/
Автор: Лобачев П.В.
Теги: отдельные виды строительства водоснабжение канализация насосы насосные станции
Год: 1983
Текст
П. В. ЛОБАЧЕВ,
канд.техн. наук
НАСОСЫ
И НАСОСНЫЕ
СТАНЦИИ
Издание второе,
переработанное и дополненное
Допущено Управлением кадров и учебных заведений
МЖКХ РСФСР в качестве учебника
для учащихся техникумов по специальности
«Водоснабжение, канализация
и очистка промышленных и сточных вод»
Рецензент — нанд. техн. наук, доцент А. В. Мннаев
Л 68 Насосы и насосные станции: Учебник для тех-
никумов. — 2-е изд., нерераб. и доп. — М.: Стройиэ-
яат. 1983. — 191 с, ил.
Рассмотрены иасосы рамяляы» типов л инструкций, прнминп ня
действия л тниячеслис мр в. и «рис™ к а. приважены с посевы подбора
насосов ялл работы • системах вояоевабмииня н канализации Описа-
ны яоцопроаодиы* и мналнаацноивыс яасослы* станции - - -
?<(
у и 01. обучающихся по специальности чВодо'
снабжение, канализация н очнетаа промышленных н сточных *од>
3206000000—536 ББК 38.701
1 108—83
0-17(01)—83 вСв.Э
© Стройиэдвт, 19SJ
ломатнавцнн насосных станцнП
. ibcochux станций н правила тех-
безопасности
ПРЕДИСЛОВИЕ
Решениями XXVI съезда КПСС н постановлениями ЦК КПСС и Совета Ми-
нистров СССР предусматривается ускорение научно-технического прогресса, по-
вышение степени благоустройства зданий и населенных пунктов. При этом су-
щественное значение приобретает дальнейшее развитие водонроводнО'канализа-
ционного хозяйства и саннтарно-техническнх систем
Насосы н насосные станции являются важнейшими элементами современных
систем водоснабжения и канализации. Технические показатели насосных станций
во многом определяют надежность и экономическую эффективность подачи и от-
ведения воды. В то же время насоспые стаицнн являются основными потребите-
лями энергии в системах водоснабжения н кэывлнэацин. Поэтому от того, на-
сколько рационально они запроектированы и эксплуатируются, зависит удельное
потребление энергии на подачу и отведение воды.
Настоящий учебник написан в соответствии с программой курса «Насосы н
насосные станции», утвержденной Управлением кадров н учебных заведсинй Ми-
нистерства жилищно-коммунального хозяйства РСФСР.
Учебник состоят яз двух разделов: <Насоеы> н «Насосные станция». Изло-
женные в названных разделах основные теоретические н практические сведении
дают возможность учащимся техникумов получить необходимые звания для тех-
нически грамотной эксплуатации насосов н насосных станция в современных си-
стемах водоснабжения и канализации.
При составлении учебника былн использованы материалы таких ведущих
проектных организаций страны, нам Союз водок акала роект, Гяпрокоммунводока-
нал н Тел л оэн ер гол роект, накопивших большой опыт проектирования насосных
станций, и таких, как Гдавводоканал, Мосводолровод я Л ей водопровод, имеющих
опыт их эксплуатации. Кроме того, были использованы труды советеннх ученых
Н. Н. Абрамова, Н. И. Малышевского, М. М. Флорннского н других, заложивших
основы теории проектирования насосных станций.
При подготовке 2го издания учебник был существенно переработан н допол-
нен сведениями по новым типам насосов, былн уточнены определения и расчеты
основных технических характеристик насосов, показаны тенденнян развитая на-
сосостроения на ближайшие годы, расшнрслы соедення о стандартизации в обла-
сти насосостроения. Все формулы н соотношения приведены в Международной си-
стеме единиц (СИ). Для справон в прил. I приведены размерности основных и
наиболее употребительных единиц СИ, а также таблицы сравнения их с ранее
принятыми единицами системы МКГСС.
Автор приносит благодарность канд. техн. наук, доц. А. В. Минаеву за цен-
ные замечания, сделанные нм при рецензировании рукописи.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. НАСОСЫ
ГЛАВА 1. .ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
Н КЛАССИФИКАЦИЯ НАСОСОВ
§ I. Общие сведения о насосах
Насосами называются машины, предназначенные для создания
потока (перемещения) жидкости. Насосы применяются во всех от-
раслях промышленности, в сельском и коммунальном хозяйстве,
на транспорте. Они находят применение ие только как самостоя-
тельные машины или агрегаты, но и как узлы сложных машин н
установок: станков, энергетических устройств, транспортных ма-
шин и т. л.
Особое значение имеет применение насосов, насосных устано-
вок или насосных станций в системах водоснабжения и канализа-
ции, где они являются одним из основных узлов. В системах водо-
снабжения насосы обеспечивают подачу воды потребителям: про-
мышленным предприятиям, тепловым электростанциям, жилым
кварталам населенных мест. В системах отопления н горячего во-
доснабжения с помощью насосных установок осуществляется цир-
куляция горячей воды. В системах канализации насосы обеспечи-
вают подачу сточной жидкости на очистные сооружения или пере-
качку ее из пониженных районов населенных мест в основные
городские или районные коллекторы.
Развитие насосостроения тесно связано с общим техническим
прогрессом в таких отраслях, как машиностроение, гидродинами-
ка, химическая промышленность, электропромышленность. Благо-
даря достижениям в этих отраслях стало возможным создание на-
сосов различных типов, предназначенных для перекачивания не
только воды, но и агрессивных сред, жидких металлов, криогенных
жидкостей и т. п. В настоящее время отечественная промышлен-
ность выпускает насосы всех типов, необходимые для народного
хозяйства страны, начиная от миниатюрных мнкронасосов для ме-
дицинской техники и кончая гигантскими осевыми насосами для
ирригационных систем н энергетики.
Такие основные тенденции развития отраслей машиностроения,
как снижение металлоемкости машин, повышение единичной мощ-
ности при снижении массы машины, повышение коэффициента по-
лезного действия и надежности, относятся и к насосостроенню.
Ведущие организации в области разработки и производства насо-
сов (ВНИИгидромаш, ПО «Союзнасосмаш», ПО «Уралгндромаш»)
и многочисленные насосостроительные заводы проводят большую
работу по разработке и подготовке к производству новых более
совершенных насосов, отвечающих мировым стандартам. Модерни-
зация конструкции насосов направлена на снижение металлоемко-
сти при одних и тех же параметрах насосов, обеспечение наиболь-
шей унификации узлов и деталей насосов, что позволяет расширять
номенклатуру насосов без существенных дополнительных затрат на
их производство. Большое внимание уделяется повышению качест-
ва н надежности насосов, что позволяет экономить энергетические
ресурсы и снижать трудоемкость их эксплуатации н ремонта.
Поскольку насосы используются во многих отраслях народного
хозяйства, а их изготовлением занято несколько министерств и ве-
домств, то большое значение для обеспечения технического про-
гресса о области производства и применения насосов приобретает
стандартизация. В настоящее время созданы стандарты как на об-
щие требования к насосам, так и на насосы отдельных типов.
В нашей стране практически все насосы производятся по государ-
ственным или отраслевым стандартам (ГОСТам или ОСТам).
Большое внимание стандартизации в области насосостроения
уделяется и за рубежом. Международная организация по стандар-
тизации— ИСО утвердила несколько стандартов в области насо-
состроения, например ИСО 2858 «Насосы центробежные с осевым
плодом. Обозначение, нормальные параметры и размеры»,
МСО 2548 «Насосы центробежные смесительные н осевые. Общяе
правила приемочных испытаний. Класс С». На базе и с учетом
международных стандартов разработаны и национальные стан-
дарты в различных странах. Это способствует общему прогрессу в
насосостроекии, а также развитию международной торговля.
§ 2. Основные термины и определения насосов
Термины в области насосов установлены ГОСТ 17398—72 «На-
юсы. Термины и определения». Согласно этому ГОСТу насосы под-
разделяются па две основные группы: динамические и объемные.
Динамическими называют насосы, в которых жидкость под воз-
действием гидродинамических сил перемещается в камере (не-
замкнутом объеме), постоянно сообщающейся с входом н выходом
.асоса.
Объемными называют насосы, в которых жидкость леремеща-
< гея путем периодического изменения объема камеры, попеременно
(ообщатощейся со входом н выходом насоса.
Динамические насосы подразделяются ка лопастные, насосы
рення и инерции.
Лопастными называют насосы, в которых жидкость перемеща-
i гея за счет энергии, передаваемой ей при обтекании лопастей ра-
бочего колеса. Лопастные насосы объединяют две основные груп-
пы насосов: центробежные н осевые. В центробежных на-
осах жидкость перемещается через рабочее колесо от центра к
периферии, а в осевых—через рабочее колесо в направлении
< ю осн.
Н насосах трения и инерции жидкость перемешается под дей-
ишем сил трения или сил инерции. В эту группу входят вихревые,
репринтные, червячные и другие насосы. Среди них выделяют
1'уипу насосов-аппаратов, т. е. насосов без движущихся
тестей (не считая клапанов). К этой группе относятся струйные на-
■ псы, эрлифты, гидравлические тараны, вытеснители.
В группу объемных насосов входят насосы возвратно-поступа-
тельного действия (поршневые, плунжерные, днафрагмовые) и ро-
торные (шестеренные, пластинчатые, винтовые н др.).
Часто насосы поставляются и виде насосного агрегата, т е. на-
соса и двигателя, соединенных между соОой. Кроме того, сущест-
вует понятие насосная установка, т. е. насосный агрегат с комплек-
том оборудования, смонтированного по определенной схеме, обес-
печивающей работу насоса в заданных условиях.
Кроме терминов, относящихся к конструктивным и другим при-
знакам насосов, ГОСТ 17398—72 устанавливает и терминологию
основных технических показателей насосов н насосных агрегатов.
Основным нз этих показателей является объемная подача насо-
са — объем подаваемой насосом жидкости в единицу времени. По-
дача измеряется в м3/с или м'/ч. Допускается измерять подачу в
л/с. Существует понятие массовая подача — масса подаваемой
жидкости в единицу времени. Массовая подача измеряется в кг/с
или кг/ч.
Вторым основным показателем насоса является развиваемое нм
давление или напор. Давление измеряется в кПа, МПа или кгс/см2,
а напор — в м столба перекачиваемой жидкости. Другие техничес-
кие показатели и характеристики насосов освещены далее при опи-
сании центробежных и других насосов.
§ 3. Классификация насосов
Классификация насосов — это сложная и неоднозначная зада-
ча. Насосы классифицируют по ряду признаков: принципу дейст-
вия, назначению, отраслевому применению, величине подачи и на-
пора, исполнению и т. п.
Классификация насосов по принципу действия дана в ГОСТ
17398—72 и d сжатом виде приведена в § 2.
Классификация насоаю по основным параметрам включает в
себя такие показатели, как номинальная полезная мощность на-
соса (см. гл. 2), номинальная подача и напор. Таким образом, на-
сосы классифицируются по крупности. Условное деление насосов
по крупности приведено в табл. 1.1.
По развиваемому напору различают насосы с низким (до 10 м),
средним (до 70 м) и высоким (более 70 м) напором прн соответст-
вующих давлениях до 0,1 МПа, 0,7 МПа и более 0,7 МПа.
Таблица I.)
Пок«1*тсль врупностн Hacoci
Микро
Мелкий
Малый
Средний
Крупный
Поле»»» мощность, нВт
0-0.4
0.4-4
4—100
100—400
400 и более
Поди», ы'/е
До 0.5
Бшее 0,5
Таблица 1-2
г,,™
2
;1
Л
<*.u«hMh™«
Общего назначения
для пресной воды н
других не корроди-
рующих черные ме-
таллы жидкостей
Скважннные
Для энергосистем
Для сточных жидко-
стей (фекальные)
Для абразивных гид-
росмесей
Для волокнистых
масс
Недерсдсгманв iumicbm шяш
кмструкпмш ооеажвосп
Центробежные консольные
(ГОСТ 22247—76Е)
Консольные моноблочные
Центробежные двустороннего
входа (ГОСТ 10272—77)
Центробежные вертикальные
нерегулируемые (ГОСТ
19740-74)
То же, регулируемые
Центробежные диагональные
регулнруеиые
Осевые вертикальные нерегу-
лируемые (ГОСТ 9366-80)
То же. регулируемые
Осевые горизонтальные регу-
лируемые
Вихревые (ГОСТ 10392—80Е)
Цснтробсж но-вихревые
(ГОСТ 10392—вОЕ)
Многоступенчатые (ГОСТ
10407-70)
Скважннные с электродвигате-
лем над скважнноЙ (ГОСТ
14635—75)
Скважннные с погружным
электродвигателем (ГОСТ
10428—79Е)
Питательные (ГОСТ 22337—77)
Конденсаторные (ГОСТ
6000—79)
Сетевые (ГОСТ 22465—77)
Гомионтальныс
(ГОСТ 11379—80Е)
Вертикальные
Грунтовые горнэоегталъные од-
нокорпусные с нормальным
проходным сечением (ГОСТ
9075-75)
То же, с увеличенным проход-
ным сечением
Грунтовые
песковые горизонтальные с
осевым подводом (ГОСТ
8368-77)
Песковые вертикальные (ГОСТ
8388-77)
Центробежные для бумажной
массы (ГОСТ М377-80Е)
Mipu
К
КМ
д
в
ов
опв
опг
ВС, ВК.
ВКО, ВКС
ЦВ. ЦВС
ЦНС МС
А. НА.
УЦТВ
ЭЦВ
ГТЭ. ПТ. ПТН
КСКсД
сэ
СГ (ФГ>
СГВ (ФВ)
Гр(ГрВ)
ГрУ
П (Пс)
БМ
Продолжение табл. 1.2
Групп
8
9
О0Ш.М яшпеяк
Для миняеошх про-
изводств
Опускные
Дозировочные
НеАЕрсдст*»* аиаачевие в ля
шмструстпаш особ! я воете
Центробежные консольные для
жидкостей с объеммой кон-
цепт р а пней твердым включений
не более 0,1 %
То же, длн жидкостей с объ-
емной концентра алев твердых
включений не более 1.6 %
Центробежные герметичные го-
ризонтальные н вертикальные
(ГОСТ 20791—75Е)
Осевые горизонтальные нерегу-
лируемые
То же, встроенные
Моноблочные для загрязнен-
ный вод (ГОСТ 20763-75)
III
—
X (ХМ),
хо
хг, хгв
охг
ох
гном
НД, НДР.
нд-э
На практике чаще всего применяют так называемые служебные
классификации насосов, базирующиеся на существующих типах на-
сосов и разрабатываемые для оценки технических условий насосов,
маркнровкн, установки цен, разработки норм на ремонт и запасные
части и для других целей.
В табл. 1.2, по данным ВНИИгидромаш, приведена классифи-
кация насосов, используемых в коммунальном хозяйстве, системах
водоснабжения и канализации промышленных предприятий, в
энергетических системах, а также для мелиорации.
Следует отметить, что приведенная классификация не охваты-
вает все типы насосов, используемых в различных отраслях народ-
ного хозяйства, но она поможет ориентироваться в достаточно ши-
рокой номенклатуре насосов, применяемых в системах водоснаб-
жения и канализации.
В настоящее время в нашей стране принята маркировка насо-
сов по основным техническим показателям: подаче и напору. Боль-
шинство насосов маркируется следующим образом: после буквен-
ного обозначения (марки) ставят через тире или косую черту две
цифры — номинальную подачу, мэ/ч, и номинальный напор, м стол-
ба жидкости. Например, консольный насос с подачей 125 мэ/ч и
напором 30 м обозначается так: К 125 — 30 или К 125/30, а гори-
зонтальный фекальный насос с такими же показателями — ФГ
125—30 или ФГ 125/30. Более детально маркировка насосов рас-
смотрена при описании различных типов насосов.
ГЛАВА 2. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ
И ОСЕВЫЕ НАСОСЫ
§ 4. Принцип действия центробежных насосов
Устройство центробежного насоса показано на рис. 2.1. Внутри
корпуса насоса /, имеющего, как правило, спиральную форму, на
налу 2 жестко занреплено рабочее колесо 3. Рабочее колесо состо-
ит из заднего и переднего дисков, между которыми установлены
юпастн 4, отогнутые от радиального направления в сторону, про-
ивоположную направлению вращения рабочего колеса. С по-
мощью патрубков 5 и б корпус насоса соединен со всасывающиы
.1 напорный трубопроводами.
Если при наполненных жндностью корпусе и всасывающей тру-
оцроводе привести во вращение рабочее колесо, то жидкость, на-
м)Дящанся в каналах рабочего колеса (между его лопастями), под
и метвнем центробежной силы будет отбрасываться от центра
плеса и периферии. В результате этого в центральной части коле-
.1 создастся разрежение, а на периферии— повышенное давление.
11ид действием этого давления жидкость из насоса поступает в на-
мирный трубопровод, одновременно через всасывающий трубопро-
'<>.'( под действием разрежения жидкость поступает в насос. Таким
-f>разом осуществляется непрерывная подача жидкости центро-
'| жным насосом.
Центробежные насосы могут быть не только одноступенчатыми
одним рабочим колесом), как показано на рис. 2.1, но и много-
О'нсичатымн (с несколькими рабочими колесами). При этом
1>шщнп их действия во всех случаях остается одним и тем же —
жидкость перемещается под действием центробежной силы, раэвн-
к-мой вращающимся рабочим колесом.
Рабочее колесо осевого насоса (см. рнс. 2.2) представляет собой
|улку, на которой укреплено несколько удобообтекаемых крыло-
''1"'зных лопастей. При вращении колеса вокруг оси лопасти воз-
ш-твуют на поток таким образом, что создается подъемная сила,
под действием которой жидкость перемещается вдоль втулки ко-
леса. Рабочее колесо осевого насоса вращается в трубчатой каме-
ре, и основная масса потока в пределах колеса движется в осевом
направлении. Одновременно перекачиваемая жидкость несколько
закручивается рабочий колесом. Для устранения вращательного
движения в камере на некотором расстоянии от рабочего колеса
устанавливают выправляющий аппарат, через который жидкость
поступает в коленчатый отвод насоса и далее в напорный трубо-
провод.
Эа рубежом получили распространение так называемые диаго-
нальные насосы, конструкция которых совмещает в себе прнэкаяи
центробежных и осевых насосов. В отличие от центробежных в
диагональных насосах поток выходит из колеса под углом не в 90,
а в 45 е. Как и осевые, диагональные насосы, как правило, выпус-
кают в вертикальном исполнении, т. с. с вертикально расположен-
ным валом.
§ 5. Основные узлы н детали
центробежных и осевых насосов
К основным узлам и деталям центробежных насосов относятся
рабочее колесо, направляющий аппарат, корпус насоса, вал, под-
шипники н сальники.
Рабочее колесо — важнейшая деталь насоса. Оно предназначе-
но для передачи энергии от вращающегося вала насоса жидкости.
Различают рабочие колеса с односторонним и двусторонним вхо-
дом воды, закрытые, полуоткрытые, осевого типа.
Закрытое рабочее колесо с односторонним входом воды (рис.
2.2, а) состоит из двух дисков: переднего (наружного) и заднего
(внутреннего), между которыми расположены лопасти. Диск 3 с
помощью втулки закреплен на валу насоса. Обычно рабочее коле-
со отливается целиком (диски и лопасти) hj чугуна, бронзы или
других металлов. Но в некоторых насосах применяют сборные кои-
■рукции рабочих колес, в которых лопасти вварены или вклепа-
■ii.i между двумя дисками.
Полуоткрытое рабочее колесо (см. рис. 2.2, б) отличается тем,
■мо у него отсутствует передний диск, а лопасти примыкают (с не-
'огорым зазором) к неподвижному диску, закрепленному в корлу-
насоса. Полуоткрытые колеса применяют в насосах, предназна-
ченных для перекачивания суспензий н сильно загрязненных жид-
костей (например, илов или осадка), а также в некоторых
конструкциях скважннных насосов.
Рабочее колесо с двусторонним входом жидкости (см. рис.
' 2, в) имеет два наружных диска и одни внутренний диск с втул-
"и лля крепления на валу. Конструкция колеса обеспечивает
■•пуск жидкости с двух сторон, вследствие чего создается более ус-
ои'шивая работа насоса и компенсируется осевое давление.
Колеса центробежных насосов обычно имеют шесть—восемь
шпасген. В насосах, предназначенных для перекачивания эагряз-
1ХИНЫХ жидкостей (например канализационных), устанавливают
с |0очпе колеса с минимальным числом лопастей (2—4).
Рабочее колесо насосов осевого типа (см. рнс. 2.2, д) представ-
пкч- собой втулку, на которой закреплены лопасти крыловидного
профиля.
11а рнс. 2.2, г показана схема рабочего колеса с импеллерами,
i шорыс служат для разгрузки осевого усилия или защиты уплот-
>г-'1чм"[ от попадания твердых частиц.
Очертания и размеры внутренней (проточной) части колеса оп-
|ц 'шляются гидродинамическим расчетом. Форма и конструктив-
нмг размеры колеса должны обеспечивать его необходимую меха-
ническую прочность, а также удобство отливки и дальнейшей ые-
' ншческой обработки.
Материал для рабочих колес выбирают с учетом его коррозн-
юм стойкости к воздействию перекачиваемой жидкости. В боль-
шинстве случаев рабочие колеса насосов изготовляют из чугуна.
iMiicca крупных насосов, выдерживающие большие механические
|'ц||>жи, изготовляют из стали. В тех случаях, когда эти насосы
"I" .назначены для перекачки неагрессивной жидкости, для изго-
...и.ц-пия колес используется углеродистая сталь. В насосах, пред-
i и..псиных для перекачивания жидкостей с большим содержание
-*■ абразивных веществ (пульп, шлаыов я т. п.), применяются
г i<-i]'inc колеса из марганцовистой стали повышенной твердости,
i i-iMi- того, в целях повышения долговечности рабочие колеса та-
ii.icocOB иногда снабжают сменными защитными дисками из
> 1 шнно-стойких материалов.
■|Гючие колеса насосов, предназначенных для перекачивания
1<|-<(-ивных жидкостей, изготовляют из бронзы, кислотоупорных
<\'|(Л1. нержавеющей стали, керамики и различных пластмасс.
(фпус насоса объединяет узлы и детали, служащие для под-
жндкостн к рабочему колесу и отвода ее в напорный трубо-
■-■■"•i На корпусе монтируют подшипники, сальники и другие де*
илсоса.
Рнс. 2 3. Многоступенчатый насос
торцевым разъемом
Рнс. 2.4. Насос с осевым разъемом н
колесом двустороннего входа
Рнс. 2.5. Слечы входа жидкости
рабочие колеса цеитровежиы! вас
Корпус насосов может быть с торцевым или осевым разъемом.
И насосах с торцевым разъемом корпуса (рис. 2.Э) плоскость разъ-
ема перпендикулярна оси насоса, а в насосах с осевым разъемом
(рис. 2.4) она проходнт через ось насоса.
Корпус насоса включает в себя подводящее и отводящее уст-
ройства.
Подводящее устройство (подвод) — участок проточной полости
насоса от входного патрубка до входа в рабочее колесо — пред-
назначено для обеспечения подвода жидкости во всасывающую
i>Сласть насоса с наименьшими гидравлическими потерями, а так-
же для равномерного распределения скоростей жидкости по жи-
лому сечению всасывающего отверстия.
