0—12,0 50 80
163
Jfmln •» D_|-0-;n; ,(8.I)
Vmax “ '3.2) 7
где <7ках, <7min — расход воды, м’/ч; Dmx. Daii —активная доза хло-
ра, г/м3.
Исходя из часового потребления активного хлора подбирают тип
хлоратора. г?
Если воду обеззараживают хлорной известью, то ее потребность
составит:
ХщЩ = 100Dniln<7rnln. (8.3)
Хшах = 100D'"^.^, ' (8.4) '
г
где Р — процентное содержание активного хлора в хлорной извести
(20...25 %). J
Максимальный расход хлорной извести и хлорной воды, л/ч:
„изв __ <7maxDmax^00 . /о
<7 max-------рс-------’ I® 0'
Г1-’И?В
?max = ymaxD,nax...t (8.6)
Ьхл
где Спзз и С1Л — концентрации хлорной извести и хлорной воды.
Расчет хлоропроводов производят по формуле
dy = 1,2 |/ (8.7)
где а'у — условный диаметр трубы, м; v — скорость движения хлорной
воды в трубопроводе, м/с.
Обычно скорость принимают равной 0,8 м/с.
На насосные станции сельскохозяйственного водоснабжения сни-
женный хлор поставляют в стандартных баллонах (табл. 48).
При большем расходе жидкого хлора используют контейнеры вме-
стимостью 400...1000 л (табл. 49).
Для съема газообразного хлора могут быть использованы один или
несколько баллонов с жидким хлором, а при большей производительно-
сти водопровода — контейнеры. Тару с жидким хлором устанавливают
на автоматических весах (табл. 50).
При расходе больших количеств хлора используют испарители хло-
ра ИХ-25, ИХ-50, ИХ-100 (табл. 51).
Для повышения производительности хлордозаторных установок при-
меняют наклонную раму для. баллонов, конструкция которой разрабо-
тана ПНУ «Росводоканалналадка» (рис. 68, а).
При наклонном расположении баллонов испарение происходит по
плсгйади, равной площади эллипса. Экая угол наклона баллона <р. мож-
7..-тС 165 : ,
48. Техническая характеристика стальных хлорных баллонов
Тип баллона Вмести- мость, л Размеры баллона, мм Масса сжи- женного хлора, кг Масса пустого баллона, кг
наруж- н ы й диаметр длина корпуса 4
Е-20 20 219 770 25 34,5
Е-25 25 219 925 31 40,5
Е-27 27 219 985 33,5 43
Е-30 30 219 1080 37,5 47
Е-33 33 219 1170 41 51
Е-36 36 219 1265 45 55
Е-40 40 219 1390 50 60
Е-45 45 219 1545 56 66,5
Е-50 50 219 1700 62 78
Е-55 55 219 1855 69 79,5 -
49. Техническая характеристика контейнеров для жидкого хлора
Вместимость, л Размеры контейнера, мм Масса сжижен- ного хлора, кг Масса пустого контейнера, кг
наружи ый диаметр длина кор- пуса
400 820 1070 500 338
500 746 1600 625 543
800 816 1870 1000 660
1000 970 1925 1250 970
50. Техническая характеристика циферблатных весов
Тип
СО со со СО
Показатель § СО Я а
«
с г- С с
—• а. а. а.
Пределы взвешива- 25...500 50... 150... 25... 50... 100...
КИЯ, кг 1 000 3 000 500 1 000 2 000
Размер платфор- 630Х 800Х 1 500Х 800Х 800Х 1 500Х
МЫ, мм Х800 XI 000 XI 500 XI 000 XI 000 Х2 000
Масса, кг 129 188 471 255 — 630
166
51. Техническая характеристика хлориспарителей
Показатель ИХ-2-5 ИХ-50 ИХ-1М
Произодитель- 25 50 100
кость, кг/ч о,У 1,5
Поверхность об- мена, м2 3
Габаритные раз- меры, мм: • 925ХЮ40
в плане 490X600 700X800
высота 1054 1283 1 695
Рабочее давление,
МПа: /
в аппарате 0,1 0,1 0,1
в змеевике 1,6 1,6 1,6
Температура воды 45 45 45
для обогрева зме- евика, °C Температура хлора От —30 до -}-5 От —30 до 4-5 От —30 до 4-5
в змеевике, °C Масса, кг 74 ’ 188 •’2 396
но определить площадь испарения и количество испаряемого хлора G
(рис. 68, б).
При изменении угла наклона баллона от 90 до 15° площадь йена-,
рения и количество жидкого хлора увеличиваются в четыре раза.. ys.
Для осуществления непрерывного контроля за содержанием актив-;
кого хлора в воде применяют автоматические анализаторы остаточного _
хлора — АПК-01М, позволяющие определять содержание хлора в воде-
в диапазоне от 0 до 3 мг/л, а также автоматические анализаторы КОХ-1.г
й
то
W 230 SO 230 SO 230 SO 230 «i
a,0
SO
О
68. Способ пнтеиепфпкацш! пспарепия хлора с баллопа:
а — конструкция наклонной рамы для баллонов; б — грс-рск зависимости ко-;
личества испаряемого хлора от угла наклона баллона . ’jag
167
3.2. МОНТАЖ, НАЛАДКА, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ
ХЛОРДОЗАТОРНЫХ УСТАНОВОК
Монтаж оборудования хлордозаторных установок должен осущест-
вляться согласно разработанному проекту. Отступления от проекта со-
гласовывают с проектной организацией и заказчиком.
Хлораторы располагают на расстоянии 0,5...0,9 м от стен и не менее
1,5 м друг от друга. Перед фронтом всей аппаратуры обеспечивают сво-
бодный проход не менее 1,5 м и свободное пространство шириной не
менее 0,7 м для обслуживания установки с других сторон. Приборы
отопления размещают не ближе 1 м от аппаратов.
Хлордозаториые устраивают вблизи резервуаров в виде отдельного
здания или совмещают со зданием насосной станции. В последнем слу-
чае помещения хлордозаторной должны быть изолированными от других
помещений насосной станции огнестойкой стеной без проемов.
Хлордозаториые оборудуют двумя выходами: через тамбур и непо-
средственно наружу.
3 ’помещениях хлордозаторной монтируют приточно-вытяжную вен-
тиляцию с 6-кратным обменом воздуха, а также аварийную систему
вентиляции с дополнительным 6-кратиым воздухообменом за 1 ч.
В тамбуре хлордозаторной устраивают шкафы с защитными сред-'
ствами и спецодеждой.
Подвод воды к хлораторам, устройство электроосвещения произво-
дят в соответствии со СНиП 2.04.02-84.
При монтаже и ремонте оборудования хлордозаторной необходимо
использовать материалы стойкие к хлору (нержавеющую, легированную
и углеродистую сталь, эбонит, полиэтилен, стекло, паронит, свинец, мед-
ные трубки, асбестсграфитовую набивку и др.).
В хлордозаторных должны быть камеры-футляры и дегазационные
емкости (ямы) глубиной не менее 1,5 м для выработки или нейтрализа-
ции неисправных баллонов и бочек. Дегазационные емкости оборудуют
трубопровода;.:?: подачи воды, переливной и выпускной трубами в си-
стему водоотведения.
Для предварительных расчетов площадь хлордозаторной может
быть определена по данным табл. 52.
52. Показателя проектирования хлордозаторных помещений на 1 кг
расхода хлора
Показатель Производительность хлордозаторных, кг/ч
до 3 3...10 10...40 более 4С
Полезная площадь, м2 17,3 4,3 1,5 0,6
Строительный объем, м3 7.3,0 17,0 6,8 2 2
<63
хлордозаторной:
I — расходный склад хлора; II — дозаторная; III — тамбур; IV — компрессор-
ная; 1—воздушный компрессор; 2 — подводящие воздухопроводы диаметров
5...8 мм из поливинилхлоридной трубки; 3 — стеклянный сосуд с растворов
йодистого калия; 4 — электропроводка; 5 — электровыклюяатель
I
При производительности хлордозаторных до 10 кг/ч допускается
устройство ручного управления аварийной вентиляцией, осуществляемое
перед входом в помещение хлордозаторной.
Если производительность хлордозаторной больше 10 м3/ч, устраива-
ется автоматическое управление аварийной вентиляцией от газоанали-
заторов типа ФКГ-3 или ФЛ-5.
Для дистанционного определения наличия хлор-газа в помещениях
хлордозаторных может быть использовано устройство, разработанное
в республиканском производственном управлении «Башводоканал*
(рис. 69) [24].
Прежде чем войти в хлордозаторную аппаратчик химводоочистки
поочередно включает двухполюсным электровыключателем компрессо-
ры. Оки, забирая газ из помещений хлордозаторной или склада хлора,
перегоняют его через систему герметично пропущенных сквозь стены
хлордозаторной воздуховодов в стеклянную колбу с раствором йодисто-
го калия и крахмала. Наличие хлор-газа в дозаторной или на складе
хлора определяется по изменению первоначального цвета раствора йо-
дистого калия с крахмалом, установленного в тамбуре.
При монтаже, наладке и эксплуатации хлордозаторных необходимо
соблюдать правила техники безопасности.
После монтажа и наладки оборудования хлордозаторную подго-
тавливают к работе. Перед включением хлораторов тщательно прове-
ряют герметичность стыков и соединений, через которые возможна утеч-
ка хлора. Для этой цели используют тампон, смоченный в нашатырном
:~::г. . Пропуск даже очень малых количеств хлора обнаруживается
1С0 ' В
появлением белого дыма, образующегося при соединении хлора с на-
шатырем. Выявленные утечки устраняют.
Пуск установленного и подготовленного к работе хлоратора про-
изводят в следующем порядке: открывают вентиль на трубе, подводя-
щей к хлоратору воду, и пропускают ее в водоструйный насос; откры-
вают вентиль хлорного баллона и устанавливают необходимую подачу
хлора с помощью регулировочного вентиля.
Категорически запрещается пускать в хлоратор хлор раньше воды.
Дозировку подачи хлора производят по показанию измерителя и пе-
риодически (1 раз в час) проверяют лабораторным путем количество
остаточного хлора в воде.
Контрольные определения остаточного хлора в воде производят де-
журными аппаратчиками химводоочистки йодометрическим (гипосуль-
фитным) способом или колориметрическим методом. Для этого на на-
сосных станциях оборудуется лабораторный пункт, снабженный реак-
тива.ми и приборами. Результаты анализов записывают в книгу еже-
часно.
Остановку хлоратора производят в обратной последовательности:
вначале вакрывают вентиль хлорного баллона; через 20...30 с — регули-
ровочный вентиль; через 3...5 мин — водяной вентиль.
Хлораторы следует периодически, (не реже одного раза в месяц)
разбирать для чистки и промывки гидролизным спиртом или ацетоном.
При этом категорически запрещается скоблить металлическим инстру-
ментом поверхность эбонитовых деталей. Разборке и чистке подлежат
все узлы хлоратора; микровентиль, измеритель, клапанная коробка. Во-
доструйный насос или эжектор чистке не подлежат, так как они рабо-
тают безотказно. Перед длительным перерывом в работе узлы хлоратора
и подводка к ним должны быть разобраны и прочищены. Резьбу болтов,
гаек, вентилей смазывают нейтральной смазкой.
При работе хлораторов возможны различные неисправности.
Способ устранения
Неисправность
Утечка газообразного хлора
через:
соединения трубопроводов
стекло ротаметра
вентиль хлоратора
Отсутствие колебания поплав-
ка ротаметра при работе хло-
ратора
Расклеились детали эбонито-
вых клапанов
Течь стыков водоструйного
насоса или стыков эжектора
Затянуть болты на фланцах или на-
кидные гайки на штуцерах
Поджать стекло ротаметра болтами
или заменить новым
Подтянуть или заново набить саль-
ник вентиля
Произвести чистку ротаметра
Склеить детали влаго- и хлорустой-
чивым клеем, например, хлоркаучу-
ком
Затянуть сильнее болты на фланцах,
заменить прокладки, в случае тре-
щин или раковин в чугунном лит’.с
заменить детали новыми
170
53. Характеристики бактерицидных установок J7]
Тип Производи- 2 2 2 Тип сть 9 К И,
установки тельностЬ| м’/ч 1 Предел ддвлен! МПа Количество ламп, шт. Мощно, устано, N, кВт Завод-изготовитедь
ОВ-1П 3...5 0,5- БУВ-60П 0,06 Загорский маши-
1 ностроительный
ОВ-АКХ-2М 60* 0,5 ПРК-7М 2 завод Вяземский маши-
(двухкамер- ные) ОВ-АКХ-1М 2 ностроительный
90* 0,5 ПРК-7М 3 завод То же
(трехкамер-
ные) 6
ОВ-Ш-РКС ! I 50...70 1,0 РКС-2,5 Загорский маши- ностроительный/ завод '
। 1
ОВ-ЗП-РКС 150...200* 1,0 РКС-2,5 18
3
* Приведены значения для одной камеры
8.3. УСТАНОВКИ ПО БЕЗРЕАГЕПТНОМУ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЮ
ВОДЫ
К безреагентным методам обеззараживания воды относят: облуче-
ние воды ультрафиолетовыми лучами (бактерицидное облучение); об-
работку воды ультразвуковыми волнами; электрохимическое обеззара-
живание воды в установках с нерастворимыми (графитовыми или пла--
тиновыми) электродами; термическую обработку воды.
На водопроводах малой производительности и отдельных объектах
воду обеззараживают преимущественно методом бактерицидного облу- ;
чения. Для этого используют бактерицидные установки напорного и без- :
напорного типа, разработанные Академией коммунального хозяйства
им. К. Д. Памфилова типа ОВ-Ш, ОВ-АКХ-Ш; ОВ-АКХ-2М;
ОЗ-Ш-РКС и ОВ-ЗП-РКС (табл. 53).
Воду в бактерицидных установках обеззараживают ультрафиолето-
выми лучами с оптимальной длиной волны 2С0.;.295 мкм. Ультрафиоле-
товые лучи уничтожают не только вегетативные, но и.-спорообразующие
бактерии.
При бактерицидном облучении не изменяются вкусовые и химичес-
кие свойства воды; бактерицидные лучи действуют во много раз быст-
рее, чем хлор, и поэтому обеззараженная вода может быть сразу же '
подана потребителям. Работа установок может быть автоматизирована...
Мощности потока бактерицидного излучения Fs, Вт, определяется,.
по формуле ChkteP'P
. (8.8).
1 обЗ,4 < пт,0
где Q— расчетный расход воды, м3/ч; «— коэффициент поглощения об-
лучаемой воды, принимаемый для чистых подземных вод 0,1.. 0,15 см-1;
k — коэффициент сопротивляемости облучаемых бактерий равный
2500 Мл.м-Вт-с-см"2, Р, Ра — коли-индекс воды, соответственно до и по-
сле облучения (по ГОСТу 2874—82 не более 3); 1]п — коэффициент ис-
пользования потока бактерицидного излучения, зависящий от типа уста-
новки (1]п~0,9); т|о — коэффициент использования бактерицидного по-
тока (разный 0,9), учитывающий поглощение лучей отражателем или в
кварцевых чехлах.
Бактерицидные установки бывают с погружными в воду и непо-
гружными лампами. Расчетный срок службы ртутно-кварцевых ламп
составляет до 1500 ч.
Требуемое число ламп равно:
п = % (8.9)
где Л- — мощность потока одной лампы.
Для сохранения прозрачности поверхность кварцевых цилиндричес-
ких чехлов периодически (1...2 раза в месяц) очищают от осадка, вы-
павшего из воды [12].
За состоянием чехла наблюдают через верхнее смотровое окно.
Принцип работы установки заключается в следующем. Включают
фидер пг;та;шя (общий рубильник или автомат) и индивидуальные па-
кетные выключатели. При этом загораются ртутно-кварцевые лампы,
расположенные в камерах установки, на щите управления и лампы сиг-
нализации, раздается звонок. На трубопроводе, подводящем воду к
установке, медленно открывается задвижка и вода заполняет камеры.
Для выпуска воздуха из камер открывают крапы, после выпуска — за-
крывают; устанавливают расчетное положение задвижки на трубопро-
воде.
При выключении установки задвижку на подающем трубопроводе
закрывают, установку отключают от сети.
Монтаж, наладку и эксплуатацию бактерицидных установок произ-
водят по соответствующим инструкциям.
Метод обеззараживания воды обработкой ультразвуковыми всл.ча-
основывается на том, что при частоте колебаний в воде более
20000 с~: происходит разрушение клеток микроорганизмов.
Обеззараживание воды термической обработкой (кипячением) при-
меняют для подготовки воды питьевого качества в небольших количе-
ствах (на полевых станах, пастбищах и др.).
При электрохимическом способе обеззараживание воды используют
нерастворимые графитовые или платиновые электроды. Процесс обезза-
раживания происходит за счет окислительно-восстановительных реакций
на электродах, а также в электролизных установках непроточного типа
марок ЭН-1; ЭН-5; ЭН-25; ЭН-100 (табл. 54).
Электролизные установки вырабатывают из раствора поваренной
соли обеззараживающий реагент — гипохлорит натрия (NaClO), кото-
54. Техническая характеристика электролизеров
Покгзатель Тип е
• ЭН-1 ЭН-5 ЭН-25 1 ЭН-1»
Производительность по актив- <:• . ' ному хлору, кг/ч 0,042 0,208 1,04 4.1 Расход соли на 1 кг активного хлора, кг 12...15 12...15 9...8 8...9 Расход электроэнергии на 1 кг активного хлора, кВт-ч 7...9 7...Э 8...10 10...12
рый подают в воду для ее дезинфекции. Установки просты по конструк-
ции и позволяют вырабатывать от 1 до 100 кг хлора в сутки.
Промышленность серийно выпускает установки прямого электролиза
«Поток». В качестве электродов используются анод из диоксида руте-
ния, катод из титата. Расстояние между ними с=3 мм. Производитель-'
ность установки «Поток» составляет 5...32 м3/ч при изменениях коэффи-
циента выхода хлора по току от 0,2 до 0,8 и содержания хлоридов в
исходной воде от 20 до 200 мг/л.
Правила эксплуатации электролизных установок изложены в тех-
ническом паспорте.
8.4. ФТОРИРОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
В соответствии со СНиП 2.04.02-84 и ГОСТ 2874—82 питьевая вода
должна содержать фтор от 0,7 до 1,5 мг/л (в зависимости от климати-
ческих условий местности).
Целесообразность фторирования воды в каждом конкретном случае
устанавливается органами Госсаннадзора. В первую очередь фторирова-
ние воды необходимо производить на водопроводах с исходной концен-
трацией фтора в воде меньше 0,3...0,5 мг/л.
Для фторирования воды применяют такие реагенты: кремнефторис-
тый и фтористый натрий, кремиефтористо-водородную кислоту, кремне-
фтористый аммоний и др. -*
Выбор реагента в каждом конкретном случае решается проектиров-
щиками при проектировании фтораторной установки и изучении условий
местности.
Фторсодержащие реагенты должны не содержать вредных для ор-
ганизма человека примесей в количествах, превышающих нормы ГОСТ
2874—82; обладать хорошей растворимостью; соответствовать ГОСТу по
составу, упаковке и маркировке.
В системах сельскохозяйственного водоснабжения из подземных ис-
точников раствор реагента может подаваться в напорные водоводы или
непосредственно в резервуар чистой воды к месту подвода подающего
трубопровода.
• >.--23
173
5
Для фторирования питьевой воды ЦНИИЭП инженерного оборудо-
вания (г. Москва) разработаны типовые проекты фтораторных устано-
вок. В основу проектов заложена схема действующей фторатсрной уста-
новки сатураторного типа г. Норильска. В качестве реагента предусмот-
рено применение кремнефтористого натрия (Ka2SiFe) высшего ил.ч I
сорта. Возможно также в отдельных случаях применение фтористого
натрия (NaF) высшего сорта при пересчете параметров установки.
174
70. Тсхпологическпё схемы фтораторпых установок:
а —ЦНИИЭП (г. Москва); 0 — Севастопольского ПУВКХ; в — Киевского
ПУВКХ для фторирования подземных вод, работающая на сухом и жидком
реагентах; 1 — подача чистой воды; 2 — бачок постоянного уровня; 3 — рота-
метр; 4 — переливной трубопровод; 5 — сатуратор; S — место ввода фтора;
7 — сброс в канализацию; 8 — эжектор; 9, 13 — автоматические расходомеры
фтор-реагента; 10 — пусковое устройство; 11—регулирующий вентиль; 12 —
труба для подачи сырой воды в сатуратор; 14 — трубопровод для подачи раст-
вора кремнефтористого натрия; 15 — сборные дырчатые трубы; 16 — раствор-
ный бак; 17 — воронка; 18 — випипластовая труба; 19 — проба воды с Фтором;
20, 21 — автоматические анализаторы содержания фтора; 22 — проба воды без
фтора; 23, 24 — комплект приборов для измерения расхода обрабатываемой во-
ды; 25 — регулятор дозы фтора; 26 — электронный регулятор; 2" — проба кон-
центрации Фтор-рсагспта; 28, 29 — автоматические котаентратомеры; 30 —
контейнер; 31 — кислотостойкий насос; 32 — загрузочный бак; 33 — рабочее от-
деление сатуратора; 34 —.регулировочный микровентпль: 35 — основное отде-
ление сатуратора; 36 — отделение-сборник
Подача реагента порошкообразного вида производится с помощьй
пневмотранспорта из склада в вакуум-бункер, вмещающий суточную его
потребность. Из вакуум-бункера сухой реагент через секторный питатель
загружается в сатуратор, где осуществляется основной технологический
процесс — приготовление насыщенного раствора реагента и дозирование
его в обрабатываемую воду. • . '<4
Вода из системы внутреннего водопровода фтораторной через по-
казывающий стеклянный ротаметр ручной регулировки подается в ннж-
нюю часть сатуратора, вытесняя образовавшийся в нем насыщенный
раствор, который через сборную систему из перфорированных труб под-
водится к эжектору и транспортируется к местам ввода. Технологическая
схема фтораторной установки, разработанная ЦНИИЭП инженерного
оборудования, представлена на рис. 70, а.
Питьевую воду можно фторировать с помощью фторатерной уста-
новки сатураторного типа производительностью 120 тыс. м’/сут, разра-
175
71. Схема обссфторпзакпя воды сорбцией свежеобразопанной гидро-
окисью магния:
1 — подача исходной воды; 2 — вертикальный смеситель; 3 — осветлитель S’
поддонным осадкоуплоткг.телем; 4 — скорый фильтр; 5 — отвод обеефторен-
iioii воды
ботанную Севастопольским ПУВКХ. В качестве реагента принимают
кремнефтористый натрий (рис. 70, б).
Фтораторная установка состоит из растворного бака, центральной
трубы для засыпки реагента и отделения воздуха, патрубков для по-
дачи воды и отведения шлама в канализацию, вакуум-бункера и систе-
мы пневмотранспорта для загрузки реагента в сатуратор.
Лабораторный контроль за дозой фтора в золе постоянно произво-
дят с помощью фтор-селективного датчика и переградуированного рН-
мстра.
Для фторирования воды артезианского водоснабжения разработана
новая схема фтораторной установки (рис. 70, в). В качестве реагентов
используют бифтернд-фторид аммония пли фтористый аммоний. Раство-
римость их значительно выше, чем кремнефтористого натрия. Так, би-
фторид-фторид аммония при 20 °C растворяется па 42,9 %, а фтористый
аммоний — на 37.5 %.
Работа установки основана на принципе объемного вытеснения
жидкость'. Суточную дозу сухого или жидкого реагента с помощью
кислотостойкого насоса марки 1.5AX-6E-I закачивают в загрузочный бак.
Через стеклянный ротаметр типа РС-5 в рабочее отделение сатуратора
додают воду. Для стабилизации расхода воды используют бачок, обору-
дованный поплавковым реле п переливным трубопроводом. Из рабочего
отделения сатуратора, где реагент смешивается с водой, насыщенный
раствор вытесняется свежей водой в основное отделение. Затем через
впнпплгеговую перфорированную трубу диаметром 50 мм, расположен-
ную з верхней часта сатуратора, он отводится в отделение-сборник, от-
куда самотеком поступает в резервуар чистой воды. Контрольные пробы
рабочего растзсрз отбираются ежечасно для определения концентрации
фтора.
176
При фторировании подземных вод расчет дозы реагента определя-
ло формуле Я
D-(d-rf.^, (8.10 V
ft G ф
Где d — содержание фтора в обрабатываемой воде согласно ГОСТ
•2874—82, мг/л; Г' — содержание фтора в исходной воде, мг/л. ft —со-
держание фтора в чистом реагенте (для фтористого аммония — 50, би-
фторид-фторида аммония —60 %); Сф — содержание чистого реагента в
готовом продукте соответственно 94 и 95 %.
Расход реагента определяют по суточной производительности на-
сосной станции. Скорость восходящего потока воды в сатураторе при-
нимают не более 0,1 мм/с. Площадь его определяют отношением рас-
хода насыщенного раствора к скорости потока.
Описанная конструкция установки была изготовлена для артезнац-i
схой насосной станции производительностью 23000 м5/сут. Использова-
лись впиипластовые трубы и вентили, выдерживающие коррозионное
действие фтора. Емкости, контактирующие с фтором,— сатуратор и за-
грузочный бак — изготовлены из нержавеющей стали марки 18Х-10НТ.
Установка эксплуатировалась на бифторид-фториде аммония и на
фтористом аммонии. Результаты эксплуатации показали преимущества
се по сравнению с установкой разработанной ЦНИИЭП для г. Нориль-
ска. Высокая растворимость реагентов позволила уменьшить размеры
сатуратора и исключить и Од огрев воды.
В процессе эксплуатации фтораторные установки подлежат теку-
щим и капитальным ремонтам. К текущим относят замену вентилей,
ротаметров,, покраску внутренних и наружных поверхностей баков и др.
Внутренняя поверхность сатуратора покрывается нефтяным лаком (два
слоя), питательного бака—грунтом № 138 (два слоя) и эмалью ХСЗ.
Наружная окраска установки производится перхлорвиниловей эмалью
ПХВ-715 ВТУ МХП в серый цвет с предварительной грунтовкой. Капи-
тально ремонтируют фтораторные установки при замене сатуратора, пи-
тательного или загрузочного бака, систем трубопроводов, насосов, до-
заторов п т. д.
Сроки проведения капитальных и текущих ремонтов зависят от
местных условий эксплуатации и состояния оборудования фтораторных
установок.
8.5. ОБЕЕФТОРИВАНИЕ БОДЫ
При содержании в воде подземных источников фтора более 1,5 мг/Л
производится ее обеефторивание. Фтор удаляют из воды на очистных
сооружениях, в состав которых входят вертикальные смесители, осветли-
тели со слоем взвешенного осадка и скорые фильтры разной конструкции,
Обеефторивание подземных вод может быть осуществлено двумя
'-тодам.ч; сорбцией фтора осадком гидроокиси алюминия или магния,
72. Схема обесфториваппя воды фильтрованием через зернистую за-
грузку, заряженную сульфат-иоиами:
1 — скважина; 2 — погружной насос; 3 — промежуточная емкость; 4 — скорый
фильтр; 5 — промывной бак; G — подача регенерационного расткора; 7 — ре-
зервуар обеефторекной воды; 8 — насос II подъема
фосфата кальция; фильтрованием воды через фторселективные ионо-
обменные материалы.