Конструктивно насосы изготовляют с осевым (рис. 2.5, а), боко-
вым в виде колена (рис. 2.5,6), боковым кольцевым (рис. 2.5, в) и
Гюновым полуспиральным (рис. 2.5, г) входом.
Осевой вход характеризуется наименьшими гидравлическими
потерями, однако при изготовлении насосов с таким входом уве-
шчиваются размеры насосов в осевом направлении, что не всегда
удобно конструктивно. Боковой кольцевой вход создает наиболь-
шие гидравлические потерн, но обеспечивает компактность насоса
к удобное взаимное расположение всасывающего и напорного па-
рубков.
В насосах с двусторонним входом рабочие колеса разгружены
<<[ осевого давления, возникающего при работе насоса. В этих на-
сосах применяют, как правило, боковой полуспнралькый вход,
который обеспечивает равномерное поступление жидкости в рабо-
чее нолесо.
Отводящее устройство (отвод) — это участок, предназначен-
ный для отвода жидкости от рабочего колеса в напорный патру-
бок насоса. Жидкость выходит нэ рабочего колеса с большой ско-
ростью. При этом поток обладает высокой кинетической энергией,
.1 движение жидкости сопровождается большими гидравлическими
потерями. Для уменьшения скорости движения жидкости, выходя-
щей из рабочего колеса, преобразования кинетической энергии в
потенциальную (увеличения давления) и уменьшения гидравличес-
М1Х сопротивлений применяют отводящие устройства, а также на-
правляющие аппараты.
Различают спиральный, лолуспиральный, двухзавнтковый и
кольцевой отводы, а также отводы с направляющими аппаратами.
Спиральный отвод—это канал в корпусе насосэ, охватываю-
щий рабочее колесо по окружности (рис. 2.6, а). Поперечное сече-
ние этого канала увеличивается соответственно расходу жидкости,
поступающей в него из рабочего колеса, а средняя скорость дви-
жения жидкости в нем уменьшается по мере приближения к выхо-
иV пли остается примерно постоянной. Спиральный канал оканчи-
вается быходным диффузором, в котором происходит дальнейшее
меньшей не скорости и преобразование кинетической энергии жид-
|."сти в потенциальную.
Кольцевой отвод — это канал постоянного сечения, который
охватывает рабочее колесо так же, как и спиральный отвод (см.
13
рнс. 2.6,6). Кольцевой отвод применяют обычно в насосах, пред-
назначенных для перекачивания загрязненных жидкостей. Гид-
равлические потери в кольцевых отводах значительно больше, чем
в спиральных.
Полуспнральный отвод — это кольцевой канал, переходящий
спиральный расширяющийся отвод.
Направляющий аппарат (см. рнс. 2.Q, в) представляет собой
два кольцевых диска, между которыми размещены направляющие
лопасти, изогнутые в сторону, противоположную направлению из-
гиба лопастей рабочего колеса. Направляющие аппараты — более
сложные устройства, чем спиральные отводы, гидравлические по-
тери в них больше н потону их применяют только в некоторых кон-
струкциях многоступенчатых пасосои.
В крупных насосах иногда применяются составные отводы (см.
рнс. 2.6, г), представляющие собой сочетание направляющего ап-
парата н спирального отвода.
Вал насоса служит для передачи рабочему колесу вращения от
двигателя насоса. Колеса закрепляют на валу с помощью шпонок
и установочных гаек. Для иногон^снпя налои чате всего приме-
няют кованые стали.
Подшипники, в которых вращается вал насоса, бывают шари-
ковыми и скользящего трения с вкладышами. Шариковые подшип-
ники применяют, как правило, в горизонтальных насосах. В не-
которых конструкциях подшипников крупных насосов предусмат-
риваются устройства для охлаждения и принудительной циркуля-
ции масла. По расположению подшипниковых опор различают
насосы с выносными опорами, изолированными от перекачиваемой
жидкости, и насосы с внутренними опорами, в которых подшипни-
ки соприкасаются с перекачиваемой жидкостью.
Сальники служат для уплотнения отверстии в корпусе насоса,
через которые проходит вал. Сальник, расположенный со стороны
нагнетания, должен предотвращать утечку воды из насоса, а саль-
ник, расположенный со стороны всасывания, — предупреждать
поступление воздуха в насос.
§ 6. Теоретические основы движения
жидкости в центробежном насосе
Жидкость подводится к рабочему колесу центробежного насо-
са аксиально, т. е. в направлении оси вала, со скоростью v0. В ра-
бочем колесе направление струй жидкости изменяется от осевого
до радиального, перпендикулярного оси вала (рнс. 2.7).
В каналы рабочего колеса (т. е. в пространство между лопас-
тями) жидкость поступает со скоростью v\, которая в каналах
увеличивается и па выходе из колеса достигает значения v2 (усло-
вимся индексом с]» обозначать скорости и умы на входе в рабо-
чее колесо, а индексом «2» — па выходе из него).
Перемещаясь по каналу рабочего колеса, частицы жидкости
совершают сложное движение: вращательное — вместе с колесом с
окружной скоростью и л поступательное — относительно поверх-
14
■ucich лопастей со скоростью w. Относительная скорость нанрав-
.i-iia по касательной к поверхности лопасти п данной точке, а ок-
,'\жная скорость и — по касательной к окружности, на котором лс-
кпт эта точка. На выходе из рабочего колеса окружная скорость
н, = яО,я. (2.1)
/J* —диаметр рабочего колес!, я — частота вращения колета, с-1
Для простоты математических обобщений далее предположим,
-н лпиженис жидкости в рабочем колесе струнное и траектории
■1Ждой движущейся частнцы совладают с очертанием лопасти,
результате выводов, полученных на основе такого предположе-
на в дальнейшем потребуется внести коррективы (коэффиииен-
ч), учитывающие реальное движение жидкости.
Абсолютная скорость движения жидкости v рави
"П сумме ее составляющих v = w-\-u,
Иисдем, кроме того, понятие о радиальной и окружной еостав-
■ннцпх абсолютной скорости с Радиальная составляющая абсо-
i ной скорости (меридиональная скорость) u,=usina,
■l —угол между абсолютной скоростью и и касательной к окружности в точ-
•ида частицы жидкости с лопасти (или вчода на нес).
Окружная составляющая абсолютной скорости uu=i>cosa.
Для дальнейших выводов введем также понятие об угле р —
л- между относительной скоростью w и касательной к окружно-
-II и точке схода частицы жидкости с лопасти (или входа на нее).
Основное уравнение центробежного насоса, позволяющее оп-
мнть развиваемое им давление или напор, можно вывести, ис-
.■уя теорему об изменении моментов количества движения,
которую формулируют так: изменение во времени главного момен-
та количества движения системы материальных точек относитель-
но некоторой оси равно сумме моментов всех сил, действующих па
эту систему.
Применяя данную теорему к движению жидкости через рабо-
чее колесо насоса, допустим, что это движение установившееся,
струйное, без гидравлических потерь. Рассмотрим изменение мо-
мента количества движения массы жидкости за ) с. При этом мас-
са участвующей в движении жидкости составит m=pQ (p — плот-
ность жидкости,Q — подача насоса).
Момент количества движении относительно оси рабочего коле-
са во входном сечении при скорости движения в этом сечении В|
Ml~pQ°t'i. (22)
Момент количества движения на выходе из рабочего колеса
Ml = pQutr,, (2.3)
где Г| и г3—расстояния от оси колеса до векторов вкодной и вы-
ходной скоростей соответственно.
Сумма моментов сил
ZMe-M,— •■!, -* f>9 (и, г, - it п) ■ <2.<)
Так как в соответствии с рис. 2.7 ^ = —L с rt = ~r «^«Ч.
ID. D, \
ЪМС = pQ I и, -f- coj — г, — cos а, ] (2.5)
На массу жидкости, заполняющей межлопастные каналы ра-
бочего колеса, действуют три группы внешних сил: силы тяже-
сти, силы давления в расчетных сечениях (входа — выхода) и со
стороны рабочего колеса и силы трении жидкости на обтекаемых
поверхностях.
Момент сил тяжести всегда равен нулю, так как плечо этих
сил равно нулю (они проходят через ось вращения колеса). Мо-
мент сил давления в расчетных сечениях по этой же причине так-
же равен нулю. Поскольку силами трения пренебрегают, то и мо-
мент сил трения равен нулю. Следовательно, момент всех внеш-
них сил относительно оси вращения колеса сводится к моменту
Мн динамического воздействия рабочего колеса на протекающую
через него жидкость, т. е.
LMe = M». (2.6)
Мощность, передаваемая жидкости рабочим колесом, т. е. про-
изведение Мн на относительную скорость, равна произведению
расхода на теоретическое давление рт, создаваемое насосом. Сле-
довательно,
M„m = QpT. (2.7)
С учетом выражений (2.6) и (2.7) уравнение (2.5) можно пред-
ставить в виде
I D. D, \
Qp^upQ I u, ~ cos a, — D! — cos а, I (2.8)
Переносные скорости движения в рассматриваемых сечен
ил входе в колесо и выходе из него) соответственно равны
а, = в —— ; и. = to -—
Подставив их значения в уравнение (2.8)
,сгн на Q, получим
Рт = р (и, ы, cos «, — ы, и, «к в^. (2.9)
Как известно нэ гидравлики, напор H=p/pg или p=pgH. Под-
'.ibHii это значение в уравнение (2.9), получим
н __ u.u,eosa, — в^ава,
Т 8
Зависимости (2.9) н (2.10) называются основными уравнениями
••мастного насоса. Уравнения (2.9) и (2.10) выоедены из условия
^•■небрежения силами треиня, поэтому они отражают зависи-
<■« гь теоретического давления или напора, развиваемого насосом,
основных параметров рабочего колеса.
Для осевых насосов в силу того, что переносные скорости на
»ic и выходе одинаковы, уравнение (2.9) принимает внд
8
ft рабочее колесо большинства насосов жидкость практически
■ уиает раднально (ai«90°, следовательно, Uj я*0), поэтому
'.шнения (2.9) и (2.10) упрощаются и принимают вид:
Основные уравнения центробежного насоса показывают, что
еретическое давление н напор, развиваемые насосом, тем боль-
чем больше окружная скорость на внешней окружности рабо-
"' колеса, т.е. чем больше его диаметр, частота вращения и угол
им, рис. 2.7), т. е. чем «круче» расположены лопасти рабочего
пса.
1ействительныс давление и напор, развиваемые насосом, мень-
(еоретических, так как реальные условия работы насоса отли-
■ инея от идеальных, принятых при выводе уравнения. Давление,
инваемое насосом, уменьшается главным образом из-за того,
и. при конечном числе лопастей рабочего колеса не все частицы
ицкостн отклоняются равномерно, вследствие чего уменьшается
щ олютнвя скорость. Кроме того, часть энергии расходуется на
i-идолеине гидравлических сопротивлений. Влияние конечного
>с .на лопастей учитывается введением поправочного коэффициен-
i *-. характеризующего уменьшение величины и!и. Уменьшение
'к гения вследствие гидравлических потерь учитывается введе-
и' м гидравлического коэффициента полезного действия Цг.
<'. учетом этих поправок полное давление
p = ki\Tputotu;
Значение коэффициента п,г зависит от конструкции насоса, ег
размеров н качества выполнения внутренних поверхностей прото1
ной части колеса. Обычно значение т)г находится в пределах 0,8-
0,95. Значение k при числе лопастей от 6 до 10, аг=8-ь1ч°
i>au= 1,5-М м/с колеблется от 0,75 до 0,9.
§ 7. Теоретическая подача центробежного насоса
Теоретическую подачу центробежного насоса QT,
вычислить по уравнению неразрывности потока
|до F—площадь поперечного сечения потока;
нормальная этому сечению.
Площадь живого сечения потока на выходе из рабочего колес
центробежного насоса можно вычислить (без учета стеснения ci
лопастями) как боковую поверхность цилиндра диаметром, ра
ным диаметру колеса D2, и высотой, равной ширине канала кол
са bj, т. е. F=nDib2. Скорость потока, нормальная этой rfoecpMii
сти,— меридиональная скорость V2r = i>sin аг. Если принять, что
рабочем колесе имеется бесконечно большое число бескоиеч!
тонких лопастей, то эта скорость во всех точках цилиндричеекс
поверхности будет одинаковой и равной средней скорости па ш
ходе (i>2r=Ucp)- Подставляя полученные значения F н »ер в ура
пение расхода, получим формулу для определения тсоретическс
лодачи насоса
От-Ч/>■*•■»-
Для входного сечения колеса
Qt=nfD,*,ulr.
Полезная подача центробежного насоса вычисляется по фо
где л» —объемный КПД насоса (см. § 10).
§ в. Давление и напор, развиваемые насосом
Работа насоса в системе вызывает приращение удельной эне
гни жидкости, т. е. энергии, отнесенной к 1 кг массы жндкоо
Полная удельная энергия перекачиваемой жидкости при входе
насос (сеченне / — /на рис. 2,8)
Полная удельная энергия
им ходе из насоса (сы. се-
2—2 на рис. 2.8)
, — расстояние центра тяжести
mill 2—2 от плоскости сравнения,
it V)— соответственно давление,
» шоростъ ж нд кости, м/с, на вы-
к i насоса.
11|)иращенне удельной знер-
ii.ni полезная удельная ра-
еоставит
+ 5-!1 + i^i
лл давление, развиваемое
■| ОМ,
= (2| — г J Рв + (ft — ft) + Р
А-А
I in гидравлических расчетов применяется понятие напора,
мпляюшего собой удельную энергию жидкости, отнесенную
шпице ее веса и выраженную в метрах столба этой жидкости
rlvQ-
Hi соотношения (2 19) следует, что напор, развиваемый HaCO-
l'JIIlCH
-*.) +
Pt—Pl
t5— V\
(2.20)
Ч.июметрическим напором называют сумму первых двух чле-
■ I.отношения (2.20)
стельно, напор насоса
Н = Иы,п + -
Ч
(2.22)
.шор насоса равен манометрическому напору плюс разность
mux напоров во всасывающем и напорном патрубках насо-
п-Гитвующнх насосных установках манометрический напор
"мм = Км Вш + *■ Вь+ Ьг, (2.2Э>
-коэффициенты пересчета; Вщ и В, — показания соответственно ма-
.щуумуетра: Дг — расстояние между цапфамн манометра н вакуум-
Если манометр н вакуумметр имеют шкалу, градуированную
нгс/см1, то /(м=ла = 10; если вакуумметр градуирован в мм рт. гл
то Ki = 0,0136; если же манометр градуирован в МПа, а вакууь
метр в кПа, то Км =98,1 (приближенно 100), /(. = 0.0981 (прибл>
жепно0,1).
В случае расположения оси насоса ниже уровня жидкости
приемном резервуаре манометрический напор определяют по cooi
ношению
Нм = Км(В-',~В^- <22
где Вш я Вш — показания нанометров соответственно на напорной н всасывай
шеи патрубках насоса.
При проектировании насосных установок напор, который до/
жен развивать насос, определяют по формуле
И = Яг.. + ffp.a + л„.. + h„,n, (2.2J
где Яга к Иг и — геометрическая высота соответственно всасывания м нагнет,
ння; л0, н hi ■ —потерн напора соответственно во всасывающем н налорно
(нагнетательном) трубопроводе.
Следовательно, напор, развиваемый насосом, равен сумме гее
метрических высот всасывания и нагнетания плюс сумма потер
напора при движении жидкости от приемного резервуара (камс
ры) до нэлнва из напорного трубопровода.
§ 9. Высота всасывания насосов
и явление кавитации
Жидкость по всасывающему трубопроводу н рабочему колес
насоса подводится под действием разности давления в приемно
резервуаре и абсолютного давления в потоке у входа в колес*
Последнее зависит от расположения насоса относительно урови
поверхности жидкости в резервуаре и режима работы насоса. Н
практике встречаются три основные схемы установки центробе»
ных насосов: I) ось насоса выше уровня жидкости в приемном р<
зервуаре (камере)—рис. 2.9,а; 2) ось насоса ниже уровня жи^
кости в приемном резервуаре (см. рис. 2.9, б) и 3) жидкость в пр4
емном резервуаре находится под избыточным давлением (см. ри|
2.9, в).
Из уравнения Бернуллн для двух сечений [в нашем случае дл
уровня жидкости в приемном резервуаре О — Он сечения /— / Н
входе в насос (см. рис. 2.8)] следует
*... + *■..-*-*-£, PI
Р«- Р« Ч
где А„ , — потерн во всасывающем трубопроводе; р, — атмосферное давление, П
р%— абсолютное давлепис на в^одс в насос, Па: с» — скорость на в доле в ■
сое. м/с.
Левая часть >равнеиия (2.26) представляет собой вакуумма
рнчеекую высоту всасывания насоса и измеряется в метрах стол!
перекачиваемой жидкости
20
жений (2.26) и (2.27) следует
HB = Hr.a + hB.B. (2.2В)
<.ш вода в насос поступает с подпором (см. рис. 2.9,6), то
//,«лц.в-//г. (2.29)
Отрицательное значение Нш указывает на работу насоса с под-
<||>ом. При работе насоса по схеме, показанной на рнс. 2.9, в, вы-
■■■женне вакуумметрнческой высоты всасывания приобретает вид:
р*-[р' + ръ)
//,= - *-*-, (2.30)
ро — абсолютное давление среды над свободной поверхностью жидкости, Па.
В зависимости от конструкции лопастного насоса геометричес-
\ к) высоту всасывания отсчитывают по-разному. Для горизонталь-
но,ч насосов Нг.ш — это разность отметок оси насоса и уровня жид-
ости в приемном резервуаре. Для насосов с вертикальным валом
'/, u отсчнтывается от середины входных кромок лопастей рабоче-
колеса (в многоступенчатых насосах колеса первой ступени) до
ц"Г>олнол поверхности жидкости в приемном резервуаре (камере,
.иажнне).
Нормальная работа центробежного насоса обеспечивается в та-
им режиме, когда абсолютное давление во всех точках его внут-
("'■шей полости больше давления насыщенных паров перекачивав-
ши жидкости при данной температуре. Если такое условие не со-
блюдается, то начинаются явления парообразования и кавитации,
пторые приводят к уменьшению или даже прекращению подачи
icoca (насос «срывает»).
Кавитацией называют процессы нарушения сплошности потока
< пдкости, происходящие там, где местное давление понижается и
к'стигает определенного критического значения. При этом наблю-
i ются образование большого количества мельчайших пуэырьнов,
i июлкеииых парами жидкости и газами, выделившимися из нее.
г и'.разованне пузырьков внешне похоже на кипение жидкости. Воз-
никшие в результате понижения давления пузырьки увеличиваются
к размере и уносятся потоком. При этом наблюдается местное по-
31
вышенне скорости движения жидкости вследствие стеснения попе-
речного сечения потока выделившимися пузырьками пара или газа.
Попадая в область с давлением выше критического, пузырьки
разрушаются, при этом их разрушение происходит с большой ско-
ростью и поэтому сопровождается местным гидравлическим уда-
ром в данной м и к рос коп и ческой зоне. Так как конденсация зани-
мает некоторую область и протекает непрерывно в течение длитель-
ного времени, это явление приводит к разрушениям значительных
площадей поверхности рабочих колес или направляющих аппара-
тов. Практнческн появление кавитации при работе насоса можно
обнаружить по характерному потрескиванию в области всасыва-
ния, шуму н вибрации насоса. Кавитация сопровождается также
химическим разрушением (коррозией) материала насоса под дей-
ствием кислорода и других газов, выделившихся нз жидкости в
области пониженного давления.
При одновременном действии коррозии и циклических механи-
ческих воздействий прочность металлических деталей насоса быст-
ро снижается. При этом воздействие кавитации на металлические
детали насоса усиливается, если перекачиваемая жидкость содер-
жит взвешенные абразивные вещества: песок, мелкие частицы
шлака и т. п. Под действием кавитации поверхности деталей ста-
новятся шероховатыми, губчатыми, что способствует быстрому их
истиранию взвешенными веществами. В свою очередь эти вещест-
ва, истирая поверхности деталей насоса, способствуют усилению
кавитации.
Кавнтацнониому разрушению наиболее подвержены чугун и уг-
леродистая сталь. Более устойчивы в этом отношении бронза и
нержавеющие стали. В целях повышениях устойчивости деталей
насосов применяют защитные покрытия. Для этого поверхности де-
талей наплавляют твердыми сплавами, используют местную по-
верхностную закалку и другие способы защиты. Однако основной
мерой борьбы с преждевременным износом проточной части насо-
сов является предупреждение навигационных режимов их работы
Для бескавитационной работы насоса необходимо обеспечить
условия, при которых давление на входе в насос р. было бы боль-
ше критического, т. е. больше давления насыщенных паров перека-
чиваемой жидкости р„. Для предотвращения явлении клпнтаинн
необходимо, чтобы удельная энергия потока (отнесенная к осп ра-
бочего колеса насоса) была достаточной для обеспечения скорос-
тей и ускорений в потоке при входе в насоси преодолении гидрав-
лических сопротивлений без падения местного давления до яняче-
инй. ведущих к образованию кавитации
Каонтацноккый запас, т. е. превышение удельной энергии пото-
ка энергии, соответствующей давлению насыщенных паров перека-
чиваемой жидкости, равен
. °*
^ = Э1_Вп.^ 1
р« г*
Величина ДА зависит от типа и конструкции насоса. Для каж-
дого насоса экспериментально устанавливается минимальное зна-
чение кавитациокного запаса ДАМ1И. Но в технической характернс-
iике насоса указывается значение допустимого кавнтацноняого
шпаса, т. е. такого кавитационного запаса, который надежно обеспе-
чивает работу насоса без изменений его основных технических по-
казателей. Допустимый кавитационкый запас uftMn=/CH&ft. Коэф-
фициент запаса Ка в зависимости от конструкции, типа и назначе-
ния насоса принимают в пределах 1,1 — 1,5.
Стандартом ИСО 2548 введено несколько иное понятие кави-
юинонного запаса. В этой документе введен термин «суммарный
и л пор всасывания при нагнетании» (т. е. при работе насоса). Этот
ирмин обозначается INPSH). Математически (NPSH) выража-
• гея так:
(„„Я> = ., + ^+£ + -Ь-*.
PS 2S PS PS
дс ii — расстояние от плоскости входа до о.и рабочего колеса;
ос давление на входе в насос.
На входе в насос давление р'я1 как правило, является отрица-
гсльной величиной. Сравнивая выражение (NPSH) с формулой,
описывающей кавитационный запас, легко убедиться, что оно отля-
■мется только наличием члена ги который учитывает разность гео-
метрических высот центра тяжести входного патрубка насоса и ра-
бочего колеса. Для больших насосов эта величина может быть су-
щественной.
Из соотношений (2.27) и (2.31) следует, что допустимая ваку-
"имстрическая высота всасывания
■.дои № доп.
"■.дов = Л*—Ля.п —Д^доп. (2.33)
<дс Л, —напор, соответствующий атмосферному давлению (приведенная высота
атмосферного давления), метры столба перекачиваем он жидкости; hi.о — напор,
соответствующий давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости (при-
веденная высота давления насыщенных паров жидкости), метры столба жидкости.
Допустимая геометрическая высота всасывания вычисляется нэ
соотношений (2.26) и (2.32)
Яг.ж-дов " *а -Ли,ц — Дпдов - »>п.в (2.34)
Яг.в.до0 = Нъщм ~ Ьал. (2.36)
Таким образом, допустимая геометрическая высота всасывания
насосной установки равна допустимой вакуумной высоте всасыва-
ния насоса минус потери напора во всасывающем трубопроводе.
О технической документации на насосы (каталогах, паспортах и
пр.) указывается допустимая высота всасывания (или допустимый
капитациоккый запас) для нормальных условий, т. е. для атмос-
ферного давления 0,1 МП а (что приблизительно соответствует
7С0 им рт. ст.) и температуры перекачиваемой жидкости 20 °С.
Для воды tt сточной жидкости допустимая высота всасывания
применительно к реальным условиям эксплуатации насоса вычи-
сляется по соотношению
"■,*>„ - "•*". + (^ ~ |0) + °-24 - V.,'
допустимая геометрическая высота всасывания — по формуле
*г...«и-(-?Г-К>)-"-<*||.
Значения приведенной высоты атмосферного давления pjps
ii зависимости от расположения местности над уровнем моря ука-
паны ниже:
Вьют мд
уровнем по-
ря, н . . —«00 0 100 200 300 400 500 Ш) 1000 1500 2000
вол.ст. 11,3 10,3 10,2 10,1 10 9,В 9,7 9.П '1,4 9.2 В,6 8.1
Значения высоты давления насыщенных полиция napoo /i„„ в
зависимости от температуры поды приведены ниже:
Температур*, "С S 10 20 30 40 SO G0 7(1 НО 94 100
hH>0, и вод. ет 0,09 0,12 0,34 0,43 0,75 1,25 2,02 3,17 4,02 7.14 10,33
Потери напора во всасывающем трубопроводе складываются
нэ потерь на трение при движении жидкости по трубе и потерь на
местные сопротивления
где / — потерн напора на I м длины трубы*; / — длина трубопровода; Ц—еуы-
на коэффициентов местных сопротивлений; с —скорость движении П|>и ft л оде- в
фасонную часть (арматуру), м/с.
§ 10. Мощность и коэффициент
полезного действия насоса
Мощность — работа в единицу времени — применительно к на-
сосам можно определять по нескольким соотношениям в зависимо-
сти от принятых единиц измерения подачи, давления или напора.
Полезной мощностью называют мощность, сообщаемую насосом
подаваемой жидкости. Если подача Q выражена в м3/с, а давление
насоса — в Па, то полезная мощность Мц, кВт, составит
N„■=0,001 Qp. (2.40)
* В. А. Шевелев. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугункыж,
асбестоцементнык н пластмассовых труб. М., Строит дат, 1977.
При массовой подаче Q*, выраженной в кг/с,
Na = 0.001 Qu~
р
Если капор насоса выражен в метрах столба перекачиваемой
■чИДКОСТИ, ТО
ND = 0,001 pgQll.
Для воды при температуре 20 °С и q =
W„ = 9,81 QH. (2.43)
Если же подача воды выражена в иэ/ч, а напор — в и вод. ст.,
Af„ = 0.0027QW. (2.44)
Если мощность необходимо выразить в л. с, то ее вычисляют
•ю следующей формуле:
Мощность насоса, т. е. мощность, потребляемая насосом,
N = Nnl
JC т] — КПД насоса.
Из формулы (2.46) видно, что КПД насоса представляет собой
-л ношение полезной мощности к мощности насоса
r\ = NaIN. (2.47)
Коэффициент полезного действия насоса учитывает гидравли-
ческие, объемные и механические потерн, возникающие при пере-
даче энергии перекачиваемой жидкости. Гидравлическими потеря^
ми называют потерн энергии на преодоление гидравлических со-
противлений при движении жидкости от входа в насос до выхода
из него, т. е. во всасывающем аппарате, рабочем колесе и нагне-
тательном патрубке. Гидравлические потери оценивают гидравли-
ческим КПД насоса:
fi, = NnHNn + NT). (2.48)
■ £е Wo —полезная мощность насоса; Nr — мощность, затраченная на преодоле-
ние гидравлических сопротивлений- в насосе.
Объемные потери возникают вследствие перетекании части жид-
кости из области высокого давления в область пониженного давле-
ния (во всасывающую часть насоса) и вследствие утечек жидко-
сти через сальники. Объемные потерн оценивают объемным КПД
насоса
Ha-NMHJiB+NJ. (2.49)
где ,V0— мощность, потерянней в результате перетекания жидкости н утечек.
Механические потери слагаются из потерь на тренне в подшип-
никах, сальниках и разгрузочных дисках рабочего колеса, а также
из потерь на трение наружной поверхности рабочего колеса о жид-
кость. Механические потерн оценивают механическим КПД насоса
Ч*=№в — Ны)Мп. (2.SO)
темная на преодоление ыехаинчес
Коэффициент полезного действия насоса равен произведению
гидравлического, объемного и механического коэффициентов полез-
ного действия
Ч = ЧгЛоЧм (2.51)
и характеризует совершенство конструкции, а также качество из-
готовления насоса. КПД крупных насосов доходит до 0,92, а КПД
малых насосов —до 0,6 — 0,7 и менее. Мощность двигателя, приво-
дящего в движение насос, всегда больше мощности насоса. Если
вал насоса соединен с валом двигателя с помощью муфты, то ус-
тановочную мощность двигателя определяют по формуле
где кжж — коэффициент запаса мощность двигателя.
В зависимости от мощности двигателя N, кВт, и условий его ра-
боты следует принимать приведенные ниже коэффициенты запаса
мощности:
60<АГ<100
А/>100
Если вал насоса соединен с валом двигатели ре
ременной передачей, то мощность двигателя определиi
жению
N& = *„. (N1
где т|Вр — КПД привода (илп редуктора)
Коэффициент полезного действия насоси
coca, соединенного с двигателем, равен
t — ыошностъ насосного агрегата; лв. — КПД двигателя
§ 11. Законы пропорциональности
при работе центробежных насосов
с различной частотой вращения рабочего колеси
Подача, напор и мощность насоса меняются в :iaiinni огти от
изменения частоты вращения его рабочего колеся. Дли ниш пения
зависимости между частотой вращения, подачей, напором и мощ-
ностью, потребляемой насосом, рассмотрим параллелограммы ско-
ростей на выходе нэ рабочего колеса (рис. 2.10). Эти параллело-
граммы построены для скоростей hj, cjj, i»jr и W/, соотиетсгпующнх
частоте вращения л, и скоростей u'v v'v v'v не), соответствующих
частоте вращения Л]. Как видно из рис. 2.10, эти параллелограммы
подобны. Следовательно,
(2 55)
В то же время
Подача насоса изменяется про-
порционально радиальной составля-
ющей скорости на выходе из рабо-
чего колеса
Q/Q,= (biA!,)(V%)-
Так как при изменении частоты вращения менее чем на 50%
объемный КПД можно принимать постоянным, то
Q/Qi-я/л,. (2.68)
т. е. подача центробежного насоса изменяется пропорционально
частоте вращения рабочего колеса. Напор, развиваемый насосом,
выражается уравнением
8
При изменении частоты вращения напор Н\ будет пропорцио-
нален произведению величин u'v oj, ц'г и, следовательно,
Ji_ ^ fat,^°Mg»4r _ "|^1г
"i ku^ v., cos a, v{T "jfjlr
HlH, = [n'ln\) (i)r/4r)- (2.59)
При изменении частоты вращения менее чем на 50% можно
принимать т)г=т|г1 тогда
(2.60)
т. е. напор, развиваемый насосом, изменяется пропорционально
квадрату частоты вращения рабочего колеса.
Мощность, потребляемая насосом, пропорциональна подаче и
напору насоса, следовательно,
ЩПХ = (л/п,)». (2.61)
г. е. мощность, потребляемая насосом, изменяется пропорциональ-
но кубу частоты вращения рабочего колеса.
Соотношения, описывающие зависимость расхода, напора и
мощности от частоты вращения рабочего колеса насоса, называют-
• я законом пропорциональности.
§ 12. Законы подоАни iiooi |>«>п«
КоЭффНЦНПИ Idt l|)ll*ll
При конструировании и чю ил v" ■ ш i
пользуются законами их подобии и и цр|шуи г-
добня рабочих колес этих п.'К' Г и и
кинешткчепм подобие рабочих гнмич
Геометрическое подобие риГшчш ии'и * \ i
ность всех соответственных ]hi:i t-|iun m n| -m-'ii
pa, ширины лопаток, радиусом идниш шм ищими-
матнческое подобие предполагай плшыкмцмр и•«•■ i
ров скорости в сходственных точип* книжна !-• ч и. ,, lk
подобные рабочие колеса диаметром /' и /', к|.« - хт-
венно с частотой п и Л|, то при -ш>м рщинищ i<n " и //;.
ПОЛЬЗУЯСЬ формулой (2.56) И ПрИННМНИ ПН ПНИ» i ч|иц ТИ
ua и с>! пропорциональны диаметру пнПи'н'Щ щнм > « /' ■ »■• илйти
что справедливо в случае T|P=consl.
Подача насоса пропорциопалыш гиштиии пи кипя
рабочего колеса и радиальной состиилиннгпИ \ч» и .1\пдс.
Если рабочие колеса подобны, то млогинл1< hm»i>ih про-
порциональна D2, а скорость на d и коде /' < v ч чтя
(2.58) можно написать, что при погтопшшм нГик i MI'I
QiW-'Oij/nXD./i»)1 С")
Пользуясь зависимостью (2.61) и помни. м ре-
бляемая насосом, пропорциональна прпнапглщ Ц im II h.immhm
JV1/W = (nl/rt)»(n,/0)* (2«>
Соотношения (2.62) — (2.64) отражпюг i mniu г iciit-
робежных насосов. Эти соотношения можно ii|ni сини., ли гео-
метрические размеры сравниваемых насогон не пглнчичщ и Cm л ее
чем d 2—3 раза и если сравниваемые плюсы шч/еи hi одииа-
ковую жидкость.
Обобщенным критерием оценки различных рп мчиs ыип-г цен-
тробежных и осевых насосов принято считан- in и ни плип-мыи ко-
эффициент быстроходности насоса л*. Коэффициент ui iдоход-
ности принято называть частоту вращения рпЛич! тип ,i. мин-'.
которое геометрически подобно расснатркпнгмиму mmi-i-v ппсоса
н при подаче жидкости Q=*75 л/с обеспечнпшч rn*iin|* И- I м Зна-
чение коэффициента быстроходности л. нпхо'пм ш ■. чопей
(2.62) и (2.63), подставив в них Н=\ м и О 0.07:. '.'< Тогда
_ _ 1 к " * 3°дт
nt — J,№ —
где Qodi — подача в оптнчалмюм точке хэрэктсри> himi и-
Нфш, — напор в оптимальной точке характеристики icum:
Для насосов с двусторонним входом жндкгк ги и рабочее коле-
со в фориулу (2.65) вместо Q подстав-пяют Q/2. Эиая коэффици-
28
Таблица 2.1
Hue
Быстроходный
Диагональный
гол у «ев oft
К<»ФФ«иит
вмегрожеж-
60-Ю
80—150
150—360
350-600
500-1500
Сми егмина
pMJottro шолеа
л,
f4
1 I, ,1
ft
д.
д.
д, fc
1
D./D,
2,5—Э
1,4-1,8
1.1-1,2
Ф>рИ| KPlHICpUCTIKI
"
* Д
J
н
*
и
"
^
2
Н
J
^к
а
ент быстроходности, ыожно сравнивать рабочие колеса различных
типов и исследовать работу больших насосов по их уменьшенным
моделям. Коэффициент быстроходности п, характеризует тип ра-
бочего колеса и соотношение его основных размеров. В табл. 2.1
схематически показаны различные типы колес и приведены соотно-
шения их основных размеров, а также коэффициенты быстроход-
ности.
Тихоходные центробежные насосы (50<п,<80) имеют малую
подачу, но развивают большой напор. Поэтому у тихоходных насо-
сов отношение Da/D9 велико, а отношение ширины колеса у выхо-
да Ьг к диаметру мало (MD33s0.03). Вследствие большого диа-
метра колеса и малой ширины проходных каналов общий КПД ти-
хоходных насосов, как правило, невелик. Центробежные насосы
нормальной быстроходности (80<п,<150) имеют несколько ббль-
2»
ший КПД, так как у них за счет уменьшения мшпнш hhmiii'h'ii
ношение b2/D.
В быстроходных центробежных насосах (ИМ- м,- МЛ)) из-за
значительного уменьшения отношения Dt/D0 и унглнчпиш mноше-
ния bj/Do необходимо изменять форму лопастсЛ рнГш'и-щ ыкк'са и
переходить к лопастям двойной кривизны
У диагональных насосов (350<п,<500) иычилш-н- при mi ло-
пастей колеса имеют наклонное положение otiiik-iinvimmi иск насо-
са, что позволяет значительно сократить of) щи II ;ihiimii|> in coca.
Осевые насосы (500<п,< 1500) имеют иаиболммнп кшффмцнент
быстроходности и предназначены для перекачишшпн Г)■ t■ г\. масс
жидкости при низких напорах. В связи с псрехпдим m систему
единиц СИ формулы для определения коэффнгнпчми гнлчрочод-
ности меняются. Международный стандарт И СО -Мн рг-кпмещует
вместо коэффициента быстроходности примени п. ни >фф|мшг1гг. ха-
рактеризующий тип насоса,—так называемым м^ффннпгщ кон-
струкции насоса
Между коэффициентом быстроходности и мпфф> ишм мтст-
рукции насоса существует следующая ■гшнн-пм'пггг. к 0,()П'»1оп«.
Законы подобия центробежных нпепсоп нпчидш ирпмическое
применение при необходимости нпмонеинн нодпчн н.п'огп и разви-
ваемого им напора путем умиш.шепни ;unimit|i:i (оГпочкон или
подрезкой) рабочего колеса. Ил соопюпк-нпп ('2.Ь'.') н (2 П'Л) при
by = b получены зависимости:
"оо/*=Р0о/ )*. (2.67)
Qee/Q-OW )*. (2-Й)
где Hut, и Qo* — соответственно напор и подача насоса .м'>очеч
колесе; D& — диаметр рабочего колеса после обто«ки
Для колес центробежных насосов с п,<150 при изменении за-
зоров более точный результат определяют не по формуле (2 68),
а по выражению
QoC/Q = Oo0/D. 12.69)
Для сохранении высокого КПД иасосов целесообразно придер-
живаться следующих пределов обточкк (подрой и) и о лес. про-
центы:
50<я,<120 15-20
!20<я,<200 П-15
200<n,<300 7-II
§ 13. Конструкции центробежных
и осевых насосов
В данном параграфе приведены описания конструкций насосов,
применяемых в системах водоснабжении н каинлнэацнн, а также
в основных отраслях промышленности н коммунального хозяйства.
Консольные центробежные насосы общего назначения для воды.
Консольные одноступенчатые насосы — наиболее массовый тип
центробежных насосов для подачи от 5 до 350 м3/ч. Консольные
насосы применяют для перекачивания не только воды, но и хими-
чески активных жидкостей, суспензий и эмульсий. Поэтому конст-
рукции н узлы таких насосов более унифицированы и стандартизи-
рованы, чем конструкции насосов других типов. Консольные
насосы для воды изготовляют по ГОСТ 22247—76Е «Насосы цент-
робежные консольные общего назначения для волы. Технические
услоння>.
Промышленность выпускает насосы на отдельной стойке (рис.
2.11} и моноблочные, т. е. закрепленные на опорном фланце элект-
родвигателя. Рабочее колесо консольного насоса закрытого типа
литое закреплено на валу. Корпус насоса спиральный литой кре-
пится к опорному кронштейну. Вал насоса вращается в двух под-
шипниковых опорах. Уплотнение насоса — мягкий сальник. Насос
и электродвигатель закреплены на общей фундаментной плите.
Привод от электродвигателя осуществляется через упругую муфту
с монтажной приставкой, что позволяет демонтировать насос без
отсоединении его от трубопровода и демонтажа электродвигатели.
Подвод жидкости—осевой, отвод—вертикально вверх; напорный
патрубок расположен по оси насоса.
Общий вид насосного агрегата представлен на рис. 2.12. Насо-
31
сы поставляются как с мпптижннп прнсп
-сосы изготовляют шести iHiiopn.iMi
. На-
1-|.(Ш
по
иди mi
I I
пору. Консольные насосы постовлиюгем .шшшлмм. и m. ii|i.hih.io, a
виде насосного агрегата, т. е. смоптпрыиммымп ни пгмшн щите с
двигателем.
Моноблочные насосы (рис. 2.13) болис kdmhiihuuj, чем насосы
па стойке, что позволяет существенно экономить шнпщии. для их
установки. Моноблочные насосы малых типонпямешш ми но уста-
навливать без фундамента, закрепляя их ни трупшцтиидс. Кон-
сольные насосы, изготовляемые ранее (рис. 2,14), были более гро-
моздки и металлоемки, чем новые насосы. Ин кпиггрунцни не по-
зволяла производить демонтаж без отсоединении 1рубопршюда н
двигателя.
В обозначение насоса, крот букв, входит дне i рупии цифр.
Большая буква обозначает тип насоса, малая букни of!iочку ра-
бочего колеса, первая группа цифр—подачу, м'/ч, imo|i;ih груп-
па— напор, ы. После тире ставится климатическое исполнение (по
ГОСТ 15150—69) и обозначение ГОСТа. Например, н.ное на от-
дельной стояке с подачей 45 мэ/ч и напором 55 м пбн.'иш'истсн так:
К45/55— У2 ГОСТ 22247—76, а моноблочный насос с тс и же па-
раметрами, но обточенными до минимального шипении, обознача-
ется так: КМ 45/55 б — У2 ГОСТ 22247—76. Ранее мягш-м. и том
числе и консольные, обозначались через диаметр нлюршнп патруб-
ка и коэффициент быстроходности, при этом лпомстр, выраженный
d миллиметрах, делили на 4, а коэффициент быстронроходностн—
на 10. В табл. 2.2 приведена сравнительная маркировка насосов
типа К.
Рнс. 2.13 Моноблочный иасос тлгта КМ
7 — BOpn)r«; 3 — «1лки|к; ' —мнтрояммтелъ:
Центробежные горизонтальные насосы с двусторонним подво-
дом воды. Насосы этого типа получили широкое распространение
в системах водоснабжения н теплоснабжения. Они изготовляются
согласно ГОСТ 10272—77 сНасосы центробежные двустороннего
входа. Технические условия». Центробежные насосы типа Д (рнс.
2.15) снабжены чугунным корпусом с осевым разъемом. В нижней
T ;i fi лица 2.2?
Прежнее
н/,к-е
2К-9
2К-6
ЗК-9
ЭК-6
омпмии. | Пмше, 1 «towwwc 1 „„ЖИГР
[Ю ГОСТ ■ аМшыгыаг 1 ■* ГОСТ 1 mkjjlititnw
№47-7.. | ои"и»«н"с J 7И47_76 || w*J""<'"Mt
К B/IB
К 20/16
К 20/30
К 45/30
К 45/55
К 45/05 1 6К-12
К 90/20 1 6К-Й
К 90/35 1 8K-I2
К 90/55 1 ИК-1>
К 90/65 1
°2ет
88=8
части корпуса расположены всасывающий и напорным паiрубки,
направленные в противоположные стороны перпендикулярно оси
насоса. Такое расположение патрубков обеспечниаст компактность
насосных установок, удобство расположения трубонронодов, про-
стоту монтажа, эксплуатации и ремонта насосным aipoiarou без
демонтажа всасывающего и напорного трубопронцдов Ьл.подари,
двустороннему подводу жидкости к рабочему колосу уоаштпеши-
ваются осевые усилия, возникающие при работе пасши Oiajbiiofi
вал вращается в шариковых подшипниках, угганинлеимыч на вы-
носных опорах, против часовой стрелки (если омофон, ш сторона
муфты). Уплотняющие кольца - чучупимс м .ici к» снимаются.
В сальниках насоса предусмотрено i ндран.шчес не ммотпеннс, в-
которое вода подается по трубкам n;i еннрллмюй k;i. ери насоса.
Муфта с упругими вкладышами служит дли соединенна насоса с
электродвигателем.
Для систем теплоснабжения применяю! насоси дну* шроршего
входа типа СЭ. По конструкции они блтки к пнпюам мша Д. но
отличаются тем, что могут перекачивать воду с темпер.пурин до
180 "С. Для охлаждения подшипников и сальиикон и роду с птрены
водяные рубашки, питаемые охлаждающей водой !+ги насосы име-
ют относительно высокий напор (70—160 м). Осиоииис параметры
этих насосов регламентированы ГОСТ 224G5—77. Обо i и л чаются
насосы типа Д и СЭ по такому же принципу, что и плсосы мша К,
например, Д 1250/40. Насосы типа Д поставляются \u\h и пиле на-
сосных агрегатов (с подачей до 1600 м^/ч), так н пгдс.и.пи (более
крупные насосы).
Одноступенчатые вертикальные центробежные насосы для во-
ды. Крупные одноступенчатые вертикальные наст и (рис. 2.16)
применяются для установки в заглубленных насосных станциям D-
целях сокращения их площади и стоимости здании.
Корпус вертикального насоса спиральный с ра.н.с ом и гори-
зонтальной плоскости. Насос соединен с электродишлю.тсм ерти-
кальным промежуточным валом. При большой длине нала через
каждые 1,5—2,5 м устанавливают направляющие подшипники, ук-
репленные на вертикальной ферме. Осевые усилии, но шикающие в
насосе, воспринимаются пятой электродвигатели
Основные параметры центробежных вертнкн.'н.пых насосов ре-
гламентированы ГОСТ 19740—74 «Насосы центробежные верти-
кальные». Согласно этому ГОСТу вертикальные насосы должны
изготовляться с подачей от 1,6 до 35 м-7с и напором от 22 до 105 м.
34
Рнс 2.15. Центробежки! иою
с двустороввлм. подводом воды
к рабочему колесу (тип Л)
I — корпус; J —1рыш«»; 3 — pi
чсе колко: <-im: S — a i щит по-
уплотнивши кольцо: 6 — труб»
Рнс 216 Крупный вертикальный центробежный
корпус. 7 — крышка; J — опор» подшипник*. 4 — сиенам пулм: 5
-узел уплотиевяя; Л — уыотыняе;
ркЗочсе колесо: 10 — оодводяшяй loiyc
К настоящему времени освоено изготовление оептньн.-
сов с подачей до 16 wVc.
Многоступенчатые горизонтальные насосы. Многоступенчатые
центробежные насосы развивают большие напоры при относитель-
но небольших подачах. Различают многоступенчатые нисосы сек-
ционного н спирального типа. В секционном иаспсе жидкость
поступает последовательно из одного колеса в другое w[wa направ-
ляющие аппараты, которые имеются в каждой секции. о|>пус мно-
гоступенчатого насоса секционного типа состоит ил отдельных сек-
ций н двух крышек, соединенных стяжными болтами (рис. 2.17).
Осевое давление в многоступенчатых насосах секционного типа
воспринимается гидравлической пятой. Рабочие lui.iciii п направ-
ляющие аппараты изготовляют обычно нэ чугуна, уплотняющие
кольца — из бронзы, вал — нэ стали.
ГОСТ 10407—70 «Насосы центробежные мпоюстунепчатыс сек-
ционные» регламентирует параметры двух групп секционных насо-
сов типа ЦНС с подачей от 8 до 650 мэ/ч: нормальной и высоко-
напорной. Насосы нормальной группы раэвгшлют напор от 50 до
1440 м, а высоконапорной — от 600 до 1900 м.