Примерная схема сооружений по обеефториванию воды методом
сорбции фтора с использованием свсжсн ыделеппых осадков (гидроокиси
магния или алюминия) представлена на рис. 71.
Гидроокись магния образуется за счет добавки извести к магний-
содержащим подземным водам. При этом содержание фтора после из-
весткования воды уменьшится и может быть вычислено по формуле
Скотта [7]
Фост = Фнсх - (0.07Фнсх(Мй)°-5|. (8.11)
где Фи;х — содержание фтора з исходной воде, мг/л; Mg — количество
магния, удаленного из воды при ее известковании, мг/л.
Процесс сорбции фтора гидроксидом магния интенсивно протекает
при pH>9,5, не зависит от температуры воды и длится 8...12 мин, а для
снижения содержания фтора в воде на 1 мг требуется 50...60 мг магния
или 10С...150 мг Mg(OH)2. В случае недостатка магния в исходной воде
з нее вводят сульфат или хлорид магния.
Скорость движения воды в осветлителях принимается равной 0,2...
0,3 мм/с. Высоту слоя осадка (2...2,5 м) рассчитывают по формуле
В. А. Клячко
Dys = Э[2(Ф„„ - 1) - ЖМг], (8.121
где Э—эквивалетная масса вводимых
MgSO4 — 60,2; MgSO, -7Н2О — 123,25;
101,65; Жме •—магнезиальная жесткость
в воду солей магния, мг; для
MgCl2 - 47,7; MgCl2 • 6Н2О -
воды, мг-экв/л.
178
Доза извести для осаждения
гидроокиси
магкия. чг z по л : и т
естся по формулам:
DCj0 =28 2(Mg) +'
£21_ лщ + 1
22
при
[Са2+1 > Щ
(3.13)
или ОСа0 ='28 2(Mg) +
+ (Са) + 1
при -[Са2+ ] < Щ, (8.14)
где СОг — содержание СО2 в воде, мг/л; Mg — то же в воде после вве-
дения в нее необходимой дозы магния для сорбции фтора, мг-экв/л;
Са — то же Са в исходной воде, мг-экв/л; Щ — щелочность исходной
воды, мг-экв/л.
При обесфторивании воды осадком гидроокиси алюминия процесс
наиболее полно происходит при pH = 4,3...5,0. Доза сульфата алюминия
на 1 мг удаленного фтора составляет 25...30 мг/л. При этом необходимо
предварительно подкислить воду с последующим ее подщелачиванием
для снижения коррозионной активности, что следует учитывать при со-
ставлении технологической схемы установки.
Фтор из подземных вод удаляют с помощью сорбции его свеже-
образованным трикальцийфосфатом (см. рис. 71), расход которого со-
ставляет 23...30 мг па 1 мг фтора.
При использовании подземных вод, не нуждающихся в осветлении
и обесцвечивании, обеефторивание производят по схеме (рис. 72). В ка-
честве зернистой загрузки фильтров используют цеолитовый песок, уло-
женный на слой гравия. Зарядку фильтрующей загрузки выполняют
серной кислотой.
Для извлечения фтора из воды применяют сорбенты: сильнодейст-
вующие катиониты и анониты, магнезиальные сорбенты, фосфат; каль-
ция, специально обработанные активированные угли, активированную
окись алюминия, модифицированные загрузки, гндроксилопатит и др.
Подземные воды можно обеефторнвать новыми методами с помо-
щью электрокоагуляции с использованием алюминиевых электродов и
гиперфильтрации (обратного осмоса).
9. НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ II ПОДЪЕМА
9.1. НАСОСНОЕ ОБОРУДОВА1ШЕ СТАНЦИЙ
В системах водоснабжения наибольшее распространение получили
центробежные насосы. Их классифицируют по следующим признакам:
роду перекачиваемой жидкости —на водопроводные, канализацион-
ные. шламовые, грязевые и т. д.;
создаваемому напору — с низким до 10 м, средним —до 70 и вы*
- — более 70 м;
179
73. Насос 4К-12:
1—всасывающий патрубок; 2 — уплотняющее кольцо; 3 — рабочее колесо;
4 — спиральный корпус; 5 —опорный кронштейн; 6 —защитная втулка; 7 —
наиивка сальниковая; 8 — крышка сальника; 9 — вал; 10 — шарикоподшип-
ник; и — крышка кронштейна; 12 —полумуфта насоса; 13 — полумуфта элек-
тродвигателя
способу подвода жидкости к рабочему колесу — односторонним
(всасыванием) л двухсторонним;
числу рабочих колес — на одноколесные (одноступенчатые) и мно-
гоколесные (многоступенчатые);
расположению вала — с горизонтальным (наиболее распространен-
ные) и вертикальным;
способу разъема корпуса — с горизонтальным и вертикальным разъ-
емом;
способу соединения насоса с электродвигателем—на моноблочные
насосы, з которых рабочее колесо размещено непосредственно на валу
электродвигателя, и насосы, соединяемые с электродвигателем с помо-
щью упругой или индукционной муфты скольжения и др.
В системах сельскохозяйственного водоснабжения для перекачки
чистой воды используют насосы типа К, ЦН, Д.
Насосы типа К — центробежные, консольные, одноступенчатые с
приводом от электродвигатели через упругую пальцевую муфту. Она
предназначены для перекачивания питьевой воды и воды промышленно-
хозяйственного назначения температурой до 85 °C и содержанием ме-
ханических примесей не более 0,05 % по массе с размерами частиц до
0,2 мм. В обозначение типоразмера насоса входит диаметр напорного па-
трубка, подача п напор. Например, насос марки 1,5К-8/19 расшифро-
вывается следующим образом: 1,5 — диаметр всасывающего патрубка
насоса, уменьшенн ы: в 25 раз (1,5X25 — 40 мм); 1\ — консольный; 8 —
г.одача воды, м3/ч; 19 — напор насоса, м.
Корпус насоса представляет собой чугунную отливку, внутренняя
полость которой спираль, переходящая в напорный патрубок. Рабочее
180
Схема заливки горизонтально.
Ге насоса вакуум-насосом:
а— отщиа вид вакуум-насоса; О —
подключение вакуум-насоса к гори-
зонтальному насосу; 1 — корпус;
_> _ рабочее колесо; 3 — напорный
патрубок; 4 — всасывающий патру-
бок; ' 5 — вентиль; б — водяной бак;
7 — дефлектор
колесо насоса '(чугунное) снабже-
но уплотняющим кольцом. Вход
жидкости в рабочее колесо — осе-
вой. Вал насоса — стальной, опора-
ми его являются шарикоподшипни-
ки, расположенные в опорной стой-
ке. Смазка шарикоподшипников —
жидкая. Конструкция насоса типа
К показана на рис. 73.
Корпус насоса может быть рас-
положен так, что нагнетательный
патрубок будет составлять 0°, 90°,
180°, 270° с вертикальным направ-
лением. Всасывающий и напорный
убки расположены под углом 9(Р
друг к другу.
Насосы типа ЦН (старое обозначение ЗВ и НМК) предназначены
для перекачки чистой воды температурой до 100 СС. Они представляют
собой горизонтальные двух- и четырехступенчатые насосы спирального
типа.
Условное обозначение насоса ЦН-400-105: Ц — центробежный; Н —
насос; -100 — подача воды, м3/ч; 105 — напор насоса, м.
Корпус насоса чугунный с горизонтальными разъемом и расположё*’
наем всасывающего и напорного патрубков, расположенных в нижней
его части. Вал насоса — стальной. Опорами для него служат два под-
шипника качения с кольцевой смазкой и водяным охлаждением. Рабочие
колеса насоса—чугунные с односторонним всасыванием, расположены
на валу обратной стороной друг к другу.
Насосы типа Д (НДН, НДС, НДВ) предназначены для подачи ао-
ды температурой до 1С0 СС и применяются на насосных станциях город-
ского, сельского и промышленного водоснабжения и т. д. Насосы типа
Д — горизонтальные, одноступенчатые с корпусом спирального типа с
двухсторонним п'олуеппральным подводом воды к рабочему колесу. -
Условное обозначение насоса Д 200-36: Л — насос с двухсторонним
всасыванием; 200 — подача воды, м’/ч; 36 —напор насоса, м. , й
В нижней части насоса горизонтально располагаются всасывающий
и напорный патрубки под углом 180° друг к другу. Корпус насоса с..
горилоптальньм разъемом. Вал — стальной, работает на двух шарнко-•
..шипникозых опорах. Рабочее колесо насоса — чугунное,
зал и закреплено с помощью призматической шпонки.
181
Основными гидравлическими параметрами насосов являются их про-
изводительность' Q и напор Н.
Напор насоса развиваемый насосной установкой Н, и, определяют
из выражения
= + +ЛП>В +ЛП,Н. (9.1)
где На и Яг., в геометрическая высота соответственно всасывания и
нагнетания, м; Ла.и и Ля. в —потери напора в нагнетательном и всасы-
вающем трубопроводах насоса, м.
Если насос работает с подпором жидкости, то напор, развиваемый
им, рассчитывают по формуле
Я = ЯП + ЯГН +ЛП.Н, (9.2)
где На — величина подпора, м.
При работе насоса с подпором значения напоров во всасывающем
и в напорном патрубках суммируются.
В практике эксплуатации систем водоснабжения из подземных ис-
точников встречаются такие схемы высотного расположения центробеж-
ных насосов, когда ось насоса выше уровня воды в резервуаре и ниже.
В первом случае перед пуском насоса в него заливают воду, во вто-
ром — насос постоянно залит водой. Следовательно, насосная установ-
ка, смонтированная по второй схеме, является более удобной в эксплу-
атации.
Для заливки центробежных насосов, установленных выше уровня
воды, в резервуаре используют вакуумные насосы типа ВВН, КВН
(табл. 55 и 55). Схема обвязки водокольцевого вакуум-насоса КВН-8
показана на рис. 74, а.
55. Иодача вакуум-насосов типа КВН и ВВН в зависимости от созда-
ваемого вакуума, м3/мин
Разрежение, МПа Марка вакуум-насоса
КВН-4 КВН-8 ВВН-1,5 ввн-з ВВН-6 БВН-12
0.027 0,384 0,780 •
0,033 — —_ 1,68 3,95 6,48 12,3
0,040 0,378 0,768 — — —-• —
0,050 0,350 0,680 1,67 3,90 6,35 12,25
0,000 —- — 1,66 3,4 6,25 12,25
0,070 0,264 0,528 1,55 3,2 6,0 12,0
0,080 0,180 0,240 1,27 2,4 5,25 11,0
0.085 — > 0,8 1,6 3,2 10,45
0,090 0 0 0 0 2,87 8,6
0,095 — чч — —. — 0 4,0
0,097 — — — — — 0
182
56. Техническая характеристика вакуум-насосе» ВВН, КВН
Майка вакуум- насоса Э л е к т ро д з и г.»т с.1 ъ Рхсхох воды, л/с Массх arjcr.rx с Саком, кг -
Марка ’ .Мощ- ность, кВт Частота враще- ния» об/мин
1 'ВВН-1,5 А02-41-4 4,0 1450 0,12
ввн-з А02-51-4 / ,5 1450 0,17 355
ВВН-6 4А-160-М4 ' 18,5 1500 0,2 766
ВВН-12 4А-200-М6 22,0 1000 0,5 1110
КВН-4 А02-22-4 1,5 1500 —
КВН-8 А02-31-4 2,2 1500 — •
При пуске вакуум-насоса открывают вентиль и вода из бака по-
ступает в корпус вакуум-насоса, заполняя его. Рабочее колесо вращая^
отбрасывает ее к стенке корпуса. Так как рабочее колесо расположено
эксцентрично по отношению к корпусу, то между ступицей насоса я
водяным колесом образуется серповидное пространство, давление, в ко-
тором ниже атмосферного. Вследствие этого воздух из центробежного
насоса подсасывается вакуум-насосом. Водовоздушная смесь через на-
порный трубопровод выбрасывается в бак. где воздух, отделяясь от
воды, через колпак выходит в атмосферу, а вода обратно через вентиль
поступает в корпус -вакуум-насоса.
Повышение уровня воды в баке свидетельствует о том, что корпус
горизонтального центробежного насоса полностью залит водой и избы-
ток се поступает по трубопроводу в вакуум-насос, а затем в бак. Ваку-
ум-насос останавливают и производят запуск горизонтального центро-
бежного насоса.
Схема заливки горизонтального центробежного насоса с помошыо
вакуум-насоса приведена на рис. 74, б. . •
Согласно СНиП 2.04.02-84 рекомендуется устанавливать насосы под
залив.
Техническая характеристика наиболее широко используемых гори-
зонтальных центробежных насосов для воды приведена в табл. 57.
Абсолютная отметка установки горизонтальных центробежных на-
сосов над уровнем воды в резервуаре ограничивается высотой всасыва-
ния насоса (расстоянием по вертикали от уровня воды в резервуаре до
оси вала насоса). Существуют геометрическая и допустимая вакууммет-
рнчсская высота всасывания.
Допустимая вакуумметрическая высота всасывания м, опреде-
ляется по формуле
г:* —скорость движения воды во всасывающем трубопроводе.
<83
ж
57. Техническая характеристика
'•’.арка насоса Подача, м’/ч Напор, и Мощность электродви- гателя, кВт Частота вращения, об/мин
ВК-1/16 1,1...3,7 40...14 1,5
ВКС-1/16 1,1...3,7 40...14 1.5
ВК-2'26 2,7...8 60...20 2,2; 4; 5,5 1450
ЬКС-2,26 2,7...8 60...20 2,2; 4; 5,5
1.5К-8/196 4.5...13 12.8...8.8 1,1
(1.5К-66) 2900
1.5К-8.'19а 5...13,5 16...11.2 1,5
(1,5К-6а)
БК-4’24 5,7...15,3 70...20 2,2; 5,5; 7,5 1.450
ВКС-4/24
•1.5K.-8/1S ’ 6...14 20,3...14 1,5 2900
(1.5К-6)
ВК-5/24 8,5....18,4 70...20 5,5; 10 1450
В КС-5/24
2K-20/1S6 (2К-96) 10...20 13...10.3 1.5
2К-20/18а (2К-9а) 10...21 16,8...13,2 1,5
2К-20/18 (2К-9) 11...22 21...17,5 2,2 2900
2К-20/306 (2К-66) 10...25 22...16.4 2,2
2К-20/30а (2К-6а) 10...30 28.5...20 3
2К-20/30 (2К-6) 10...30 35...24 4
ВК-30/45 1S...40 85...30 17; 30 1450
В КС-10/4 о
Зк-45/ЗОа (ЗК-9а) 25..Л5 24.2...17.5 5,5 2900
ЗК 5а 27,7...56 46...33.5 10 2900
3K-45/30 (ЗК-9) 30...54 34.8...27 7,5 2900
ЗК-6 30.6...61 58...45 17 2900
4К-90/20а (4К-18а) 50...90 20,7...14,3 5,5 2900
4К-90/20 (4К-18) 50...100 25,7... 18,9 7,5 2900
4 К-12а 61...100 32.5...23 10; 17
4К-«=й 61... 104 49...36,5 17
61...108 85...С4 40 2900
4 К-12 65...112 38...27.5 17
4К-8 65...112 61...45 22
4К-6 65...117 Э8...72 55
184
центробежных насосов для соды
КПД, % Допускаемая высота всасыва* НИЯ, м г-’.5;•«« ксчго Зав51-изго1 лнтехь
диаметр, мм число
25 6 е: — 1 Ливгидромаш
25 ' 4 ——• 1
30 5 — 1
30 4 — 1 > •-
35-45 6 105 1 Ереванское ПО Т Армхнммаш
38...50 6 113 1 То же
37 4 — I Ливгидромаш 5 Л-12
44...53 6 128 1 Ереванское ПО Армхлммаш ”
35 1 3,5 4 — 1 I Ливгидромаш •Цт
51...62 6 106 1 Ереванское ПО
54...63 ! 6 118 1 Армхлммаш • ж
56...66 6 129 I То же
55...64 6 132 1
55...64 6 148 1
50...63 6 162 1
32 3 — 1 Ливгидромаш . д Ереванское ПО .'Ж
62...71 6 143 1 Армхлммаш -
55...60 7-4,5 195 1 Ката некий насосный •завод
62-72 1 6 168 1 Ереванское П(Э , Армхнммаш
55...63 7-4,5 • 218 1 Катанекий насосный'; завод
73...75 6 135 1 •Ереванское ПО Армхлммаш
76...77 6 142 1 Тоже
72...80 6,5...3,5 163 1 Ката некий насосный
6O...67 6-4 200 1 завод
63...66 6,2...3,5 250 1 То же
73...79 3,5...3,5 174 1
64—69 6-4 218 1
65...6S 6,2...3,5 272 185 1 -в
Марка насоса Подача, м«/ч Напор, м Мощность электродви- гателя, кВт Частота вращения, об/мии КПД, % Допускаемая высота всасыва- ния, м Рабочее «голес> Зазол-мэготсвитель
диаметр, мм число
6К-86 106-170 26...18 22 71...65 6,5-5,5 ...: 275 1 Катайский насосный 6К-12а 108.„165 18-14 10 75.-76 6,8...5,5 ' 240 1 завод 6К-8 112...198 36.5...28 30 1450 70-75 6,5-5,5 328 1 Тоже 6К-8а 115...184 31...24 22 72-74 5,5-5,5 300 1 , > 6К-12 126-184 22,5-17,5 13 76-79 6,8-5,5 264 1 > Д200-35 (5НДВ) 180 26 22 1450 i 72 | 3 300 ‘ 1 Ливгидромаш Д200-95 (4НДВ) 180 84 • 75 2950 70 | 8 265 1 » 8К-12а 194...300 27...20 30 1460 80 6,5-4,5 . -290 1 Китайский насосный завод Д200-36 (5НДВ) 200 36 22 1460 •• 72 • 3 350 1 Ливгидромаш Д200-95 (4НДВ) 200 95 75 2950 70 8,5 280 1 > 8К-18а 200-300 17,5-13 17 1460 78 6,2-5 250 1 Китайский насосный завод Д200-36 (5НДВ) 216 28 22 1450 * , 72 4 325 1 Ливгидромаш 8К-18 220-330 20,4-15 22 1450 I 80 6,2-5 268 1 > \ 8К-12 220-330 33...25 40 1470 .80 6,5-4,5 315 1 Китайский насосный завод ЦН400-210 (ЗВ-200Х 250...450 150-138 250 1475 75 3,8 400 4 Сумский насосный • V4) завод ЦН400-105 290-450 94-69 132 1470 ! 73 4 400 2 Тоже (ЗВ-200Х2) _ „ ' . . ? ЦН400-105 290-450 104.„84 160 1470 75 4 425 2 » 11Н400°105^ 290...500 120-92,5 200 1470 74 4 445 2 » (ЗВ-200Х2) ЦН400-210 (ЗВ-200Х 290...500 240...2S5 400 1480 75 3,8 445 4 > Х4) • Д325-50 (611 ТВ) 300 38 55 1450 76 4,5 360 ' 1 Ливгидромаш Д320-70 (6НДС) 300 60 75 2950 78 5,0 230 1 » Д320-50 (6НДВ) 320 50 75 1450 76 4,5 40э 1 » Д320-70 6НДС) 320 70 100 2950 78 8,5 242 1 » Д500-36 (8НДВ) 350 34 55 980 ' 80 4,0 470 1 > Д320-50 (6НДВ) 360 38 . 75 1450 76 4,5 380 1 > Д5ОО-36 (8НДВ) 450 36 75 980 80 4,3 500 1 - » Д500-65 (ЮД-6) 450 55 100 1450 76 ; 4 432 1 » Д500-36 (8НДВ) 500 38 ПО 980 80 5 525 1 » L -W Д500-65 (ЮД-6) 500 65 125 1450 76 4 465 1 » Д630-90 (8НДВ) 550 73 200 1480 80 6 470 1 » • . Д630-90 8НДВ) 600 82 250 1480 80 6,2 500 1 > -4 Д630-90 (8НДВ) 630 90 250 1480 80 6,5 525 1 » Д800-28 (12НДС) 700 22 75 1000 вб 4 400 1 > - ЦН 1000-180 720-1 000 170-140 500 1480 82 2 ' 530 2 Сумский насосный V (10НМКХ2) завод Э|| 186 «87
Мариа насоса Подача, м*/ч Напор, м Мощность электродви- гателя, кВт Частота вращения, об/.м ин
ЦН1000-180 1 000 180 630 1485
(10НМКХ2) .
Д80С-28 (12НДС) 750 25 110 980
Д80С-28 (12НДС) 800 28 110 985
Д800-57 (12Д-9) 800 57 180 1450
Д10С0-40 (14НДС) 850 33 132 980
Д1000-40 (14НДС) 950 36 160 975
Д1СС0-40 (14НДС) 1 000 40 160 985
Д12си-65 (12НДС) 1 000 44 200 1480
Д1250-65 (12НДС) 1 150 57 250 1485
Д1250-125 (14Д-6) 1 250 106 500 1450
Д1250-14 (16НДН) 1 250 14 75 735
Д1250-65 (12НДС) 1 250 65 320 1480
Д1250-125 (14Д-6) 1 250 125 630 1485
Д1250-14 (16НДН) 1 350 10 55 735
Д1250-14 (16НДН) 1 500 13 90 735
Д26С0-100 (20Д-6) 1 350...1 500 93 630 985
Д16С0-90 (14ДНС) 1 600 90 500 1480
Д20С0-21 (16НДН) 1 980 21 160 985
Д25СС0-17 (20НДН) 2 000 13,5 125 735
Д2000-34 (18НДС) 2 000 34 250 735
712500-17 (2011ДН) 2 500 17 132 735
Д25С0-45 (20ЫДС) 2 500...2 700 45...39 400 735
Д2500-62 (18НДС) 2.500...2 700 62...58 500 985
Д3200-33 (20ПДН) 3 000 23 250 990
Д3200-55 (22НДС) 3 200...3 600 52...56 630 750
Д32С0-75 (20НДС) 3 200...3 400 71...75 800 985
Д32С0-33 (20НДН) 3 240 32 315 985
ДЖО-32 (32Д-19) 3 800 22 315 590
Д32С0-20 (24НДН) 4 000 16,5 250 590
Д40С0-95 (22НДС) 4 000...4 700 95...90 1250 600
Д5030-32 (22НДН) 4 700 20 315 740
Д40СС-22 (32Д-19) 4 800 10,5 315 590
Д5000-32 (24НДН) 5 000 26 500 740
Д5000-50 (24НДС) 5 200 51 1000 600
ДСОСЭ-27 (32Д-19) 6 000 17 400 750
Д6300-27 (32Д-19) 6 300 27 630 750
Д6300-80 (24НДС) 6 300...6 500 80...79 1600 750
И р.о д о л ж е н и тб т, 57
кпд, % Допускаемая высота всасы’ ван и я, м Ре?очге ко диаметр, мм -.ссо число ЗаВЭД'ИЭГОТОвИ'СлЬ
34 , 2 530 2 Сумский насосный завод
86 86 4,2 4,5 430 460 1 1 1 Ливгидромаш
87 5 480 1 >
88 5 510 1 >
87 5 540 1 >
86 ’ 6 400 1 >
86 6,5 430 1 >
76 5.4...3 375 1 >
75 ; 6...5 410 1 >
86 7 460 1 >
76 1 5,2...1,4 625 1 > • у
80 ; 6.. .5 410 : 1 Сумский насосный
завод
— . - — 1 То же
75 4...42 745 1 >
5 — 1 Ливгидромаш . ~-4.
80 6...5 460 1 Сумский насосный
завод
8S 6,3 490 1 То же 'УМ
87 4,8 700 1
88 5,5 550 1
87 4,2 740 1 > •J
87 1,3 700 1 > •
88 1,3 700 1 »
88 4,4 800 1 > ж!
87 1 755 I Л
88 2,9 550 1 >
78 5 740 1 »
88 5,5 665 1 > --.я
— — 1 > •ж $
_ . ' — 1 » 1 > 'ч*. Ct
78 4 650 I >
82 о 665 1
87 4,6 990 1
79 ,1,6 650 1 >
78 . — 740 1
_ —- — — 1
•-S
189
188
Допустимая вакуумметрическая высота всасывания для каждого
типа насоса различна (5...8 м). Она указывается в каталогах заводамн-
* изготовителями при давлении Р = 0,1 МПа и температуре воды 20 °C.
Геометрическая высота всасывания Hs, как видно из формулы (9.3),
меньше Нл°£ на потери напора во всасывающем трубопроводе ha,B 'и
2
1>в ,
величину скоростного напора при входе в насос ——.
При проектировании и эксплуатации насосных агрегатов приходится
решать различные задачи, связанные с изменением основных парамет-
ров насоса: Q, Н, N, п, т).
Мощность, потребляемая насосом, определяется по формуле
где Q — плотность перекачиваемой воды, кг/м3; Q — подача, м’/с; Н —
напор, м; я — КПД насоса, учитывающий гидравлические, объемные и
механические потери энергии в насосе.
'J = ЧгЗДм- (9.5)
Коэффициент полезного действия можно вычислить так же из со-
отношения:
г. = Мп/Л/, (9б)
где Мп — полезная мощность, сообщаемая насосом жидкости, кВт.
При Q, м3/ч, и Н, м, полезная мощность равна
Nn = 0.027QW. (9.7)
Мощность электродвигателя должна быть всегда больше мощности
насоса
Мдв = kMN, (9.8)
где йдв — коэффициент запаса мощности электродвигателя.
В зависимости от мощности двигателя N, кВт, и условий его ра-
боты рекомендуется принимать приведенные ниже коэффициенты запаса
мощности [4]:
.¥<2......... 1,5
2<Л'<5.......... 1,5...1,25
5<М<50 ......... 1,25...!,15
50<М< 100 .... 1.15...1.05
• N> 100........ 1,05
Подача насоса прямо пропорциональна частоте вращения вала на-
соса я определяется из соотношения:
_Qi = _Д1_ (9.9)
- «2
При изменившейся частоте вращения подача составит
QjxxQj-ik.. , (9.10)
«1
190
Наюр насоса прямо пропорциональный квадрату частоты вращения
A.==^L.j. (9.И)
“г \ ni
Напор при изменившейся частоте вращения составит *
= i (9.12)'
I Й
Мощность, потребляемая насосом, прямо пропорциональна кубу час*
тоты вращения рабочего колеса
21 ) , (9.13)
\ ^2 / 1 i
/ \3 ’
А’ = ДГ / 213- ) . (9.14)
\ Л1 /
Из формул (9.9) и (9.11) можно Получить зависимости (9.15)
\ Т/2 у
откуда .