В обозначение насоса входят дпе группы цифр Первая группа
цифр обозначает подачу, м*/ч, вторая группа цифр — напор, м, да-
лее следует написание ГОСТа, например ЦНС 60— 100 ГОСТ
10407—70. Ранее секционные многоступенчатые насосы оболиача-
лись буквами МС. К недостат-
кам секционных многоступен-
чатых насосов относится боль-
шие осевые усилия, низкий
КПД (0,6—0,75) и сложность
изготовления, сборки и раз-
борки.
Многоступенчатые насосы
спирального типа конструктив-
но более совершенны и обла-
дают более высоким КПД. чем
секционные насосы. Насосы
спирального типа изготовляют
двух- и четырехступенчатыми.
На рис. 2.1Й,а показана схема
движения жидкости в двухсту-
пенчатом насосе спирального
типа, а на рис. 2,18,6 —в че-
тырехступенчатом. Как видно
из схемы, колеса расположены
таким образом, что осевые дав-
лении частично уравновешива-
ются. В двухступенчатых насо-
сах жидкость поступает из од-
ного колеса в другое по внут-
реннему перепускному каналу.
В четырехступенчатых насосах
жидкость поступает последова-
тельно из первого колеса во вто-
рое, третье и четвертое по пе-
репускным каналам или по на-
ружной перепускной трубе.
Корпус двухступенчатого насо- >■«" у™» р«"№« «теля
са спирального типа имеет го-
ризонтальный разъем, что дает возможность осматривать и ремон-
тировать иасос, не демонтируя прилегающий трубопровод. Остаточ-
ные осевые усилия в таких насосах воспринимаются упорными или
раднальио-упорными подшипниками. Двухступенчатые спиральные
насосы используют в основном в качестве конденсатиых насосов на
ТЭС. Многоступенчатые центробежные насосы спирального типа
по сравнению с секционными обладают рядом преимуществ: более
высоким КПД (0,75—0,78), уравновешенным осевым давлением,
простотой сборни и разборки, отсутствием направляющих аппара-
тов, что позволяет значительно обтачивать колеса без заметного
снижении КПД.
Кроме горизонтальных многоступенчатых насосов, изготовляют
секционные мчогоступенчатые насосы с вертикальным валом, но
они предиаэиачаются в основном для подачи воды нэ скважин. Их
описание см. далее в главе 6.
Осевые насосы. Осевыми называются лопастные насос ,
Рис 2 19. Осевой насос типа О
Г—рябочп мол к о: J— muipi; з —
няЛ пояшнпння; 4 — ■ыпрцлиошнй I
Sit; S — диффузор; i — or tee; 7 —
— шток ynpiMi—
S— примни поашнпв
■од iiaiiRiuiii поюрот» Д
торых жидкость движется через рабочее колесо и ипир.шлл-шш его
осн. Основные технические характеристики осспих наооот указа-
ны в ГОСТ 9366—80 «Насосы осевые. Общие технические усло-
вия». Согласно этому ГОСТу, осевые насосы ияппоилиют двух ти-
пов: с жестко закрепленными лопастями колегн ж гпк г лопаст-
ные насосы (типа О) и с поворотными лопастями колес:) -пово-
ротно-лопастные насосы (типа ОП). Возможности ii.i емсиии угла
установки лопастей в насосах типа ОП позволяет ре гул и шшть по-
дачу и напор насоса в гораздо более широких пределов чем в на-
сосах типа О с жестко закрепленными лопастями колес,-). Пысокий
КПД насоса типа ОП при этом сохраняется.
Рабочее колесо осевого насоса состоит из нтулкп «Спекаемой
формы, на которой укреплены лопасти. Втулки и лошнтн осевого
насоса в основном исполнении отливаются из чугун и стали, а в
морском; исполнении — из бронзы. Жидкость iioeiyiiaci и насос че-
рез входной патрубок. Во входных патрубках насосов некоторых
типов имеются направляющие аппараты в виде неподвижных ло-
пастей обтекаемой формы. Непосредственно за рабочим колесом
(по ходу жидкости) расположен выправляющие ашшрпг для уст-
ранения вращательного движения жидкости.
В осевых насосах типа О и ОП в onion ним исполнении (рис.
2.19) жидкость отводится под углом (')()" к iil'|)tiik;i;mi. It малогаба-
ритных осевых насосах жидкость отводится под унтм 90" Вал
осевых насосов типа ОП полый, внутри него ii]>o\ojun инок меха-
низма разворота лопастей, Механизм pa.ojo отп лопастей может
иметь ручной, электрический или гидравлический нриипд Следует
иметь в виду, что в случае ручного привода угод усинюикн лопа-
стей можно изменять только при неработающем насосе, инструк-
ция рабочего колеса осевого насоса предопределяет особенности
его работы: такие насосы рассчитаны на подачу больших рисходов
жидкости (до 140 тыс. м^/ч) при относительно небольших ii;iпорах
(4—20 м). Большой коэффициент быстроходности оОуслпилпвает
и другую особенность осевых насосов — в болыишитис слупи-вони
рассчитаны на работу под заливом. Поэтому при проекпфиванин
насосных установок осевые насосы устанавливаются тик, чгоГ>ы ра-
бочее колесо размещалось ниже уровня воды н приемном камере.
Осевые насосы отличаются простотой конструкции и компакт-
ностью, меньшей по сравнению с центробежными нмеосл и массой,
возможностью подачи загрязненных жидкостей. макшосп, кон-
струкции особенно ценна при подаче больших рпемыон жидкости,
так как позволяет значительно сократить размены насосной стан-
ции. Осевые насосы применяют в оросительных успшоиках и на-
сосных станциях первого подъема систем водостб/кпнш. а также
для перекачки стопной жидкости и активного ила ил канализаци-
онных очистных сооружениях.
Насосы для сточных жидкостей (фекальные) и грунтовые на-
сосы. Фекальные насосы предназначены для перекачивания сточ-
ных вод, илое и жидкостей, загрязненных механическими примеся-
ми, находящимися во взвешенном состоянии. Поэтому такие насосы
должны иметь достаточно большие проходные каналы, гарантн-
38
Горизонтальный фекалии
ФГЧ50/57.5
■олтсо; 3 — корпус: 9 — пЯм:
S. в — подшапн1о(ые овори:
7 — 1ронштсЙ1; 9 — «алыми
Рис. 2 21. Вертикальный фекаль
/ — корпус i*cdci; 3 — опорка плит»
\ насос
рующие бесперебойную работу. С этой
целью рабочие колеса фекальных на-
сосов изготовляют с небольшим чис-
лом (2—4) лопастей обтекаемей фор-
мы. Кроме того, в корпусе устраива-
ют специальные люки для осмотра н
чистки насосов.
Основные параметры выпускаемых
до настоящего времени центробежных
фекальных насосов указаны в ГОСТ
11379—73 «Насосы центробежные фе-
кальные. Основные параметры». По
этому ГОСТу предусмотрен выпуск фе-
кальных насосов четырех основных ти-
пов: горизонтальные типа ФГ, верти-
кальные типа ФВ, одноступенчатые и
двухступенчатые.
Горизонтальный фекальный одно-
ступенчатый консольный насос
с осевым подводой жидкости показан на рис. 2.20. Опора насоса
выполнена в виде кронштейна, к фланцу которого прикреплен кор-
пус упрощенной формы со всасывающим и нагнетательным патруб-
ками. Всасывающий патрубок снабжен люком для прочистки. Вто-
рой люк для прочистки устроен в верхней части корпуса насоса.
Напорный патрубок обычно расположен вертикально, н|>м необхо-
димости он может быть повернут на 90° в любую сторону. Вал на-
соса вращается в подшипниках качения, а у крупных насосов —
в подшипниках скольжения. Уплотнением вала является сальнико-
вая набивка. Для охлаждения н промывки сальникового уплотне-
ния, а также для создания гидравлического затвора во время ра-
боты насоса к сальнику подается техническая вода под даиленнем,
па 0,03—0,05 МПа (0,3—0,5 кгс/см1) превышающим давление в на-
порном патрубке насоса.
Широкое распространение получили вертикальною фекальные
насосы. Вертикальные насосные агрегаты с небольшой подачей кон-
структивно решены в виде блока с электродвигателем' (рис. 2.21).
Вал насоса имеет верхнюю и нижнюю опоры. В верхней опоре, ук-
репленной на плите, расположена пята, воспринимающая осевую
силу вращающихся деталей насоса. Нижняя опора расположена в
насосе и состоит из двух подшипников — радиального шарикового
и текстолитового упорного. Корпус насоса с помощью трубы соеди-
нен с опорной плитой. Внутри трубы проходит вал насоса. Для
смазки текстолитового подшипника к нему должна быть подведе-
на чистая (техническая) вода.
Крупные вертикальные фекальные насосы выпускают с осевым
подводом. Корпус насоса выполняется с разъемом в горизонталь-
ной плоскости (рис. 2.22). Как видно из рисунка, насос и электро-
двигатель устанавливаются на раздельных фундаментах. Осевые
силы н нагрузку от действия веса вращающихся частей втаких на-
АО
сосах воспринимает пята электродвигателя, находящаяся в масля-
ной ванне.
С I января 1983 г. введен новый ГОСТ па насосы для сточных
жидкостей — ГОСТ 11379—80Е «Насосы динамические для сточ-
ных жидкостей. Общие технические условия». Согласно этому
ГОСТу должны изготовляться насосы типов СД—центробежные и
СДС — свободно-вихревые. Насосы типа СД должны изготовлять-
ся в горизонтальном и вертикальном исполнении, а также полупо-
гружные. Эта серия насосов должна обеспечивать подачу от 7 до
10600 mVh с напорами от 5,5 до ПО м при перекачивании жидко-
сти, содержащей не более 1 % абразивных частиц размером до
5 им. Основные технические характеристики насосов СД (подача,
напор) близки к характеристикам фекальных насосов типа Ф.
В обозначениях насосов для сточных вод первые буквы означают
тип насоса, первая группа цифр— подачу, мэ/ч, вторая группа
цифр — напор, м; далее ставят обозначение климатического ис-
полнения и номер ГОСТа. Например, горизонтальный насос типа
СД с подачей 100 мэ/ч н напором 40 м, климатического исполнения
У4 (по ГОСТ 15150—69) обозначается тан: СД 100/40-У4-ГОСТ
11379—80Е. Сопоставление обозначений насосов, изготовляемых
по ГОСТ 11379—73 и 11379—80Е, приведено в табл. 2.3.
Эа последнее время в нашей стране и за рубежом для упроще-
ния эксплуатации насосов для перекачкн сточных вод и других
жидкостей, содержащих крупные взвешенные и плавающие вклю-
чения, разрабатывается ряд насосов новых типов.
Таблица 23
Обммчык по ГОСТ I Обоим» я> ГОСТ
11379—73
Ф 16/27
Ф 145/10
Ф 29/40
Ф 25,5/14.5
Ф 51/58
Ф 45/21
Ф 57.5/9.5
Ф 115/36
Ф 81/31
ф 81/18
Ф 144/46
Ф 144/10,5
Ф 216/24
Ф 234/63
Ф 2555/39.5
Ф 255/15.5
11379—80Б | 11379—73
СД 16/25 I Ф 450/575
СД 16/10 1 Ф 540/95
СД 32/40 В Ф 450/22,5
СД 25/14 1 -
СД 50/56 1 ф 800/33
СД 50/22,5 Л -
СД 50/10 | —
СД 100/40 | ф 1440/17,5
СД »/32 Ф 2400/75,5
СД вО/18 Н ФВ 2700/26,5
СД 160/45 | ФВ 400/28
сд 160/ю Л _
СД 250/22.5 | _
СД 250/63 1 ФВ 7200/29
СД 250/40 9 ФВ 9000/63
СД 250/14 1 ФВ 9000/45
11379-CIE
СД 4W/56
СД 450/95
СД 450/22,5
СД 450/10
СД 600/32
СД 800/14
СД 1400/56
СД 1400/18
СД 240O/7S
СДВ 2700/26.5
СДВ 4000/28
СДВ 3600/80
СДВ 7200/80
СДВ 7200/29
СДВ 9000/63
СДВ 9000/45
Рис. 2.24. Песковы» насос
J — передки* крыши: 3 — футероеке; J—корпус.
Центробежные фекальные насоси иэготонлиют с колесами,
снабженными устройствами (ножами) длн п.рмсльчения крупных
включений.
Такой насос одновременно с пс-рскачшиинк-м жидкости вы-
полняет функцию дробилки, т. с. и ил потен пинии /юбилкой.
Применение таких насосов упрощает эксплуатацию нлеосных уста-
новок. Это в первую очередь касается автоматшшрмшшммч насос-
ных станций, на которых отпадает или сущестнеино сокращается
необходимость эксплуатации дробилок и устроистл дли удаления
твердых включений, задержанных на решетках. I) шпион стране
такой насос разработан НИКТИ МКХ УССР (г. Кнсн).
Для перекачки сточных вод, содержащих включении больших
размеров, используют свободно-вихревые насоси (СПП), которые
по принципу действия относятся к лопастным насосам ipc-нмн. От
центробежных эти насосы отличаются тем, что открыто рабочее
колесо размещено в кармане задней стенки корпус;) насоса (рис.
2.23). При этом между торцом колеса образуется h;iMi|>;i, свобод-
ная от вращающихся частей. Ширина этой камеры |>;iiui:i диаметру
напорного патрубка на уровне языка створа Чоре.г риСючсо колесо
проходит только часть общего потока поступающей н нлепс жидко-
сти—так называемый циркуляционный поток, состлилшощнн 15—
25 % подачи насоса. Остальной части жидкости, поступающей в
насос, энергия передается путем вихревого энергообмена с цирку-
ляционным потоком. Широкая проточная полость, свободная от
движущихся деталей, и открытое рабочее колесо способствуют то-
му, что насос практически не засоряется, а следовательно, сущест-
венно снижаются трудовые затраты на его эксплуатацию. Однако
КПД у свободно-вихревых насосов ниже, чем- у центробежных, и
составляет 45—55%. В настоящее время промышленность выпус-
42
Рис. 2.23. Схема с в обо.1
но-вихревого
I — «опус; 3—■мсыенош.нй
штртОок; 3 — непарный ле-
том; 1 — ребочее колесо
кает свободно-вихревой насос ФГС 81/31 с номинальной подачек
81 м3/с н погружной центробежный моноблочный фекальный элек-
тронасос марки ЦМФ 160-10-У5 с рабочим колесом свободно-вих-
ревого типа.
Для перекачивания пульп, а также производственных сточных
вод некоторых видов с большим количеством тяжелых механиче-
ских примесей, в том числе абразивных (песок, окалина, шлак и
т. п.), применяют грунтовые и песковые насосы.
Грунтовые насосы типа Гр одноступенчатые консольного типа с
четырехлопастным рабочим колесом одностороннего входа изго-
товляются согласно ГОСТ 9075—75.
Корпусы таких насосов имеют разъем в вертикальной плоско-
сти. Этн насосы предназначены для перекачивания пульп с плот-
ностью до 1,3 кг/л.
Основные параметры Песковых центробежных насосов установ-
лены ГОСТ 8388—77 «Насосы центробежные песковые. Типы и ос-
новные параметры». В. настоящее время промышленность выпус-
кает песковые насосы типа Пс с подачей от 50 до 200 мэ/ч для пе-
рекачивания пульпы с плотностью до 2—3 кг/л (в зависимости от
марки насоса). Конструкция пескового насоса типа Пр приведена
на рис. 2.24. Как видно из рисунка, корпус насоса, входной и вы-
ходной патрубки гуммированы, что предотвращает быстрый износ
насоса.
К сальниковым уплотнениям насосов типа Пр (так же, как и
насосов типа Гр) необходимо подводить чистую воду под давлени-
ем, равным 0,8— I рабочего давления насоса.
В последнее время получают распространение погружные кана-
лизационные электронасосы небольшой мощности. Разработана и
освоена серия погружных электронасосов типа ЦМК (рис. 2.25).
Это погружной моноблочный агрегат со встроенным электродвига-
телем, герметизированным от попадания сточной жидкости во вну-
треннюю полость. Насосная часть—одноступенчатый центробеж-
ный насос с двухлопастным рабочим колесом, закрепленным на
консольной части вала электродвигателя Отвод насоса — спираль-
ный. Полости всасывания и нагнетания разделены с помощью ла-
биринтного уплотнения.
Канализационный электронасос комплектуется специальным
приспособлением для автоматической стыковки его с напорным
трубопроводом без использования обычных крепежных средств,
что позволяет демонтировать насос без опорожнения колодца (ре-
зервуара), где он установлен.
При производстве строительных работ для открытого водосли-
ва, а также для перекачивания загрязненных, в том числе сточных,
вод получили распространение погружные моноблочные центров
бежные электронасосы типа ГНОМ (рис. 2.26). Согласно ГОСТ
20763—75 эти насосы должны изготовляться с подачей от 10 до
400 м°/ч при напорах от 10 до 40 м.
Рабочее колесо электронасоса типа ГНОМ полуоткрытого типа,
литое, из износостойкого материала, закреплено на валу электро-
43
двигателя. Электродвигатель специального исно.'нк-нин асинхрон-
ный с короткоэамкнутым ротором. Ротор оращастсл а двух шари-
коподшипниках, установленных в верхней и нижнем крышках. Меж-
ду рабочим колесом и нижним подшипником размещена масляная
камера с расположенным в ней узлом уплотнения. Масло в камере
предназначено для смазки и охлаждения пар трения торцевых уп-
лотнений. Оно же служит гидравлическим затвором для предотвра-
щения проникновения перекачиваемой жидкости в полость эле К'
тродвигателя. Наличие масляной камеры несколько усложняет экс-
плуатацию насосов типа ГНОМ по сравнению с эксплуатацией
насосов типа ЦМК. Перекачиваемая жидкость засасывается рабо-
чим колесом и подается в кольцевую щель между электродвигате-
лем и кожухом. Далее жидкость попадает в напорный патрубок
и нагнетается через резиновый рукав. Насосы типа ГНОМ способ-
ны перекачивать жидкость плотностью до 1250 кг/м3 при содержа-
нии твердых механических примесей максимальным размером до
5 мм до 10 % по массе.
За рубежом погружные электронасосы для перекачивания сточ-
ных вод получили большое распространение. Шведская фирма
«Флюгт» выпускает большой ряд типоразмеров погружных насосов
для сточных вод, включая и крупные насосы с подачей до 4000 м'/ч-
На рис. 2.27 показан один из таких насосов. Применение по-
гружных насосов для перекачки сточных вод позволяет существен-
но уменьшить размеры насосных станций, а следовательно, снизить
их стоимость.
Насосы для химически активных жидкостей. Насосы этого клас-
са предназначены главным образом для химической промышленно-
сти. В системах водного хозяйства такие насосы применяют для
перекачивания растворов различных реагентов, в первую очередь
раствора коагулянта. Применяют их и для перекачивания агрес-
сивных по отношению к черным- металлам сточных вод промыш-
ленных производств. Типы и основные параметры центробежных
насосов для химических производств указаны в ГОСТ 10168—75.
Основные технические требования к таким насосам приведены в
ГОСТ 15110—79Е. Согласно этим ГОСТам, насосы для химических
производств изготовляются следующих типов:
X, АХ, ТХ—горизонтальные, консольные на отдельной стойке;
ХБ — горизонтальные, межопорные, одноступенчатые и много-
ступенчатые, с рабочими колесами одностороннего входа;
ХД — горизонтальные, межопорные, с рабочими колесами дву-
стороннего входа;
ХИ, АХИ, ТХИ — погружные, вертикальные, с опорами вне пе-
рекачиваемой жидкости;
ХП, АХП — погружные, с опорами в перекачиваемой жидкости.
Насосы указанных типов должны изготовляться следующих
конструктивных исполнений: М — моноблочные; Р — с повышен-
ным (избыточным-) давлением на входе; О — обогреваемые или
охлаждаемые; С — самовсасывающие.
Для особо химически активных жидкостей изготовляют центро-
бежные одноступенчатые насосы из керамнчееннх материалов и
эпоксидных смол. Типы и основные параметры таких насосов ре-
гламентированы ГОСТ 22570—77. Согласно этому ГОСТу насосы
должны изготовляться с подачей от Э до 460 м3/ч и напором от 6
до 95 м. Наибольшее распространение имеют насосы типа X, АХ и
ТХ. Эти насосы изготовляют на унифицированных опорных стой-
ках и подшипниках. На рис. 2.28 показан разрез насоса X 20/31.
Рис 2 2S. Центробежный насос типа Х2
2 — смьннк; Л — эащнтнэк пупка. 4 — ил
Материал проточной части насоса — иысокпк(н\ шктмн пплв. Из
такого же материала выполнена н защитниц птул л ii;i.i,i
Ранее в обозначения насосов дли хнмнчсскич ирпи иш.-н in пхо-
дили диаметр входного патрубка и числи оисгромгикк-ш И ГОСТ
10168—75 приведена таблица памт-им niipciiiiinx «ido нмчснмн на-
сосов. Например, насос X 20/31 ратч- оСипнлч.-ин-н '.' ■(!. л насос
АХ 90/19—5АХ-9.
§ 14. Пуск, остановка
н эксплуатация центробежных насосов
Перед пуском центробежных насосов всасывающим ipyConpo-
вод и внутреннюю полость корпуса насоса следует .чалит!, перека-
чиваемой жидкостью. Существует несколько способом оливки
центробежных насосов: из напорного трубопровода, нутом отсасы-
вания воздуха вакуум-насосом или струйным насосом* (эжекто-
ром). Заливка насоса из напорного трубопроподл (рис 2.29, а)
возможна при наличии на всасывающей линии приемном) клапана.
Заливку необходимо продолжать до тех пор, покл m:i нгидушного
крана насоса не польется вода. Заливку на сое л нутом шеасывания
иоздуха струйным насосом (см. рис. 2.29,6) или илкуум-насосом
(см. рис. 2.29, в) применяют, как правило, на крупных или авто-
матизированных насосных станциях. Обычно неполную г один или
два вакуум-насоса для заливки всех насосов лаймом стлшшн. Для
этого устанавливают общий циркуляционный бачок и есть воздуш-
ных всасывающих линий, идущих к каждому насосу.
Расчетную производительность вакуум-насоса Q,,». м3/мин,для
предварительных подсчетов определяют, исходя из максимально
допустимого времени заливки насоса, имеющего самый длинный
всасывающий трубопровод,
* Принцип действия н устройство струйных насосов см далее в § 26.
где ff\p н В7» — объем воздуха соответственно во всасывающем трубопроводе и
насосе, и1; /Л — высота столба жидкости, соответствующая барометрическому
.давлению (для воды обычно //■••10 и); Ht»— геометрическая высота всасыва-
ния, м; Г —времн, требуемое для создания необходимого разрежения, мни (для
пожарный насосов Т<2 мин): к, — коэффициент запаса, принимаемый в зависи-
мости от длины всасывающего трубопровода равным 1,05—1,15.
При заливке насосов, перекачивающих загрязненную жидкость,
необходимо, кроме того, предусматривать приспособления, предот-
вращающие попадание загрязнений в вакуум-насос.
Заливка насосов путем отсасывания воздуха эжектором осуще-
ствима при достаточно высоком давлении в напорном трубопрово-
де. Эжектор присоединяют и верхней части корпуса насоса (см.