(9.16)
Существенной характеристикой любого лопастного насоса является,
коэффициент его быстроходности т]9. Он характеризует тип рабочего ко-
леса и соотношение основных его размеров.
Между коэффициентом быстроходности т],, производительностью
насоса Q, напором Н и частотой вращения рабочего колеса существует
зависимость
,R-
'is = 3,6о—-
(9.17)
D2
При 50<rjs<80 и ---------- 2.5...3 — насосы тихоходные, имеют ма-
Di
D2
лую подачу и большой напор; 80<т]а<150 и ----= 2— насосы нор*
d2 Dl '
1.4...1,8 —насосы быстроходные,
мальные; при 150<т)а<350 и
имеют большую подачу и малый напор, где Dt—диаметр входной час-
ти рабочего колеса; D2— диаметр рабочего колеса.
В практике эксплуатации насосных станций часто прибегают к
срезке или наращиванию рабочего колеса.
В зависимости от коэффициента быстроходности рекомендуется сле-
дующие пределы срезки рабочих колес, % [4] :
15
11
60<т),< 120 .... 20.
120<г],<200 ..... 15.
200<п.<300 ...... 11...7
191
-Ея
wSj
При наращивания диаметра рабочих колес необходимо руководст-
воваться размерами улитки насоса. Занимать более 20...25 % рабочего
пространства улитки насоса не рекомендуется.
^Мощность электродвигателя при наращивании рабочего колеса на-
соса определяется по формуле
/ S3
(9.18)
9.2. СХЕМЫ КОММУНИКАЦИИ НАСОСНЫХ СТАНЦИИ
В системах водоснабжения из подезмных источников насосные стан-
ции. забирающие воду из резервуаров чистой воды а подающие ее в
магистральную водопроводную сеть, называются насосными станциями
II подъема (НС-И).
При устройстве дополнительных повышающих станций, предназна-
ченных для увеличения напора в водопроводной сети, их называют со-
ответственно насосными станциями III, IV подъема (HC-III), (HC-IV)
л т. д.
Коммуникации насосных станций должны обеспечивать решение та-
ких задач, как бесперебойное водоснабжение; максимальная надежность
работы насосной станции; экономичность использования насосного обо-
рудования при различных режимах работы насосной станции; соблюде-
ние санитарных правил и корм охраны труда; возможность в кратчай-
ший срок локализовать и ликвидировать аварии и внезапные нарушения
нормального режима работы насосной станции.
Подводка всасывающих трубопроводов к насосам должна обеспе-
чивать свободное удаление воздуха из труб, для чего они прокладыва-
ются с обратным уклоном к насосным агрегатам. Схемы подключения
всасывающих трубопроводов к насосам и возможные при этом ошибки
показаны иа рис. 75.
На напорном трубопроводе насоса устанавливается обратный кла-
пан и задвижка. При работе агрегата в ручном режиме управления (ес-
ли диаметр аадвижки более 460 мм) рекомендуется установка электри-
ческого привода. Для облегчения монтажа и демонтажа задвижек диа-
метром более SCO мм, а также для компенсации температурных изменений
длин трубопроводов в схемах коммуникаций насосных станций рядом с
задвижками на трубопроводах предусматривается установка монтаж-
ных вставок.
Схема коммуникаций насосной станции II подъема для водоснаб-
жения населенного пункта из подземных источников представлена на
рис. 76.
В здании насосной станции устроены помещения хлсраторкой, фто-
заторной, энергоблок ("П и РУ-10/0,4 кВ). На втором этаже (на схеме
не показаны) расположены бытовые помещения и диспетчерская.
Вода со скважин поступает в резервуары чистой воды № I и № 2
192
75. Схемы подключения всасывающих трубопроводов к насосам: j?
а — неправильно; б — правильно; 1 — колено; 2 — переход фланцевал кон-
центрический; 3 — катушка; 4 — переход фланцевый эксцентрический
- •'а
вместимостью 1000 м3 каждый. В резервуары по хлоро- и фторо.трозо-
дам, выполненным из винипластовых труб диаметром 80...100 мм, само-
теком от хлораторов и сатуратора поступают хлорная вода и раствор
фторреагеита. В резервуарах производится обеззараживание и контакт
воды с хлором (не менее 30 мин), а также насыщение ее фтором со-
гласно установленной дозе.
Обработанная вода из РЧВ по двум всасывающим водоводам диа-
метром 500 мм поступает во всасывающий коллектор диаметром 503 мм,
расположенный в машинном зале насосной станции. От коллектора; к
каждому насосному агрегату проложен отдельный водовод диаметром'*
ООО мм.
В машинном зале насосной станции расположены четыре насосНЫХч
193
I. Схема коммуникаций яасоспой станции II подъема артезианского
водоснабжения:
— резервуары чистой золы вместимостью 1000 м3; 2 — энергоблок и хоз-
блок; i — хлораторная; 4 — фтораторная
регата ЦН 400-105 с электродвигателями мощностью 132 кВт. При-
>д от электродвигателя к насосу передается через индукционную муф-
' скольжения (ИМС), которую устанавливают па одном из рабочих
резервном насосных, агрегатах. ИМС позволяют регулировать по-
ту и напор насоса за счет изменения частоты вращения вала насоса
приблизить график работы насосов насосной станции II подъема к
афнху водопотребления.
Каждый насосный агрегат трубопроводом диаметром 300 мм соеди-
эн с распределительным напорным коллектором, через который вода
двум водоводам диаметром 400 мм поступает в городскую сеть.
194
58. Количество резервных агрегат» з насосной стлилен у
Категории станций
количество рабочих агрегатов 1
одной группы насосов I 11 1И
Л
До 6 с- 2 1 1
Свыше 6 до 9 2 1 -
» 9 2 2 —
Для учета подачи воды на напорных водоводах установлены две
вставки Вентури диаметром 400 мм.
Разрабатывая схемы коммуникаций насосных станций из подзем-
ных источников водоснабжения, следует предусматривать работу насос-
ных агрегатов по схеме (см. рис. 76), согласно которой вода по обвод-
ным водоводам поступает на насосную станцию, минуя резервуары.
Это обеспечивает бесперебойную работу насосной станции II подъема,
на период чистки резервуаров и др.
Для организации нормальной эксплуатации оборудования на насос-
ной станции должна быть вывешена схема коммуникаций. Аналогичная
схема находится в диспетчерской предприятия.
На автоматизированных насосных станциях при дистанционном
управлении насосными агрегатами и скважинами устраивают мнемосхе-
мы с пультами управления. Запорно-регулирующая арматура (задвижки,
обратные клапаны, затворы), а также колодцы на схеме и в натуре
должны быть пронумерованы, а насосные агрегаты,на схеме и в натуре
(в виде табличек) должны содержать сведения по основным рабочим
параметрам (Q, Н, N, п, Т), /).
При выборе типа и количества насосов исходят из категории насос-
ной станции, количества одновременно работающих агрегатов, резерва
насосного оборудования, графиков водопотребления и совместной раб>
ты насосов, водоводов и водопроводной сети.
Резерв насосного оборудования определяют по табл. 58. ; д|
Категория надежности, работы насосной станции определяется ис-
ходя из характеристики водопотребителя по нормам СНиП 2.04.02-84^
Насосные станции I категории должны быть обеспечены двух-' илй
трехсторонним энергоснабжением. При ’определении размеров машин-
ного зала учитывают расположение насосных агрегатов: одно- и дзух-
рядное в обычном или шахматном порядке.
Всасывающие и напорные трубопроводы диаметром до 400 мм э
внутри машинного зала целесообразнее укладывать в каналах, перекры-^
ваемых съемными плитами или щитами, изготовленными из рифленой,
листовой стали, что создает удобства при обслуживании насосных аг-
регатов. Трубопроводы большего диаметра укладывают над поверхнос-
тью пола машинного зала с устройством переходных мостиков и пло- /
Щадок для обслуживания насосных агрегатов л задвижек.
195
9.3. МОНТАЖ, НАЛАДКА II ЭКСПЛУАТАЦИЯ
НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Монтаж и наладку оборудования насосных станций производят ।
согласно разработанной проектно-технической документации. В состав
ее входят технический проект, рабочие чертежи, сметы. Насосный агре-
гат подлежащий монтажу, должен иметь паспорт завода-изготовителя,
установочный чертеж насоса и электродвигателя, инструкцию по . мон-
тажу, наладке и эксплуатации.
Насос устанавливают на достаточно твердом основании (фундамен-
те или фундаментной плите), чтобы при его работе не наблюдалось ви-
брации или сотрясений.
Фундамент год насосный агрегат должен иметь массу п 3...4 раза
превышающую массу насоса и электродвигателя. Фундаментная плита
может быть общей под насос и электродвигатель и раздельной, завод-
ского или местного изготовления. Крупногабаритные, тяжелые насосы
устанавливают на раздельных фундаментных плитах (рамах).
Глубина заложения фундамента должна быть больше глубины ка-
налов под всасывающие и напорные трубопроводы. Размеры фундамен-
та в плане рекомендуется устраивать на 10...15 см больше размеров
плиты или рамы.
Фундаменты насосов сопрягают с полом станции, устраивают во-
круг них просадочные швы шириной 3...5 см, заполненные битумом.
Перед монтажом выполняют полную ревизию насоса. Проверяют
наличие повреждений корпуса насоса, подшипников, муфт, перепускных
трубок, краников, гаек, шпилек и т. д. Производят осмотр и, если необ-
ходимо, ревизию электродвигателя.
Прежде чем приступить к монтажу, следует подготовить комплект-
ные детали, арматуру, приборы, рабочий инструмент и подъемные ме-
ханизмы.
Установку агрегата на фундамент рекомендуется производить в
следующем порядке.
Проверяют габаритные размеры фундамента и рамы. При проекти-
ровании фундамента в зависимости от габаритов комплектующего дви-
гателя намечают отверстия для крепления электродвигателя и высоту
подмоторной части.
Размечают продольные и поперечные осп установки и проверяют по
ним фундаментную раму в плане. Тщательно очищают фундамент
от строительного мусора и грязи.
Опустив раму на подготовленный бетонный фундамент, устанавли-
вают ее на подкладках или клиньях, выверяют по уровню опорные по-
верхности в горизонтальной плоскости. Отцентрировав насос и электро-
двигатель, заполняю'.’ раму бетонной смесью, чтобы часть ее (SO...
130 мм) от верхней опорной поверхности осталась незалитой.
После затвердевания цементного раствора тщательно очищают
оперные поверхности рамы насоса и электродвигателя. Затем устанав-
596
' • Вибср диаметро» груб, фасонных < : г: А и spuiiypw длй < б»л*и
игхссшх атретатов «л!Нят1 - ' '- т<) •' ,.2§
Диаметр труби, мм Ск': :ти л ч л и: г г,-.ч гм я г.ръвогмк насосаьх сганчиД, м/с / <
всасывающем напорном
1 ?' ДЙЯ До 250 0,6... 1 0.8...2 . ; Свыше 250 до 800 0,8... 1,5 Е..З » 800 1,2-2 1.5...4
ливают насос и электродвигатель на раму, обеспечив торцевой зазор
между полумуфтами не менее 8 мм, и хорошо затягивают гайки.
Центровку валов насоса и электродвигателя производят при помо-
щи индикатора или скоб и щупа. Допускаемая величина отклонения в
несоосности валов не должна превышать 0,05 мм. Чем больше масс/
насосного агрегата и выше коэффициент его быстроходности, тем жестче'
требования, предъявляемые к центровке валов.
После предварительной центровки валов производят подливку фун-
дамента растворохМ бетона. После затвердения бетонной смеси, подсоеди-
няют всасывающий и напорный трубопроводы и окончательно произво-
дят центровку агрегата.
При монтаже всасывающего и напорного трубопровода соблюдают
следующие основные требования.
Всасывающий трубопровод должен быть герметичным, так как даже
незначительное количество воздуха, попадая з него, уменьшает произ-
водительность, а также по возможности коротким, без резких переходов
и колен большой кривизны. Напорный трубопровод может иметь про-
извольную конфигурацию.
Диаметры напорного и всасывающего трубопроводов следует при-
нимать в зависимости от скорости движения воды (табл. 59).
Если диаметр трубопровода больше диаметра соответствующего
патрубка насоса, то между ними устанавливают переходной конический
патрубок с углом конусности а<13“.
На всасывающем трубопроводе переходной патрубок должен быть
эксцентричным, горизонтально направленным (в верхней части) для пре-
дотвращения скопления воздуха.
Трубопроводы, имея собственные опоры, не должны передавать
усилий на насос. При соединении не допускается притягивание трубо-
проводов к насосу. .х-Ж
Эксплуатация электронасосного оборудования насосной станции
осуществляется дежурным персоналом, в состав которого входят маши-
:исты насосных установок 2...5-го разряда, операторы хлораторных ус-
тановок и электромонтеры. Норматив численности обслужнваювддвй
ырсонала приведен в табл. 60
197
60. Нормативная численность рабочих насосных станций водопровода,
чел/сут |8]
Профессия Производительность насосных станций, тыс. м'/сут
10 15 50 100 150 200 300 400 500
Машинист насос- ных установок 3,6 3,6 4,0 4,0 4,4 4,4 4,8 4,8 5,3 Оператор хлора- терных установок 3,6 3,6 4,3 5,0 5,8 6,7 7,6 8,2 8,2 Электромонтер по ремонту и обслу- живанию 1,8 1,8 3,5 4,8 4,8 7,8 10,4 13,0 15,5
Обслуживающий персонал работает под руководством начальника
насосной станции или мастера и диспетчерской службы. На особо круп-
ных насосных станциях могут быть должности сменных инженеров.
Эксплуатацию электронасосного оборудования проводят в соответ-
ствии с ПТЭ и ПТБ электроустановок.
На насосной станции должны быть вывешены должностные инструк-
ции и инструкции по технике безопасности для всех категорий работа-
ющих, утвержденные главным инженером предприятия. Кроме того,
должны быть отдельно инструкции по эксплуатации насосов, электро-
задвижек, КИП, грузоподъемных механизмов и т. д.
Каждому работнику выдают под расписку все инструкции.
Пуск и остановку насосных агрегатов следует производить при за-
крытой задвижке на напорном трубопроводе. С целью предохранения
спирали манометра от поломки или деформирования перед пуском (ос-
тановкой) насосного агрегата рекомендуется закрыть трехходовые кра-
ны манометра и вакуумметра.
При пуске агрегата проверить заливку насоса водой и пустить в ход
электродвигатель. Постепенно открывая задвижку на напорном трубо-
проводе, установить требуемый режим работы насоса. Открыть краны
манометра и вакуумметра.
Нельзя допускать продолжительной (более 3 мин) работы насоса
при закрытой задвижке.
В случае ненормальной работы агрегата выключить электродвига-
тель и устранить причину неполадок.
Эксплуатация насосного агрегата запрещается: при температуре
подшипников выше допустимой; ненормальной вибрации вала насоса;
при работе насоса в режиме кавитации; неисправности отдельных дета-
лей агрегата; которые могут вызвать аварию или поломку.
Характерные виды неполадок в работе горизонтальных центробеж-
ных насосов, основные их причины и методы устранения неисправнос-
тей приведены в табл. 61.
198
61, Основные неисправности гори iohtxiuf их цем-с/с о mi гдсхс* и
способы их устранения
Неисправность
Причина
С г. у ci'ал*? >t
Насос не подает
воду
I .
।
Насосный агрегат
не запускается из-
за чрезмерной пе-
регрузки электро-
двигателя
Насосный агрегат
не обеспечивает
полной производи-
тельности
Корпус ,насоса и вса-
сывающий трубопровод
не залиты водой
Большая высота всасы-
вания
Соединения на всасы-
вающем трубопроводе
пропускают воздух
Сальники пропускают
воздух
Неправильное враще-
ние вала насоса или не-
достаточное число обо-
ротов
Необходимый напор
выше расчетного
Вал насоса не враща-
ется. Срезка пальцев
полумуфты
Неправильный подбор
электродвигателя (не-
достаточная его мощ-
ность)
Нарушение соосности
установки насосного аг-
регата
Заедание уплотнитель-
ных колец
Неполностью открыта
задвижка на напорном
трубопроводе
Увеличение высоты вса-
сывания вследствие во-
зрастания потерь в тру-
бопроводе (засорён
всасывающий трубо-
провод или не полно-
стью открыта задвиж-
ка)
Увеличение сопротивле-
ния в напорном трубо-
проводе
Недостаточное заполне-
нию ,насоса водой или
скопление воздуха в
насосе и', трубопровод?
Залить корпус насоса и
трубопровод водой
Уменьшить высоту вса-
сывания
Устранить неплотности
на стыках всасывающе-
го трубопровода
Произвести подбивку я
подтяжку сальников
Поменять местами две
фазы и проверить нап-
равление вращения аг-
регата /
Проверить напор по ма-
нометру, осмотреть тру-
бопровод
Установить новые паль-
цы на полумуфте
Проверить и заменить
электродвигатель
Произвести повторно .
центрирование агрегата
Разобрать насос и про-
верить зазоры, доведя
их до нормальных
Проверить открытие за-
движки
Проверить состояние
всасывающего трубопро-
вода, при необходимо-
сти прочистить его или
открыть задвижку , .
Проверить напорный
трубопровод у. в случае
необходимости устра-
нить лишнее сопротивле-
ние
Насос и трубопровод
полностью опорожнить,
снова заполнить водой и
удалить воздух
109
Продолжение табл. 61
Неисправность
Причина
Способ устранения
Попадание воздуха в
насос или во всасыва-
ющий трубопровод
Рабочее колесо засоре-
но посторонними пред-
метами
Образование воздуш-
ных мешков в подводя-
щем или напорном тру-
бопроводах
Недостаточный подпор
па всасывании или вы-
сота всасывания пре-
вышает допустимую ве-
личину
Неправильное направле-
ние вращения вала на-
сосного агрегата
Повреждение рабочего
колеса или уплотните-
льных колец вследствие
их износа
Перегрузка элек-
тродвигателя
Давление насоса ниже
поминального
Насос не создает
требуемого напора
Износилось рабочее ко-
лесо пли уплотнитель-
ные кольца
Неправильно отцентри-
рованы вал насоса и
ротор электродвигате-
ля, вследствие чего про-
исходит заедание в уп-
лотнительных кольцах
Сильно затянуты саль-
ники
Увеличение производи-
тельности за счет по-
нижения давления в
напорном трубопроводе
Найти место попадания
воздуха (через сальники
и стыковые соединения)
и уплотнить их
Проверить и очистить
рабочее колесо
Изменить схему про-
кладки трубопровода
или установить вантузы
Проверить высоту вса-
сывания по вакууммет-
ру. Осмотреть трубопро-
вод. Проверить полно-
стью ли открыта, зад-
вижка на подводящем
трубопроводе, увели-
чить сечение подводяще-
го трубопровода
Изменить направление
вращения ротора элект-
родвигателя, переклю-
чив его клеммы
Насос вскрыть, прове-
рить рабочие колеса и
уплотнительные кольца
и заменить сработавши-
еся; зазоры в уплотне-
ниях сохранить согласно
чертежам
Прикрыть напорную за-
движку на напорном
трубопроводе, пока дав-
ление не будет соответ-
ствовать рабочему номи-
нальному значению
Заменить рабочее коле-
со или уплотнительные
кольца
Произвести правильное
центрирование
Ослабить затяжку саль-
ников
Уменьшить открытие на-
порной задвижки
200
II р с д о л и: сине та б л. б!
Неисправность Причина Способ устранения
Значительный износ вы-
ходных "кромок лопа-
стей рабочего колеса
Уменьшение числа обо-
ротов насосного агрега-
та вследствие падения
напряжения
Увеличение щелевых
зазоров в колесе вслед-
ствие износа уплотни-
тельных колец
Наличие воздуха в
жидкости
Заменить рабочее коле'
со новым
Выключить насос до
восстановления норма-
льного напряжения
4
Заменить изношенные
уплотнительные кольца
Ненормальный шум внутри насо- са Большая подача воды Большое сопротивле- ние на всасывании
1 Большая высота всасы- вания Имеется подсос возду- ха на всасывании Высокая температура перекачиваемой жидко- сти
Насос кавитирует
Насос вибрирует Износ подшипников Плохая центровка вала и ротора электродвига- теля Имеется дисбаланс вра- щающихся частей
Корпус насоса на- гревается Перегреваются подшипники Насос недостаточно за- креплен.на фундаменте Вибрирует трубопровод Закрыта задвижка на напорном трубопроводе Сильно затянуты саль- ' ники Мало масла в масля- ной камере МноЬо масла Некачественное масло Не работает маслсраз-
Проверить подводящий
трубопровод, подтянуть
или сменить набивку/
сальников
Уменьшить подачу пу-
тем прикрытия задвиж-
ки
Проверить всасывающий
трубопровод и задвиж-
ку, установленную на
высоту вса-
подсос воз-
высоту’ вса-
нем
Уменьшить
сывания
Устранить
духа
Уменьшить
сывания, снизить темпе-
ратуру перекачиваемой
жидкости
Выяснить и устранить
причину кавитании
Заменить подшипники
.Отцентрировать вал
насоса и ротор элек
двигателя
Разобрать насос, заме-
нить изношенные части
или отбалансировать их
Закрепить насос к фун-
даменту : “
Закрепить трубопровод
Открыть напорную за-
движку
Отпустить буксы саль-
ников
Долить масло до уровня
Удалить излишек маел
Проверить вращение '
fe-ai
748
201
Продолжение табл. 61
Неисправность Причина Способ устранения
брызгиваюшее кольцо (при жидкой смазке) Плохая центровка вала насоса.и ротора элект- родвигателя маслоразбрызгивающего кольца Отцентрировать вал насоса и ротор электро- двигателя
9.4. РЕМОНТ НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Ремонтные работы центробежных насосов насосных станций — те-
кущий и капитальный ремонты — производят в соответствии с графиком
ППР, разработанным и утвержденным на предприятии [11].
К текущему ремонту горизонтальных центробежных насосов отно-
сятся; смена прокладок, уплотнительных колец, набивка сальников, уст-
ранение разбега ротора, подшипников, центровка насоса, масляная окрас-
ка насосного агрегата и трубопроводов. Продолжительность периода
между текущими ремонтами составляет не более трех месяцев или про-
изводится по мере необходимости.
К капитальным ремонтам относятся: полная ревизия насоса с раз-
боркой, чисткой, регулировкой и заменой частей; балансировка рабочего
колеса; смена вала; правка вала обточкой; шлифовка шеек вала и уп-
лотняющих колец; замена рабочих колес и уплотнений; перезаливка или
смена вкладышей подшипников; срезка или наращивание рабочих колес
насоса. Периодичность работ по капитальному ремонту центробежных
насосов насосных станций составляет от 1,5 до 3 лет.
Для заполнения сальниковых камер горизонтальных центробежных
насосов применяются сальниковые набивки (ГОСТ 5152—84) квадрат-
ного или прямоугольного сечения (табл. 62 и 63). Размеры сечения на-
бивок проверяют штангенциркулем или толщиномером. Внешний вид
набивок проверяют визуально. Поверхность набивок не должна иметь
местных утолщений, неровностей, повреждений оплетин, на ней не долж-
но быть выступающих оборванных ниток. Для набивки сальников насо-
са рекомендуется применять пропитанные набивки, так как сухие вызы-
вают быстрый износ втулок вала и выгорают из-за трения.
Набивка ХБС перед применением должна быть предварительно про-
варена в техническом жиру.
Сальниковую набивку необходимо менять на новую через 300...500
отработанных часов в зависимости от температуры воды, наличия ме-
ханических примесей и др.
В УкркоммунНИИпрсекте МЖКХ УССР разработана техническая
документация на реконструкцию сальниковых уплотнений насосов, ра-
202
62. Краткая характеристика сальниковой набивки для насосов и арма-
туры
Наименование (марка набивки) Размеры диамет- ра стороны квадрата или прямоугольника Сред» Макея- малиое давле- ние среди, мп»
Хлопчатобумажная су- 4, 5, 6, 7, 8, Питьевая вода, пи-
хая (ХБС) 10, 12 (13). 14, 16, 18 (19), 20, 22, 25, 28, 30, 32 (35), 38, 42, 45, 50 щевые продукты, нейтральные раство- ры солей и др. 20
Хлопчатобумажная про- питанная фрикционным составом, графитирован- ная (ХБГ1) То же Промышленная во- да, минеральные ма- сла, нефтяное топ- ливо и др. 20 1
Из лубяных волокон су- хая (ЛС) Промышленная во- да, минеральные ма- сла и др. 16
Из лубяных волокон про- 8, 10, 12, (13), Промышленная во- 16
питанная антифрикцион- 14, 16, 18, да, водяной пар н
пым составом, графити- рованная (ЛП) (19), 20. 22, 25. 28, 30, 32, (35), 38. 42, 45, 50, 55, 60 др. ’ЗВ
Асбестовая, прорезинен- ная (АР) То же Промышленная вода
Асбестовая, прорезинен- ная с резиновым сердеч- ником То же 10
ботающих с напором 0,7...4 м при подвода воды на сальнпдрвые уплот-
нения от постороннего источника или напорной полости насоса' [18].
Перепад давления, например, в насосе Д 4000-95 (22 НДС) состав-
ляет 0,95 МПа, что приводит к повышенному износу колец сальниковой
набивки и защитных втулок. Потери мощности на трение для насосов
этой марки составляют до 26 кВт/ч.
Реконструкция сальниковых уплотнений (рис. 77) заключается в
том, что подвод воды к ним демонтируется. Отверстие закрывают проб-
кой. Снимают три внутренних кольца набивки и гидрозатворнсе кольцо..
На их место устанавливают изготовленную стальную втулку н три коль-
ца сальниковой набивки, между которыми устраивают фторопластовые
или паронитовые прокладки толщиной 2...3 мм. .
При правильной сборке сальникового уплотнения ротор свободно
проворачивается на валу, а утечка воды составляет 5...10 л/ч. Экоцоми*.
веский эффект по МЖКХ УССР — 340 тыс. руб./год.