рис. 2.29,6). Перед пуском эжектора задвижку на напорном тру-
бопроводе закрывают, а насос включают тогда, когда эжектор на-
чинает откачивать вместо воздуха перекачиваемую жидкость.
В некоторых случаях на насосных станциях, оборудованных круп-
ными насосами, для питания эжекторов специально устанавлива-
ют вихревой или центробежно-внхревой насос.
Перед пуском залитого тем или иным способом насоса нужно
открыть кран у манометра и включить электродвигатель. При этом
эалвнжка на напорном трубопроводе должна быть закрыта. После
того, как насос разовьет требуемую частоту вращения, а манометр
покажет соответствующее давление, следует открыть кран вакуум-
метра и краны на трубах, подводящих воду к сальникам. Если
подшиппини насоса охлаждаются водой, то необходимо открыть и
краны на трубах, подводящих волу к подшипникам, и только пос-
ле этого можно открыть задвижку на напорном трубопроводе. Сле-
дует отметить, что в тех случаях, когда это не приводит к опасным
перегрузкам электродвигателя, запуск насоса допустим и при от-
крытой задвижке на напорном трубопроводе.
Таблица 2.4
Hti
Насос «не эапу-
сдается», т. е. пос-
ле пуска лвнгате
ля не подает жид-
кость
Подача насоса
в процессе рабо-
ты пэчает
Уменьшение на-
пора в процессе
работы насоса
Перегрев двига-
теля вследствие
его перегрузки
Вибрации и шум
прн работе насос-
ного агрегата
Веамокп с прнч
1. Неплотность всасываю-
щей линии
2 Скопление воздуха в кор-
пусе насоса
Э. Эахупоркз трубок гидрав-
лического сальника
1. Уменьшение частоты вра-
щения
2. Просачивание воздуха во
всасывающую линию или в
корпус насоса через сальники
3. Засорение каналов рабо-
чего колеса
А. Увеличение сопротивлений
в напорном трубопроводе
5 Увеличение высоты вса-
сывания
6. Механические поврежле-
нолец;
б) попрежденн
леса
1. Уменьшение частоты вра-
щения
2. Разрыв напорного трубо-
провода
Э Палич
4. Механические поврежде-
ния у плотните л ьных колец нли
рабочего колеса
1. Увеличение частоты вра-
щения выше расчетной
2 Увеличение подачн насоса
выше допусти и ой
3. Механические поврежде-
ния электродвигателя нлн на-
соса
1. Неправильная установка
агрегата
2. Частичное засорение кана-
лов рабочего колеса
3. Ослабление креплений тру-
бопроводов
СпвеМ! устрмсина
Осмотреть трубопровод и
устранить неполадку
Повторить а влипну насо-
са водой
Осмотреть н прочистить
трубки
Проверить исправить
двигатель
Подтянуть сальники или
сменить в них набивку
Осмотреть колесо и про-
чистить его каналы
Проверить все залпнжкп
it места возможного засо-
рения трубопроводов
Осмотреть всасывающий
трубопрово; н приемный
клапан
Сменить нппрежденн
Летали
Проверим- дннгатсль
Осмотреть напорный тру-
бопровод и устранить течь
Проверить исасывающнЙ
трубопровод пли сченнть
набивку салмшка
Cmcihitii нпирелдсни
детали
Пропсрить двигатель я
систему пилнлючення к
электросети
Прикрыть задвижку ив
напорном трубопроводе
Проверить двигатель и
насос, сменить поврежден-
ные детали
Проверить установку аг-
регата
Осмотреть и прочистить
колесо
Подтянуть крепления
Продолжение табл 2 4
Нслоладм
Возможные причин и
4. Явления кавитации вслед-
ствие чрезмерно большой вы-
соты всасывания
5. Мсяаннческнс повреждс-
а) заедание вращающихся
частей
б) прогиб вала;
в) нэиос подшипкм
Способ устранения
Остановить насос н принять
меры к снижению высоты
всасывания
Сменить ловрежденн
детали
Во время работы центробежного насоса необходимо:
1) наблюдать за тем, чтобы смазочные кольца свободно враща-
лись на валу, а температура подшипников не превышала указан-
ной в паспорте насоса (обычно 60— 70°С);
2) поддерживать уровень масла в подшипниках на требуемой
высоте (по маслоукаэателю); после 800—1000 ч работы следует
сменить масло, предварительно прочистив корпусы подшипников;
3) своевременно подтягивать сальники, чтобы вода из ннх про-
сачивалась лишь редкими каплями; это необходимо для предохра-
нения вала от срабатывания набивкой.
При обслуживании насоса требуется строго соблюдать прави-
ла техники безопасности. Следует иметь в виду, что особую опас-
ность представляют вращающиеся детали (муфта, вал). В процес-
се эксплуатации насоса могут встретиться различные неполадки.
Наиболее часто встречающиеся неполадки и способы их устранения
приведены в табл. 2.4.
В заключение еще раз отметим, что из всех существующих кон-
струкций насосов лопастные насосы получили самое большое рас-
пространение во всех отраслях народного хозяйства. В системах
водоснабжения и канализацнн нэ группы лопастных насосов шире
всего используются центробежные насосы, в силу того, что они об-
ладают высоким КПД, просты и надежны в эксплуатации и допус-
кают регулирование подачи и напора относительно простыми сред-
ствами. В насосных установках и на насосных станциях с неболь-
шой подачей чаще всего применяются центробежные консольные
насосы, а на насосных станциях со средней и большой подачей
центробежные двусторонние насосы с разъемом в горизонтальной
плоскости (типов Д и СЭ). Насос выбирают в зависимости от на-
значения, подачи и заданного напора насосной установки. Для под-
бора конкретного типоразмера насоса необходимо учитывать сов-
местный режим работы этого насоса и системы, в которую он по-
дает жидкость (см. гл. 3).
ГЛАВА 3. ОСНОВЫ РАСЧЕТА РЕЖИМОВ РАБОТЫ
ЦЕНТРОБЕЖНЫХ И ОСЕВЫХ НАСОСОВ
§ 15. Характеристика центробежного насоса
Графическая зависимость основных технических показателей
(иапора, мощности, КПД, допустимой высоты всасывания) от по-
дачи при постоянных значениях частоты вращения рабочего коле-
са, вязкости и плотности жидкости на входе в насос называется
характеристикой насоса.
Характеристика зависит от типа насоса, его конструкции и со-
отношения размеров его основных узлов и детален. Различают тео-
ретические и экспериментальные характеристики насосов.
Теоретические характеристики получают, пользуясь основными
уравнениями центробежного насоса, в которые вводят поправки на
реальные условия его работы. На работу насоса влияет большое
число факторов, которые трудно, а иногда и невозможно учесть,
поэтому теоретические характеристики насоса неточны и ими прак-
тически не пользуются. Истинные зависимости между параметрами
работы центробежного насоса определяют экспериментально, в ре-
зультате заводских (стендовых) испытаний пасосл млн его модели.
Насосы испытывают иа заводских непитательных стлмциях. Мето-
дика испытаний насосов устапоплепа ГОСТ (il.'M 71. Для испыта-
ния насос устанавливают на стекло, оГшруломлшшм аппаратурой и
приборами для измерения расхода, диплопии, максуна н потребля-
емой мощности. После пуска насоса нидачу рсчулпруют изменени-
ем степени открытия задвнжкн на напорной липни. Таким образом
устанавливают несколько значений подачи и измеряют соответст-
вующие этим значениям величины напора и потребляемой мощ-
ности.
В некоторых случаях насосы испытывают на месте их установ-
ки (например, а насосной станции). Это прежде всего относится к
крупным насосам, а также к тем случаям, когда характеристики
насоса существенно изменяются под влиянием условий эксплуата-
ции.
Полученные в результате экспериментальных измерений значе-
ния подачи Q, иапора И и мощности N, а также вычисленные по
этим величинам значения КПД наносят на график и соединяют
плавными кривыми. Обычно все три кривые накосит на один гра-
фик с разными масштабами по оси ординат (рис. 3.1).
Характеристики насоса имеют несколько отличительных точек
или областей. Начальная точка характеристики соответствует ра-
боте насоса при закрытой задвижке на напорном патрубке (Q = 0).
В этом случае насос развивает напор Я<> и потребляет мощность
W0- Потребляемая мощность (около 30% номинальной) расходует-
ся иа механические потерн и нагрев воды в насосе. Работа насоса
при закрытой задвижке возможна лишь непродолжительное время
(несколько мииут).
Оптимальная точка характеристики m соответствует макси-
мальному значению КПД. Так как кривая Q—т\ имеет в зоне оп-
тимальной точки- пологий ха-
рактер, то на практике поль-
зуются рабочей частью харак-
теристики насоса (зона между
точками о и Ь иа рис. Э.1), в
пределах которой рекоменду-
ется его эксплуатация. Рабо-
чая часть характеристики зави-
сит от допустимого снижения
КПД, которое принимают, как
правило, не более 2—3 % мак-
симального его значения.
Максимальная точка харак-
теристики (конечная точка
кривой Q—H) соответствует
тому значению подачи, после
достижения которого насос мо-
жет войти в каинтационныЛ режим.
На заводских характеристиках многих насосов наносят еще од-
ну кривую Q—Дйдоп или Q—ff*j«- Эта кривая дает значения до-
пустимой высоты всасывания в зависимости от подачи насоса. Кри-
вую Q—ДАдоп получают при испытании насоса на стенде, позволя-
ющем создавать различные значения полной высоты всасывания
при заданной подаче насоса. Кривой Q—AAttoD пользуются при про-
ектировании насосных установок и насосных станций.
Основной кривой, характеризующей работу насоса, является
кривая зависимости напора от подачи Q—Я. В зависимости от кон-
струкции насосов форма кривой Q—И может быть разной. Для
разных насосов существуют кривые, непрерывно снижающиеся, и
кривые с возрастающим1 участком (имеющие максимум). Первые
называют стабильными, а вторые' нестабильными (лабильными)
характеристиками. В свою очередь кривые обоих типов могут быть
пологими, нормальными и крутопадающнми.
Вид характеристики насоса п значительной степени зависит от
его коэффициента быстроходности Основные виды характеристик
центробежных и осевых насосоо см. о табл. 2.1.
Крутизну характеристики К, %. обычно определяют по форму-
(//. — Н„) 100
(3.1)
где Нй — напор насоса ирн Q—0; Нт — напор при максимальном значении КПД.
При крутизне 8—12 % характеристики считают пологими, при
крутизне 25—30 % — крутопадаюшимн. Выбор насоса с пологой,
нормальной или крутопалающей характеристикой зависит от усло-
вий его работы в системе.
При расчете систем водоснабжения с использованием ЭВМ воз-
никает необходимость иметь аналитические выражения лля рабо-
чих участков характеристик Q—H насосов, Обычно такая характе-
ристика задается двучленом вида
H = Hap-Sa<P,
где H^f,— напор, раэшшасмиЛ мри закрытой ээдиижк
ирн 0—0: S„ — 1 ндравлнческое сопротивление маесса
Эта формула приближенна н отображает фактическую кривую
Q — Я в узком диапазоне расходов. Формулы для определения Нщ,
и Sn приводятся в инструкциях по выполнению гидравлических
расчетов систем водоснабжения. Существуют формулы, более точ-
но отражающие фактические кривые Q — И, например
где At н Аз— постоянные члены, определяемые так же, как IInp н Sir.
Характеристика Q — H насоса существенно зависит от разме-
ра его основного элемента — диаметра рабочего колеса. Формулы
(2.67) — (2.69) характеризуют зависимость подачи и напора от ди-
аметра рабочего колеса. Пользуясь этими зависимостями, можно
построить кривые Q — Н для любого значения диаметра рабочего
колеса в пределах рекомендуемых степеней их обточкн (срезок).
Если на характеристиках, соответствующих необточенному и
максимально обточенному рабочим колесам, нанести точки, огра-
ничивающие рабочие зоны, и соединить их прямыми линями, то по-
лучится криволинейный четырехугольник, называемый зоной реко-
мендуемой работы насоса, или полем Q — И насоса (рис. 3.2, а).
Применение полей Q — Н облегчает подбор насоса для заданных
условий, так как для любой точки, лежащей внутри поля, может
быть использован насос данного Tirnopajucpa с той или другой сте-
пенью обточкн рабочего колеса.
Эаводы-нзготовнтслн обычно поставляют насоси с колесами од-
ного из трех размеров: необреэаннымн, чему соответствует верхняя
кривая Q — л на рис. 3.2, а; обрезанными (кривая а—а на рис.
3.2, а) н максимально обрезанными (кривая Ь—Ь на рис. 3.2, а).
На этом же графике накосят кривую Q—т\0а, соответствующую
значениям КПД иасоса с максимально обрезанным колесом-.
Для удобства выбора насосов часто ноля Q — И насосов одно-
го типа наносят на общий график, откладывая по оси абсцисс ло-
гарифмы подач или подачи на логарифмической сетке (прнл. 2—9).
Поля Q — И насосов приводятся в ГОСТах, регламентирующих
типы и основные параметры соответствующих насосов, а также в
соответствующих каталогах.
Для некоторых насосов заводы-изготовители представляют ха-
рактеристики в несколько ином, чем показано на рис. 3.2, а, виде.
Кривые Q—И для колес с различной степенью обточкн (различ-
ного диаметра) наносят сплошными линиями, шкалу и кривую
КПД не наносят, а показывают на графике изолинии равных зна-
чений КПД (рис. 3.2,б). Пользуясь такими характеристиками,
легче установить оптимальные рабочие зоны насосов.
Для большинства же насосов заводы приводят характеристики,
аналогичные приведенной па рис. 3.2, а. Одна из таких характерис-
тик иасоса представлена на рис. 3.3.
Приведенные выше характеристики относятся к насосам с пос-
тоянной частотой вращения. В ряде случаев изменить характерис-
тику насоса можно путем изменения частоты вращения рабочего
■?? Рнс. 3.3. Характеристика центробеж-
» i„™ нвс«а Д200-36 (п-Н50 об/мин)
Q 40 80 120 №200 240Q,M3/v
колеса. Заводы-изготовители устанавливают максимально допус-
тимую частоту вращении насоса данного типа. Поэтому чаще все-
го изменении характеристики достигают путем уменьшения часто-
ты вращении.
Для того чтобы по данной характеристике при частоте враще-
нии п построить характеристики при частотах вращения п,, п3
я,, пользуются законами подобия иентробежных насосов [формулы
(2.62)-(2.64)].
Как известно, частоты вращении электродвигателей насосов п
имеют стандартные значения ( например, 2900; 1450; 960; 750 мин-1
н т. д.). Поэтому характеристики пересчитывают, как правило, на
значения п, указанные в паспортах электродвигателей, в том чис-
ле и многоскоростных (см. гл. 10). Сущность пересчета можно на-
глядно пояснить на примере характеристики Q—H. На кривой
Q—И, соответствующей частоте вращения п, и кривой (Q—Н)п на-
носят точки а, Ь, с, d и е (рис. 3.4,а) с координатами Qa, Ha, Qb.
Нь и т. д. Затем по формулам Qa =(Qun,)fn и Иа^=(Илп\)1п^ вы-
числяют координаты точки а,. Аналогично вычисляют и коорди-
наты точек Ь\, С\ и d|. Соединив плавной кривой эти точки, полу-
чают кривую Q—И насоса с частотой вращения п\. Так же мож-
но построить и кривые Q—H при частоте вращения п3, п3 и т. д.
Соединив сходственные точки (а, а,, а3, .... <V. b, bt, bt, .... b,) кри-
выми, получают так называемые параболы подобных режимов, все
точки которых подобны по частоте вращения.
Если на кривых (Q—H)„, {Q—H)nt и т д нанести точки с рав-
ными КПД и соединить их кривыми, то можно получить так назы-
ваемую универсальную характеристику насоса для всего диапазо-
на частот вращения (см. рис. 3 4,6). На такой характеристике лег-
ко нанести поле насоса при заданном снижении КПД (заштрихо-
ванная часть на рис. 3.4,6).
§ 16. Характеристика системы
к рабочий режим насоса
Установить, в каком режиме будет работать насос, можно лишь
при условии, если известна характеристика системы, в которую
этот насос подает жидкость. В простейшем случае система — это
напорный трубопровод, соединяющий насос с баком*. Как известно,
напор, развиваемый насосом, складывается из геометрической вы-
соты подъема жидкости и суммы гидравлические сопротивлений:
ff = //,+ &„.
где SAn —сумма потерь напора
Величина 2Л„ зависит от диаметра и длины трубопровода, ше-
роховатости его стенок, числа местных сопротивлений и расхода
Q подаваемой жидкости, т. е.
гьв- sv- w+ ац*оф. (3.4)
где £ — полное сопротивление системы; А — удельное сопротивление it» длине
труб; Ащ — удельное местное сопротивление, / — длина трубопровода; 2£ — сум-
ма коэффициентов местных сопротивлений
Ы
Значения/1, по данным Ф. А. Шевелева [10], приведены в ирнл.
10. Удельное местное сопротивление Аы можно найти по формуле
Ам= l6/2gn*d*. (3.5)
где d — диаметр фасонной части, ч
Значения Ан, вычисленные по этой формуле для расходов в
м3/с, приведены в табл. Э.1. Если расход выражен в л/с, то значе-
ния Av. приведенные в табл. Э.1, следует умножить на 10-*.
Таблица 3.1
4. ч
0.01
0.012
0,015
0,02
0,025
0,028
0,032
0,035
Аы
8,26'10*
3,98-10"
1.26-10»
516000
211000
134 000
78 600
55000
1 0,038
0.044
0,05
0.07
0.075
0,1
1 0,125
0,15
Ан
39 600
22 000
13 200
3640
2610
826
338
163
0.2
0,25
0.3
0,35
0,4
0.45
0.5
0,6
лы
51,5
21.1
10.2
5.49
3,23
2,02
1.32
0,638
Л. ■
0,7
0,8
0.9
1
1,1
1.2
1.4
1.6
Аы
0.344
0.202
0.126
0.0827
0.0565
0,0399
0.0215
0.0126
Характеристику системы строят следующим образом. На гра-
фине проводят прямую PD, параллельную оси абсцисс и проходя-
щую от нее на расстоянии Нг (рис. 3.5). Выбирают несколько зна-
чений расхода Q\, Qa, Q3 Qn, вычисляют соответствующие им
значения ЕАП, откладывают эти значения вверх от прямой PD в
точках, соответствующих выбранным значениям расхода, и соеди-
няют полученные точки плавной кривой. Величину Нг называют
статической составляющей характеристики системы, а величину
ЕЛП — динамической.
Как видно из рис. 3.5, для изображенной па нем схемы вклю-
чения насоса в систему возможен один и только один режим рабо-
ты насоса, соответствующий напору и подаче в точке А его харак-
теристики.
На практике схема включения насоса, изображенная на рис.
3.5, встречается редко, так как она неэкономична. Чаще всего на-
сос подключают к баку по схеме, показанной на рис. 3.6, а. В этом
случае режим работы насоса будет меняться по мере наполнения
бака, так как геометрическая высота подъема (статическая состав-
ляющая характеристики системы) увеличивается, а гидравличе-
ские сопротивления остаются без изменения. В период наполнения
бака подача насоса меняется от Q, в начале наполнения до Qj —
в конце. Разница в подаче насоса будет особенно существенной
при большой высоте бака, небольшом общем геометрическом подъ-
еме и пологой характеристике Q—H насоса. Для практических рас-
четов при определении рабочей точки насоса, включенного в систе-
му по схеме, изображенной на рис. 3.6, а, необходимо строить ха-
рактеристику системы, соответствующую расчетным уровням воды
в резервуаре.
На рис. Э.5 и 3.6, а приведены характеристики насоса, работаю-
щего со всасыванием при постоянном уровне воды в источнике (ре-
55
эсрвуаре). Если насос работает с подпором (под заливом) или при
переменном уровне в источнике (резервуаре), то совмещенную ха-
рактеристику насоса и системы строят по схеме, изображенной на
рис. Э.6, б. При этом принимают самый невыгоднейший режим* ра-
боты насоса—самый низкий уровень воды в приемном резервуаре
и самый высокий в напорном баке (точка А\ на кривой Q—л). Во
всех других случаях насос будет работать с большей подачей. Наи-
большая подача будет при минимальном уровне в баке н при
максимальном—в источнике (точка А2 на кривой Q—Н).
Схемы, приведенные на рнс. 3.5—3.6, относятся к так называе-
мым простым системам, в которых насос и напорный бак соеди-
няет одни напорный трубопровод без ответвлений и попутных от-
боров воды (без попутных расходов), Практически же чаще встре-
чаются случаи работы насосов в сложных системах, когда вода от
насоса подается в бак через водопроводную сеть, т. е. через не-
сколько соединенных между собой трубопроводов, имеющих во мно-
гих точках отборы (расходы) воды. В таких случаях характеристи-
ку системы строят по результатам гидравлического расчета сети
для разных схем распределения расходов.
56
§ 17. Устойчивость работы насоса
в системе
Характеристика некоторых центробежных насосов (как прави-
ло, малой быстроходности) неустойчива. Кривая Q—H таких насо-
сов (рис. 3.7) имеет максимум в зоне небольших подач. Если насос
с такой характеристикой подает жидкость в резервуар, из которо-
го она затем1 поступает потребителю, то при некоторых условиях
работы системы может наступить неустойчивый режим работы на-
соса.
Вначале насос работает с большой подачей и система заполня-
ется жидкостью. Если при этом расход жидкости, отбираемой по-
требителем, меньше подачи (QnoT<Qn). то уровень в баке начнет
повышаться, а подача насоса уменьшаться до величины Qi. Если
в этом случае расход жидкости, отбираемой потребителем, будет
меньше подачи насоса, то уровень в бакс возрастет до линии 2—2.
При сохранении условия Q„ot<Qh уровень должен был бы расти
и дальше, но это невозможно, так как насос не в состоянии обес-
печить больший напор.
При этом равновесие нарушается, и система насос — сеть по-
падает в так называемый режим помпажа. Напор, развиваемый на-
сосом, падает до значения напора холостого кода Нц, насос уже
не может удержать давящий на него столб жидкости высотой
Нтлк, и жидкость начинает течь в обратном направлении (если на
напорном трубопроводе насоса не установлен обратный клапан).
Как только уровень понизится, насос возобновит работу с пода-
чей, соответствующей подаче в точке 3 характеристики Q—Я. Ес-
ли режим работы системы к этому времени не изменится, то опи-
санное явление повторится вновь. Неустойчивый режим работы на-
соса в системе приводит к колебаниям подачи и напора и может
сопровождаться гидравлическими ударами в сети.
Анализ графика подачи на рис. 3.7 показывает, что неустойчи-
вый режим работы насоса в системе может наступить в той случае,
когда в какой-либо период времени статический напор в сети под-
нимается выше напора холостого хода насоса, т. е. при условии
ЯеТ>■#£,. Кроме того, причиной возникновения неустойчивого ре-
жима работы центробежного насоса в системе является наличие в
последней аккумуляторной емкости или упругого трубопровода.
В случае применения насосов с устойчивыми характеристиками
описанные выше явления не возникают.
§ 16. Регулирование подачи центробежных
насосов
Существует два основных способа регулировании подачи цент-
робежных насосов — изменение характеристики системы (дроссели-
рование задвижками на напорной или на всасывающей линиях,
перепуск части жидкости из напорного трубопровода во всасыва-
ющий, впуск воздуха во всасывающий патрубок насоса) и изме-
нение частоты вращения рабочего колеса насоса. Первым спосо-
бом можно только уменьшать подачу насоса. Как правило, этот
способ неэкономичен, однако на практике им приходится часто
пользоваться. Кроме того, следует имел, в виду, что системы с
центробежными насосами могут иепроипиольно регулироваться
при изменении характеристики системы.
Характеристики регулирования при постоянной частоте враще-
нии. Способ регулирования подачи задвижкой на напорном пат-
рубке насоса основан на увеличении сопротивлении напорной ли-
нии. Выяснить достоинства н недостатки этого способа, а также
определить область его применения можно путем построения ха-
рактеристик регулирования (рис. Э.8). На этом рисунке кривая
ERtA — характеристика Q—H насоса, а кривая PD — характери-
стика системы (трубопровода). Рабочей точке А соответствует по-
дача QA. По условиям работы системы в нее следует подавать жид-
кость с расходом Qr, меньшим расхода QA-
Длн уменьшения подачи насоса прикрывают задвижку на его
напорном патрубке. Чтобы наглядно представить режим работы
насоса с прикрытой задвижкой, построим так называемую дрос-
сельную кривую или дроссельную характеристику насоса (кривая
Q—Нд на рис. 3.8). Для этого из точки Qr проведем прямую, па-
раллельную оси ординат. Она пересечет характеристику системы в
точке R и характеристику Q — И насоса в точке R\. Разница ор-
динат этих точек Ад есть излишний напор, который необходимо
спогасить» сопротивлением задвижки. Далее вычислим излишние
напоры ftB/ А„ Лдд. соответствующие расходам Qt, Q2, Qn no
известным выражениям Ал =AaQ'(/Q5,; Ад =hnQ*IQiR и т.д.
Величины Ад , Лд , ft„,..., Ад,отложим вниз от точек 1,2.3 л т. д.
характеристики Q—H насоса и полученные точки соединим кри-
вой, т.е. получим так называемую дроссельную характеристику
насоса (кривая ER). Отметим, что дроссельная кривая является
характеристикой насоса, отнесенной к какой-то точке напорного
трубопровода после задвижки. Так как степень закрытия эадвнж-
56
кн может быть различной, то можно построить и несколько дрос-
сельных кривых. При полностью открытой задвижке дроссельная
кривая совпадает с паспортной характеристикой насоса.
Дроссельную характеристику насоса можно построить относи-
тельно любой точки напорного трубопровода. В этом случае от лю-
бой точки характеристики насоса должны быть отложены вниз
потери напора на участке напорного трубопровода от насоса до
данной точки. Такими характеристиками удобно пользоваться, на-
пример, для определения подачи насоса в баки большой высоты
(см. рис. 3.6,а), а также при вычислении подачи скважинных цен-
тробежных насосов.
Для оценки экономичности регулирования с помощью эадвиж-
ни на напорном патрубке необходимо рассмотреть изменение мощ-
ности и КПД регулируемой установки.
Теряемая прн регулировании мощность
ДЛГ =
где Ад—напор, теряемый в дросселирующей задвижке (см г не 3.8); т]* —
насоса, соответствующий подаче Q*
Коэффициент полезного действия зарегулированной установки
определяется выражением
где //« — напор, необходимый для подачн расхода Q»;
мый насосом прн подаче раскола Q* (//fii = W* + /i,). Пм —
Как видно иэ выражений (3.6) н (3.7), регулирование задвиж-
кой на напорном патрубке невыгодно, особенно в насосных уста-
новках при больших подачах и относительно малом напоре. В не-
которых случаях применяют регулирование подачи перепуском
части подаваемой жидкости. Если в насосной установке с перепуск-
ной (байпаспой) линией (рис. 3.9) требуется уменьшить подачу в
систему от величины Qt до Qe. то по перепускной линии жидкость
с расходом q0 направляют из напорного трубопровода во всасыва-
ющий. При этом общая подача насоса (расход в точке а) увеличи-
ла етс я до значения Qa, а подача в сеть (от точки б) уменьшается
до величины Q<j. За счет уменьшения расхода в сети ее характери-
стика изменится — станет положе (кривая Р2 по сравнению с кри-
вой Р! на рис. 3.9). Прн этом напор, развиваемый насосом, умень-
шится до величины Н2. а мощность уменьшится с величины JV| до
N*.
Указанный способ регулирования экономичен для насосов с ко-
эффициентом быстроходности /i,>300 и для вихревых насосов, у
которых прн увеличении подачи мощность уменьшается. В центро-
бежных насосах с меньшими коэффициентами быстроходности ре-
гулирование подачн перепуском поведет к увеличению мощности
59
насоса и может вызвать перегрузку электродвигателя. Кроме того,
при этом способе регулирования усложняется система, увеличива-
ются количество арматуры н габаритные размеры установки.
Иногда применяют способ регулирования подачи путем впуска
воздуха во всасывающий патрубок насоса. Такой способ целесооб*
раэен, когда фактическая высота всасывания для данного насоса
значительно меньше допустимой, а впуск воздуха не ухудшает ра-
боты системы. Сущность этого способа иллюстрируется рис. 3.10, а.
При впуске воздуха характеристика Q — И насоса как бы сме-
шается вниз, и поэтому можно подобрать режим работы насоса,
соответствующий условиям лодачи заданного расхода QB (кривая,
проходящая через точку R иа рис. 3.10,о). При впуске воздуха
КПД установки снижается тем больше, чем больше воздуха впус-
кается в насос, т.е. чем больше число К» — отношение объема воз-
духа к объему воды. Этот способ регулирования, как правило, бо-
лее экономичен, чем регулирование напорной задвижкой. Сущест-
венным недостатком регулирования путем внуска воздуха явлнск'и
снижение срока службы рабочих колес под действием кавнтацноп-
ного износа.
Регулирование путем изменения частоты вращении рабочего ко-
леса насоса. Наиболее экономичным способом регулирования ра-
боты насосного агрегата является изменение частоты вращения ра-
бочего колеса. Такое регулирование осуществляется с помощью
гидромуфт, электромагнитных муфт, электродвигателей с изменяе-
мым числом оборотов н другими способами.
Частоту вращения рабочего колеса выбирают такой, чтобы ха-
рактеристика Q—И насоса прошла через рабочую точку при за-
данном расходе Qr (см. рис. 3.10,6). Точки характеристики Q — H
находят путем пересчета их ординат но заданному соотношению
QrJQa, при этом пользуются формулами приведения.
Изменение частоты вращения рабочего колеса позволяет регу-
лировать подачу в достаточно широких пределах. При этом КПД
установки изменится незначительно.
Устройства для регулирования частоты вращения электродви-
гателей, применяемых в качестве привода центробежных насосов
(особенно большой мощности), пока еще конструктивно сложный
дороги. Поэтому этот способ регулирования чаще всего использу-
ют путем применения двух- или четырехскоростиых электродвига-
телей, т.е. осуществляют ступенчатое регулирование. На насосных
станциях с несколькими агрегатами частоту вращения регулируют
обычно у одного-двух насосов. Регулирование путем кэмекеиня
частоты вращения широко применяют, например, в пожарных ав-
тонасосах, так как они приводятся в действие двигателями внут-
реннего сгорания, частота вращения которых легко регулируется.
§ 19. Параллельная работа центробежных насосов
Насосы в насосных станциях и крупных установках, как прави-
ло, работают совместно, т.е. несколько насосов подают жидкость в
одну систему. При этом насосы могут быть включены в систему по-
следовательно (последовательная работа) или параллельно (па-
раллельная работа). Параллельной называют совместную одновре-
менную работу нескольких насосов, присоединенных напорными
патрубками к обшей системе.
Параллельная работа центробежных насосов с одинаковыми
характеристиками. На рис. 3.11, а изображена характеристика
Q — И каждого из двух одинаковых насосов. Для того чтобы по-
строить суммарную характеристику этих двух насосов при парал-
лельной работе, необходимо удвоить абсциссы кривой Q — Н од-
ного насоса при одинаковых ординатах (напорах). Например, для
нахождения точки в суммарной характеристики Q— Н необходи-
мо удвоить отрезок аб. Таким образом, отрезок ав = 2аб. Так же
находят н другие точки суммарной характеристики.
Для определения режима совместной работы насосов характе-
ристику Р — Е системы нужно построить так же, как и при работе
одного насоса. Рабочая точка в этом случае будет находиться на
61
пересечении суммарной характеристики и
системы.
Общая подача при параллельной работе двух насосов характе-
ризуется абсциссой точки 2 и равна Ччц, напор соответствует ор-
динате точки 2, равной Hta.it или Hi. Чтобы установить, в каком
режиме работает каждый из насосов, необходимо провести из точ-
ки 2 линию, параллельную оси абсцисс. Абсцисса, соответствую-
щая точке пересечения этой линии с кривой Q — H насоса (точка
/), определит расход, а ордината — напор W/ каждого из парал-
лельно работающих насосов. Следовательно, напор, развиваемый
каждым насосом, равен напору, развиваемому двумя насосами при
их параллельной работе, а подача каждого насоса равна половине
суммарной подачи двух насосов.
Если бы в данную систему жидкость подавал только один на-
сос, то режим его работы характеризовался бы напором и подачей
в точке 5. Как видно из рис. 3.11, а при этом его подача Q0 была
бы больше, чем в случае параллельной работы со вторым насосом.
Таким образом, суммарная подача насосов, работающих парал-
лельно в общей системе, меньше, чем сумма подачи этих же насо-
сов при их раздельной работе. Это происходит из-за того, что при
увеличении общего расхода жидкости, подаваемой в систему, воз-
растают потерн напора, а следовательно, увеличивается и напор,
необходимый для подачи данного расхода, что влечет за собой
уменьшение подачи каждого насоса.
Коэффициент полезного действия каждого из параллельно ра-
ботающих насосов характеризуется его КПД в точке 4 на пере-
сечении кривой Q — л с перпендикуляром, опущенным из точки /.
Как видно из рис 3.11, а, КПД каждого из параллельно работаю-
щих насосов также отличается от КПД насоса при раздельной ра-
боте, который характеризуется КПД в точке 3 на кривой Q — г\.
62
Мощность каждого нз параллельно работающих насосов харак-
теризуется мощностью в точке 7 на кривой Q—Л', тогда как мощ-
ность отдельно работающего насоса определяется мощностью в
точке 6.
При построении суммарной характеристики трех параллельно
работающих насосов необходимо утроить абсциссы характеристи-
ки каждого насоса. Режим работы трех и более насосов при их
параллельном включении определяется так же, как и в случае па-
раллельной работы двух насосов. При увеличении числа парал-
лельно работающих насосов или при увеличении сопротивления си-
стемы, например, при выключении одного нз участков параллель-
но работающих водоводов при аварии, подача каждого, насоса в
отдельности уменьшается.
Параллельная работа одинаковых насосов в одну систему эф-
фективна при пологих характеристиках системы и крутых харак-
теристиках насосов. При крутой характеристике системы, парал-
лельная работа может оказаться неэффективной, так как при под-
ключении к одному насосу второго или третьего насоса подача
возрастет незначительно.
Одинаковые насосы для параллельной работы но каталогам
подбирать следует так, чтобы оптимальная точка характеристики
соответствовала напору, вычисленному для подачи всего расхода в
систему, и подаче, равной общему расходу, деленному на число
включенных одинаковых насосов.
Параллельная работа центробежных насосов с разными ха-
рактеристиками. Насосы с разными характеристиками могут па-
раллельно работать только при определенных условиях, в зависи-
мости от соотношения характеристик этих насосов.
Проанализировать возможность it целесообразность параллель-
ной работы насосов с разными характеристиками можно, совмещая
характеристики насосов и системы. На рис. 3.11,6 показаны ха-
рактеристики насосов / и //. Как видно из рисунка, насос // раз-
вивает меньший напор, чем насос /. Поэтому насос // может ра-
ботать параллельно с насосом /, только начиная с точки, где раз-
виваемые нмн напоры равны (точка С на рис. 3.11,6). Характери-
стика совместной работы насосов (суммарная характеристика),на-
чиная с точки С, строится путем сложения абсцисс характеристик
насосов / и // при одинаковых ординатах (напорах, развиваемых
насосами).
Для определения суммарной подачи необходимо построить ха-
рактеристику системы (кривая РЕ на рис. 3.11,6). Затем из точ-
ки И —точки пересечения характеристики системы с суммарной
характеристикой совместной работы насосов / и // следует прове-
сти линию, параллельную оси ординат, которая отсечет на оси абс-
цисс отрезок, соответствующий расходу Qmi, подаваемому в си-
стему обоими насосами. Подачу каждого из совместно работающих
насосов можно найти, проведя нз точки А прямую, параллельную
оси абсцисс. Пересечение этой прямой с характеристиками насосов
! » Л дает соответствующие точкам /' и 2' величины подачи Q)
«о;,-
Как н в случае параллельной работы двух насосов с одинако-
выми характеристиками, суммарная подача двух насосов меньше
суммы подач каждого из насосов в отдельности. Из рис. 3.11,6
видно, что Qi + Qi >Qj+ji. Мощность и КПД совместно работаю-
щих насосов определяются так же, как и в случае совместной па-
раллельной работы двух насосов с одинаковыми характеристиками.
Принцип построения характеристики параллельной работы раз-
пых насосов применяют н для построения характеристики парал-
лельной работы нескольких одинаковых насосов, когда подачу од-
ного нэ них регулируют изменением частоты вращения.
В практике работы водопроводных систем встречаются случаи,
когда в параллельную работу вступают насосы, расположенные на
значительном расстоянии друг от друга. Простейший пример та-
кой параллельной работы насосов представлен на рнс. 3.12. Для то-
го чтобы правильно оценить параллельную работу насосов в этом
случае, необходимо привести их характеристики к одной точке
(точке а на рнс. 3.12). Пренебрегая потерями на участке от насоса
2 до точки а, можно предположить, что характеристика насоса 2 в
этой точке тождественна его заводской характеристике.
Для приведения характеристики насоса / к точке а необходи-
мо построить его дроссельную или приведенную характеристику
относительно оси этой точки, т.е. вычесть из ординат заводской
характеристики насоса потери напора на участке от насоса 1 до
ючкн а. Эта характеристика представлена кривой (Q—Н)]а на
рнс. 3.12.
При построении характеристики совместном работы насосов 1
и 2 [кривая (Q—//) щ+г] необходимо суммировать абсциссы кри-
вых (Q—H)ia и (Q—Я)а при одинаковых напорах, т. с. сложить
характеристики насосов, приведенные к одной точке (в данном
случае к точке а). При этом характеристика системы (кривая Р—А)
строится для участка а—б трубопровода.
По такому же принципу можно построить характеристики трех
н более насосов, расположенных па значительных расстояниях одни
от другого и подающих жидкость в один общий напорный трубо-
провод.
Если в точках / и 2 расположены не отдельные насосы, а насос-
ные станции с несколькими насосами, то характеристика совмест-
ной работы этих насосных станций строится таким же способом,
только вместо характеристик Q — И насоса принимают характери-
стики параллельно работающих насосов соответственно в точках
1 и 2. Таким образом можно получить характеристику совместной
работы двух н более насосных станций, работающих в однон си-
стеме.
§ 20. Последовательная работа центробежных насосов
Центробежные насосы включают в одну систему последователь-
но, т.е. напорный патрубок одного насоса подключают к всасыва-
ющему патрубку второго в тех случаях, когда напор, развиваемый
одним насосом, недостаточен для полачн жидкости на заданную
64
Рис 3.12. Характеристи-
ка параллельной работы
в одной снстеие двух
насосов, установленных
на значительной расстоя-
ния одни от другого
Рне. 3.13. Характеристи-
ка последовательно! ра-
боты двух одинаковых
насосов
t-i. fc-гф' »§"
"£
ib
Й
£
#
1
•^v^
Е
*-
1 а-н
1
i
I ^
1
1
i
.
/\ £
i в
"И
высоту, или в тех случаях, ногда последовательное включение на-
сосов позволяет обеспечить подачу расчетного расхода при задан-
ной характеристике системы-
Для построения суммарной характеристики последовательно
работающих насосов необходимо сложить ординаты характеристик
Q — H этих насосов при одной и той же подаче, так нак напор,
развиваемый последовательно работающими насосами, равен сум-
ме напоров, развиваемых каждым из этих насосов. В случае после-
довательной работы двух насосов с одинаковыми характеристика-
ми ординаты (при данной подаче) удваиваются.
На рис. 3.13 изображена суммарная характеристика двух оди-
наковых насосов при их последовательной работе для случая, ког-
Б-355 65
да каждый из них в отдельности не может поднять воду на задан-
ную высоту (так как НГ>Н0).
Характеристика совместной работы двух насосов (кривая СЕ)
получена путем удвоения ординат характеристики каждого насоса
(кривой DB), например ординаты Яд в точке б при подаче Уа-
Рабочая точка последовательно включенных насосов (точка А на
рис. 3.13, а) лежит на пересечении кривой совместной работы на-
сосов СЕ с характеристикой системы.
Насосы включают последовательно н в тех случаях, когда один
насос в состоянии подать воду в систему, ко не обеспечивает за-
данной подачи (//Г<Н0). Построение суммарной характеристики
двух одинаковых насосов для такого случая показано на рис.
3.13,6. Как видно из этого рисунка, последовательное включение
насосов позволяет увеличить не только напор, но и подачу воды.
В случае последовательного включения двух насосов с неодина-
ковыми характеристиками суммарная кривая их совместной рабо-
ты строится путем сложения ординат характеристик каждого из
последовательно работающих насосов при одинаковых подачах.
В практике перекачивания жидкости на большие расстояния
при значительном геометрическом подъеме бывает необходимо
располагать последовательно работающие насосы (илн насосные
установки) на значительных расстояниях один от другого, устраи-
вая так называемые станции подкачки. Характеристику совмест-
ной работы насосов в этом случае строят следующим способом
(рис. 3.14).
При заданных характеристиках насосов / (кривая аб) и 2 (кри-
вая вг) вначале строят дроссельную характеристику насоса I, от-
неся ее к точке д (точке присоединения трубопровода к насосу 2).
Для этого из ординат кривой аб вычитают гидравлические потерн
на участке 1—д, пользуясь характеристикой этого трубопровода
(кривая еж). Полученные таким образом ординаты дроссельной
характеристики насоса / (кривая аи) складывают с ординатами
характеристики насоса 2 и получают суммарную характеристику
совместной работы насосов I » 2 (кривая кл).
Построив из точки э характеристику напорного трубопровода
от насоса 2 до резервуара (кривая зм), находят рабочую точку А
данной системы трубопроводов и насосов. Как определить напор,
развиваемый каждым из насосов, ясно из рис. 3.14.
Если в точках / и 2 установлено несколько (два или три) па-
раллельно работающих насосов, то вместо характеристик одиноч-
ных насосов (кривые аб и вг) наносят характеристики параллельно
работающих вданнойточке насосных установок и далее поступают
так же, как и в случае совместной работы двух одиночных насосов.
§ 21. Основы построения графиков совместной работ
водоводов и водопроводной сети
В системах водоснабжения насосы и насосные установки рабо-
тают, как правило, совместно с несколькими водоводами и с раз-
витой системой трубопроводов — водопроводной сетью.
66
Рис. Э.Н.
При построении характеристик совместной работы насосов и
нескольких водоводов необходимо учитывать параллельную рабо-
ту водоводов и возможность выключения некоторых их участков
при аварии и ремонте. На рис. 3.15 показан распространенный слу-
чай совместной подачи тремя насосамн воды в два параллельно
включенных водовода, характеристики двух нли трех параллельно
работающих насосов, а также характеристики водоводов". Кривая
РБ построена для случая, когда работают все участки двух водо-
* Способы построения характерно ьно соедннениыд водоводов
освещены в курсе сВодосыабкеяие».
5*
водов, криван РВ— для случая, когда выключен участок при ава-
рии в точке а, криван РЗ — когда выключен участок при аварии в
точке б, а кривая РК—когда работает только одни водовод. Точ-
ки пересечения этих кривых с характеристиками насосов дают воз-
можность определить подачу и напоры, развиваемые насосами при
различных сочетаниях внлючекня участков водоводов.
Значительно сложнее построить характеристику совместной ра-
боты насоса н кольцевой водопроводной сети. Эта сложность обус-
ловлена тем, что полное сопротивление сети зависит не только от
общеге расхода, подаваемого в систему, но н от распределения
этого расхода по точкам сети, т.е. от места расположения потре-
бителей воды в данный момент времени. Так как распределение
расходов зависит от многих обстоятельств (в том числе н от вре-
мени суток), то при одном и том же общем расходе полное сопро-
тивление системы может быть разным. Для построения характери-
стики такой системы необходимо произвести гидравлические рас-
четы водопроводной сети при нескольких наиболее характерных
распределениях расходов и построить соответственно этим расче-
там несколько характеристик. Пересечения этих характеристик с
характеристиками насосов (или группы совместно работающих на-
сосов) дадут точки, координаты которых будут соответствовать
совместной работе насосов, подключенных к данной сети.
§ 22. Особенности построения совместных
характеристик центробежных насосов,
установленных в водяных скважинах
Основные параметры работы центробежных насосов, установ-
ленных в водяных скважинах, определяют по характеристика и этих
насосов, а также по режиму н притоку воды к скважине.
Обычно заводы-изготовители приводят в паспортах характери-
стики насосов при работе без напорного трубопровода, т. е. дают
зависимости Q, N и ц от напора И, развиваемого насосом относи-
тельно выходного патрубка собственно насоса (см. плоскость А—
А на рис. 3.16). Для получения зависимости подачи Q от напора
Но (в точке 6) на выходном патрубке напорного трубопровода
скважины (относительно плоскости Б—Б на рис. 3.16) необходи-
мо построить дроссельную (или приведенную) характеристику на-
соса, отнесенную к точке 6. Как известно, эта характеристика стро-
ится путем вычитания из ординат кривой Q—И потерь напора
Eftn в напорном трубопроводе (в данном случае на участке об).
Величина 2ЛП может быть выражена следующей зависимостью:
IAn = «Ql, (З.в)
где л — чпсло секций напорного трубопровода; s — сопротивление одной секции.
Сопротивление в общем случае зависит от диаметра напорного
трубопровода и от конструкции насоса. Для погружных насосов
всех типов величина ^ зависит только от диаметра напорного тру-
бе
Рнс 3.16. Совмещенные характерис-
тики насоса, скважины и j а горного
трубопровода
Рас. 3.17. Эаввсвиость солротнвлеввя
секция напорного трубопровода насо-
сов типа АТН от подачи
—<
« £
" \
" ^
* "^
»
«г
го зо а,*'/у
s;
та,*Ь
бопровода Dip и приближенно для расходов, выраженных в мэ/ч,
равна:
D,p, мм. . .
s,, (на 10 и
трубопровода)
50
100
напорного
12Б
1Б0
0,01 0,0015 0.00025 0,000075 0,00028
Сопротивление напорных трубопроводов насосных агрегатов
типа АТН зависит также и от подачи, так как к обычным гидрав-
лическим потерям на трение и местные сопротивления добавляют-
ся гидравлические потери, возникающие при вращении вала с сое-
динительными муфтами. Зависимость сопротивления £ от подачи
для насосных агрегатов тыиа АТН изображена на рнс.3.17. Поль-
зуясь этими графиками и выражением (3.8), можно построить
дроссельные характеристики насосов с любым числом секции на-
порного трубопровода.