203
G3. Характеристика сальниковой набивки для насосов (ГОСТ 5152—84)
Мерка насоса Рекомендуе- мый тип сальниковой набивки Размер набивки, М.М
1,5К-8/19а; 15К-8/196; 1.5К-8/19; 2К-2С/18а; 2К-20/186; 2К-20'18; 2К-20.'30а; 2К-20/306; 2К-20/30 ХБС 8 ХБС 8 8X8
ЗК--'5.50а; 3 К-4-5/20; ЗК-5А; ЗК-6; 4К-£'0.20а; 4К-90/20; 4К-12а; 4!<-12; 4К-8; 6К-12й; 6К-12; 4K-ta; 4 К-6; 6К-8а; 6К-85; 61\-8; 8К-12а; 8К-12; 8К-18а; SK-18; Д 200-36; Д 200-95; Д 320-50; Д 320-70; Д 500-36; Д 500-65 ХБП 10 ХБП 10 юхю
Д 530-90; Д 809-28; Д 800-57; Д 1000-40; Д 1250-65 ХБС 13 ХБП 13 13X13
Д 1250-14; Д 1250-125; Д 1500-90; Д 2000-21 ХБС 16 ХБП 16 16X16
ЦН 400-105: ЦН 400-210; ЦН 1000-180; Д 2000-34; Д 2000-100; Д 2300-17; Д 2500-45; Д 2500-62; Д 3200-20; Д 3200-33; Д 3200-55 Д 3200-75; Д 4000-22; Д 4000-95; Д 5000-32; Д 5000-50; Д 6300-27; Д 6300-80 ХБС 20 ХБП 20 20X20
Для определения характера ремонта насоса его разбирают с одно-
временным составлением дефектировочной карты на узлы и детали на-
соса.
Разборку насоса производят в следующем порядке: снимают ог-
раждение муфты, пальцы упругой муфты и крышки сальников; отсо-
единяют торцевые крышки подшипников; освобождают шпильки по
разъему корпуса, при помощи отжимных винтов подрывают крышку
77. Реконструкция сальниковых
уплотнений насосов типа «Д»,
работающих под давлеппем:
1 — дистанционная втулка (чугун,
сталь. Споила, Фторопласт); 2 — проб-
на (ста?:.., чугун, пластмасса); 3 —
ирсклацка (фторопласт листовой
-2...3 м.:.); 4— сальниковая <:г.С:'Г--
иа; 5 — защитная втулка (чугтя
С'1 20, сталь марки Ст 45 или
НДС 40...30); 8 —букса
втулка); 7—гайка круглая
294
МС > ЛЧ
еллогнениями в горизонтальных
насосах
С'">. Pi.c <tидуение
валом .< г ч.тлдыг:тм тю.
Диаметр уплотняющего кольца, мм । Зазоры между уплот- нениями на сторону, мм / •• _
мини- мальные макси- мальные
1 Диаметр Sav.7?.: F3 СТ- ; г", мм
вала, мм верхние боковые
18...30
S0...50
0,03.„0,04
0.04...0.05
0.06...0.08
0,08—0,12
120...180 0,20 0,30 50...80 0,10-0-,18 0.05...0.09
180...260 0,25 0,35 80...120 0,16—0.24 0.03—0,12
2G0...360 0,30 0,40 120...180 0,24...0,36 0.12—0,18
360...500 0,40 0,50 180...240 0,36—0,50 0,18.„0,25
500...800 0,60 0,80
насоса и снимают ее; снимают ротор и укладывают его на козлы; затем
полумуфты, уплотняющие кольца, шарикоподшипники и рабочее колесо.
При разборке узлов и деталей насоса следят за состоянием поса-
дочных и уплотняющих поверхностей.
Сборку насоса производят в обратной последовательности. Перед
сборкой посадочные поверхности смазывают маслом.
В горизонтальных центробежных насосах для уменьшения объемных
потерь на рабочее колесо жестко устанавливается уплотнение, а в
корпусе насоса запрессовывается неподвижное уплотнение. По мере из-
носа уплотнение на рабочем колесе заменяется на новое, при этом не-
обходимо выдерживать зазоры между уплотнениями рабочего колеса н
корпусом насоса (табл. 64).
В случае износа баббитовых подшипников производят перезаливку
их вкладышей. Для этих целей используют баббит Б-16 или Б-83. Сте-
пень износа баббитовых подшипников определяют по- данным замеров-
между валом насоса и вкладышем подшипника (табл. 65).
Номера шарикоподшипников для каждой марки горизонтальных
центробежных насосов приведены в табл. 66.
Долголетняя и безотказная работа насосного агрегата зависит от
качества смазки подшипников.
Для смазки подшипников насоса применяют жидкую и консистент-
ную смазку (табл. 67), которые необходимо менять соответственно
каждые 300...500 отработанных часов и 3...5 мес работы насоса.
через
9.5. УЧЕТ ПОДАЧИ ВОДЫ НАСОСНОЙ СТАНЦИЕЙ
ход воды в трубопроводах небольших диаметров (ТХ-^бОД.
определяют с помощью счетчиков холодной воды турбинного
, СТВ, ВВ (табл. 68). Счетчиками измеряют количество питьевой..
295
66. Характеристика подшипников для горизонтальных центробежных на-
сосов
Марка насоса Номер (тип) шарикоподшип- ника Количе- ство э насосе, шт.
1.5K-S/19a; 1.5К-8/196; 1.5К-8/19; 2К-20/18а; 2К-20/186; 2K-20/I8; 305 2
2К-20/30а; 2К-20/306; 2Д-20/30 !
3K-45/30a; 3K-45/30; ЗК-ба; ЗК-6; 307 2
4К-90/20а; 4К-90/20; 4К-12а;
4К-8; 6К-12а; 6К-12; Д 200-36; Д 200-95; Д 320-50; Д 320-70
4К-6а; 4К-6; 6К-8а; 6К-86; 6К-8; 8К-12а; 8К-12; 8К-18а; 8К-18; 309 2 -
ЦН 400-105; ЦН-400-210; ЦН 1000-180 313; 3086313 1
Д 500-36; Д 500-65; Д 630-90; Д 800-28; Д 800-57; Д 1250-14; Д 1250-65; Д 1250-125 312 2
Д 1000-40 Баббитовые —
Д 2000-21; Д 2000-34; Д 2000-100 320 . 1
Д 2500-62 1320 1
Д 2500-17; Д 2500-45 Баббитовые
Д 3200-55; Д 2000-95 224
1224 1
Д 3200-75 322 2
Д 5000-32; Д 50002; Д 6300-27 Баббитовые —
Д 6300-80 или 46418 2
воды по ГОСТ 2374—82, протекающую по трубопроводу при температу-
ре не выше 30 °C я давлении не более 1 МПа (10 кгс/см2).
Работа счетчиков основана на измерении числа оборотов турбины,
вращающейся со скоростью, пропорциональной расходу воды, протека-
ющей по трубопроводу.
Счетчики присоединяют к трубопроводу с помощью фланцев и ус-
танавливают в отапливаемых помещениях или специальных колодцах
с температурой окружающего воздуха 5...50°C таким образом, чтобы
он был заполнен водой. Установка счетчиков в затапливаемых и холод-
ных помещениях запрещается. Счетчики монтируют только на горизон-
тально расположенном трубопроводе циферблатом вверх с соблюдением
установленных длин прямых участков до и после счетчика. При устрой-
стве счетчика после колен, запорной арматуры, переходов, фильтров и
206
67. Рекомендуемые жидкие или консистентные см.ихи лля горилонгдль-
иых центробежных насосов
Марка насоса Марка масла или смазки Расход ха оаии
нас эс, кг
ЗК-6; ЗК-ба; 4К-12; 4К-12а; -Индустриальное масло 0,8
4К-8; 6К-12; бК-12а; 6К-8; марки И 20 А или
6К-8а; 6К-86; 8К-12; 8К-12а; И 30 А,
8К-18а ГОСТ 20799—75*
1,5К-8/19а; 1.5К-8/196;
1.5К-8/19; 2К-20/18а;
2К-20/186; 2К-20/18;
2К-20/30а; 2К-20/306; . . •--.4Й5
2К-20/30; ЗК-45/ЗОа;
ЗК-45/ЗО; 4К-90/20а; ЦИАТИМ-201, Заполняется
4К-90/20 ГОСТ 8551-74 * Уз объема ра-
бочей камеры
ЦН 400-105; ЦН 400-210; Индустриальное \ масло 1,5
ЦН 1000-180 марки И 30 А или
И 45 А - -
(ГОСТ 20799—75 *)
Д 200-36; Д 200-95;
Д 320-50; Д 320-70;
Д 500-36; Д 500-65; . .-ъ.ъ’жв
Д 630-90; Д 800-28;
Д 1250-65; Д 1250-125; ЦИАТИМ-205 Заполняется
Д 2000-21; Д2000-34; (ГОСТ 8551—74 *) Уз объема ра-
Д-2000-100 бочей камеры
68. Техническая характеристика счетчиков холодной воды
Диаметр п Тип условного Длина Расход воды, м‘/ч Масса,
счетчика прохода, счетчика, мини- коми- макси- КГ
мм мм аильный налькый мальяый
ВВ-50 50 155 3 15 22 8,0
ВТ-50 50 155 2 15 30 6,8
СТВ-65 65 260 1,5 35 70 14,5
В В-80 80 200 6 45 80 12,6
ВТ-80 80 205 5 42 84 12,0
СТВ-80 80 270 2 55 ПО 18,7
ВВ-100 100 480 8 75 140 59.Q
ВТ-100 100 215 6 70 140 14,0
СТВ-100 100 300 3 90 180 23,0
ВВ-150 150 500 12 160 380 95,0
ВТ-150 150 . 262 10 150 300 24,8
СТВ-150 150 350 4 175 350 39,5
ЗЕ-200 200 520 18 265 550 115
207 - ...
78. Схемы устройства водомерных узлов:
а— с установкой водомера на обводкой линии; б — с установкой водомера па
гводе; 1—вентиль; 2 — стопы; 3 —водомер;'4 — участок трубопровода; 5 —
манометр; 6 — спускной upag; 7 — задвижка
т. п. непосредственно перед ним предусматривается прямой участок
трубопровода длиной не более 10 d (для успокоения потока), а за
счетчиком— не менее 5 (рис. 78).
Присоединение счетчика к трубопроводу должно быть плотным без
перекосов.
Перед счетчиком после задвижки и вне зоны прямолинейного участ-
ка трубопровода при необходимости (если скважина пескует) должен
быть установлен фильтр. К счетчикам должен быть обеспечен доступ
для осмотра в любое время года.
Во избежание засорения при производстве работ на трубопроводной
сети счетчик снимают, а после окончания работ сеть, до установки счет-
чика, тщательно промывают и только после этого устанавливается счет-
чик. При смене счетчика устанавливается катушка соответствующей
длины.
Счетчик дает правильные показания только при заполнении водой
всего сечения трубопровода.
Основными условиями, обеспечивающими нормальную работу счет-
чика, являются:
соответствие нормальной пропускной способности устанавливаемого
счетчика фактическому расходу воды;
правильный выбор места установки счетчика;
при эксплуатации счетчика на наибольшем расходе допускается его
работа не более 1 ч в течение суток.
для записи показания и определения количества воды, прошедшей
через счетчик, необходимо к данным роликового счетного указателя при-
бавить показания стрелочного указателя. Например, на роликовом ука-
зателе— 01267, па стрелочном — 5,3. Показания счетчика — 1267X10-)-
4-5,3=12675,5 м\
Для обеспечения нормальной работы-счетчика в течение всего срока
службы рекомендуется через каждые 6 мес эксплуатации снимать его
с линии для счистки полости от возможных загрязнений (ила, песка, дру-
гих примесей).
Счетчики подвергают обязательной государственной поверке соглзс-
203
69. Наименьшая длина прямых участков трубопроводов перед сужаю-
щими устройствами в зависимости от вида местных сопротивлений я
<*
отношения т— — D2 i
1 Вид местного сопротивления у* Вид сужающего устройства Длина прямого участка в диаметрах труб’огг свода при т, равном
0,1 0,2 0,3 0,4 .л
Фасонные части, не созда- Диафрагма ка- 6 10 15 22 30 ' ющне винтового движения мерная (ДК); потока — отвод, тройник в диафрагма бес- одной плоскости камерная (ДБ); сопло; сопло Вентури л 1 1 Фасонные части, создающие Диафрагма ка- 35 36 37 38 40 ' винтовое движение пото- мерная ка,—два отвода в разных Диафрагма бес- 70 72 74 76 80 плоскостях, тройники при камерная встречном движении Сопло 34 35 37 39 42 Сопло Вентури 34 36 38 39 42 Задвижка • (с любой степе- Диафрагма ка- 10 15 25 25 28 ныо открытия) мерная Диафрагма бес- 20 30 40 50 56 камерная Сопло 15 20 25 27 28 Вентиль полностью откры- Диафрагма ха- 8 10 15 19 22 тый мерная Диафрагма бес- 16 20 30 38 44 камерная Сопло 7 11 19 33 — ;
но ГОСТ 8.156—83. Ремонт счетчиков разрешается .производить только,
организациям, зарегистрированным в органах Госстандарта СССР.
О всех ремонтах и поверках должна быть сделана отметка в паспорте
счетчика с указанием даты, а также характера произведенного ремонта.
Расход воды в трубопроводах диаметром 250... 1200 мм измеряют
сужающими устройствами и дифференциальными манометрами. В ка-
честве сужающих устройств служат диафрагмы, сопла, сопла Вентури -.Г
трубы Вентури. Они обеспечивают перепад давления за счет местного
сужения потока воды, который измеряется дифманометрами.
Длина прямого участка трубопровода за сужающим устройством.'
должна быть (табл. 69).
Для учета подади воды насосными станциями сельскохозяйственного
водоснабжения наибольшее распространение получили диафрагмы не-
смотря на то, что они создают большие местные потери напора жидкое-
• и в трубопроводах.
209
Промышленность выпускает диафрагмы двух типов ДК и ДБ.
Диафрагмы камерные (Д1\), рассчитанные на давление 0,6; 1,6; 2,5; 4,0
и 10,0 АШа изготавливают для трубопроводов с диаметрами 50, 65, 80,
100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500 мм. Диафрагмы бескамериые
(ДБ) —при давлении 0,25; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 МПа для трубопроводов
с диаметрами 400, 500, 600, 800, 1000, 1200 мм.
Бескамериые диафрагмы представляют собой плоское сужающее
устройство, устанавливаемое между фланцами трубопровода. Отбор
давлений осуществляется в отдельных точках через отверстия в трубо-
проводе или во фланцевом соединении.
Камерные диафрагмы имеют кольцевые камеры, предназначенные
для отбора осредненного давления до и после места сужения. Они дают
более точные результаты измерений перепада давлений.
Сопла трудны в изготовлении и выпускаются по спецзаказам диа-
метром от 50 мм и выше.
Сопла Вентури применяют для измерения расхода воды в трубо-"
проводах диаметром 50...1400 мм с давлением до 1,6 МПа. В зависимос-
ти от соотношения ш—(d/Dy)2 существуют два типоразмера: т» 0,2
при скоростях о « 0,5...2,0 м/с, tn as 0.4 — при v — 1...4 м/с.
Различают следующие марки сопел Вентуры СВ 50; СВ 80; СВ 100;
СВ 125; СВ 150; СВ 200; СВ 250; СВ 300;'СВ 400; СВ 500; СВ 600;
СВ 800; СВ 1000; СВ 1200; СВ 1400. При этом сопло Вентури может
быть типа СВ 50-02 или СВ 50-0,4 и т. д.
Сопла Вентури диаметром от 50 до 200 мм промышленность серий-
но не выпускает.
Наряду с соплами Вентури широкое применение для измерения рас-
хода воды в трубопроводах получили трубы Вентури. Промышленность
выпускает их с диаметрами 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900,
1000, 1200, 1400 мм. Труба Вентури состоит из трех сварных частей:
горловины, входной и выходной части.
Перепад давления в местах установки сужающих устройств (диа-
фрагм, сопел Вентури, труб Вентури) измеряют дифференциальными
манометрами. В системах водоснабжения широкое распространение по-
лучили дифманометры сильфонные типа ДСС (самопишущие), ДСП
(показывающие) и мембранные типа ДМ (бесшкальные), преобразую-
щие перепад давления в пропорциональный электрический сигнал и пе-
редающие его на вторичный показывающий (самопишущий) прибор.
Для учета подачи воды на насосных станциях также применяют
индукционные и ультразвуковые расходомеры.
Безотказная работа приборов учета расхода воды со стандартными
диафрагмами, соплами и вставками Вентури обеспечивается за счет стро-
гого соблюдения правил их технической эксплуатации (ПТЭ), включа-
ющих: межремонтное обслуживание; малый ремонт; текущую поверку;
подготовку приборов к среднему ремонту и средний ремонт; подготовку
приборов к государственной поверке.
210
10. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ
ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ
10.1. ВОДОПРОВОДНЫЕ СЕТИ
И ЗАПОРНО-РЕГУЛПРУЮЩАЯ АРМАТУРА
Для устройства водопроводной сети используют чугунные, сталь-
ные, асбестоцементные, железобетонные трубы (табл. 70). Материал для
изготовления труб выбирают согласно СНиП в зависимости от условий
местности, работы трубопроводов, экономических факторов и др.
Железобетонные трубы класса I предназначены для прокладки на-
порных трубопроводов с расчетным внутренним давлением 1,5 МПа,
II — 1,0; III —0,5 МПа.
Асбестоцементные трубы ВТ 6, ВТ 9, ВТ 12 рассчитаны на давление,
соответственно 0,6; 0,9; 1,2 МПа.
Чугунные трубы соединяют с помощью раструбных соединений, же-
лезобетонные—раструбных и фальцевых, асбестоцементные — с по-
мощью муфт, стальные — электросваркой. Кроме того, для соединения
стальных, чугунных и асбестоцементных труб, устройства узлов на во-
допроводной сети, поворотов и ответвлений широко используют чугун-
ные или стальные фасонные части.
Водоводы и водопроводные сети трассируют по кратчайшему рас-
стоянию, параллельно линиям застройки местности, по возможности за
пределами асфальтовых или бетонных покрытий.
Глубина заложения водопроводных линий зависит от климатических
условий местности с учетом возможных динамических нагрузок на тру-
бопровод и определяется по нормам СНиП. При прокладке трубопрово-
дов в слабых грунтах предварительно выполняют искусственное осно-
вание из леска или гравия.
В низких Точках водопроводной сети устраивают выпуски для опо-
рожнения водопроводных магистралей на случай проведения ремонтных
работ. Для этого водоводы и водопроводные сети-прокладывают с
уклоном 0,001 по направлению к выпуску. В верхних точках сети уст-
раивают вантузы для выпуска и впуска воздуха.
В местах пересечений водопроводных линий устанавливают задвиж-
ки и делают колодцы, в которых располагаются пожарные гидранты,
предохранительные клапаны, вантузы и выпуски. Водопроводные колод-,
цы чаще всего выполняют из сборного железобетона, круглой иля пря-
моугольной формы, реже — кирпичные. Размеры их зависят от диаметра
и количества установленной в них арматуры.
Основным оборудованием водопроводной сети являются задвижкц,?
затворы, пожарные гидранты, гасители гидравлического удара, клапаны,
регулирующие давление, клапаны для впуска и выпуска воздуха на во1-
доводах (вантузы) и др. (табл. 71).
Для забора воды из водопроводной сети на случай тушения пожара
через каждые 80...100 м располагают пожарные гидранты. Наибольшее
211
70. Характеристика труб, используемых в системах водоснабжения
Наименование ГОСТ Диаметр условно- го про- хода, мм Область применения
Трубы чугунные раструб- ные, класса ЛА, А, Б 5525-61** 65...1000 . Водоводы и во- допроводные се-
То же. класса А, Б 9583-75 65...1000 То же
Трубы стальные электро- сварные 10704—76* 8...1420
Трубы стальные электро- сварные со спиральным швом общего назначения 8696-74* 159...1420 2»
Трубы стальные водогазо- проводные 3262—75* 6...150 Внутренние сети в зданиях и со- оружениях
Трубы стальные бесшовные гсрячекатанные 8732—78* 25...820 Трубопроводы для транспорти- ровки кислот, жидкого и газо- образного хлора
Трубы стальные бесшовные холоднотянутые и холодно- катанные 8731-75* 15...200 То же
Трубы обсадные и муфты К НИИ 632-80* 114...508 Скважины для воды
Трубы бурильные с выса- женными концами и муф- тами к ним 631—75* 60...168 Скважины для воды
Железобетонные напорные трубы виброгидропрессо- ваниые, классов I, II, 111: ТН-30 . ТН-50 7Я-С0 ТН-80 TH-100 ТН-120 TH-140 TH-160 12586.0—83 300 500 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 То же
Ж ел .-.ас бет энные напевные 22000-85 400, 500, Водоводы и во-
трубы с полимеоиым сео- 600, 800, дспроводные се-
дечнпксм (ТИП) 1 000, 1 200 сети
Железобетонные напорные трубы со стальным сердеч- ником (ТНС) 22000-86 250, 300, 400, 500, 600 То же
Асбестонементные напориыс срубы, ВТ 6: ВТ 9; ВТ 12 539-80 * 100, 150, 200, 250, 300. 350, 400, 500
212
71. Техническая характеристика обору а» ля вод г. про «одной сети
Наименование Условное обозначен;» г Д'.'Зчп-тр у :л w- н го ,DV , м < • ‘ Ус-ганое иъкнке Р. МП»
Задвижки параллельные г., чугунные с ручным приво- - •
дем: с выдвижным шпинде- ЗОчббр 50,80, 100, • 1.0
лем 125, 150, 200, 1 /1
с невыдвижным шпин- 30ч15бр 250, 300, 350, 400 500 1.0 1.0 '
делом с конической зубчатой ЗОч515бр 600, 800
передачей Д1ТР (москов- 600, 900. 1.0
ского типа) 1000, 1200
Задвижки чугунные ручные ЗОчЗЗОбр 1200 1.0
с вевыдвижным шпинделем и червячной передачей Задвижки стальные клино- вые: с выдвижным шпинде- 30ч14НЖ1 200, 300, 400, д : ’ so , 0,6
лем, двухдисковые свар- 500, 600 1.
ные то же, с конической пе- 30с514НЖ1 800, I 000, 0.25...0.I6
родачей 1200, 1400,
с выдвижным шпинде- 30сб4рНЖ 1500 150, 200, 250 2,5
лем и управлением ма- ховиком то же, с конической пе- 30с55НЖ 300, 500 2.5
редачей с выдвижным шпинде- 30с76НЖ 50, 80, 100, 6,4
лем и управлением ма- 150, 200, 250
ХСЭНКОМ то же, с конической пе- 30с576НЖ 300, 400 6 4 »
редачей с нсвыдвижным шпин- 30с373НЖ 500 6,4
делом и червячной пере- дачей Задвижки с гидроприводом 30ч706 50, 80, 100, А' -AAir t А 1,0
параллельные чугунные с 150, 200, 250, i xiai
выдвижным шпинделем 300, 400
Задвижки параллельные чу- ЗОчЭОббр 100, 150, 200, 1.0 1
гунные электрические с вы- 250, 300, 400 ДЖ <53*5
движным шпинделем То же, с невыдвижным шпи- 30ч915бр 500. 600, 800, 1.0
нделем 1 200
Задвижки клиновые чугун- 30ч925бр 1000, 1200, 0,25
Bate электрические с кевы- 1400, 1600,
движным шпинделем 2 000 '
ЗОчЭЗОбрМ 600, 1000, 1.0
213 1200, 1400, 1600
Продолжение таил. 71
Наименование Условное обозначение Диаметр услов- ного прохода Dy , мм Условнее давление Ру , МПа
Задвижки клиновые сталь- ные электрические с выдви- жным шпинделем двухдис- ковые 30с914НЖ1 200, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200 0,6...0,25
То же 30с964НЖ 200, 300, 500, 800, 1000 2,5
Задвижки клиновые сталь- ные электрические с невы- движным шпинделем 30с927НЖ 500, 600, 800 2,5
То же, с выдвижным шпи- нделем Поворотные дисковые за- творы с ручным приводом стальные: 30с976НЖ 200. 250 6,4
бесфланцевые, с махови- ком МТР 100, 150, 200 1,0
фланцевые и бесфланце- вые, с,червячной переда- чей 32с908р 300, 400, 600 1,0
Поворотные дисковые за- 32с908 300, 400, 600, 1,0
творы. с электроприводом стальные (ИА 99044) 800, 1000, 1 200
МЛ99016-03 1200, 1400 1600, 1800 1,0
Клапаны предохранитель- МЗ-99016-01 2000, 2200 2400 1,0
ные пружинные стальные ППК-4-16 50, 80, 100, 150, .300 1,6
ППК-4-40 25, 50, 80, 100, 150, 200 4,0
Клапаны, регулирующие давление «до себя» 21Ч12НЖ 50, 80, 100 4,0
То же, «после себя» 21Ч10НЖ 50, 80, 100, 150 1,6
применение получили пожарные гидранты подземного типа ПГ-3000 с
диаметром 125 мм, устанавливаемые в колодцах. Пожарные гидранты
надземного типа устраивают крайне редко. Пожарный гидрант ПГ-3000
бывает длиной 750, 1000, 1250, 1500, 1750, 2000, 2250, 2500, 2750 мм.
Он рассчитан на внутреннее давление воды 0,8 МПа. Спуск воды из
гидранта производится автоматически после его закрытия.
Для автоматического удаления воздуха, скапливающегося в верх-
них точках сети, а также для впуска воздуха при опорожнении трубо-
проводов применяют вантузы марок ВМТ-50М; В-6; В-8; ВМТ-100 с
диаметром условного прохода 50, 75, 100 мм. Вантуз обычно устанав-
ливают с задвижкой на фланцевый отросток тройника.
214
Для забора води из водопроводной сети з ceni .-лих иг:<ь*«:ных
пунктах, lie оборудованных внутренним водопроводе^, у<гап»вд;<тэюп
водоразборные колонки через 100...150 и. Наибольшее распространение
получили водоразборные колонки московского типа, для установки ко-
торых не требуется устройства колодца. Работа колонки р-ссчнтага на
давление воды в сети 0,14...0,6 МПа.
f'1
10.2. ЭКСПЛУАТАЦИЯ II ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЕ
ОБСЛУЖИВАНИЕ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ
Основными задачами при эксплуатации водопроводных сетей сов-
ременных сельскохозяйственных населенных пунктов п агропромышлен-
ных комплексов являются; обеспечение бесперебойной подачи требуемо-
го количества воды хорошего качества потребителям; содержание водо-
проводной сети в исправном и надлежащем санитарном состоянии;
обеспечение эффективной и экономичной работы водопроводных сетей.
Все эксплуатационные работы, проводимые на водопроводной сетк,
делят на две группы: по содержанию сети, по ремонту сети.
. К работам по содержанию водопроводной сети относят: системати-
ческое наблюдение за техническим состоянием водопроводов, магистраль-
ных сетей и домовых вводов; мелкий профилактический ремонт; наблю-
дение за гидродинамическим режимом работы сетей; содержание сете-
вых сооружений в надлежащем санитарном состоянии; предохранение
сетей от замерзания; обслуживание установок по защите сетей от элек-
трохимической коррозии и блуждающих токов.
К работам по ремонту сети относятся работы, изложенные в Поло-
жении о ППР [11]. Систематическое наблюдение за техническим состо-
янием сетевых сооружений и устройств заключается в обходе сети,
осмотре запорно-регулирующей арматуры в колодцах, обследовании
дюкеров, переходов под железными дорогами, домовых вводов и др.'