Для определения величины подачи насоса, работающего в дан-
ной конкретной скважине, необходимо построить характеристику
совместной работы насоса, трубопровода ы скважины (рнс 3.16).
На этом рисунке 0—0— статический уровень воды в скважине, а—
1 — геометрическая высота подъема, т.е. разность между отметка-
ми статического уровня воды в скважине и нэлива воды из напор-
кого трубопровода, и д — д — динамический уровень воды в сква-
жине. Линия а — 2 представляет собой характеристику
трубопровода от напорного патрубка насоса до точки излнва воды
(например, в сборный резервуар), а прямые а—3 и 0 — д являют-
ся характеристикой скважины, т.е. графической зависимостью по-
нижения уровня от дебита скважины.
Наклон линий а—3 и О—д к оси абсцисс соответствует удель-
ному дебиту скважины, т.е. притоку на 1 м понижения уровня.
Разность ординат линий а — 3 и а — 1 (при равных расходах) рав-
на величине понижения уровня воды в скважине при данном рас-
ходе. Ординаты совмещенной характеристики трубопровода и сква-
жины а— 4 получены путем сумиирования ординат линии а—3 и
кривой а — 2, т.е. потерь напора в трубопроводе от напорного пат-
рубка до места излнва воды.
Приведенная характеристика Q — H насосной установки с уче-
том потерь напора в напорном трубопроводе насоса обозначена на
этом рисунке линией б —в.
В начальный момент (сразу после пуска) насос лодает расход
Qu. соответствующий расходу в точке пересечения кривых б—в н
а—2 на рис.3.16. После того, как режим установится, т.е. после
того, как уровень воды в скважине понизится до динамического го-
ризонта, насос начнет подавать расход Qp. соответствующий рас-
ходу в точке пересечения кривых б— в и а — 4.
Скважннные насосы часто подают воду в одни сборный трубо-
провод и резервуар, т.е. работают совместно. Суммарную подачу
и параметры работы каждого из скважикных насосов проще всего
найти графо-аналитическим способом, т. е. путем построевня ха-
рактеристик совместной работы насосов н трубопроводов.
Способ построения графических характеристик совместной ра-
боты глубинных насосов поясним на лрныере расчета водозабора
подземных вод, состоящего из трех скважнн, сборного трубопрово-
да и резервуара (рис. 3.18,о). Примем, что статический горизонт
всех скважнн находится на одной отметке. Для построения харак-
теристик совместной работы скважинкых насосов необходимо пред-
варительно построить приведенные характеристики каждого из на-
сосов с учетом удельного дебита соответствующих скважин. При-
веденную характеристику насоса следует строить относительно точ-
ки 2, т. е. с учетом сопротивления трубопровода от точки <ii до
точки 2. Приведенные характеристики второго и третьего насосов
следует строить относительно точек 2 и 3 соответственно. Построив
такие характеристики (аналогичные кривой б—в на рис. 3.16),
можно приступать к построению характеристики совместной рабо-
ты этих насосов.
Сначала следует вычертить характеристику параллельной рабо-
ты первого н второго насосов относительно точки 2, для чего необ-
ходимо сложить абсциссы характеристик этих насосов, приведен-
ных к одной н той же точке 2 (см. кривую 2 на рис. 3.18,6).
После этого полученную суммарную характеристику первого
и второго насосов надо привести к точке 3, т. е. учесть потери на-
пора в трубопроводе на участке 2 — 3. Для этого нэ ординат сум-
70
16 37 46 SV SO 56 112 126 1ЧЧ ISO 176 Ч,ф
ыарной характеристики первого н второго насосов следует вычесть
потерн напора на участке 2 — 3 (см. рис. Э. 18, а). Сложив абсциссы
полученной кривой с абсциссами характеристики третьего насоса,
приведенной к точке 3, получим характеристику параллельной ра-
боты первого, второго и третьего насосов, отнесенную к точке 3.
Для определения рабочей точки совместно действующих насо-
сов следует построить графическую характеристику трубопровода
на участке 3—4. Точка пересечения этой кривой с характеристи-
кой параллельной работы трех насосов и есть рабочая точка для
этого случая совместной работы скважннных насосов.
Способ определения подачи каждого из параллельно работаю-
щих насосов ясен из рис. 3.18,6.
Таким же методом можно построить и характеристики совмест-
но работающих скважннных насосов в скважинах с разными ста-
тическими горизонтами. В этом случае характернстнки следует
строить относительно разных нулевых линий, соответствующих по-
ложению статического горизонта в каждой скважине. При боль-
шом числе насосных установок, совместно подающих воду в водо-
проводную сеть, расчет основных параметров совместной работы
такой системы выполняют путем решения на ЭВМ сястемы урав-
нений, описывающих характеристики насосных установок и водо-
проводной сети.
§ 23. Совместные характеристики
работы параллельно включенных
насосов н водовода сложного
профиля
В ряде случаев водоводы и на-
порные магистрали канализаци-
онных систем имеют сложный
профиль с одним или нескольки-
ми перегибами (рис. 3.19,а). При
этом в точке 3, как правило, ус-
танавливают клапан для выпус-
ка или впуска воздуха. Таким об-
разом, участок 3—4 водовода мо-
жет работать как в напорном, так
и в самотечном режимах.
При подаче Q<Qh участок
3—4 будет работать в самотеч-
ном режиме н при построении ха-
рактеристики системы в расчет
не принимается. Графическая
характеристика водовода при
этом строится по формулам (3.3) и (3.4) только для участка 2—3.
Критический расход Q№ соответствующий началу работы всего
водовода, в напорном режиме определяется из условия
и
'
*
f-^ь
V
Рис. 3.19. Ciena водовода (а) в ха-
рактеристики двуж насосов и водово-
да (б)
Н.
-Н.
-*-.<Й-
где 5]-* — гидравлическое сопротивление участке 3—4 водовода, с^/м1.
Из выражения (3.9) следует
«K = ]/("r,-//riV«3-f
При Q^Qk графическую характеристику водовода строят по
формуле:
где А, и А,— удельные гидравлнч
веиио на участка* 2—3 и 3—4.
На рис. 3.19,6 показаны совмещенные характеристики работы
одного и двух насосов на водоводе сложного профиля (см. рис.
3.19,а). Графическая характеристика водовода при этом имеет из-
лом в точке К, соответствующий расходу Qn.
Аналогично строятся характеристики водоводов с несколькими
перегибами. В этих случаях графическая характеристика водовода
может иметь несколько изломов.
ГЛАВА 4. НАСОСЫ ТРЕНИЯ И ИНЕРЦИЯ
§ 24. Вихревые
и центробежно-внхресые насосы
К этой группе относятся насосы, в которых поток жидкости
создается за счет трения или инерции (например вихревые, вибра-
ционные, лабиринтные н шнековые насосы). В данной главе рас-
смотрены лишь те насосы трения и инерции, которые используются
в системах водоснабжения н канализации.
Принцип действия вихревых насосов можно уяснить из рис.
4.1,а. Жидкость захватывается лопатками у входа / в кольцевой
канал, попадает в ыежлопаточную полость 2 и затем вновь выбра-
сывается в кольцевой канал 3. За один оборот рабочего колеса
частица жидкости несколько раз захватывается лопатками и вы-
брасывается в кольцевой канал. Таким образом, при прохождении
межлопаточных полостей колеса на пути от входа в кольцевой ка-
нал до выхода из него жидкость многократно получает прираще-
ние энергии. В силу этого при одном и том же диаметре рабочего
колеса вихревые насосы развивают напоры, в 2—4 раза большие,
чем центробежные. Благодаря этому вихревые насосы имеют мень-
шие габаритные размеры и массу по сравнению с центробежными
насосами тех же рабочих параметров. Важным преимуществом вих-
ревых насосов является и то, что они обладают самовсасывающей
способностью, что намного упрощает их эксплуатацию.
Рабочие колеса вихревых насосов бывают открытого и закры-
того типа. Закрытое колесо (см. рис. 4.1,6) представляет собой
плоский диск с короткими лопатками, расположенными на перифе-
рии диска. Открытое колесо (см. рис. 4.1, в) —это ступица с длин-
ными радиальными лопатками. В открытых колесах обычно от 12
до 24 лопаток, а в закрытых — от 18 до 30.
Вихревые насосы выпускают с подачей от 1 до 50 мэ/ч при на-
порах от 25 до 100 м. Высота всасывания находится в пределах 4—
8 м. Напор, развиваемый вихревым насосом, можно подсчитать по
формуле
-'%■
где ф — коэффициент, равный для колес закрытого типа 3.3— 4,Ъ; и —окружная
скорость, равная nDn/60.
К недостаткам вихревых насосов относятся сравнительно невы-
сокий КПД (25—45%) и быстрый износ рабочих колес н уплот-
няющих плоскостей при подаче жидкости, содержащей абразивные
примеси.
Промышленность выпускает одноступенчатые вихревые насосы
типов ВК (рис. 4.2). ВКС и ВКО. Насосы типа ВКС — самовсасы-
вающие, насосы типа ВКО — с обогревом для перекачивания
загустевающих жидкостей, например мазута. На напорных патруб-
ках насосов ВКС имеются воздушные колпаки и воэдухоотдели-
73
Рис. 4.1. Виревоб bicoc
vtui рырм по оса о*тргвао«; б —ямки tuputoro т
Рчс А 2. Вихревой иасос типа ВК
; I—лришкл мрпум; 3 — iHipcuc яоямо. < - ня: J—олорны!
Pit 4.3. Цотробежно-внхревой нас
тип lopnyei; 2 — ценробсжвое колесо; 3 — крышм:
со; ( — подлинна; 7 — epoaureia;
тельные устройства. Характеристики Q — И и Q — Л/ вихревых на-
сосов линейные. В обозначении насоса буквы означают тип насо-
са, первые цифры — подачу, вторые — напор. Например,
обозначение насоса ВКС — 2/26 означает: насос вихревой консоль-
ный с номинальной подачей 2 ы3/ч н номинальным напором 26 м.
Вихревые насосы применяются в тех случаях, когда требуется
малая подача при относительно больших напорах. Самовсасываю-
щие вихревые насосы типов ВС и ВКС применяют как дренажные
для откачки воды из заглубленных насосных станций.
В центробежно-вихревых насосах имеются два рабочих коле-
са— центробежное и вихревое. Как правило, центробежное колесо
расположено перед вихревым, т. е. жидкость попадает сначала в
центробежное колесо, где создается небольшое давление, которое
затем повышается вихревым колесом. При таком сочетании рабо-
чих колес достигаются большие напоры при относительно малой
подаче.
Центробежно-внхревые насосы типа ЦВ (рис. 4.3) изготовляют
с подачей от 14 до 36 м*/ч и напором1 до 280 м. Насосы имеют осе-
вой подвод воды.
Характеристики насосоов типа ЦВ близки к линейным. В обоз-
начении насоса первые две буквы означают тип насоса, первые
цифры— подача, л/с, вторые — напор, ы.
Коэффициент полезного действия центробежно-вихревых насо-
сов несколько выше, чем у вихревых, н достигает 0,45 — 0,48.
Насосы типа ЦВ применяют главным образом как питательные
для котлов малой мощности. Но их можно применять н для систем
водоснабжения небольших объектов в случаях, когда требуется
создать большой напор, например в горной местности.
В некоторых центро-
бежно-вихревых насосах
(типа ЦВС) для обес-
печения самовсасывания
устраивают воздушные
колпаки (такие же, как н
у вихревых насосов).
Вихревые н центробежно-
вкхревые насосы изготов-
ляют по ГОСТ 10392—
80Е.
§ 25. Лабиринтные насосы
Лабиринтными наэы-
Рнс. ЛА. С«ма лбнрннтяого икоса вают насосы 10 шнекОМ
/-рпор; *#^;™P;p(J-JJ"*" п»п>Р»: И ОбоЙМОЙ, ЕМвЮЩНМИ НЭ-
реэку (каналы) противо-
положного направления
(рис. 4.4). Основными деталями лабиринтных насосов являются
шнек (ротор) и обойма корпуса; шнек расположен относительно
обоймы с некоторым зазором. При вращении шнека жидкость по-
лучает многократное приращение кинетической энергии и движет-
ся по винтовым каналам обоймы от всасывающего патрубка к на-
гнетательному. Коэффициент полезного действия этих насосов не-
велик—до 0,3—0,35. Прн малой подаче (2—4 мв/ч) они способны
развивать значительные напоры (до 60—80 м).
Детали проточной части лабиринтных насосов изготовляют из
ыатерналов, стойких по отношению к химически активным жидко-
стям, поэтому они находят применение преимущественно в хими-
ческой промышленности, но могут использоваться и для подачи раз-
личных реагентов в системах водоподготовкк.
§ 26. Струйные насосы
Струйные насосы (гндроэлеваторы или эжекторы) относятся к
группе нвеосов-аппаратов, т. е. насосов, не имеющих движущихся
частей. Они действуют но принципу передачи кинетической энер-
гии от потока рабочей жидкости к потоку перекачиваемой жидко-
сти, при втом передача энергии от одного потока к другому проис-
ходит непосредствен по без промежуточных механизмов (рис. 4.5).
Струйный насос состоит из четырех основных узлов: сопла, вса-
сывающей камеры, камеры смешения и диффузора. Рабочая жид-
кость под давлением подается в сопло (суживающую насадку) и от-
туда в смесительную камеру.
Согласно уравнению Д. Бернулли, для идеальной жидкости
H = p/Pe + o»/2g = coisl, И.2)
т. е. сумма удельной потенциальной и кинетической энергий потока
во всех его ееченнях постоянна. В сопле жидкость приобретает
большую скорость, кинетическая энергия ее возрастает, а потенци-
7в
альная, следовательно, уменьшается. При этом давление снижает-
ся н при определенной скорости становится меньше атмосферного,
т. е. во всасывающей камере возникает вакуум. Под действием ва-
куума вода из приемного резервуара по всасывающей трубе посту-
пает во всасывающую камеру и далее в камеру смешения. В ка-
мере смешения происходит перемешивание потока рабочей и заса-
сываемой жидкости, при этом рабочая жидкость отдает часть
энергии жидкости, поступившей из приемного резервуара.
Пройдя камеру смешения, погон поступает в диффузор, где его
скорость постепенно уменьшается, а статический напор увеличива-
ется. Далее по напорному трубопроводу жидкость с расходом Qo+
-f-Qi (см. рис. 4.6) попадает в сборный резервуар.
Пренебрегая потерями капора на трение н преодоление мест-
ных сопротивлений, можно определить мощность, затраченную на
перекачивание жидкости,
7?
мощность
*„= IQoWgpg.
Тогда КПД струйного насоса
4 = Q.H0/Q1W1. (4.5)
где Qo — подача водоструйного насоса, л/с; Нв — высота подъема перекачивае-
мой жидкости, к; Q, — расюд рабочей жидкости, л/с; Mi — рабочий напор, к.
Отношение расхода перекачиваемой жидкости к расходу рабо-
чей называют коэффициенты ннжекцип (подмешивания):
e = Q«/Qi.
а отношение высоты подъема жидкости
эффициентом напора
й = Я0/
Сопоставляя выражения (4.5) — (4.7),
КПД струйных насосов
= ар.
В зависимости от значения коэффициентов подмешивания н на-
пора значения КПД струйных насосов лежат в пределах 0,15 —
0,25.
Расчет струйных насосов при заданных Qo и Qi, Яд и И\ сводит-
ся к нахождению оптимального диаметра отверстии сопла, диамет-
ра н длины камеры смешения, а также размеров диффузора.
Существует несколько методов расчета струйных насосов, ко-
торые освещены в специальной литературе. Приближенно расход
рабочей жидкости, который необходимо подать к соплу струйного
насоса, можно определить по формуле
QBffa
Струйные насосы используются для подъема воды из артези-
анских скважин, для водоотлива н водопониження при производ-
стве строительных работ, для подмешивания горячей воды в систе-
мах отопления. На канализационных сооружениях их используют,
например, для удаления осадка из песколовок и перемешивания
ила в метантенках. Струйные насосы можно применять также для
откачивания воздуха нз центробежных насосов перед их пуском.
На рис. 4.6 показаны схемы чугунного струйного насоса (гид-
роэлеватора) типа ВСН-50 с подачей 14—17 л/с и сварного гидро-
элеватора конструкции Союэводокаиалпроекта с подачей 15—ЗОл/с
при высоте подъема жидкости от 4 до 20 м. Конструкции струй-
ных насосов, применяемых для подъема воды нз скважин и колод-
цев, приведены далее в гл. 6.
Достоинствами струйных насосов являются простота конструк-
ции, надежность в работе, небольшие габаритные размеры и невы-
сокая стоимость.'К недостаткам можно отнести низкий КПД и не-
обходимость подачи к соплу относительно больших расходов жид-
кости под высоким давлением.
78
(4.7>
что
ГЛАВА 6. ОБЪЕМНЫЕ НАСОСЫ
§ 27. Устройство и принцип действия
возвратно-поступательных насосов
К объемным относится большое число насосов различных типов:
поршневые, плунжерные, диафрагмовые, винтовые, шестеренные
и др, Наиболее распространенными из объемных насосов являются
поршневые и плунжерные. В системах водоснабжения и канализа-
ции поршневые насосы в настоящее время применяются относи-
тельно мало: для подъема воды из скважин малого диаметра, для
перекачивания вязких жидкостей, например осадка из первичных
отстойников, а также в качестве дозировочных насосов.
Поршневые и плунжерные насосы относятся к возвратно-посту-
пательным. Устройство и принцип работы поршневого насоса од-
ностороннего действия можно уяснить из рис 5.1, а. Такой насос
состоит из рабочей камеры / со всасывающим и напорным клапа-
нами ВК и ИК и цилиндра 2 с поршнем 3, совершающим возврат-
но-поступательное движение. К рабочей камере присоединены вса-
сывающий и напорный трубопроводы.
За один цикл, т. е. за один поворот вала 4 с кривошипом 5 в
цилиндр засасывается, а затем выталкивается объем жидкости,
равный
где S и F — ход л площадь поршня.
В плунжерном насосе двустороннего действия (рис. 5.1,6) обе
полости поршня являются рабочими, и за один ход поршня в пря-
мом направлении одновременно происходит всасывание н нагне-
тание жидкости. Эти же процессы повторяются и при ходе поршня
в обратном направлении.
При одних и тех же площадях поршня F, одинаковом ходе S и
постоянном числе ходов в единицу времени подача насосов двусто-
роннего действия в 2 раза больше подачн насосов одностороннего
действия. Кроме того, насосы двустороннего действия обеспечива-
ют более равномерную подачу жидкости.
С целью большего выравнивания подачи применяют строенные
насосы. Эти насосы состоят из трех насосов одностороннего дейст-
вия, объединенных общим коленчатым валом. Кривошипы каждо-
го из объединенных таким образом насосов расположены под уг-
лом 120е по отношению друг д кругу-
Равномерную подачу обеспечивают также и дифференциаль-
ные насосы (рис. 5.2). В таких насосах обе полости поршня так же,
как и у насосов двустороннего действия, являются рабочими. Но п
отличне от насосов двустороннего действия эти насосы имеют
только два клапана: всасывающий и нагнетательный. Поэтому за
один оборот коленчатого вала (кривошипа) в этих насосах проис-
ходят один цикл всасывания и два цикла нагнетания. При одина-
ковых с насосами одностороннего действия габаритных размерах
73
fr^S
Схема дифференциального плун-
жерного насоса
рлуаяер; J —mroi; J — мкынюшнЯ uiinin:
1 — nrnrriWJluu* uimb
дифференциальный насос обеспечивает такую же подачу, но с боль-
шей равномерностью.
В соответствии с приведенными схемами, а также в зависимо-
сти от назначения, условий работы и конструкции можно принять
следующую классификацию возвратно-поступательных насосов.
1. По роду действия — насосы:
а) одностороннего действия;
б) двустороннего действия;
в) строенные;
г) сдвоенные двустороннего действия;
д) дифференциальные.
2. По расположению цилиндров — насосы:
а) горизонтальные;
б) вертикальные.
3. По конструкции рабочего органа — насосы:
а) поршневые, в которых дисковый поршень, снабженный уп-
лотняющими устройствами (манжетами, поршневыми кольцами),
перемещается в расточенном цилиндре;
б) плунжерные, у которых вместо поршня применяют плунжер
(скалку) в виде полого стакана, который движется в уплотняющем
сальнике, не касаясь внутренних стенок цилиндра; плунжерные
насосы проще и надежнее в эксплуатации, так как у их нет смен-
ных уплотняющих деталей (колец, манжет);
в) с проходным поршнем — вертикальные насосы, вода в кото-
рых при нагнетании проходит внутри поршня через нагнетательный
клапан, расположенный в верхней его части.
А. По способу приведения насоса в действие — насосы:
а) приводные — от двигателя, соединенного с насосем шатун-
ным механизмом и соответствующими передачами;
б) прямодействующие — паровые, у которых поршень насосно-
го цилиндра расположен на общем штоке с поршнем л провой ма-
шины (парован машина составляет с насосом общий агрегат).
5. По назначению —насосы для подачи: раствора, бетона,
слоты, масла и т. п.
§ 28. Подача, полный напор, мощность
и КПД возвратно-поступательных насосов
Теоретически подача насоса одностороннего действия равна
произведению площади поршня или плунжера Ь на его ход S н на
число циклов (или оборотов кривошипа) за единицу времени:
Qt = FSn. (5.2)
В действительности из-за запаздывания закрытия и открытия
клапанов при всасывании и нагнетании, а также из-за пропуска
жидкости через неплотности уплотнительных колец или сальников
действительная подача Q, м3/мин, всегда меньше теоретической:
Q = HefSn, mVmhh. или Q = 60i\oFSn, м»/ч, (5.3)
где п,о — объемный КПД насоса (илк коэффициент наполнения, а зависни ости от
тнпа н размера насоса равный 0.85—0,99); я — частота вращения нрнвошипа,
мин-1.
Как видно нэ формул (5.2) и (5.3), подача возвратно-поступа-
тельных насосов пропорциональна числу ходов рабочего органа и
не зависит от напора, развиваемого насосом.
Действительная подача Q. м3/ч, поршневого насоса двусторон-
него действия определяется по формуле
Q = Tb«(2F-/)S«. (Б.*)
где / — площадь сечения штока, соединяющего поршень нлн плунжер с криво-
шипом.
Подача Q, м3/ч, сдвоенного насоса двустороннего действия в
2 раза больше подачи обычного (одиночного) насоса двусторонне-
го действия, т. е.
Q = 24„60(2f — f)Sn.
Действительная подача Q, м3/ч, строенного насоса равна
Q = T\oG0-3FSn=\SOTioFSn. (Б.6)
Из рассмотрения принципа действия возвратно-поступатель-
ных насосов видно, что эти насосы подают жидкость в напорный
трубопровод неравномерно. Неравномерность подачи воэвратно-
6-355
В)
поступательных насосов оценивается отношением мгновенной
максимальной подачи к средней подаче: Qh.kc/Qcp- Для насосов од-
ностороннего действия это значение равно 3,14, для насосов двусто-
роннего действия и дифференциальных— 1,57, а для строенных на-
сосов—1,047. Для уменьшения неравномерности подачи устанав-
ливают возвратно-поступательные насосы с воздушными
колпаками (см. §29).