Одновременно в процессе осмотра производят мелкие профилактические
ремонты; перенабивку и подтяжку сальников, запорно-регулирующей
арматуры, замену отдельных болтов на фланцевых соединениях и под-
тяжку их, подчеканку отдельных раструбов, регулировку работы ван-
тузов и др.
Наблюдение за гидродинамическим режимом работы водопроводной
сети заключается в проверке величин свободных напоров на сети в
контрольных точках. По замерам давлений манометрами в диктующих
точках составляется пьезометрическая карта напоров, на основании ко-
торой выбираются эффективные режимы работы насосных станций и
отдельных агрегатов. . .
На главных водопроводных магистралях для проверки степени за-
крытия задвижек и затворов производят измерение давления маномет-
рами до и после арматуры по ходу движения воды. Для этого с двух
стерон каждой задвижки или поворотного дискового затвора на трубо- .
проводе вваривают штуцера с кранами. По данным съемки, составляют
пьезометрические г-ргфики водоводов.
При определении скоростей и расходов воды на контролируемых
участках водопроводной сети выбирают прямой участок трубопровода
длиной нс менее 70 диаметров водовода, на котором вваривают патру-,
бек с фланцем диаметром 50 мм, снабженный задвижкой или пробко-
сальниковым краном. Отверстие в трубопроводе должно быть не менее
25 мм. Скорость движения водь: в нем замеряется цилиндрической на-
порной трубкой ВОДГЕО. По замеренным скоростям в контролируемых
точках по таблицам Шевелевых определяют расход и строят график
нагрузок сети.
Содержание сетевых сооружений в надлежащем санитарном сос-
тоянии заключается в периодической очистке трубопроводов от обраста-
ний продуктами коррозии, отложениями солей, выпадения, содержащих-
ся в воде механических примесей, промывке водопроводных сетей чис-
той водой и дезинфекции их.
Предохранение сетевых сооружений от замерзания производят за-
благовременно при подготовке к эксплуатации водопроводных сетей в
осенне-зимний период.
Для защиты трубопроводов от электрохимической коррозии и
блуждающих токов применяют катодную или анодную защиту, устраи-
вают различные покрытия наружной поверхности трубопроводов, напри-
мер, битумное, лаком этинолем и др.
Эксплуатация установок по защите сетей от электрохимической
коррозии заключается в обслуживании трансформаторов, выпрямителей
постоянного тока, ревизии, регулировке, наладке, ремонту установок и
измерению потенциалов трубопровод—-земля.
К эксплуатации водопроводных сетей относятся работы по присое-
динению новых водопроводных линий к действующим магистралям.
На Предприятии по эксплуатации водопроводных сетей г. Киева
совместно с учеными Опытного производства ИЭС им. Е. О. Патона
АН УССР разработана и внедрена технология подключения ответвлений
к действующим водопроводным сетям без изменения режима их работы
с использованием энергии направленного взрыва с применением удли-
ненных кумулятивных зарядов [16].
Под действием направленной кумулятивной струн вырезается отвер-
стие. в трубопроводе (рис. 79). Вырезанный элемент вместе с направ-
ляющим штоком под давлением воды перемещается в приемную камеру
и задвижка закрывается, а приемная камера демонтируется.
Основным документом, регламентирующим сроки обслуживания и
ремонтов водопроводных сетевых сооружений, является график ППР,
составленный на основании Положения о ППР. Работы по ремонту
сети могут быть плановыми или аварийными, которые связаны с необ-
ходимостью прекращения подачи воды на период ликвидации аварии.
216
79. Схема устройства подключения к водопроводной сети методом
направленного взрыва:
1 — патрубок с фланцем; 2 — защитный экран; 3 — гадвижка; 4 — приемная
камера с .заглушкой и сальниковым уплотнением; 5 — шток; С — гайка; 7—-
кумулятивный удлиненный заряд; 8 — действующий трубопровод Ай
10.3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ УТЕЧЕК ВОДЫ
ПЗ ТРУБОПРОВОДОВ ‘Й
Для обнаружения скрытых утечек воды на линиях без предвари-
тельного вскрытия грунта применяют индикатор повреждения трубо-
проводов под давлением (ИПТД). Работа прибора основана на прин-
ципе индикации шумов эмиссии на поверхности трассы. Индикатор ис-
пользуют для поиска повреждений трубопроводов, проложенных на глу-
бине 3 м, при давлении рабочей жидкости не менее 0,3 МПа, темпера-
туре до 150 °C.
С уменьшением глубины прокладки соответственно снижаются ниж-
ние пределы давления и утечки.
Индикатор состоит из блока индикации и датчиков.акустического а'
контактно-акустического, каждый из которых выполнен в отдельном
корпусе.
’<•;
Техническая характеристика индикатора ИПТД
Коэффициент усиления по направлению в полосе 90 '"4
пропускания, дБ, не менее
Рабочий диапазон датчиков, Гц 100—1200
Номинальное напряжение питания, В 9
Габаритные размеры, мм, не более:
блока индикации 240X100X194- .
акустического датчика (без ручки для пере- 100X86
носки)
Мзсса, кг. не более:
-•чока индикации З.о . .
акустического датчика 2,5
. контактно-акустического датчика 0.5
•* и ловитель «Спецэпергоавтоматика» (г. Львов)
217
При возникновении скрытых утечек воды из водопроводной сети
большая часть времени уходит на отыскание места повреждения, которое
часто определяют путем пробных раскопок. Поэтому объем земляных
работ и время на ликвидацию повреждения непроизводительно увели-
чиваются.
Электронно-акустический тсчеискатель ТЭА-2 с большой точностью
находит открытые течи на водопроводе до начала производства земля-
ных работ, что значительно экономит время и уменьшает объем работ
при устранении мест повреждений на водопроводных сетях.
Для обнаружения места скрытых утечек воды из трубопроводов
•с точностью до 20 см может применяться система DF-02 фирмы <Мет-
ровнб» (Франция). Работа ее основана па методе акустической корре-
ляции. В состав оборудования входят блоки обработки (коррелятор),
выделения, визуального наблюдения; шлемофон; измерительная трубка
с датчиками и усилителем.
Методика обнаружения течи следующая. Характерный шум утечки
воды из трубопровода, находящегося под давлением, воспринимается
двумя пьезоэлектрических:и датчиками, установленными в водопровод-
ных колодцах, (рис. 80) колодцы расположены с двух сторон отрезка
водопровода, на котором предполагается повреждение. Звуковой сигнал,
преобразованный в электрический, усиливается до необходимых пара-
метров и по кабелям поступает в центральный блок на коррелятор.
Посторонние шумы удаляют при помощи устройства фильтрации. В цен-
тральном блоке измеряется время прохождения шума утечки к каждому
из датчиков, определяется разница между этими показаниями и авто-
матически осуществляется подсчет расстояния до места повреждения.
Центральный блок имеет дисплей, осциллограф, предназначенный
для визуального наблюдения формы (амплитуды) каждого сигнала во
времени.
Система DF-02 смонтирована в салоне автомобиля УАЗ-452 и по-
зволяет обнаруживать повреждения па трубопроводе длиной до SCO м
и точное месторасположение течи при длине линии не более 400 и.
Для диагностики и инструментальной проверки состояния трубопро-
водов водопроводных сетей применяют переносной ультразвуковой тол-
218
Е.»::-.-мер <Ksapii-!5>. Прибор яреднатх.'и для tuitepu тэлдчиы
стснг.и тр;.Сопрсзодоз, подэержеииых к ррозии воздсйзлмю агрессив-
ных грунтов.
При проведении изыскательских работ на сети для определения
катодных и анодных зон, степени защиты магистральных трубопрово-
дов от коррозии используют универсальный коррозионно-и мерате-зьный
прибор УКИП-73. е
По данным замеров потенциалов подготавливают решения о необ-
ходимости и методике защиты стальных водопроводных сетей, состав-
ляют карту потенциалов населенного пункта, что позволяет своевремен-
но принимать меры по защите водоводов от коррозии и продлить срок
их службы.
На основании многочисленных анализов аварий установлено, что
каждое четвсртое-пятое повреждение водопроводных сетей случается
на линиях введенных в эксплуатацию сравнительно недавно, в преде-
лах 10 лет. Течи возникают чаще всего в местах сварки стыков из-за
некачественного выполнения сварочных работ. Для проверки качеств^
сварки стыков стальных водопроводов па строящихся линиях исполь-
зуют дефектоскоп ДУК-66 ПМ, разработанный Институтом электро-
сварки им. Е. О. Патона и серийно выпускаемый заводом «Электроточ-
прибор» в г. Кишеневе. '
10/1. ОЧИСТКА ТРУБОПРОВОДОВ
ОТ ОБРАСТАНИИ
Для поддержания качества питьевой воды в соответствии с ГОСТ
2874—82 необходимо периодически производить очистку трубопроводов
водопроводной сети от обрастаний. Кроме того, из-за обрастания внут-
ренних поверхностей металлических труб пропускная способность их
существенно уменьшается, а подача требуемого расхода воды потреби-
телю приводит к необходимости повышать напоры в сети, что ведет к
перерасходу электроэнергии, а следовательно, увеличению эксплуатаци-
онных затрат. Я
Устройства для очистки трубопроводов от продуктов обрастания
классифицируют на три основные группы: перемещающиеся за счет
перепада давления воды (скребки с неподвижными и вращающимися
очистными инструментами, гидромеханические аппараты, очистные
поршни);.движущиеся за счет перепада давления воздуха; аппараты,
перемещаемые или удерживаемые тросом.
Однако некоторые из перечисленных устройств, например скребки,
не могут быть эффективно использованы для очистки внутренних по-
верхностей трубопроводов при неравномерном распределении осадка в
трубах или наличии деформируемых участков сети. Другие устройства
используются лишь в качестве дополнительных к основным, например,:
для удаления разрыхленных, но неотмытых отложений, а также для
усксрения промывки трубопроводов после очистки.
72. Данные по гидромеханической очистке труб [5]
Д нам г.р трубо- провода, мм Длина участка тру- бопровода, (•читае- мого за один рабо- чий никл, м Давление, необ- ходимое для очистки, кПа Расход воды, м3/с
200 2 000...2 500 600 0.04...0.05
300 3 000...4 000 600 0.08...0Л
400 5 000...6 000 500 0.14...0.16
500 7 000...8 000 500 0.2...0.25
€С0 8 000...9 000 400 0.35...0.4
700 9 000... 10 000 400 0,46...0,55
1 оос 10 000 и более 400 0,8... 1
Для очистки трубопроводов от обрастания эффективен гидромеха-
нический способ очистки труб с помощью устройства, которое, переме-
щаясь по трубопроводу в потоке воды, срезает обрастания.
СКТ5 ARX им. К- Д. Памфилова разработана документация по из-
готовлению устройств гидромеханической очистки труб диаметров от
200 до 1000 мм (табл. 72).
Трубоочистног устройство состоит из очистительного и двигательно-
го механизмов. Рабочим органом очистительного механизма являются
ножи (8... 16 шт.), расположенные по периметру в шахматном порядке.
Двигательный механизм состоит из двух поршней и серии упругих
элементов. В потоке боды устройство движется без тягового троса и
очищает за один рабочий цикл участок трубопровода от 2 до Юм.
Схема работы трубоочи.стного устройства приведена на рис. 81.
Скорость движения устройства может регулироваться изменением
расхода воды и быть в пределах 0,5...1,2 м/с. Причем, чтобы обеспечи-
валось быстрое удаление срезаемых обрастаний с потоком воды, ско-
рость движения трубсочистного устройства выбирается меньше, чем
потока воды. Это достигается перетоком 20...40 % общего расхода воды
через устройство.
81. Схема работы трубоочистпого устройства:
1 — камеуа пригма; 2 — шламовыпуск; 3 — очистное сооружение; 4 — ала
щаемый трубопровод; а — камера запуска
220
г.оршия цилиндрической формы t ;;Н1'И гз ср ггс.-к-в/
магистральных трубопроводов Для и::::..::.;сва:г'я глг..:.::- -.боууд^пт
точки вводы и выхода его (см. рис. 81). Поршень движется по трубо-
проводу под давлением воды. Из труб диаметром до 200 м поршень че-
рез инвентарный выпуск выскакивает сам, а из водоводов больших диа-
метров его вынимают, предварительно сняв катушку на трубопроводе.
Для восстановления пропускной способности водоводов используют
гидравлический удар, электроразрядные устройства. В качестве гене-
ратора гидравлического удара может быть применен дроссельный кла-
пан диаметром 100 мм, заслонка которого свободно вращается в кор-
пусе электродвигателем постоянного тока с регулируемой частотой вра-
щения. При этом генерируются ударные волны. Эффект очистки достаточ-
но высок.
Электроразрядные устройства для очистки труб содержат электроды,
присоединенные к источнику тока высокого напряжения. Подача высо-
кого напряжения на электроды импульсами вызывает электрогидразлп-
веский удар, сопровождаемый резким повышением давления в зоне элек-
трической дуги и распространяющийся по трубопроводу со скоростью
ударной волны. Электроразрядное устройство может перемещаться как
по тросу, так и самостоятельно. Отложения на внутренней стенке трубо-
провода сначала растрескиваются, а затем мелкими частями отделяют-
ся от нее, что значительно уменьшает шероховатость трубопровода.
10.5. РЕМОНТ ВОДОПРОВОДНОП СЕТИ
Ремонт водопроводной сети, как правило, всегда связан с отклю-
чением отдельных липин трубопроводов путем перекрытая определенных
задвижек в колодцах.
Среднее число оборотов для полного закрытия (открытия) задвиж-
ки с невыдвижным шпинделем: • •
Диаметр задвиж- ки, мм Число оборотов для полного закрытия (открытия) задвиж- ки
150 24
200 32
250 40
200 48
4С0 54
500 60
600 72
800 96
1000 120
1200 104
221
82. Ликвидация повреждений на трубопроводах:
а — разъемная дубль-муфта; б — соединение поврежденного узла дубль-муф-
той; в—реставрация чугунного тройника; 1 — разборная дубль-муфта; ..2 —
фланец; 3 — ликвидируемый участок; 4 — прокладка; 5— набивка; 6 — спе-
циальный завальцованный патрубок .
Перекрытие задвижек при выключении трубопроводов должно про-
изводиться без гидравлических ударов и начинаться с задвижек боль-
шего диаметра.
При ликвидации повреждении использование надувных резиновых
камер для перекрытия трубопроводов больших диаметров (0 = 500...
900 мм) дает возможность сэкономить питьевую воду и сократить время
производства работ.
Восстановление поврежденных чугунных труб с помощью разборной
дубль-муфты показано на рис. 82, а. Место перелома вырубывают, по-
очередно в две стороны трубопровода заводят разборную дубль-муфту
и собирают на фланцевом соединении. Стыки зачеканивают. Диаметр
дубль-муфты подбирают так, чтобы зазор между ней и наружной стен-
кой трубопровода был не менее 20...25 мм на сторону. Разборные дубль-
муфты изготавливают из стальных труб и применяют для ремонта чу-
гунных водопроводных труб практически любого диаметра.
При ликвидации небольших повреждений на водопроводных сетях
используют разъемные дубль-муфты (рис. 82, б).
Для устранения аварии на чугунных тройниках диаметром 50...
300 мм из-за обрыва бокового фланца изготавливают специальный за-
вальцованный патрубок с фланцем (рис. 82, в) по размеру тройника.
Работу по устранению аварии выполняют непосредственно в водопровод-
ном колодце без производства земляных работ.
Ликвидировать свиши на стальных трубопроводах можно без их
отключения и опорожнения. Небольшие отверстия в трубопроводах за-
бивают металлияескими штырями и обваривают электросваркой, на боль-
шие отверстия накладывают специальные прижимные приспособления.
Чтобы ускорить ликвидацию аварий на железобетонных напорных
трубопроводах в Черкасском ПУВКХ разработаны и изготовляются
222
83. Схема монтажа металлической вставки в железобетонную трубу:
1—раструб железобетонной трубы; 2 — резиновое кольцо; 3 — неподвижные
втулочные концы; 4 — винт; 5 — строп; 6 — стальная труба; 7 — бурты вту-
лочных концов трубы
мастерских стальные вставки для замены вышедших из строя железобе-
тонных труб диаметром 500...1000 мм (рис. 83).
С помощью вставок можно заменять вышедшие из строя железобе^
тонные трубы за 1,5...2 ч.
Для устранения средних и крупных аварий необходимо после от-
ключения трубопровода быстро его опорожнить. Однако не всегда на
отключенном участке имеется выпуск для сброса воды, а если есть, то
самотечное опорожнение трубопроводов больших диаметров затягива-.
ется на продолжительный срок. В этом случае успешно используют аппа-
рат воздушно-плазменной резки металлов «Киев-4», разработанный и из-
готавливаемый Опытным заводом Института электросварки нм. Е. О. Па-
тона АН УССР. С помощью этого аппарата в любом месте трубопровода, '
не ожидая снижения давления, вырезают окно и. вставив в него вса- i
бывающие шланги насосов, быстро ’Откачивают воду.
Максимальная толщина разрезаемого металла 60 мм, скорость ре- -
зания—до 4 м/мин. Аппарат воздушно-плазменной резки смонтирован
в кузове автомобиля ГАЗ-53А.
Выполнить аналогичные работы с помощью обычной электро- или ?
газовой резки невозможно. ' < и
Причиной аварий на водопроводных сетях может быть также выход ’
из строя запорно-регулпрующей арматуры, в частности задвижек. При
длительной эксплуатации задвижек грани квадрата штока управления
задвижкой изнашиваются, в результате чего диски падают. Извлечение
ид из корпуса задвижки всегда связано с определенными трудностями,
а следовательно, и с продолжительным нарушением нормального водо-
снабжения потребителей.
Приспособление для извлечения дисков состоит из пластины, штока
с отгибом и гайки (рис. 84, а), [14].
После снятия крышки задвижки в выемки дисков вставляют шток.;-
с отгибом, на шток надевают пластину, а затем гаечным ключом накру-
"'гг.ют гайку и отгиб начинает двигать к верху упавшие шибера. Диски
чц вместе с пластиной. При закрытии задвижек большого дна- .
990
84. Приспособления для ремонта задвижек:
а — приспособление для извлечении диенов из корпуса задвижки; б — вос-
становление работоспособности задвижек; 1 — гайка; 2—шток; з — сталь-
ная пластина; 4 — маховик; 5—крепежный болт; G — стойка; 7 — места от-
рыва стенок; 8 — крышка; 9 — шпилька, установленная взамен крепежных
болтов
метра (500...1000 мм) часто обрываются стойки верхней части, после
чего задвижки уже неработоспособны.
Работоспособность таких задвижек может быть восстановлена ме-
тодом. предложенным и внедренным в Воронежском ПУВКХ (рис. 84, б).
Предварительно в мастерской изготавливают шпильки диаметром
18...20 мм и длиной, разной длине оторванной стойке задвижки. На обо-
их концах делают нарезки болтов и вместо них вставляют шпильку,
которая стягивает верхнюю и нижнюю части бугеля.
Отпадает необходимость в опорожнении трубопровода и отключе-
нии сети.
Метод восстановления клиновидных задвижек внедрен в Ужгород-
ском ПУВКХ. Реставрация шпинделя этих задвижек заключается в том,
что изношенная его часть с винтовой резьбой заменяется исправной от
други?; задвижек такого же типа, вышедших из строя. Части исправного
шпинделя просверливают по оси сверлом диаметром 10...12 мм на глу-
бину 80 мм в местах стыковки, центрируют металлическим штырем диа-
метром 10 мм и сваривают по рапсе разработанной фаске размером 4...
5 мм. После этого шпиндель в местах сварки обтачивают до требуемого
диаметра. Срок службы задвижки удлиняется.
В Алма-Атинском ПУВКХ внедрен новый способ реставрации дисков
задвижек, установленных на разводящих сетях водопровода. С рабоче.
224
85. Передвпжпая установка для
дезинфекции водопроводов:
а — схема оборудования установки;
б — график для определения расхо-
да хлора; 1 — насос SE-23-3 с элек-
тродвигателем; 2 — гибкие, соедини-
тельные шланги; 3 — ввод водопро-
вода; 4 — хлоратор ЛК-10; 5 — бу-
ферная емкость; 6 — медные соеди-
нительные трубки; 7 — промежуточ-
ный баллон; s— рабочие баллоны с
хлором: й — вентилятор; 10 — ин-
струментальный ищи::; 11 —шгдфдп-
i::i для спецодежды; 12— бепзеэлек*
трический агрегат АГ.-4Т; 18 — рабо-.
чий стол с тумбой для хранения ин-
струментов
поверхности непригодного к дальнейшей эксплуатации диска на токар-
ном станке снимают остатки выступа кольца из бронзы. На его месте по
окружности вытачивают канавку глубиной до 3 мм в форме ласточкино-
го гнезда шириной у поверхности основания 14 мм, диска—10 мм. Вы-
резают и запрессовывают в канавку кольцо из сырой резины так, чтобы
оно выступало над диском на 2 мм. Затем на диск накладывают пресс-
форму и вулканизируют при температуре 200...250 °C.
10.6. ДЕЗИНФЕКЦИЯ СЕТИ
Водопроводные сети после очистки от обрастаний должны прохо-
!ть санитарную обработку, которая заключается в их дезинфекции. л
юмывке чистой водой при больших скоростях.
Для дезинфекции .водрпроводных сетей применяют передвижную у
маковку, смонтированную в кузове автомобиля ГАЗ-52 (рис. 85, а). ;
<а работает по принципу объемного хлорирования водопроводных се-
225 .
86. Технологическая схема хлорирования водовода:
1, 2, 3, 4 —задвижки; 5 —штуцер с вентилем; 6 — манометр; 7 — передвиж-
ная хлораторпая установка
тей, основанному на вытеснении воды из отключенного участка трубо-
провода, и замещении ее хлорной водой. При работе установки вода из
поселковой водопроводной сети подается в хлоратор ЛК-10, куда из
промежуточного баллона (испарителя) поступает испарившийся газооб-
разный хлор. Из хлоратора хлорная вода самотеком идет в бак вмести-
мостью 0,25 м3, играющий роль буферной емкости. Из него кислотостой-
ким насосом хлорная вода закачивается в хлорируемый трубопровод.
Доза хлора регулируется микровентилем па хлораторе.
Хлорирование водопроводных сетей осуществляют по следующей
технологии. Участок, подлежащий обработке, отключают от сети за-
движками. На трубопроводе вваривают штуцер с вентилем диаметром
20 мм для установки манометра. Перед началом работы на отключен-
ном участке водопроводной сети, чтобы сбросить имеющееся статическое
давление в трубопроводе до нуля, необходимо открыть все промежу-
точные пожарные гидранты. Установку подключают к подлежащему
дезинфекции участку сети (см. рис. 86). Вода из пожарного гидранта
ПГ-1 через брезентовый пожарный рукав диаметром 50 мм подводится
к хлоратору. .
Давление воды на входе в хлоратор не должно превышать 0,5 МПа.
Для контроля и регулирования давления устанавливают вентиль и ма-
нометр. Хлорная вода через гофрированные шланги под давлением
0,5 МПа подается в водовод через штуцер. Чтобы процесс хлорирования
протекал быстрее, необходимо задвижку 2 (рис. 86) открыть настолько,
чтобы давление воды на манометре не превышало 0.15...0,2 МПа, то есть,
чтобы разница в давлениях хлорной и подпираемой воды не превыша-
ла 0,15...0,1 МПа. При этом в трубопроводе образуется турбули-
зация потоков подпираемой и хлорной воды. Чистая вода, имеющаяся
в трубопроводе, вытесняется хлорной через выпуски и пожарные гид-
ранты.
Водопроводные сети диаметром менее 100 мм и незначительной про-
тяженности обрабатываются хлорной водой с концентрацией хлора 75...
100 мг/л, приготовляемой без дополнительного разбавления чистой водой-
Время обработки следует считать достаточны, если на противоос-
226
.;о.г . ий точке участка а отобранных, пробах волы сбччпр .жнваетс!! кои-
цен: рация хлора 75...100 мг/л, и зависит от длины участка, его диаметра
и выхода газообразного хлора через промежуточный баллон. .
Расход хлора (в кг на 1 км длины трубопровода) и время контакта
воды с хлором определяют по графику (рис. 85, б).
После окончания подготовительных работ (отключение хлорируемо-
го участка, сброс с него статического давления, подключение чистой во-
ды к хлоратору и шлангов хлорной воды к обрабатываемому трубопро-
воду) производят запуск электродвигателя. Открывают вентили подачи
чистой воды на хлоратор и заполняют буферную емкость водой до среди-
ны мерного стекла, предварительно открыв вентиль на баке для выпуска
воздуха из системы. Давление воды на входе в хлоратор должно быть
в пределах О.КР^О.б МПа. Затем включают в работу насос и-произ-
водят на чистой воде регулировку совместной работы хлоратора и на-
соса так,- чтобы подача воды хлоратором соответствовала производи-
тельности насоса. -V.
Пуск насоса осуществляется при закрытом вентиле, затем их от-^
крывают и, повернув на четверть оборота регулирующий вентиль на
промежуточном баллоне, проверяют хлоронепроницаемость соединений
тампоном, смоченным нашатырным спиртом. ,
Подачу хлора регулируют вентилем по показаниям измерителя. Рас-
ход хлора за определенное время определяют умножением дозы хлора
по ротаметру на это время.
Для выключения хлоратора необходимо закрыть запорные вентили
на хлорных баллонах, а через 1...1.5 мин—регулирующий вентиль. Про-
мывку насоса, хлоратора, буферного бака и хлоропровода чистой водой
необходимо производить в течение 5...6 мин, после чего закрывают за-
порный вентиль на трубопроводе, подводящем чистую воду к хлорато- .
ру, останавливают насос и сливают воду из буферной емкости. "-.WI
Разработанная технология хлорирования с помощью передвижной
установки дает возможность улучшить условия труда, повысить технику
безопасности, значительно сократить время на дезинфекцию водопро- .
водной сети.
Для дезинфекции малых объектов (задвижка, кусок трубы) исполь-. "
зуют устройство типа краскопульта, имеющееся в передвижной хлора-. 1
торной.
11. ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЯ II АВТОМАТИЗАЦИЯ |
СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ИЗ ПОДЗЕМНЫХ J
ИСТОЧНИКОВ
11.1. ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
В зависимости от степени автоматизации систем водоснабжения из
подземных источников, протяженности водопроводной сети диспетчер-
жез служба может быть: одноступенчатой при протяженности водопро- А
’"-л чой с&ти км; двухступенчатой при —50^1^400 км.
227
Б полном случае организовывают один диспетчерский пункт (ДП|.
который оперативно управляет работой скважин, насосных станций,
очисткой и водоподготовкой, потокораспределением воды в водопровод-
ной сети, осуществляет контроль за давлением ее в диктующих точках
магистралей, обеспечивает локализацию и ликвидацию аварий и повреж-
дений сетевых систем и сооружений.
Двухступенчатая диспетчерская служба состоит из местных диспет-
черских пунктов (МДП) и центрального диспетчерского пункта (ЦДП).
В этом случае ?4ДП осуществляют оперативное управление работой
отдельных сооружений водопровода, например скважин и насосных стан-
ций, очисткой воды, водопроводной сетью, а ЦДП координирует рабо-
ту МДП.
Наиболее распространена в сельскохозяйственных системах водо-
снабжения одноступенчатая структура диспетчерской службы так,
как протяженность водопроводных сетей здесь, как правило, менее
50 км.
В соответствии с правилами технической эксплуатации систем водо-
снабжения населенных мест основными задачами диспетчерской службы
являются: управление и руководство эксплуатацией систем водоснабже-
ния; обеспеченно нормальных режимов работы этих систем; контроль
за ведением аварийных работ на сетях п сооружениях; прием заявок
на устранение повреждений и аварий, распределение аварийных бригад,
автотранспорта н аварийных механизмов; осуществление мероприятий
по обеспечению максимальной водоотдачи системой водоснабжения в
районе возникшего крупного пожара.
Диспетчерская служба в административно-техническом отношении
подчиняется начальнику' и главному инженеру предприятия.
На диспетчерском пункте организовывают круглосуточное дежур-
ство.
В обязанности дежурного диспетчера входят:
контроль за поддержанием заданных режимов работы сооружений и
оборудования;
корректировка заданных режимов работы сооружений и оборудо-
вания в соответствии с изменившимися условиями;
включение в работу и вывод из работы оборудования, сооружений,
участков сети и т. д.;
запрос сведений о состоянии оборудования, основных режимных
параметрах работы сооружений;
ведение оперативного журнала с регистрацией замеченных во время
дежурства отклонений и неполадок в работе сооружений, а также слу-
жебных переговоров с дежурным персоналом (в настоящее время ис-
пользуются магнитофоны, после каждого звонка в диспетчерскую вклю-
чается магнитофон и ведется запись разговора);
вызов руководства на случай аварии или при тяжелых несчастных
случаях;
управление действиями подчиненного персонала и аварийных бригад
228
I'
к
обеспечение наиболее
•дни систем водоснабжения
анализ аварий и повреждений с участием в разработке мероприятий
по их недопущению; г,-
оперативная связь с пожарной службой, информирование органов
Госсаннадзора об авариях на сооружениях и сетях.
Ни один элемент оборудования и сооружений не может быть вы-
веден из работы или резерва без разрешения диспетчера, кроме случай
ев, угрожающих безопасности людей.
Вывод оборудования из работы или резерва на ремонт оформляют
заявкой, утвержденной главным инженером и поданной диспетчеру до
12 ч дня за двое суток до начала работы с указанием целей, сроков
начала и окончания ремонтных работ. В случае временного прекращен
ния водоснабжения абоненты должны уведомляться заранее с указана*
ем сроков прекращения подачи воды.
Диспетчерские пункты должны быть оснащены:
телефонной, радиосвязью, пультами дистанционно-автоматического
управления; i
оперативными схемами коммуникаций скважин, насосных станций,
очистных сооружений, систем водопровода;
планшетами в масштабе 1 :2000 на геодезической подоснове со все-
ми подземными коммуникациями, колодцами с установленными в них
оборудованием и контрольно-измерительными приборами;
графиками заданных режимов работы сооружений н оборудования;
графиками ППР оборудования, сооружений и сетей;
полным комплектом действующих эксплуатационных инструкций;
списком служебных и домашних телефонов и адресов руководяще^
го персонала водопровода;
системой телефонов различных служб города (горэнерго, горгаз,
пожарная охрана, госсаннадзор и др.).
Персонал, обслуживающий скважины, насосные станции, резервуа-
ры, сооружения по очистке и подготовке воды, водопроводные сети,
должен ежечасно докладывать диспетчеру по телефону о количестве
работающих скважин, уровнях воды в резервуарах, дозе хлора в воде,
работе насосных агрегатов, давлениях в контрольных точках водопро-
водной сети города. При наличии автоматизированных систем управле-
ния системой водоснабжения населенного пункта часть указанных па-
раметров может быть выведен в ДП на пульт управления.
Каждая система хозяйственного водоснабжения, эксплуатирующая
подземные источники, должна иметь «Положение о диспетчерской служ-
бе», должностные -инструкции для диспетчера, разработанные с учетом
конкретных местных условий.
229
11.2. АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Рассредоточенность водопитателей (скважин, насосных станций) на
значительных площадях населенного пункта, необходимость слаженной
бесперебойной и надежной их работы на единую водопроводную сеть
требуют комплексной автоматизации систем водоснабжения из подзем-
ных источников.
Хроме того, автоматизация систем водоснабжения позволяет сни-
зить эксплуатационные расходы по обслуживанию водопровода, значи-
тельно улучшает условия эксплуатации.
Промышленность серийно выпускает типовые станции автоматичес-
кого управления насосными агрегатами типа САУНА и комплектные
устройства «Каскад», позволяющие управлять работой центробежными
скважинными насосами с погружными электродвигателями как в руч-
ном, так и в автоматическом режимах (табл. 73).
Станция автоматического управления насосами и погружными элек-
тродвигателями (ПЭДВ) в зависимости от типа ящика выполняет та-
кие операции:
автоматический пуск и остановку электронасоса в режиме водоподъ-
ема в зависимости от уровня воды в скважине или в водопроводной
башне (для устройства с автоматическим управлением по уровню);
автоматический пуск электронасоса в режиме водоподъема за время
не более 15 мин в зависимости от давления столба воды в водонапор-
ной башне и автоматическую остановку электронасоса через время, вы-
бранное оператором, но не более 90 мин (для устройства с автомати-
ческим управлением по давлению);
73. Техническая характеристика систем управления погружными насо-
сами
Тип электродвигателя Мощность, кВт Тип системы управления
ПЭДВ 2.0-140 2.0 САУНА 2-1-1-1-У2/Т2
ПЭДВ 2,8-140 2,8 САУНА 2.8-1-1-1-У2/Т2
ПЭДВ 4,5-140 4,5 САУНА 4,5-1-1-1-У2/Т2
ПЭДВ 5,5-140 5,5 САУНА 5,5-1-1-1-У2/Т2
ПЭДВ 8-140 8,0 САУНА 8-1-1-1-У2/Т2
ПЭДВ 11-140 11,0 САУНА П-1-1-1-У2/Т2
ПЭДВ-11-180 11,0 САУНА П-1-1-1-У2/Т2
ПЭДВ 16-180 16,0 САУНА 16-1-1-1-У2/Т2
ПЭДВ 22-219 22,0 САУНА 22-1-1-1-У2/Т2
ПЭДВ 32-219 32,0 САУНА 32-1-1-1-У2/Т2
ПЭДВ 45-219 45,0 САУНА 45-1-1-1-У2/Т2
ПЭДВ 45-270 45,0 САУНА 45-1-1-1-У2/Т2
ПЭДВ 65-219 65,0 САУНА 65-1-1-1-У2/Т2
ПЭДВ -35-270 65,0 САУНА 65-1-1-1-У2/Т2
ПЭ л В 90-270 90,0 САУНА 65-1-1-1-У2/Т2
ПЭДЬ 125-270 125,0 САУНА 125-1-1-1-У2/Т2
230
мытный пуск >i остановку электронасоса;
селективный автоматический самозазуск электронасоса с регули-
руемой выдержкой времени (по нижнему пределу 2i2 с, по верхнему —
не менее 30 с);
отключение электронасоса при перегрузках, коротких замыканиях
(в схеме устройства или на линии электродвигатель — автоматический
выключатель устройства) и непблнофазном режиме;
автоматическое отключение электронасоса при понижении уровня
воды в скважине до контролируемого значения (защита от «сухого хо-
да»—только для устройств, управляющих электродвигателями мощно-
стью 4,5 кВт и выше);
исключение повторного автоматического запуска электронасоса по-
сле срабатывания защиты любого вида;
световую сигнализацию с расшифровкой отключения электронасо-
са (кроме отключений при коротком замыкании и неполнофазном ре-
жиме); -х
контроль нагрузки электронасоса в одной из фаз;
возможность передачи аварийного сигнала за пределы устройства
(без его расшифровки);
селективность ,самозапуска электронасоса при кратковременном ис-
чезновении и дальнейшем появлении напряжения.
Для автоматического управления агрегатов насосных станций в
подкачек с электродвигателями наружной установки Орловский завод
приборов выпускает станции СУНО-1, СУНО-2, СУНО-3.
Станция СУНО-1 управляет работой насосных агрегатов с электро-
двигателями с короткозамкнутым ротором мощностью 20...55 кВт. Стан-
ция обеспечивает местное, автоматическое или телеуправление; пуск я
остановку насосов на открытую задвижку на напорном трубопроводе; .
контроль за работой насоса при помощи струйного реле, электроксн-
тактного манометра, реле давления; контроль за наличием напряжения
в цепях управления и питания электродвигателя: включение в работу?
насоса после кратковременного (до 4...5 с) исчезновения напряжения;
подачу сигнала при аварийном отключении насоса с блокировкой, пред-
отвращающей пуск повторно насоса до ликвидации аварии.
Станция СУНО-2. управляет работой насосными агрегатами с при-
водными электродвигателями мощностью 55...125 кВт. Выполняет те же
операции, что СУНО-1 и обеспечивает контроль за заливом насоса от
напорного трубопровода.
Станция СУНО-3 предназначена для автоматизации насосных агре-
гатов с низковольтными асинхронными электродвигателями с фазозым
или короткозамкнутым ротором мощностью от 125 до 250 кВт. При этом
обеспечивается местное, автоматическое или телеуправление; прямой
гуск электродвигателей'с короткозамкнутым ротором и пуск на посто-
яткую нагрузку от сети с использованием реостата в цепи статора при
эсгЬянно замкнутых кольцах электродвигателей с фазовым ротором;
: остановку насоса с открытием и закрытием напорной электроза- •
231
движки с предварительным заливом насоса от групповой вакуум-уста-
иоакн; контроль за’ температурой нагрева подшипников и другие опе-
рации, выполняемые аналогично СУНО-1.
Для автоматизации насосных агрегатов с асинхронными электро-
дзигателлми и короткозамкнутым ротором и синхронными электродви-
гателями с глубокоподключенным возбудителем и низковольтным и вы-
соковольтным напряжением. Харьковский электромеханический завод
выпускает унифицированные станции автоматического управления типа
ПЭХ. Разработаны системы телемеханического управления сооружения-
ми водопровода типа «Т’4-320», «Вода», «Обзор», позволяющие дистан-
ционно осуществлять их пуск и остановку, контроль за основными тех-
нологическими параметрами работы.
Новый комплекс 'устройств телемеханики — МикроДАТ «Гранит»,
разработанный специалистами СКТБ «Промазтоматика» (г. Житомир)
предназначен для передачи, приема обработки и отображения информа-
ции. Комплекс обеспечивает построение технологических АСУ ТП в во-
допроводном хозяйстве и других отраслях народного хозяйства.
«Гранит» объединяет в единый комплекс два типа входящих в его
состав устройств—интеллектуальные (ИП) телемеханического пункта
управления (ПУ) и неинтеллектуальные (НИ) контролируемого телеме-
ханического пункта (КП).
ПУ характеризуются наличием встроенных вычислительных средств,
обеспечивающих программную обработку, прием, передачу и отображе-
ние различной технологической информации.
Процесс сбора, передачи, приема и обработки информации в ПУ
ведется дзумя микроЭВМ. С целью повышения надежности и произво-
дительности обе микроЭВМ работают независимо, корректируя по меж-
машинному каналу базу данных полученной ими информации.
КП устанавливают, как правило, на необслуживаемых пунктах
(скважинах, небольших насосных станциях, подкачках) и обеспечивают
ввод, вызод, ретрансляцию разнородной информации без ее представле-
ния местному персоналу.
Комплекс «Гранит» может включать в себя любое количество ПУ
и КП, но не более 128 единиц.
Возможные структуры соединений между ПУ и КП представлены на
рис. 87. Связи, показанные сплошной и пунктирной линиями, означают,
что для особо важных пунктов связи между ПУ и КП могут резерви-
роваться.
В комплексе «Гранит» возможно применение различных магистраль-
ных (многоточечных) и транзитных каналов связи. При радиальной
структуре КП и ПУ связаны индивидуальной (радиальной) линией.
При магистральной структуре и одной линии связи с ПУ квазипарал-
лельно подключается несколько (до 16) КП. Транзитные линии связи
позволяют использовать КП для двунаправленной ретрансляции ?.<•
формации другого (других) КП. Число КП, подключенных в одну тран-
зитную линию связи, ограничивается до 10...15.
232
87. Возможные структурные схемы соединений между КП и ПУ в
системе телемеханики МпкроДАТ «Гранит»
Возможность организации связи между ПУ позволяет создавать на
базе «Гранит» многоуровневые иерархические системы. На каждом
уровне иерархии к ПУ можно подключить оперативно-диспетчерское
оборудование (ОДО) и организовать связи с внешней ЭВМ (ЕС ЭВМ,
СМ ЭВМ).
Наибольшей надежностью и быстродействием обладают структуры
с радиальными началами связи, так как в них порядок передачи не
зависит от числа КП, а выход из строя любой линии связи отражается
на работоспособности только одного КП.
При использовании магистральной структуры линий связи, передали
на каждый КП могут производиться только в непересекаюшиеся от-
резки времени по инициативе ПУ, а выход из строя магистрали при-
водит к невозможности обмена данными со всеми КП, установленными
на участке после разрыва магистрали.
Транзитные линии связи целесообразно использовать, если источ-
ники или приемники информации КП территориально разобщены (сква-
жины, подкачивающие насосные станции).
Для таких случаев проектировщик системы может применять для
групп источников или приемников информации КП относительно малой
вместимости и габаритов, соединяя эти малогабаритные КП (в даль-
нейшем КП-М) с основными КП двухпроводными линиями связи (при
- до 5...Ю км).
В основу работы телекомплекса «Гранит» положен принцип времен-
ного разделения и групповой (кадровой) передачи информации. Ин-,
-тврмацяонпый кадр включает: однобайтный (восьмиразрядный) синх-
рокод (00011110); один байт адреса КП (с. обязательной переда’: 1
сигнала «0> з старшем бите); один байт команды расшифровки режима
работы — передач?, данных, команд опроса и квитанции, состояния, дан-
ных об обнаруженных ошибках и т. д.; байт функциональной и груп-
повой принадлежности — телесигнализации (ТС), телеизмерений (ТИ),
различных команд телеуправления (ТУ), буквенно-цифровой информа-
ции (БЦИ).
В информационной части кадра содержатся позиционные или кодо-
вые сигналы, разбитые на байты, причем более ответственная инфор-
мация— ТС и ТУ — передается прямы?.: и инверсным кодами. Инфор-
мационный кадр закапчивается передачей двухбайтной контрольной
последовательности (циклического кода защиты однобайтного синхро-
кода, идентичного коду начала кадра).
Устройство КП состоит из общей части, состав которой не изменя-
ется в зависимости от выполняемых функций и переменной части, опое-,
делаемой конкретными требованиями к объему и видам информации.
Переменная часть состоит из 16 функциональных элементов: ввода
дискретных сигналов, выполняющих функцию ввода сигналов ТС от'
датчиков; коммутации и ввода аналоговых сигналов, основная функция
которых — ввод телеизмерений текущих (ТИТ) от датчиков аналого-
вых сигналов; число-импульсных сигналов; обеспечивающих ввод теле-
измерений интегрирующих (ТИИ) от датчиков число-импульсных сиг-
налов и др.
Спорадическая передача ТС происходит при изменении состояния
любого датчика из общего их числа 1...64. Передача ТИТ обеспечива-
ется 1...32 датчиками, разбитыми на 2 группы по 16 датчиков в каждой.
Предусмотрена возможность питания КП от резервных (батарейно-
го, аккумуляторного) источников.
Напряжение резервного питания 9...11 В.
Устройства КП могут устанавливаться в неотапливаемых помеще-
ниях при / от —30 до 4-35 °C.
Для питания КП используется сеть переменного тока напряжением
220 В (30 Гц). Срок службы КП—10 лет. Наработка на отказ для
каждого канала выполняе.мой функции —не менее 1000 ч.
Датчики ТС могут быть контактными или бесконтактными. Удале-
ние датчиков ТИТ (уровней, давления, расходов и т. д.) от устройства
К.П не должно превышать 100 м (при больших удалениях необходимо
использовать КП-М).
Максимально возможное число элементов ввода аналоговых сигна-
лов для одного КП равно 8.
Устройство ПУ включает шкаф, состоящий из каркасов:
ЭВМ; для установки внешней полупроводниковой памяти (ППЗУ
или ОЗУ); 16 линейных блоков для связи с КП по 16 направлениям;
для расширения числа возможных направлений связи с КП или для ре-
зерзнроваиия основных направлений связи с КП. В состав ПУ также
входит КП для установки выводов элементов, выводов ТС, вывода
234
7?. Характеристика г.рео Гро !0*4!Т. г и 4jf v : х ’! 7 1 } rf;Wl ; {
J.f.r. аиня I’ll»!*», i 1
Тип о . = ? Гл- — 1 “ Г Нслммчп
= о о = £0, Cos KU 1 .Mac- Цен.
ТПЧ-15У4 15 20...230 0,8 80 560 2546 ЗПО
ТПЧ-40У4 40 20...230 0.8 80 820 3560 «Преобразо-
ТПЧ-63ПУ4 63 38...380 0,85 90 1200 5000 ватсль» (г. За-
ТПЧ-100ПУ4 100 38...3S0 0,85 S4 1400 55Q0 порожье)
“Т~
75. Характеристика преобразователей частоты (2...70 Гц) серии ПЧИ
125]
Тип , Номинальная мощность Т’ном, кВ-А Номинальный ток IjJOM • Изготовитель
ПЧИ-200-380-70/2-У4 125 200 Харьков-
ПЧИ-400-380-70/2-У4 2X125 2X200 ский элект-
ПЧИ-600-380-70/2-У4 3X125 3X200 ромехани-
ПЧИ-800-380-70/2-У4 4X125 4X200 ческий
завод
ТИТ, ввода команд ТУ, вывода ТИИ (при общем числе элементов— 16),
В состав общей части каркаса ЭВМ включаются две микроЭВМ,
работающие по однотипным программам независимо. Обмен информа-
цией между всеми КП может осуществляться при отключении или вы-
ходе из строя одной нз микроЭВМ.
11.3. ПРИМЕНЕНИЕ РЕГУЛИРУЕМОГО ПРИВОДА
II МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКИ
Наиболее эффективным средством оперативного регулирования су-
точной работы насосной станции в зависимости от водопотребления
является применение регулируемого привода и микропроцессорной тех-
ники. Регулируемый привод устанавливают на одном из насосных'агре-
гатов, что позволяет менять производительность насоса за счет изме-
нения частоты вращения электродвигателя. Это может быть достигнуто
в случае использования преобразователей частоты серии ТПЧ (табл. 74)
и ПЧИ (табл. 75). Они предназначены для плавного пуска, регули-
рования скорости и торможения асинхронных электродвигателей с ко-
роткозамкнутым ротором. При регулировании частоты вращения син-
хронных электродвигателей могут быть использованы тирристорныё
8*
235
агрегаты (КТ и ЭКТР, изготавливаемые ЗПО «Преобразователь» (г. За-
порожье).
Оперативный расчет оптимальных режимов работы такого насосно-
го а'грсгата как индивидуально, так и совместно с другими насосами
насосной станции обеспечивается с помощью ЭВМ.
При внедрении автоматизированной системы управления работой на-
сосной станции (АСУ ТП НС) в общем случае решаются как информа-
ционные функции, так и функции управления, которые подразделяют
на классы [2]:
I — контроль (опрос и регистрация) хода технологического процесса и
состояния технологического оборудования, первичная обработка инфор-
мации;
II — статистическая обработка информации (вторичная обработка) с
целью анализа, диагностики и прогнозирования хода технологического
процесса и состояния комплекса технических средств (КТС) системы,
автоматизации и специального технологического оборудования (СТО);
III — расчеты технико-экономических и эксплуатационных показателей
технологического процесса и работы СТО, КТС и подготовка органи-
зационно-экономической информации для смежных и вышестоящих си-
стем и уровнен управления;
IV—регулирование отдельных параметров технологического процесса,
анализ срабатываний блокировок и защит;
V — многосвязное регулирование;
VI — оптимальное управление процессом, оптимальное управление с
адаптацией системы управления.
Первые три класса (I...III) составляют информационные функции,
а классы IV...VI — функции управления.
Поскольку рассматриваемая система управления состоит из насосной
станции, резервуаров чистой воды, водоводов и водопроводной сета,
перечень задач АСУ ТП НС конкретизируют по вышеприведенным клас-
сам (табл. 76).
Для выбора комплекса технических средств (КТС) по управлению
регулируемым приводом производят расчеты необходимых параметров
микропроцессорной техники: быстродействия ЭВМ; обоснование требуе-
мого объема внешней памяти;
выбора емкости оперативной памяти, устройств ввода и вывода ин-
формации (дисплеев, печатных устройств), а также устройств связи с
объектом.
Расчет необходимого быстродействия ЭВМ производят следующим
образем.
Если данная АСУ ТП НС решает М задач, то весовые коэффициен-
ты задач (прикладных программ) управления и контроля каждого
класса определяют из соотношения
= (11.1)
где Mj — число задач /-го класса в программном обеспечении АСУ ТП;
М — общее количество задач.
236
76. Перечень задач системы ЛСУ 7Л НС
।
. 1
Наименование функции
Номер и наименсэание задач функции
I Контроль (опрос и
регистрация) хода
технологического
процесса и состоя-
ния технологическо-
го оборудования, пер-
вичная обработка
информации
I
I
I
II Статистическая об-
работка I информа-
ции с целью анали-
за, диагностики и
прогнозирования
хода технологичес-
кого процесса и со-
стояния КТС и СТО
III Расчеты технике--
экономических пока-
зателей технологиче-
ского процесса и ра-
боты СТО, КТС и
подготовка органи-
зационно-экономиче-
ской информации
для смежных и вы-
шестоящих систем и
уровней управления
I. Периодическое измерение тех- ?Ai=4
нологических параметров: давле-
ний в диктующих точках сети;
расходов воды в напорных водо-
водах станции, уровней в РЧВ,
показателей состояния насосов
(работает, не работает) задви-
жек (открыто, закрыто) и др.
2. (Леративное отображение зна-
чений технологических парамет-
ров на дисплее
3. Регистрация значений техно- ,
логических параметров с по- \
мощью печатного устройства
4. Избирательное измерение зна-
чений технологических парамет-
ров
1. Сравнение фактического дав- Mj—3
ления в диктующей точке сети с
заданным
2. Сравнение показателей состо-
яния насосов п задвижек с за-
данным
3. Обнаружение, оперативное ото- •
Сражение на дисплее, печатном
устройстве и сигнализация от- йЯ
клонений фактических значений
технологических параметров от
заданных
1. Учет количества воды; подан- М»=»7
ной насосной станцией и по ка-
ждому водоводу, м*/ч и м3/сут
2. Учет (почасово и за сутки) '
расхода электроэнергии насосной
станцией
3. Учет времени работы насосов
за сутки
4. Регистрация (почасово) уров- *
ней воды в РЧВ
5. Регистрация (почасово) дав-
лений в контрольных точках (на -у
выходе со станции и в сети)
6. Анализ отклонений от требуе-
мых значений технологических -г
параметров
7. Подготовка информации и об-
мен ее внутри управляемой сис-
темы
237
Продолжение табл. 76
;Х
Н1
Н а и м е и о в а н и е ф у н к ц и и
Номер и наименование задач функции
IV Регулирование от-
дельных параметров
технологического
процесса, анализ
срабатываний бло-
кировок и защит
V Многосвязное регу-
лирование
VI Оптимальное уп-
равление процессом
на перспективу
1. Регулирование числа работа-
ющих насосов
2. Регулирование производитель-
ности одного насоса
3. Регулирование производитель-
ности насосной станнин
1. Расчет и выдача диспетчеру
информации по включению и вы-
ключению насосов и регулирова-
нию потокораспределения воды
з сети с помощью задвижек
2. Расчет и выдача диспетчеру
информации по включению и вы-
ключению регулируемого приво-
да насосного агрегата
I. Расчет графика водопотребле-
ння на текущий период (неде-
лю. месяц, квартал)
2. Определение состава работа-
ющих насосов на предстоящие
сутки
3. Корректировка графика пода-
чи воды с учетом изменившихся
условий водопотребления
М4 = 3
М5=2
На основании среднестатистических данных о количестве операций,
необходимых при решении задач I...VI классов для обработки 1 байта
входной информации С;, составляют таблицу (табл. 77).
77 . Классы задач Л СУ ТП [2]
Параметр Классы задач АСУ ТП
1 и in IV V VI
оп/байт 1000 7000 500 800 4000 10С00 —
Р) 0,16 0,12 0,28 0,12 0,03 0,24 1
оп/байт 160 840 140 96 320 2400 3956
238
78. Параметры вхслпоя
Л» *1 К’ 4,1
OEJCC { регистрами»
29 1 l
21 — . ... —— 2 1 .
7 1 — — 8 1
— 94 — 2 I
— 60 — 1 1
— — 30 1 1
2 Ка = 57 2 Л'д == 154 2 Яча « 30
i i <
Периодичность опроса равна:
пг = (Л/гт. ц |б, ц, (нА
где 7\ — требуемая периодичность опроса г-го сигнала; б. ц—-большее
целое.
Определяют количество вводимой аналоговой /<’, дискретной К’
(контроль состояния технологических средств и технологического про-
цесса по принципу «Да — нет», «Включено — выключено» и т. д я чнс-
ло-импульсной информации (счетчики материалов, расхода электроэнер-
гии, воды и т. д.). Данные сведены в табл. 78.
Объем входной информации за один технологический цикл опреде-
ляется по формуле
Qs~i^/n/+ Дх?/п< + ^"/п/. (и.з)
Количество вычислительных операций (команд), необходимое для
решения всех задач управления и контроля, приведенное к одному тех-
нологическому циклу (Гт.ц) при управлении системой в реальном мас-
штабе времени
6
= ^CiPi, (11.4)
где RK — формат числа (машинного слова) в байтах.
Нормирующий коэффициент, учитывающий статистическое распреде-
ление коротких и длинных (по времени) вычислительных операций, ..
оавен:
Ен = 0,85 + 0.Иумн + 0,05Кдел. (11.5)' <
где Куми — Тумн/7'сл — отношение между длительностью операции умно-
жения и сложения (для Э₽М III...IV поколений) Тума = S...8; Лдел у
= 7'дел/7'сл —отношение наиболее длинных операций типа деления к
длительности операций сложения (Кдел == 8...12).
239
Расчетное количество команд для реализации программ управления
и контроля
расч = Кв. 0(Кц "ФК^/Ки» ' (11.6)
где Л'а — коэффициент использования ЭВМ (Кв — 0,9...0,95); Кол —
коэффициент, учитывающий служебные (внутрисистемные команды
(Кел = 0.2...0.3),
Требуемое быстродействие вычислительной машины, операций/с, опре-
деляется по формуле
^трсб Л^расц/Т'т. ц* (Н.7)
При расчете требуемого объема внешней памяти ЭВМ нужно учесть
необходимость хранения следующих видов информации: программ всех
решаемых задач, включая постоянные, периодические, эпизодические,
а также стандартные и служебные программы (Qnp, <2ст, <2ел); число-
вой информации, поступающей от датчиков системы и КТО АСУ ТП
числовых констант (Qk); результатов вычислений перед выводом
на вычислительный комплекс.
Чтобы учесть уровень стандартизации прикладного программного
обеспечения вводят коэффициенты Йивф и /гУПр (Липф>йупР> 1). Тогда
объем запоминающего устройства (ЗУ), необходимый для хранения
информационных, управляющих и эпизодических программ подсчиты-
вается по формуле
«пр.инф + + (11.8)
где Alt, А12, Мз — число программ контроля, статистической обработки
и расчетов ТЭП, С-М) —1000-4; СгМ2=7000-3; С3М3— 500-7 (см.
табл. 76 и 77); К£— объем входной информации (см. табл. 78).
Kz = S К? + 2 К? + £ К'Г- (11-9)
Объем памяти для хранения программ управления равен:
<2пр. упр -='Av RJhyn^C.M, + С5М5 + СеМе), (11.10)
где Л14, Л.';, Л16 — соответственно число программ регулирования по па-
раметру, многосвязного регулирования и оптимального управления,
С4Л14= 800-3; С5Л15 = 4000-2; С6Л16= 1000-3.
Требуемый объем внешней памяти (Кбайт) составит:
^ВЗУпр = ^пр. ииф 4* ^пр. упр‘ (11.11)
Определение требуемого объема памяти оперативного запоминающего
устройства (ОЗУ) производится с учетом следующих условий:
в ОЗУ в любой рабочий момент хранятся команды только одной ра-
бочей программы;
для решения одной задачи обрабатывается не вся информация, а
только ее часть (/гаИЯф<1; /пуПр<1; /иа<1);
в ОЗУ в любой момент времени хранится вся числовая информация
(Ова, Опыт, Сама).
240
Объем ОЗУ для программ, ре алит укатит инфе;мщисяные ф_.ияс>т»
равен:
Q.
Л __ Фпр. И1Ч>/’,'Я ;
^ОЗУикф - Л1[ н {1 - 7fi _ /|{i _ А,--
то же для программ, реализующих управляющие функции:
_____________________ Qnp. уарГСу-тр
Л1уПр Л14 -J- Л!8 + Мв
расчетов принимают большее значение
I ^ОЗУупр
Qnp. ynpwynp
Р. -.'И
(11.12)
(11-13)
Для дальнейших ]
О (Q
ОЗУупр ОЗУтах
Количество информации, получаемой от датчиков при выводе перио-
дической информации, определяют по формуле
| <>Вв.мр“*Х*по9т. (И.М|
где Кпоат—коэффициент повторения опроса датчиков для повышения
информационной надежности (Кпогт = 2). - '
Количество вводимой эпизодической информации равно: V-fS
Qbo. э = ^гэ^повт- (ll.lSfr
Число промежуточных результатов вычислений для периодических
задач
^выч. пер ^Вв^в. о’
(11.16}
где Ко,о — коэффициент повторения вычислительных операций, рав-
ный 3. ।
Объем памяти, необходимый для хранения результатов вычисления
перед выводом из вычислительного комплекса, равен:
QsblB = КоывтКпОЗТ> (ll.l/f?
где Кпыб=Ка+Кчп+Кдп—количество информации, выводимой со-*
ответственно в аналоговой, импульсной и дискретно-потенциальной
форме.
Требуемый объем ОЗУ равен: •
ФоЗУ треб @ОЗУ max ^Вв. пер Фвыч. пер Фвив- (11.18)
Выбор устройств ввода и вывода информации (дисплеев и печатных’
устройств) производится на основании количества информации, подле-,
жащей печатанию, среднего количества знаков, содержащемся в одном!
документе, скорости печатания.
По величине требуемого быстродействия (операций/с), вычисленному:
объему внешней памяти (Кбайт), емкости ОЗУ (Кбайт), максимальной
величине скорости печати выбирают тип ЭВМ, удовлетворяющей этим '
требованиям.
Для связи вычислительного комплекса, установленного на насосной
станции с центральным диспетчерским пунктом, используются комму-
тируемые телефонные каналы с установкой на них модемов.
241
11.4. ПРИМЕНЕНИЕ АСУ ТП
Вопросы оптимизации работы систем водоснабжения могут быть
решены в полном объеме только при внедрении на предприятии авто-
матизированной системы управления технологическими процессами
(АСУ ТП).
АСУ ТП принято называть систему управления, основанную на при-
менении средств электронно-вычислительной техники и экономико-ма-
тематических методов для регулярного решения наиболее сложных за-
дач водопроводного хозяйства: подъема и подачи воды; ее очистки (при
необходимости); эффективной работы сооружений; транспортирования,
регулирования и управления потокораспределепием воды в сетях; про-
гнозирования и планирования экономических, технологических и других
задач на краткосрочный период и на перспективу.
Уровень внедрения автоматизированных систем управления водо-
снабжением зависит от степени подготовки предприятия водопровод-
ного хозяйства к внедрению АСУ ТП.
В АСУ ТП основной формой передачи информации служат различ-
ные сигналы: электрические, механические, звуковые, оптические и др.
Структура АСУ должна обеспечить выполнение процесса управления
сложным объектом, которым является комплекс взаимосвязанных, ра-
ботающих сооружений системы водоснабжения.
Эти требования обусловили общую схему технологического процес-
са обработки информации в АСУ (рис. 88).
АСУ ТП состоит из функциональной и обеспечивающей частей.
Обеспечивающая часть включает информационное, лингвистическое, тех-
ническое, математическое и программное обеспечение.
Обеспечивающие подсистемы создают условия для нормального
функционирования основной части АСУ и реализуют сам процесс ав-
томатизации различных функций управления.
Информационное обеспечение АСУ — совокупность еди-
ной системы классификации и кодирования технико-экономической ин-
формации, унифицированных систем документов и массивов информа-
ции, используемых в АСУ. Для регистрации, накопления и хранения
информации об объекте управления используют носители информации:
перфокарты, перфоленты, специальные бланки, магнитные ленты и кар-
ты, магнитные барабаны и диски.
Лингвистическое обеспечение АСУ включает совокуп-
ность научно-технических терминов и других языковых средств, исполь-
зуемых в АСУ. Для перевода текстов с обычного языка на информа-
ционно-поисковый (машинный) и наоборот разрабатывается специаль-
ный словарь-тезаурус АСУ, где каждому техническому термину
(дискриптору), например: «Скважина», «Насос», «Фильтр» и т. д., при-
сваивается код.
Техническое обеспечение АСУ ТП водоснабжения вклю-
чает: аппаратуру диспетчеризаТщи и связи; ЭВМ; устройства сбора и
242
Инрорпаиия cdp£t,irrt
-------: -----------------------------<___________
88. Схема обработки информации в АСУ ТП ,-Л.^
регистрации данных; приборы и устройства приема-передачи данных;
средства оргтехники. Комплекс технических средств АСУ предназначай
для автоматизации и механизации важнейших информационных про-
цессов в управлении производством.
Математическое обеспечение АСУ представляет собой
совокупность математических моделей, методов и алгоритмов для реше-
ния задач и обработки информации с .применением вычислительной тех-
ники.
Программное обеспечение АСУ включает -совокупность
программ для реализации задач АСУ. Для составления программ, ис-
243 . .
пользуются алгоритмически» языки высокого уровня: «Фортран», «Бей-
сик», «Паскаль», «Алгол», «Кобол», «PL/1», «Ада» и др.
Функциональная часть АСУ является основной. Она со-
стоит из ряда подсистем, в которых с помощью вышеописанных видов
обеспечения осуществляется решение конкретных задач управления во-
допроводным хозяйством: планирования, учета, контроля, анализа.
АСУ ТП водопроводных хозяйств должно представлять собой со-
вокупность подсистем:
планирования (перспективного, текущего, оперативного). На уровне
задач перспективного и текущего планирования обеспечивается расчет
всех частей техпромфннплана предприятия;
материально-технического снабжения, позволяющая решать задачи:
определение потребности в материальных ресурсах, составление на них
заявок; плана МТС; расчет норм запаса материалов; контроль за со-
блюдением норм их расходования; анализ использования материальных
ресурсов; составление сводной статистической отчетности;
подачи и распределения воды: (оперативный учет количества подан-
ной воды; учет расхода электроэнергии; времени работы основного
оборудования и др.);
контроля качества очистки воды (контроль работы очистных водо-
проводных сооружений; учет расхода электроэнергии, времени работы
оборудования очистных сооружений, контроль качества воды на каж-
дом сооружении и в целом, управление процессом очистки воды);
бухгалтерского учета;
абонентских расчетов за реализацию воды потребителям и др.
При проектировании и внедрении АСУ выделяют следующие этапы:
I — разработка технического задания; II — разработка технического
проекта; III—разработка рабочего проекта; IV — опытная эксплуата-
ция АСУ; V — приемка АСУ в постоянную эксплуатацию.
Создание АСУ на водопроводах включается в план научно-иссле-
довательских, проектных, инженерно-технических и организационных
работ.
12. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ
И ОХРАНА ПОДЗЕМНЫХ ВОД
12.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАТРАТ
ПА ПОДАЧУ ВОДЫ
Расчет себестоимости воды из подземных источников должен быть
научно обоснован с учетом конкретных условий производства.
Рекомендации по расчету нормативной себестоимости продукции
(услуг) в водопроводно-канализационных хозяйствах разработаны ака-
244
демигй коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова. Они содержат
методику расиста нормативной себестоимости воды из основе дейст-
вующих нормативов, формулы и примеры расчета себестоимости по
геем статьям.
Исходной базой для расчета нормативной себестоимости воды из
подземных источников являются основные нормативные материалы.
Затраты на материалы, запасные части, топливо, реагенты и другое
включают их стоимость, расходы на их приобретение и заготовку, а
также транспортно-заготовительные расходы.
Годовой расход реагентов (в случае очистки и обеззараживания
подземных вод) определяется по планируемой подаче воды и средней
дозе реагентов: ,
Р = РсрСгод- (12.1)
Затраты электроэнергии прямо пропорциональны количеству пода-
ваемой воды и определяются по удельному расходу р, кВт-ч/м’.
Для насосных станций I подъема (скважин) с однотипными насо-
сами и равномерной подачей воды в течение суток удельный расход
электроэнергии вычисляется по формуле
Р = 0.00273ЯЛ;, (12.2)
где р — удельный расход электроэнергии, кВт-ч/м’; Н — высота Подъ-
ема воды, м; q — КПД насосов.
При расчете удельного расхода электроэнергии для насосных стан-
ций II подъема (подкачивающих насосных станций) с однотипным на-
сосным оборудованием средний удельный расход электроэнергия нахо-
дят по формуле
Рср = 0,01 V Pl?i, (12.3)
где Р; —часовая подача насосов, % общего суточного расхода; р, —
часовой удельный расход электроэнергии, кВт-ч/м3.
Если подача в течение суток производится несколькими разнотип-
ными насосами, Например, тремя, которые одновременно не работают,
то средний удельный расход электроэнергии можно вычислить следую-
щим образом: .
рср = 0,01 (V р\ + V pt р* + V р"' р-")( (12 4)
где Р/; pi'; Pi", pi"; Pi'", pi"' —часовые подачи, % от суточного рас-
хода и удельные расходы электроэнергии 1, 2 и 3-ей группы насосов.
Годовой расход электроэнергии
Э ~ Qcp. сут^?ср’ (12.5)
где Qcp.cyr —среднесуточное водопотребление населенного пункта,
м3/сут; п — число дней в году. . . .
Удельный расход электроэнергии в данный час р<, кВт-ч/м3, равен:
i N~l& . <|26>
245
где SA —суммарная мощность одновременно работающих электродви-
гателей, кВт; SQ —суммарная подача воды насосами, м3/ч.
Стоимость электроэнергии определяется по одноставочному тарифу
при величине трансформаторной мощности до 750 кВА из расчета
0,03 р. за 1 кВт-ч израсходованной электроэнергии.
При трансформаторной мощности, превышающей 750 кВА оплата
за электроэнергию производится по двухставочному тарифу:
за количество израсходованной электроэнергии по счетчику из рас-
чета 0,0122 р. за 1 кВт-ч;
за установленный максимум расхода электроэнергии из расчета
39 р. за 1 тыс. кВт-ч (прейскурант № 01-09).
Трансформаторную мощность при одинаковых электродвигателях
на насосных станциях определяют из условия АИОм>А1,
где ЛГ1 — потребляемая мощность электродвигателями (без учета ре-
зервных).
/Z
------------Л(
(1'2.7)
где S.V— суммарная мощность работающих электродвигателей; г]д)! —
КПД электродвигателя, принимаемый 0,91...0,92; cos ср = 0,90; Л'с —
коэффициент спроса по мощности.
При двух, трех, четырех работающих электродвигателях Ас соответ-
ственно равно I; 0,9; 0,8.
Расход электроэнергии утром с 8 до 10 ч и вечером с 18 до 21 ч
(в часы максимального водозабора) принимается за максимум. Могут
быть и другие варианты расчета электроэнергии.
Инженерно-техническим работникам и служащим, обслуживающим
электроустановки, выплачивается премия за экономию электроэнергии,
размер которой определяется местными положениями.
Расчет амортизационных отчислений приводится для определения
сумм отчислений на полное восстановление и на капитальный ремонт
основных фондов [9].
Амортизационные отчисления на полное восстановление используют
для развития водопровода при капитальном строительстве объектов
водопроводного хозяйства.
Сумма амортизационных отчислений на полное восстановление и
капитальный ремонт основных фондов определяется по нормам Гос-
плана СССР.
Амортизационные отчисления на капитальный ремонт основных фон-
дов используют при расчете себестоимости подачи (очистки, перекач-
ки) воды.
Расчет фонда заработной платы рабочих-повременщиков произво-
дится с учетом рабочих разрядов, часовых тарифных ставок и плани-
руемого фонда рабочего времени. Размер премии составляет от 20 до
40 %, тарифной ставки. Кроме того, рабочим должна планироваться
246
доплата за работу в ночное врем?, и праздничные дни согласно зако-
нодательству о труде. ' ,--'i
Заработная плата рабочих-сдельщиков рассчитывается в зависимос-
ти от выработки по установленным расценкам.
Рабочие, занятые эксплуатацией и обслуживанием систем водоснаб-
жения и канализации, как правило, работают по повременно-преми-
альной системе оплаты труда.
Потребность в производственных рабочих основного и вспомога-
тельного производств определяется по нормативам численности при
формировании штатов и планировании фонда заработной платы пред-
приятия.
Фонд заработной платы инженерно-технических работников и слу-
жащим рассчитывается исходя из численности персонала и месячного
должностного оклада, зависящего от группы по подаче (пропуску,
очистке) воды, к которой отнесено предприятие водопроводного хо-
зяйства.
Показатели для отнесения предприятий и организаций водопровод-
но-канализационного хозяйства к группам по оплате труда, должност-
ные оклады ’ руководителей, специалистов и служащих водопроводных
хозяйств приводятся в работе [10].
Эксплуатационные затраты для определения себестоимости воды
рассчитываются планово-экономическим отделом. Методическое руко-
водство осуществляет начальник отдела, общее — начальник предпри-
ятия.
12.2. ПРИМЕРНАЯ НОМЕНКЛАТУРА СТАТЕН РАСХОДОВ
ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕБЕСТОИМОСТИ АРТЕЗИАНСКОЙ БОДЫ
-
При определении себестоимости 1 м3 подачи воды составляют свод-
ную ведомость затрат по всем статьям расходов, которые планируют
на предприятии на предстоящий год для осуществления его нормальной,
производственной, технической, технологической, финансово-экономиче-
ской и хозяйственной деятельности в соответствии с законом о госу-.
дарственном предприятии. •
Примерный перечень статей расходов для определения нормативной
себестоимости воды из подземных источников приведен в табл. 79.
Отношение общей суммы нормативных расходов к планируемому
количеству отпущенной воды составляет нормативную себестоимость
отпуска воды на планируемый период.
12.3. ЭКОНОМИЯ П ПУТИ СНИЖЕНИЯ
СЕБЕСТОИМОСТИ ПОДАЧИ ВОДЫ
* . ".
Наибольшие потери воды из централизованных систем водоснабже-
ния связаны с утечками ее в жилых, общественных и промышленш1Х>
зданиях вследствие несовершенства конструкции и неудовлетверитель-
247
79. Статьи сметы расходов по эксплуатации систем водоснабжения из
подземных источников
Статьи расходов План на ГОД, тыс. руб. В том числе по кварталам
I П ( ill | IV
{.Прямые расходы Материалы 36,0 9,0 9,0 9,0 9,0
Электроэнергия 420,0 105,0 105,0 105,0 105,0
Амортизация производст- венных фондов 200,0 50,0 50,0 50,0 50,0
Зарплата производственных • рабочих 46,0 11,5 11,5 11,5 11,5
Начисления на зарплату производственных рабочих (4,7%) 2,16 0,54 0,54 0,54 0,54
Итого 704,16 176,04 176,04 176,04 176,04
II. Цеховые расходы Амортизация непроизводст- венных основных фондов 4,4 1,1 1,1 1,1 1,1
Текущий ремонт 8,0 2,0 2,0 2,0 2,0
Автотранспорт 12,2 3,0 3,1 3,0 3,1
Топливо в,6 2,3 1,3 0,7 2,3
Зарплата ИТР цехового персонала 9,6 2,4 2,4 2,4 2,4
Начисления на зарплату ИТР (4,7 %) 0,45 0,11 0,12 0,11 0,11
Износ малоценного инвен- таря '4,8 1,2 1,2 1,2 1,2
Канцелярские расходы 0,10 0,03 0,02 0,02 0,03
Оплата за телефоны и ра- диоточки 0,40 0,1 0,1 0,1 0,1
Оплата проездных билетов 0,36 0,09 0,09 0,09 0,09
Расходы по озеленению тер- ритории 1,9 0,6 0,5 — 0,8
Медосмотр 0,2 0,05 0,05 0,05 0,05
Рационализация 0,8 0,2 0,2 0,2 0,2
Техническая литература 0,12 0,03 0,03 0,03 0,03
Подготовка и повышение квалификации кадров 0,6 0,15 0,15 0,15 0,15
Обучение рабочих по ОТ и ГО' 0,8 0,2 0,2 0,2 0,2
Расходы по улучшению ОТ и ТБ на объектах 4,4 1,1 1,1 1.1 1,1
Расходы по оформлению зданий в праздники 0,3 0,1 0,1 — 0,1
Командировки 0,4 0,1 0,1 0,1 0,1
Расход зоды на собствен- ные нужды 1,0 0,25 0,25 0,25 4 0,25
248
П р о z .• ж с н ч е т а С 79
Статьи расходов Пл'tn «а ГОЛ, тис. ргб. В ТО* '«ИС/” ПС ?•/<*
11 II! ' | IV
Резерв профотпусков 1,6 0,4 ~ 0,4 0,4 0,4 Официальные издания 0,5 _ 0,125 0,125 0,125 0,125 Чистка резервуаров и сети 6,6 1,6 1,8 1,8 1,4 Расходы по освещению 0,2 0,05 0,04 0,04 0,05 Содержание непроизводст- вечных зданий । 0,84 0,21 0,21 0,21 0,21 Оплата за сброс стоков 1,2 3,0 3,0 3,0 3,0 Мероприятия по научно-тех- нической информации и пропаганде 1 0,24 0,08 0,06 0,05 0,05; Прочие расходы 1,1 0,3 0,3 0,3 0,2
Итого 80,51 ' 20,885 20,045 18,725 20,855 III. Общеэксплуата- ционные расходы Аппарат управления (пре- • Ж дельные ассигнования) 8,0 2,0 2,0 2,0 2,0 Начисления на зарплату (4,7 %) 0,4 0,1 0,1 0,1 0,1 С Расходы по совершенство- ванию аппарата управления 1,0 0,25 0,25 0,25 0,25 Отчисления профкому на культурно-массовую работу 0,4 0,10 0,10 0,10 0,10 Отчисления МЖКХ на пус- коналадочные работы 1,68 4,02 4,02 4,02 4,02^г Отчисления в фонд мини- стра 1,0 0,25 0,25 0,25 0,25 Отчисления на НИР . 2,0 0,5 0,5 0,5 0,5 ? Отчисления ВОИР 0,2 0,05 0,05 0,05 0,05 . Отчисления на премию за внедрение новой техники 0,3 % от фонда зарплаты 0,2 0,05 0,05 0,05 0,05 _ • - Итого - 14,88 3,72 3,72 3,72 3,72
Всего расходов 799,55 200,645 199,805 198,485200,615
ной эксплуатации санитарно-технических устройств. Этот вид потерь
может достигать от 10 до 30 % общей подачи водопровода. Перепек-'
тивным путем их снижения является снятие избыточных давлений в
отдельных районах сёти, ‘своевременное проведение профилактических,
осмотров санитарно-технического оборудования.
249
Большие утечки воды через запорно-регулнруюшую арматуру, с;-
ни гарно-технические приборы часто связаны с повышением напоров
в сети вследствие зарастания трубопроводов продуктами коррозии и
селевыми отложениями, недостатка пропускной способности водопро-
водной сети, неравномерной нагрузки на основные магистрали.
Оценка фактической пропускной способности сети и анализ нагру-
жениости различных ее участков с помощью многовариантных гид-
равлических расчетов водопроводной сети на ЭВМ позволяют наметить
мероприятия по экономии воды, снижению ее себестоимости за счет
устранения «узких мест», перекладки перегруженных трубопроводов
небольших диаметров, регулирования потокораспределения воды в се-
ти. восстановления пропускной способности путем промывки или про-
чистки магистралей.
Снижение потерь напора и увеличение пропускной способности во-
допроводной сети может быть достигнуто за счет переключения наи-
более крупных водопотребителей с перегруженных участков на недо-
груженные, что влечет за собой снижение себестоимости воды за счет
экономии электроэнергии и уменьшения эксплуатационных затрат.
Снижение избыточных напоров в водопроводной сети может • быть
достигнуто путем ее зонирования, а для перераспределения потоков
воды — частичное или полное закрытие задвижек на отдельных линиях.
Значительных резервов экономии воды с целью увеличения ее по-
дачи населению на хозяйственно-питьевые нужды достигают за счет
уменьшения отпуска воды наиболее крупным водопотребителям — про-
мышленным предприятиям, обязав их там, где это возможно, по тех-
нологии, внедрение оборотных систем водоснабжения, повторного ис-
пользования воды (см. рис. 3), бессточных схем водоснабжения.
Экономия воды и снижение ее себестоимости могут быть получены
только там, где на достаточном уровне поставлен учет подаваемой и
реализуемой воды; своевременно ликвидируются аварии и повреждения
на водопроводных сетях, планово проводится их профилактический
осмотр и ремонт; хорошо организованы материально-техническое снаб-
жение и эксплуатация систем подачи и распределения воды; имеется в
полном объеме техническая документация на сооружения и сети водо-
снабжения.
Снижение себестоимости 1 м3 подаваемой воды достигается также
за счет уменьшения эксплуатационных затрат. Водопроводное хозяйст-
во является наиболее крупным потребителем электроэнергии.
Так, расходы по оплате за электроэнергию в водопроводных хозяй-
ствах составляют примерно 60...70 % всех годовых эксплуатационных
затрат. Поэтому главным мероприятием, позволяющим снижать себе-
стоимость подаваемой воды, является экономия электроэнергии. Она
обеспечивается за счет систематического выполнения плана мероприя-
тий по экономии электроэнергии, который включает: выбор экономичных
режимов работы насосных станций; подбор погружных насосов с ха-
рактеристиками, максимально соответствующим характеристикам сква-
250
жин; строг.-е соблюл: :-жс ''.’1 и тсды и; ;<.•' чному пункту;
внедрение сигналя и::ии : г<л г :н г гЧ2; гн'.-р •:•>•; -evu аз-
томати.закии и ри-улируемсго г.р :’. а из стаа:; •з я голо
проводных сетях; ликвидацию р ентс-л . :;х г-д'.г :е;
пую замену насосов на скважинах и насосных ст:з.-мсву транс-
форматоров с завышенной мощностью при выходе нс строя схззжиа;
внедрение тиррисгорных 'возбудителей на синхронных электродвш а-
телях; установку приборов учета расхода электроэнергия и др.
Снижение себестоимости подачи воды обеспечивается:
сокращением расхода воды на собственные нужды; внедрением обо-
ротных схем водяного охлаждения подшипников насосов; использова-
нием хлорированной воды после очистки резервуаров для промывки
и дезинфекции городской водопроводной сети, технической воды — для
мойки полов, полива асфальта, улиц и зеленых насаждений;
сокращением численности обслуживающего персонала; совмещением
профессий и должностей; внедрением бригадных форм обслуживания
и ремонта водопроводных сооружений и сетей;
внедрением новой техники, научной организации труда, более про-
грессивных технологий очистки воды, механизации и автоматизации
производства;
экономией сырья, реагентов, материалов; .
рационализаторской и изобретательской работой в водопроводном
хозяйстве и др. Я
।
12.4. РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
И ОХРАНА ПОДЗЕМНЫХ ВОД
ОТ ИСТОЩЕНИЯ П ЗАГРЯЗНЕНИЯ
К рациональному использованию природных вод относят: ведение*
государственного учета вод и их использование по единой для СССР
системе (текущее и перспективное планирование использования вод;
проведение водоохранных мероприятий; рациональное развитие и раз-
мещение производительных сил на территории страны; составление
планов комплексного использования и охраны вод, водохозяйственных^
балансов; ведение государственного кадастра; прогнозирование изме-Х
нений гидрогеологических условий источников и качества вод; разраб
ботка мероприятий по предупреждению и ликвидации вредного воздей-
ствия вод; осуществление государственного контроля за использованием -
и охраной вод; регулирование взаимоотношений между водопользова-
телями и др.); введение платы за воду; ограничение использования во-
ды хорошего качества в тех случаях, когда можно применять воду,
более низкого качества (в частности сточных вод для орошения, селй^
скохозяйственных земель и др.); применение малоотходных и безот--:.-’
ходных технологий; повторное и многократное использование есды;»
улучшение эффективности технологических процессов с целью сниже-'
251
ния количества потреоляемоа воды, замену воды другими средствами,
например, воздухом Для охлаждения и т. д.
Наряду с органами водного хозяйства охраной природных вод, изу-
чением их качества в нашей стране занимаются также органы Мин-
здрава СССР, Министерства рыбного хозяйства СССР, Министерства
геологии СССР, Государственный комитет СССР по гидрометеорологии
и контролю природной среды.
На Министерство геологии СССР в области государственного учета
вод и их использования возлагаются следующие функции: ведение го-
сударственного учета подземных вод, включая учет эксплуатационных
запасов этих вод, а также наблюдение за их режимом и качеством;
представление обобщенных данных по учету; выдача заинтересованным
организациям данных о запасах, режиме, прогнозах подземных вод,
полученных на основании ведения учета; наблюдение и контроль за уров-
нем загрязнения подземных вод по физическим, химическим и гидро-
биолсгиическим показателям и выдача этих данных заинтересованным
организациям.
Артезианские скважины необходимо защищать от загрязнений: конг
струкаия ствола скважин должна обеспечить полную герметизацию и
защиту от попадания в межтрубное пространство воды из вышележа-
щих горизонтов и поверхностных вод. Высота обреза обсадной трубы
должна возвышаться над полом не менее 0,5 м, а в случае располо-
жения устья скважины вне здания — на 0,8 м.
Не допускается накопление грунтовых вод в шурфе скважины, на-
копившуюся воду нужно немедленно удалить и устранить причину
ее поступления.
При эксплуатации насосных станций и РЧВ должен строго соблю-
даться санитарно-гигиенический режим, обеспечивающий предотвраще-
ние загрязнения воды подаваемой населению.
Отведение воды после охлаждения артезианских насосов и насосов
НС-Н должно быть упорядоченным.
Территорию первого пояса освещают в соответствии с требованиями
к санитарным зонам.
Границы второго пояса зоны санитарной охраны устанавливаются
расчетами исходя из санитарных и гидрогеологических условий мест-
ности.
Вс втором поясе санитарной охраны следует предусматривать свое-
временную ликвидацию поглощающих скважин и восстановление без-
действующих.
Запрещается бурение новых скважин без соответствующих согласо-
ваний, строительство предприятий, содержащих токсические и ядови-
тые стоки.
На территории второго пояса запрещается устройство мусорных
свалок, расположение животноводческих ферм ближе 300 м и выпас
скота ближе 100 м от границ первого пояса.
Граница третьего пояса зоны подземного источника водоснабжения
252
определяется расчетом, учитывающим время продвижения химического
загрязнения воды до водозабора. которое должно быть Сслэше при-
нятой продолжительности эксплуатации водозабора, но не инее 25 лет.
Исследованиями и многочисленными наблюдениями установлены наи-
более общие закономерности загрязнения подземных взд. Это загряз-
нения, вызванные деятельностью нефтеперерабатывающих, нефтедобы-
вающих производств, спиртовэчсахарных заводов, предприятий метал-
лургической и машиностроительной промышленности.
Предприятия-водопользователи ведут первичный учет воды, забира-
емой из подземных источников по утвержденной ЦСУ СССР форме
статистической отчетности 2-ТП (водхоз) «Отчет об использовании во-
ды». Данные по, учету расхода воды за год в установленной форме
представляются в бассейновую инспекцию Минводхоза республики. Ми-
нистерство геологии.
Одним из первых водоохранных документов, направленным на пред-
отвращение возможности загрязнения и заражения воды как в самом
источнике водоснабжения, так и в водопроводных сооружениях яви-
лось Постановление ЦИК СНК СССР № 96/834 от 17 мая 1937 г. об
устройстве зон санитарной охраны, состоящих из трех поясов.
Первый пояс — зона строгого режима — охватывает территорию, на
которой непосредственно расположены водозаборные сооружения, а
также связанные с ними насосные станции II подъема, сооружения
для очистки воды, установки для ее обработки, резервуары и т. д.
Зойа строгого режима скважин, насосных станций, РЧВ и других
сооружений водопровода должна быть ограждена железобетонным пли
сетчатым забором высотой не менее двух метров, спланирована, озе-
ленена и содержаться в полном порядке и чистоте.
В соответствии со СНиП 2.04.02-84 в поясе строгого режима за-
прещаются все виды строительства, не связанные с водоснабжением,
проживание людей, выпас скота, стоянка транспорта, за исключением
обслуживающего водопроводные сооружения, применение органичес-
ких и минеральных удобрений для растений и ядохимикатов. Для на-
дежно защищенных водоносных горизонтов зона строгого режима охва-
тывает территорию водозаборных сооружений радиусом не менее 30 и,
для недостаточно защищенных или незащищенных горизонтов — не неж-
нее 50 м. • ДЙ
Особые требования предъявляются ко всем сооружениям, располо-
женным в зоне строгого режима. Здания и сооружения должны быть
канализированы н благоустроены. При отсутствии канализации уборные
оборудуются водонепроницаемыми выгребами.
В связи с всевозрастающими темпами развития сельскохозяйствен-
ного производства усложнилась проблема охраны внешней среды от.
загрязнения сточными водами, содержащими пестициды, отходы жи-
вотноводства. Необходимо усиление контроля за соблюдением правил
производства, транспортирования, хранения и использования минераль-.
кых удобрений и ядохимикатов, а также разработки эффективных спой
-Я
253
89. Технологическая схема сооружении искусственного восполнения
запасов подземных вод через инфильтрационные скважины:
1 — оголовок; - — трубопровод сырой воды; 3—приемный колодец; 4 — насос-
ная станция I подъема;, б — бактерицидная установка; 6 — фильтр; 7 — ин-
фильтрационная скважина; 8 — скважина; 9 — трубопровод чис-
той воды; 10 — хлораторная; 11 — резервуары чистой воды; 12 — насосная
станция II подъема; 13 — поселковый водопровод; 14 — водонапорная башня
90. Принципиальная схема сооружений системы искусственного вос-
полнения запасов подземных вод через инфильтрационные бассейны:
1—река; 2 — насосная станция I подъема; 3 — очистные сооружения; 4 —
распределительный колодец; 5 — инфильтрационные бассейны; к — водозабор-
ные скважины; "—сборные водоводы; 8 — водосборный колодец; 9 — соору-
жения по.-лед'чощей обработки воды (обезжелезивания, обесфторивапия, д->
пъаипи и т. д’.); 10 — резервуары чистой воды; 11 — хлораторпая; 12 —соло-
воды чистой воды
кормочных пун.чтоз, аагрязняюшях чыс ti.-'i г ри ин‘ ил-.грани»
из неизолированных жижесборникса, а т.:кже гри ист сльзоэ.-ггия их кз
площадях сельскохозяйственных угодий.
Особый! видом загрязнений является засоление подземных вод.
Вследствие чрезмерного водоотбора часто превышающего установлен-
ные нормы восполняемых запасов подземных вод происходит снижение
гидродинамических давлений воды в пластах, падение уровней, истоще-
ние водоносных горизонтов.
Водоохранные мероприятия по защите подземных вод подразделяют
на профилактические и специальные.
К профилактическим мероприятиям относят: контроль за величиной
водоотбора из подземных источников; статическими и динамическими
уровнями воды в эксплуатируемых водоносных горизонтах, состоянием
подземных вод и окружающей среды; выявление очагов загрязнения,
оценка масштабов и динамики их развития; прогнозы качества под-
земных вод и миграции загрязнений и др. / |
К специальным защитным мероприятиям относят: ликвидационный
тампонаж вышедших из строя подземных водозаборов, перехват за-
грязненных подземных вод защитным водозабором, локализационная
откачка загрязненных вод с целью ликвидации внесенных загрязнений;
искусственное пополнение запасов подземных вод и др.
Схемы сооружений искусственного пополнения запасов подземных
вод'показаны на рис. 89 и 90.
Систематический контроль за состоянием подземных вод осуществ-
ляется через сеть имеющихся наблюдательных скважин, в число кото-
рых часто включают и скважины, списанные с баланса, не пригодные
для дальнейшей эксплуатации.
Важнейшей мерой в области охраны подземных вод являются стро-
гое и неукоснительное соблюдение Основ водного законодательства
Союза СССР и союзных республик, которое регулирует водные отно-
шения в целях обеспечения рационального использования и охраны их
от истощения и загрязнения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
*
1. А, с. 912854 СССР, МКЛ.3 Е 03 В 3/00. Артезианский вакуумный
дегазатор/Н. И. Виноградов, М. С. Павлов, Е. Г. Петров. С. М. Пав-
лов.— Опубл. 15.03.82, Бюл. № 10.
2. Агрегатные комплексы технических средств АСУ ТП: Справочник /
Н. А. Боборыкин, А. А. Андреев, В. П. Пеленков и др.; Под общ.
ред. Н. А. Боборыкина.— Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,
1985.-271 с.
3. -Башкатов Д. И., Сулакшин С. С., Драхлис С. Л. Справочник по бу-
рению скважин на воду.— М.: Недра, 1979.— 560 с.
4. Лобачев 11. В. Насосы и насосные станции.— 2-е изд., перераб. и
доп.—М.: Стройиздат, 1983.— 192 с.
5. Механическая очистка трубопроводов.— М., 1983.— 20 с.— (Обзор,
информ./ЦГЦНТИ, № 9).
6. Морозов Э. Я., Яковенко П. И., Беседа И. И. Рациональное исполь-
зование и охрана подземных вод,—К.: Будивэльнык, 1981,—136 с.
7. Николадзе Г. И. Технология очистки природных вод.— М.: Высш,
шк., 1987—480 с.
8. Нормативы численности рабочих, занятых на работах по эксплуата-
ции сетей, очистных сооружений и насосных станций водопровода и
канализации/Центр. бюро нормативов по труду при НИИ труда Гос.
ком. СССР по труду и соц. вопросам.— М.: Экономика, 1986.— 38 с.
9. Нормы амортизационных отчислений по основным фондам народно-
го хозяйства СССР и Положение о порядке планирования, начис-
ления и использования амортизационных отчислений в народном хо-
зяйстве.— М.: Экономика, 1974.—144 с.
10. О совершенствовании организации заработной платы и введении но-
вых тарифных ставок и должностных окладов работников произ-
водственных отраслей: Приказ Министра МЖКХ УССР № 271 от
2.12.86.— К.: Укркоммуноргтруд, 1986.—258 с.
11. Положение о проведении планово-предупредительного ремонта во-
допроводно-канализационных сооружений: Утв. М-вом жил.-ком-
мун. хоз-ва РСФСР 30.03.67. Введ. 01.01.69,—М.: Стройиздат, 1968,—
46 с.
12. Правила технической эксплуатации систем водоснабжения и водо-
отведения населенных мест: Утв. М-вом жил.-коммун, хоз-ва РСФСР
30.03.77. Введ. 01.07.79 —М.: Стройиздат, 1979,—192 с.
13. Применение гелиевой съемки для изучения состояния водоносных
горизонтов —К., 1978.— 4 с.— (Информ, листок / УкрНИИНТИ ТЭИ
Госплана УССР; Кг 78-0345).
14. Приспособление для выемки упавших дисков из корпуса задвнжек
«Лудло» и задвижек с электроприводов.— М., 1980.— 3 с.— (Эк-
спресс-информ. / ЦБНТИ МЖКХ РСФСР; № 4/26).
15. Песцов Г. В.. Кунашкевич С. В. Агрегат для очистки резервуаров 7
Водоснабжение и сан. техника.—1982.— № 9.— С. 26—28.
256
I ж
16. Подключение ответвлений к действующим водопроводам без изме-
нения режима работы методом направленного взрыва.—К, 1985.—
2 с.— (Информ. листок/УкрНИИНТИ ТЭИ Госплана УССР;
№ 85-0368).:
17. Рекомендации по инженерному оборудованию сельских населенных
пунктов: В 6 ч./ЦНИИЭП инж. оборуд. Госстроя СССР.— 3-е,изд.,
перераб. и доп.— Мл Стройиздат, 1984.— Ч. II.— 81 с.
1S. Реконструкция сальниковых уплотнителей насосов типа Д.— К,
1983,— 4 с,— (Информ, листок / УкрНИИНТИ ТЭИ Госплана УССР;
№ 83-044'8).
19. Суренъянц С. Я. Эксплуатация водяных скважин,—М.: Стройиз-
дат— 1976,—128 с.
20. Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и
промышленных предприятий / Под ред. И. А. Назарова,—М_: Строй-
издат, 1977.—288 с.
21. Терновцев В. Е., Пугачев В. М. Очистка промышленных сточных
вод,— К.: Будивэльнык, 1986.—120 с.
22. Тугай А. И Водоснабжение. Водозаборные сооружения.— К.: Выща
шк., 1984,—200 с.
23. Тугай А. М., Прокопчук И. Т. Эксплуатация и ремонт систем арте-
зианского водоснабжения.— К.: Будивэльнык, 1987.— 176 с. /
24. Устройство для дистанционного определения наличия хлор-газа’В
помещениях хлораторных.—М., 1979.— 3 с.— (Экспресс-информ./
ЦБНТИ МЖКХ РСФСР; № 3/1). ‘ ‘
25. Электротехнический справочник: В 3 т./Под ред. В. Г. Герасимова и
др,—6-е изд., испр. и доп.— М.: Энергоиздат, 1982 —Т. 3—560 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Автоматизация систем водоснаб-
жения 230
А-.тематический анализатор хлора
Агрегат для очистки резервуа-
ров 167
225
Атшонитсвый фильтр 153
Аниониты 153
Артезианские воды 4
Артезианские скважины:
двухэтажные 51
миогофнльтровые 50
однофильтровые S3, 35
Аэрация:
вакуумио-эжекционная 130
упрощенная 131
Бактерицидные установки 171
Бассейны артезианские 11, 14
Башмак 33
Биохимическое окисление серово-
дорода 159
Бурение скважин:
гидравлическое 29
колонковое 29
роторное 29
ударно-канатное 29
шнековое 29
Буровой шлам 30. 31
Буровые станки 29
Вакуум-насос 181
Вакуумный дегазатор 158
Вантуз 214
Весы циферблатные 166
Взаимодействующие скважины 48
Взрывная волна 108
» машинка 109
Вибратор 100
Вибрационные установки 100
Бодокольцевой насос 181
Водомерный узел 208
Водонапорная башня 126
Водоносны:; горизонт 44, 51
Зодород-натрий-катнонитовое
умягчение воды 143
Водоструйный насос 5
Восстановление дебита скважин
92, 99
Выпуски 211
Высота всасывания насоса:
вакуумметрическая 182
геометрическая 182
Гамма-каротаж 89
Геологические изыскания 26
Герметизация резервуаров 120
Гидравлический уклон 7
Гидромонитор 124
Гипохлорит натрия 172
Глинистый раствор 29
Гравийная обсыпка 37
График ППР 74
Графическая характеристика на-
соса 62
Графики откачек скважин:
безнапорной 45
напорной 45
Двухъярусная установка насо-
са 80
Двухэтажные скважины 51
Дебит скважин 45
Дегазационная яма 168
Дезинфекция сети 225
Декремннзацйя воды 146
Демангаиация воды 137
Диагностика сети 217
Диагностика скважин:
гелиевая съемка водоносных
горизонтов 86
скважинное телевидение 85
расходометрия 90
Диафрагма 209
Диспетчеризация систем водоснаб-
жения 227
Диспетчерский пункт 227
Дозатор
Дубль-муфта 222
258
гидразлич-хкйе 93
механические' 9J
со спиральной намоткой 9-3
с улавливателем 93
Железобетонные трубы 212
Желонка поршневая 101
Жесткость воды: '
карбонатная 140
магнезиальная 139
некарбонатная 140, 141
общая 140. 142
Жидкие смазки 207
Жидкость промывочная 31
Забой скважины 32
Задвижки 213
Зазоры в насосах 205
Заливка насосов 181
Запасы подземных вод:
динамические 7
дополнительные 7
статические 7
эксплуатационные 8
Затворы поворотные 214
Известкование 131, 140, 148
Изменение дебита скважин 82
Инструмент буровой 113
Инфильтрационные бассейны 255
» 1 скважины 255
Информационное обеспечение АСУ
242
Испарители хлора 167
Испытание насосов 60
Капитальный ремонт скважин:
замена насоса 111
» сальников 100
» труб 100
» фильтра 100
ликвидация свищей 104
очистка от песка 99
пиротехнические методы 106
Катионитовыс фильтры 145
Катиониты 142
Кислотная пробка 107
Клапаны 214
Классификация подземных вод 4
Колонка обсадных труб 32
Комплекс технических средств
АСУ 242
Кондуктор 33
Консистентные смазки 207
Конструкция сваба 96
» скважины 33
Контейнер для хлора 168
259
г. бич - зхэдис-хги из-
с'. 'а !.'!
» зодостд-. t:< пород 7
> i /.!,:? т:.:': пород 8
Крепление скважины . 2
Математическое обеспечение АСУ
243
Метод «Виредокс» 138
Методы умягчения воды:
диализ 140, 146
ионообменный 140. 142
реагентный 140. 141
термический 140
Минерализация подземных вод о
Монтаж насосов:
артезианских 69
горизонтальных центробежных
196 • i
электропогружных 65
Монтаж эрлифта 100
Мощность электродвигателя 190,
191
Наладка насоса 65
Напор насоса 61, 191
Насосы:
артезианские 59
горизонтальные центробежные
184
электропогружные производ-
ства ГДР 57, 58
» *
ПНР 58, 59
электропогружные ЭЦВ 55
Натрий-катионитовое умягчение
воды 143
Неисправность насосов:
артезианских 71
горизонтальных центробежных
199
электропогружных 68
Неисправность скважин S3
» хлораторов 170
Нейтронный гамма-каротаж 90
Нормативы численности рабочих
76
Обеспечивающая часть АСУ 242
Область питания пласта б . .
» разгрузки 6
Обмоточные провода 73 । .5.
Оборудование резервуаров 116
Обработка воды:
бактерицидное облучение 171
сбесфторированне 177
Я
озонирование 171
термическая 171 '
ультразвуковое облучение 171
фторирование 173
хлорирование lol
Оборудование хлордозаторной
162
Обсыпка фильтров 37
Остановка хлоратора 170
Очистка волы:
дегазация 157
обезжелезивание 130
обескремнивание 146
опреснение 150
удаление марганца 137
умягчение 139
Очистка трубопроводов 210
Павильоны скважин 78
Параллельное зонирование 25
Поролоновый поршень 221
Паспорт скважины 75
Пескованне скважины 81
Планово-предупредительный ре-
монт 74
Подбор насосов 62
Подземные воды:
артезианские 4
грунтовые 4
зоны аэрации 4
можпластовые 4
Подпятник 74
Подшипники насосов 205
Погружной' электродвигатель 55
Показатели качества воды:
микробиологические 128
органолептические 128
токсикологические 129
химические 129
Последовательное зонирование 25
Преобразователи частоты 235
Программное обеспечение АСУ 243
Проектирование скважин 26
Промывочная жидкость 29
Протокол испытаний насоса 61
Пуансон 74
Пуск хлоратора 170
Пята электродвигателя 74
Разглинизация скважин 29
Расстояние между скважинами 49
Расход кислоты для обработки
фильтра 105. 106
Расход хлора 163, 225
> хлорной извести 165
Расходомер 91
Расчет скважин 41
» фильтров 39
" Резервуары:
герметизация 120
: марки 115
' прием в эксплуатацию 122
расчет 117
спецвентиляция 120
эксплуатация 122
Резистивиметрия скважин 89
Ремонт водопроводной сети 221
Ремонт насосов:
горизонтальных центробежных
202
электропогружных 70
Ресурсы подземных вод 11,14
Родники:
восходящие 4
крупные 4
малые 4
нисходящие 4
средние 4
Ротаметры хлораторов 163
Сальниковая набивка 203, 204
Сатуратор 174, 175
Система «Гранит» 233
Системы водоснабжения 23
Скважинное телевидение 85
Скважины:
геолого-технические разрезы
35
конструкции 33, 50
несовершенные 44
совершенные 43. 48
Скорость фильтрации 40
Смазочные материалы 207
Сопла 209
Сопла Вентури 209
Сопротивление фильтра 41
Спецвентиляция резервуаров 120
Стальные трубы 212
Станции управления насосами 230,
231
Ствол скважины 32
Схема насосной станции 76
Схемы расположения скважин:
линейный ряд 47
» у реки 47
кольцевой ряд 47
круговой (площадочный) »
47
Счетчики холодной воды 207
Текущие ремонты скважин:
механическая очистка фильт-
ра 92
обработка сухим льдом 96_
обработка ультразвуком 98
очистка вибрированием 98
260
свабирование 95
электрогидравлическая обра-
ботка фильтра 94
Телевизионная установка 86
Температура подземных вод 6
Типы скважин 43, 48
Торпеды ДШ 111
Трубоочистное устройство 220
Трубы: '
асбестоцементные 212
Вентури 210
железобетонные 212
стальные 212
чугунные 212
Турбулентное движение
Удаление сероводорода 158
Удельный дебит 45
Ультразвуковой снаряд 98
Уменьшение производительности
скважин 82
Уровнемер 77
Уровни воды:
динамический 64, 76
статический 64, 76
Установка насосная 54
Устройство для забора воды 79
Устройство насосов:
артезианских 56
горизонтальных центробежных
180, 181
электропогружных 53
Устройство хлораторов 164
Устье скважины 67
Ухудшение качества воды 83
Фильтры скважин 36. 88
Формула-
А.т;.т.:в.кого *1а
Смрекера 45
Фторатсрные установки 174. 175
Фторсодержзшие реагенты 17с
Функциональная часть АСУ 244
Хлораторы ЛК 162. 164
Хлораторы ЛОНИИ-ЮО 163 1
Хлорные баллоны 166
Хлороиспарнтелн 167
Центраторы 110
Центробежные насосы 180, 184
Чистка резервуаров 123
Чугунные трубы 212
Шахтный интерферометр 160.
Щелочность воды 131. 145, 149
Эксплуатация скважин 75
Электродвигатель 55
Электродетонатор 111
Электродиализные установки 154
Электрокоагуляция 150, 180
Электронасос 53
Электронно-каротажная станция
88
Электронно-вычислительная ма-
шина 242
Эрлифт 101
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
3
1. Подземные воды как источник водоснабжения .... 4
1.1. Классификация подземных вод по гидрогеологическим при-
знакам и условиям залегания .................................. 4
1.2. Запасы подземных вод и их категории....................... 7
1.3. Основные схемы систем водоснабжения населенных мест . 23
1.4. Гидрогеологические изыскания и проектирование водоснаб-
жения населенных мест аз подземных: источников ... 26
"2. Артезианские скважины и насосное оборудование ... 28
2.1. Одно- и многофильтровые скважины. Методы расчета . . 28
2.2. Насосно-сплозоз оборудование скважин...................53
2.3. Испытание it обкатка погружных насосов.................60...
2.4. Подбор насосов для скважин.............................62
2.5. Монтаж, наладка и эксплуатация погружных и артезиан-
ских насосов................................................65
2.'. ''. Ремонт погружных и артезианских насосов............70
2.7. Эксплуатация скважин...................................75
3. Методы обследования скважин.............................81
3.1. Основные причины ухудшения работы скважин и выхода их
из строя ................................................81
3.2. Применение телевидения для диагностики скважин ... 85
3.3. Гелиевая съемка водоносных горизонтов....................86
3.4. Обследование скважш; электронно-каротажной станцией . 88
3.5. Расходоматрпя скважин....................................30
4. Текущие ремонты скважин...................................92
4.1. Механическая очистка поверхности фильтра .... 92
4.2. Электрогидравлическая обработка фильтров .... 94
4.3. Свабирование скважин.....................................95
4.4. Обработка фильтров сухи.'.! льдом........................96
4.5. Ультразвуковой и вибрационный методы обработки фильтров S8
5. Капитальный ремонт скважин................................99
5.1. Очистка ствола скважин от песка............................99
5.2. Замена фильтров, сальников, обсадных труб................/100
5.3. -Ликвидация свищей в обсадных трубах......................104
5.4. Обработка фильтров реагентами.............................105
5.5. Пиротехнические методы обработки фильтров.................106
5.6. Замыла насосного оборудования скважин.....................111
5.7, Полые методы ремонта скважин..............................112
6. Резервуары чистой, воды и водонапорные башни . . . . 114
3,1. Оборудование резервуаров чистой воды......................114
6.2. Расчет объема резервуара и трубопроводов . . • . 117
6.3. Герметизация резервуаров ............................. . 120
6.4. Устройство и работа камер спепвентиляцни..................120
Сё. Прием и эксплуатация резервуаров...........................122
6.0. Чистка резервуаров и трутне санитарные мероприятия . . 123
6.7. ’Зоден адорныг башни......................................126
ЧП 9
7. Очажка подземных вед . ...........................128
7.1. 7;еР,?г’>ия, птздъязляемые к качеству подземных вод . 128
7.2. Установки по обезжелезиванию воды.........................130
7.3. У .-..зление марганца из воды.............................137
7.4. Умягчение воды......................... . . . . . 139
7.5. Обескремнивание воды......................................146
7.6. Опреснение слабоминерализованных вод......................150
7.7. Удаление из воды растворенных газов.......................157
8. Обработка подземных вод.................................. 161
8.1. Обработка подземной воды хлором, установки для хлориро-
вания воды............................................. 161
S.2. Монтах”, наладка, эксплуатация и ремонт хлордозаторных
установок........................................... 168
3.3. Установки по безреагентному обеззараживанию воды ... 171
8.4. Фторирование подземных вод............................173
8.5. Обесфторивание воды...................................177
9, Насосные станции II подъема............................179
9.1. Насосное оборудование станций.........................17^,
9.2. Схемы коммуникаций насосных станций...................192
9.3. Монтаж, наладка и эксплуатация насосного оборудований . . 196
9.4. Ремонт насосного оборудования.........................202
9.5. Учет подачи воды насосной! станцией . . . . . . 205
10. Эксплуатация и ремонт водопроводной сети...............211
10.1. Водопроводные сети и запорно-регулируюшая арматура . 211
10.2. Эксплуатация и профилактическое обслуживание водопро-
водной сети...................................................215
10.3. Приборы для определения мест утечек воды из трубопро-
водов ........................................................217
10.4. Очистка трубопроводов от обрастаний......................219
10.5. Ремонт водопроводной сети................................221
10.6. Дезинфекция сети.........................................225
11. Диспетчеризация и автоматизация систем водоснабжения из
подземных источников.............................: . . . 227
11.1. Диспетчеризация систем водоснабжения.....................227
11.2. Автоматизация систем водоснабжения.......................230
11.3. Применение регулируемого привода и микропроцессорной
техники.......................................................235
11.4. Применение АСУ ТП........................................242
12. Технико-экономические показатели эксплуатации систем водо-
снабжения из подземных источников и охрана подземных вод 244
12.1. Определение эксплуатационных затрат на подачу воды . 244
12.2. Примерная номенклатура статей расходов для определения •>’
себестоимости артезианской воды........................ 247,
12.3. Экономия и пути снижения себестоимости подачи воды . 247
12.4. Рациональное использование и охрана подземных вод от ис-
тощения и загрязнения ....................................... 251
Библиографический список.......................................256
Предметный указател!...........................................258