Подачу возвратно-поступательных насосов регулируют двумя
способами: 1) изменением хода рабочего органа 5 и 2) изменением
частоты вращения кривошипного механизма п. Ход рабочего орга-
на изменяют, уменьшая радиус кривошипного механизма. Однако
чаще всего подачу возвратно-поступательных насосов регулируют
изменением частоты вращения рабочего органа, для чего меняют
передаточное число ременной или зубчатой передачи.
Высоту всасывания, полную высоту подъема, мощность и КПД
возвратно-поступательных насосов определяют так же, как и цент-
робежных. Следует отметить, что прн вычислении высоты всасы-
вания необходимо учитывать инерционные силы, так как из-за не-
равномерной работы поршневого насоса жидкость движется по
всасывающей трубе в неустановившемся режиме. При этом может
наступить разрыв сплошности потока, и, как результат, срыв ра-
боты насоса.
Характеристика Q — И возвратно-поступательных насосов (без
учета пульсации расхода) при постоянной частоте вращения и не-
изменной длине хода поршня представляет собой прямую линию,
параллельную оси ординат. Теоретически возвратно-поступатель-
ный насос может развивать любой напор, однако практически на-
пор, развиваемый насосом, ограничен прочностью конструкции и
мощностью привода (двигателя).
Коэффициент полезного действия возвратно-поступательных на-
сосов достаточно высок и в зависимости от типа и размера насоса
находится в пределах 0,75 — 0,95. Мощность двигателей для приво-
да насосов принимается с некоторым запасом по сравнению с мощ-
ностью, вычисленной для насоса. Этот запас можно назначать та-
ким же, как и для центробежных насосов.
§ 29. Некоторые конструкции
возвратно-посту нательных насосов
Наибольшее применение в системах водного хозяйства поршне-
вые и плунжерные насосы находят в качестве насосов-дозаторов,
описание которых см. далее в гл. 7. Существует множество конст-
рукций возвратно-поступательных поршневых насосов. Одной из
них является выпускаемый промышленностью электропрнводной
поршневой насос ЭНП 63/2,5 (рис. 5.3). Насос состоит из гидравли-
ческой н приводной частей. В приводной части установлен криво-
шипный вал с насаженным на нем колесом, сцепляющимся с червя-
ном. Движение от вала передается ползунам и далее поршням. На-
сос обладает большой высотой всасывания—7 м н достаточно
высоким КПД—30%. Такие насосы применяют на водном транс-
порте для перекачки
воды и нефтепродук-
тов. Масса насоса
(с приводом) 1300 кг.
Масса аналогичных по
подаче н напору цен-
тробежных или вихре-
вых насосов в 5—8 раз
меньше.
Для перекачивания
осадка (например, нэ
первичных отстойни-
ков) применяют плун-
жерные насосы типа
НП. в частности НП-28
и НП-50 с подачей со-
ответственно 26 и
54 мэ/ч при максималь-
ном напоре до 30 м.
Это плунжерные насо-
сы одностороннего дей-
ствия. Насос НП-28
двухплунжерный. а на-
сос НП-50 четырехплун-
жерный. Привод насо-
сов—от электродвига-
теля через клиноремен-
ную передачу и редук-
тор. Подачу можно из-
менять путем уменьше-
ия хода плунжера.
Основными деталя-
ми поршневых насосов
являются цилиндры,
поршни, клапаны, кри-
вошипно-шатункые ме-
ханизмы и воздушные
колпаки. Цилиндры —
основная деталь собст-
венно поршневых на-
сосов. Так как в поло-
сти цилиндра движется поршень, то внутренние стенки его должны
быть тщательно обработаны. Поршни должны быть также обрабо-
таны и иметь уплотыительные детали — поршневые кольца ила
манжеты.
В плунжерных насосах плунжер движется в камере, не сопри-
касаясь с ее стенками, поэтому в таких насосах тщательной обра-
ботки требуют только плунжеры и сальниковые устройства, в ко-
торых они движутся. Обработка плунжеров значительно проще,
чем обработка внутренней полости цилиндров.
Рнс. 5.3. Электропривод ней поршневой насос
S — BCJetBwmnl п«труflo«: 3 — jjbji ывслопоД1чв:
: I — гндроолок: S — поршень
Весьма ответственными деталями насосов являются всасываю-
щие и нагнетательные клапаны. Как правило, применяют автома-
тические (самодействующие) клапаны и лишь иногда клапаны с
принудительным движением. Различают поднимающиеся и откид-
ные автоматические клапаны. В поршневых насосах обычно уста-
навливают поднимающиеся клапаны, которые, в свою очередь, мо-
гут быть тарельчатыми, кольмвымн, шаровыми (рис. 5.4).
Существенной деталью поршневых насосов является воздуш-
ный колпак, который служит для выравнивания подачи жидкости
и уменьшения инерционного воздействия массы жидкости на дета'
ли насоса. Так как воздушные колпаки обеспечивают равномерную
подачу жидкости в трубопровод, они должны аккумулировать из-
быток жидкости в перкоды максимальной подачи и пополнять рас-
ход в периоды, когда подача меньше средней. Колпаки устанавли-
вают на корпусе насоса в непосредственной близости от камер
нагнетания или всасывания. При установке воздушного колпака на
всасывающем трубопроводе увеличивается высота всасывания.
Объем воздушных колпаков зависит от типа насоса и степени
неравномерности подачи. Объемы воздуха VK в напорных колпа-
ках ( в долях от рабочего объема цилиндра насоса FS) принимают
равными для насосов:
одяоетороняего действия —22 FS
двустороннего » —9 FS
вгроенвык —Q.5FS.
Объем воздуха в колпаках, установленных на всасывающей сто-
роне насоса, должен быть не меньше (5—10) FS, независимо от ти-
па насоса. Полный объем колпака составляет около 1,5 объема
воздуха. Схему установки воздушных колпаков на насосе двойно-
го действия см. на рис. 5.1, б.
Поршневые насосы можно пускать в ход только при открытой
задвижке на напорном трубопроводе, так как пуск насоса при за-
крытой задвижке может привести к поломке насоса или разрыву
напорного трубопровода. Этим поршневые насосы принципиально
отличаются от центробежных. Останавливать поршневой насос сле-
дует тоже при открытой задвижке. Следовательно, задвижку на
напорном трубопроводе закрывают только при ремонте илн замене
поршиевого насоса.
При эксплуатации поршневые насосы требуют более тщатель-
ного ухода, чем центробежные. Уход за ними заключается главным
образом в смазке трущихся детален — подшипников, кривошипно-
84
%j^w l"
го механизма и пр. Необходимо следить также за тем, чтобы в воз-
душном колпаке запас воздуха составлял около 7з объема колпа-
ка. При избытке воздуха его выпускают через установленные на
колпаке воздушные краны, а при недостатке — пополняют.
К.достоинствам поршневых насосов относятся: 1) постоянство
подачи жидкости независимо от сопротивления напорного трубо-
провода, что позволяет использовать их лак дозаторы; 2) возмож-
ность подачи незначительных расходов под большим давлением
при высоком КПД; 3) техническая целесообразность создании ма-
логабаритных насосов, способных поднимать жидкость из скважин
малого диаметра; 4) возможность пуска насоса в действие без
предварительного заполнения его жидкостью.
К недостаткам поршневых насосов можно отнести: 1) большие
габаритные размеры, массу и площадь, занимаемую насосным аг-
5егатом; 2) необходимость устройства тяжелого фундамента;
) наличие легко изнашивающихся деталей (клапанов, манжет и
т. п.); 4) сложность эксплуатации и меньшую надежность в рабо-
те; 5) неравномерность подачи жидкости.
§ 30. Дкафрагмовые к шланговые насосы
Днафрагмовые насосы по принципу действия близки к поршне-
вым насосам. Роль поршая в них выполняет жесткий диск, закре-
пленный в центре гибкой мембраны. Днафрагмовые насосы (рис.
5.5, а) бывают нагнетательными и со свободным изливом (рис'
5.5,6). Днафрагмовые насосы могут иметь ручной или механичес-
кий привод.
Днафрагмовые насосы, как правило, развивают небольшой на-
пор и применяются главным образом для водоотлива при производ-
стве строительных работ. Такие насосы монтируют на общей раме
с бензиновым двигателем или с электрод вига тел ем. В обоих случа-
Рнс. 5.5. Схемы днафраг
сов
а — unriTUiiiil; С — то поСоыыи
ях для передачи движения служит редуктор и кривошип но-шатун-
ный механизм.
Некоторые днафрагмовые насосы небольшой подачи применя-
ют в качестве дозировочных в сооружениях для очистки воды и
обработки сточных вод, а также в химической промышленности.
Принцип действия шлангового иасоса понятен из схемы, изо-
браженной на рис. 5,6. На жесткой станине 1 укреплен шланг 2 из
гибкого материала (резины, пластмассы и т. п.)- На этой же ста-
нине закреплены подшипники вала 3. Планка 4 с роликами 5 кре-
пится к валу. При вращении вала ролики набегают на шланг и об-
жимают его. Сжатое сечение шланга по мере вращения вала пере-
мещается от всасывающей части шланга к нагнетательной. Таким
образом, порции жидкости тоже перемешаются от всасывающего
патрубка к нагнетательному. Так же устроены и шланговые насо-
сы с несколькими параллельно расположенными шлангами.
Рабочие органы (вал. ролики и др.) шлангового насоса не со-
прикасаются с перекачиваемой жидкостью, поэтому такие насосы
можно применять для перемещения и дозирования химичесни ак-
тивных жидкостей и суспензий. При этом материал шланга должен
быть стоек к воздействию перекачиваемой жидкости. Подача иа-
соса регулируется путем изменения частоты вращения вала. Шлан-
говые насосы находят применение в химической, пищевой и дру-
гих отраслях промышленности, в медицине, а также могут исполь-
зоваться в установках для обработки воды.
§ 31. Винтовые насосы
Винтовые насосы по принципу действия относятся к роторным
насосам. В зависимости от общего числа рабочих винтов различа-
ют одно-, двух-, трех- и многовннтовые насосы. В системах водо-
снабжения и канализации, как правило, применяются одновинто-
вые насосы (рис. 5.7).
Основными деталями такого иасоса являются одноэаходный
винт из нержавеющей или хромированной стали и двухэаходная
Ряс. 5.7. Одямшвтоеон мае ос
/ — перикн «рышж»; 3 — обоЯми )-нп; 4— знала цишш; J — и
д>я*ый ил; 7 — пиряшряое «сеж*яшне
86
обойма из специальной резины. Винт соединен с валом двигателя
карданной передачей или другим гибким соединением, допускаю-
щими несоосность вала двигателя и винта.
При вращении вала двигателя винт совершает в обойме слож-
ное движение: вращение относительно собственной оси и вращение
оси виита с радиусом, равным эксцентриситету винта. При этом
между винтом и обоймой образуются замкнутые полости, непре-
рывно перемещающиеся от всасывающей камеры к нагнетательной.
Таким образом, одновинтовые насосы представляют собой насосы
объемного типа с вращающимся рабочим органом.
Винтовые насосы имеют крутопадающие характеристики, при
этом зависимость Q—Н близка к линейкой. Промышленность вы-
пускает винтовые насосы горизонтальные —с подачей от 0,3 до
40 мэ/ч и вертикальные — для колодцев и артезианских скважин.
Винтовые насосы с резиновыми обоймами можно применять
для перекачивания как чистых, так и загрязненных и химически
активных жидкостей. В системах водоснабжения винтовые насосы
(например, 1B6/I0X) используют для перекачивания дренажных
оод о шахтах и горных выработках, из подземной части заглублен-
ных насосных станций, а также для дозирования реагентов.
ГЛАВА в. ВОДОПОДЪЕМНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ВОДЯНЫХ СКВАЖИН
§ 32, Погружные скважинные
насосные агрегаты
Погружные насосные агрегаты используют для подъема воды
из скважин диаметром 100 мм и более. Они находят широкое при-
менение в системах водоснабжения, водопоннжеиия и вертикаль-
ного дренажа.
Общие технические условия на такие агрегаты установлены
ГОСТ 10428 — 79 Е «Агрегаты электронасосные центробежные
скважинные для воды. Общие технические условия». Согласно это-
му ГОСТу изготовляются электронасосиые агрегаты типа ЭЦВ для
скважии с обсадными трубами диаметром 100 — 466 мм с подачей
0,63— 1200 м3/ч и напором 12 — 680 м.
Скоажиниая установка с агрегатом ЭЦВ (рис. 61, а) состоит
из четырех основных узлов: погружного насоса, погружного элект-
родвигателя, напорного трубопровода и блока управления.
Схема погружного насосного агрегата показана на рис. 6.1,6.
Насос этого агрегата многоступенчатый с рабочими колесами за-
крытого типа н направляющими аппаратами. Рабочее колесо и на-
правляющий аппарат образуют блок; число таких блоков зависит
от напора, который должен развивать насос. Блоки соединяют
между собой либо общими стяжками, как показано на рис. 6.1,6,
либо посекционно на болтах (в насосах для скважин диаметром
250—300 мм и более). Вал насоса вращается (с водяной смазкой)
в подшипниках из текстолита, лигнофоля или резины.
Электродвигатель погружного
типа расположен под насосом. Вал
насоса соединен с электродвигате-
лей с помощью жесткой муфты. Су-
ществует несколько конструкций
электродвигателей для погружных
насосных агрегатов. Наиболее рас-
пространена конструкция,в которой
обмотка статора двигателя выпол-
нена из медного провода в прочной
полиэтиленовой изоляции, способ-
ной длительное время работать в во-
де. Такие двигатели называются во-
доза полненным и (мокростаторны-
ин). В других менее распространен-
ных конструкциях статор защищен
цилиндром нэ тонкого немагнитного
(но магннтопроннцаемого) материа-
ла, герметично закрытым и запол-
ненным специальным маслом. Та-
ким образом, статор электродвигате-
ля защищен от попадания в него во-
ды (так называемые экранирован-
ные электродвигатели). Скважин-
ные насосные агрегаты для подачи
воды выпускают только с водоза-
полнекнымн (мокростаторными)
электродвигателями.
Ответственной деталью погруж-
ных электродвигателей является
опорный подшипник, воспринимаю-
щий нагрузку от веса ротора и на-
соса и часть осевого давления, не-
разгруженного в насосе. Эти под-
шипиини изготовляют обычно из те-
кстолита или лнгнофоля. В целях
предотвращения быстрого износа
подшипники смазывают водой, при
этом вода, поступающая на смазку,
проходит через специальный фильтр.
Предусмотрены и другие меры для
предотвращения быстрого износа
подшипников.
Над насосом обычно устанавли-
вают шаровой обратный клапан.
В верхней части напорного трубо-
провода имеется колено с опорной
плитой, иа которую подвешивается
вся насосная установка с погруж-
ным электродвигателей.
Сводное поле характеристик скважинных погружных насосов
приведено в прил. 9.
Основными преимуществами погружных насосов являются: от-
сутствие длинного трансмиссионного вала и промежуточных под-
шипников; возможность их установки в искривленных скважинах;
простота монтажа и демонтажа насосной установнн; возможность
установки насоса непосредственно в колодце (см. раздел второй).
К недостаткам большинства конструкций погружных насосных
агрегатов относятся высокие требования к качеству воды, подава-
емой из скважнн. Особенно чувствительны такие агрегаты к меха-
ническим примесям, содержание которых не должно превышать
0,01 %, т. е. не более 100 мг/л.
В настоящее время разрабатываются погружные электродви-
гатели, способные длительное время работать в загрязненной воде,
что позволит еще более расширить область применения погруж-
ных скважннных насосных агрегатов.
В обозначении погружных насосных агрегатов согласно ГОСТ
10428 — 79 £ буквы обозначают тип насоса, первая цифра —диа-
метр обсадной колонны труб скважины в мм, уменьшенный в 25
раз, первая группа цифр — подачу, вторая группа цифр—напор,
далее — исполнение и номер ГОСТа. Например, насос для скважи-
ны диаметром 200 мм с подачей 50 м'/ч и напором 60 м в обычном
исполнении обозначается ЭЦВ8-50-60-У5 ГОСТ 10428—79 Е
§ 33. Скважинные насосные агрегаты
с трансмиссионным валом
Скважинные насосные агрегаты с трансмиссионным валом, т. е.
агрегаты с погружными насосами, двигатели которых расположе-
ны на поверхности земли, состоят из трех основных узлов: погруж-
ного насоса, расположенного ниже динамического уровня воды в
снважине; электродвигателя с опорным узлом, расположенного
над скважиной на поверхности земли; трансмиссионного вала, сое-
диняющего рабочий узел с электродвигателем.
Наиболее распространены насосные агрегаты типов АТН, НА
и А (ранее такие агрегаты назывались артезианскими). Скважин-
ный насосный агрегат типа АТН представлен на рис. 6.2. Погруж-
ной насос этой установки имеет несколько колес, закрепленных на
общем вертикальном валу, и несколько направляющих аппаратов.
Вал насоса вращается в резиновых подшипниках, закрепленных
внутри направляющих аппаратов. Такие насосы выпускают как с
открытыми, так и с закрытыми колесами.
Насосы с закрытыми колесами обладают более высоким КПД,
чем насосы с открытыми колесами, но они не приспособлены для
работы в скважннах, заполненных водой со значительными приме-
сями песка. При остановке насоса песон, осаждающийся в напор-
ном трубопроводе, может эанлинить рабочие колеса в направляю-
щих аппаратах.
Насосы с открытыми колесами работают и при высоком содер-
жании песка в воде. Подачу таких насосов можно регулировать,
89
меняя зазор между рабочими
колесами и направляющими
аппаратами. При увеличении
зазора уменьшается подача н
и снижается КПД насоса.
Приводная головка сква-
<о жннной насосной установки со-
стоит из станины —опоры ус-
тановки, напорного патрубка и
электродвигателя, установлен-
ного на верхней части станины.
Электродвигатели для агрега-
тов типа АТН выпускают в вер-
тикальном исполнении особой
конструкции (с опорными под-
шипниками и масляными ван-
6 нами). Электродвигатели име-
ют приспособление (контрре-
верс) для предохранения транс-
миссионного вала от раскру-
чивания при внезапной оста-
новке двигателя или при вра-
щеннк его в противоположном
направлении.
Напорный трубопровод, по
которому вода подается от ра-
бочего узла к напорному пат-
рубку, состоит из отдельных
секций стандартной длины (см. рнс. 6.2). Внутри трубопровода про-
ходит трансмиссионный вал, вращающийся в резиновых подшип-
никах, закрепленных в чугунных опорных крестовинах. Отдельные
секции вала соединены между собой муфтами.
Промышленность выпускала насосные агрегаты АТН-8, АТН-10
и АТН-М для скважин с минимальным диаметром колонны труб
соответственно 200; 250 и 350 мм.
Насосные агрегаты типа НА и А по своему устройству анало-
гичны агрегатам типа АТН, но промежуточные подшипники у них
устроены с лигнофолевымн вкладышами н смазываются чистой во-
дой, подводимой к подшипникам по специальному трубопроводу
небольшого диаметра, расположенному вдоль напорного трубопро-
вода. Насосы типа А обеспечивают большую подачу н предназна-
чены для подъема воды из высокодебитных скважин диаметром
500 и 600 мм.
Общие технические условия на центробежные скважинные на-
сосные установки для воды с трансмиссионным валом типа УЦТВ
установлены ГОСТ 14835 — 75. В отличие от установок типа АТН
приводная головка этих установок позволяет использовать не толь-
ко электродвигатели в вертикальном исполнении, но и горизонталь-
ные электродвигатели, а также дизельный привод (через редук-
тор). Поэтому насосные установки типа УЦТВ можно нспольэо-
<v7
w?
вать в районах, где нет электроэнергии,
пастбищах.
Достонкствамн скважинных насосных агрегатов является воз-
можность наблюдения за работой двигателя, а также его замены
и ремонта без демонтажа осей насосной установки. К нх недостат-
кам откосятся прежде всего необходимость устройства длинного
трансмиссионного вала, сложность и трудоемкость монтажа н де-
монтажа агрегата, невозможность его размещения в искривленных
скважинах, а также большая металлоемкость и значительная мас-
са. Поэтому скважннные насосные агрегаты с двигателями, распо-
ложенными на поверхности земли, в настоящее время вытесняются
более прогрессивными погружными агрегатами.
§ 34. Воздушные водоподъемники " ~*
(эрлифты)
Воздушные водоподъемники
(эрлифты) относятся к насосам-
аппаратам, так как не имеют дви-
жущихся частей. Ранее, до внед-
рения скввжншшх электронасо-
сов, эти водоподъемники были
широко распространены в систе-
мах водоснабжения. В настоящее
время они применяются сравни-
тельно редко, например в случае
необходимости одновременно с
подъемом воды осуществлять от-
дувку газов. Кроме того, эрлиф-
ты применяют иногда для перека-
чивания ила из канализационных
отстойников и для подъема сточ-
ной жидкости.
Схема воздушного водоподъ-
емника, которым оборудована
скважина /, показана на рис. 6.3.
По трубе 4 воздух через форсун-
ку 2 подается в водоподъемную
трубу 3, где он смешивается с во-
дой. Поскольку плотность водо*
воздушной смеси меньше плотно-
сти воды, смесь начинает двигать-
ся по водоподъемной трубе.
В приемном бачке (сепарато-
ре) 5 с помощью отражателя 6
или иного устройства вода отде-
ляется от воздуха н по трубе 7 отводится в сборный резервуар, а
воздух через патрубок 8 выходит в атмосферу.
Таким образом, эрлифты поднимают воду на относительно не-
большую высоту над поверхностью земли.
— 1
Таблице 6.1
Вмсет* годим*, т
k
1.
3—2.5
0,59-0.57
16-3)
2,5
0,57-0.54
30-60
2.2-2
0.54-0,5
«0-90
2—1.75
0,5—0,41
90-120
1,75-1,65
0,41-0.4
Расчет воздушного водоподъемника сводится к определении»
глубины погружения форсунки, необходимого расхода воздуха для
обеспечения расчетного расхода воды, подачи, давления и мощно-
сти компрессора.
Глубину погружения форсунки определяют по коэффициенту
погружения форсунки к, т.е. отношению глубины погружения фор-
суний И к высоте подъема воды h. Значения коэффициентов погру-
жения приведены в табл. 6.1.
Необходимый расход воздуха находят по так называемому
удельному расходу, т. е. объему воздуха, требуемого для подъема
1 м* воды при заданном т), и атмосферном давлении. Удельный рас-
ход воздуха, мэ на 1 ма воды, определяют по формуле
полученной нэ анализа работы, затрачиваемой на сжатие газа при
изотермическом процессе. Значение т\й находят по табл. 6.1.
Общий расход воздуха W, мэ/мин,
V =» IF, Q/60,
где Q — расход (подача) воды, м*/ч.
Формула (6.2) точна только в том случае, когда компрессор за-
бирает воздух при нормальном атмосферном давлении и темпера-
туре 15°С. При иных значениях температуры н давления засасыва-
емого воэдуш в эту формулу вводят поправочные коэффициенты,
после чего она записывается в следующем виде:
WH = alv,v. (6.Э)
где <Х| — коэффициент, учитывающий изменение подачи компрессора в зависимо-
сти от температуры воздуха; а3 — коэффициент, учитывающий расположение
компрессора над уровнен моря.
Для средней полосы СССР произведение коэффициентов а, и
а? принимают равным 1,2. Тогда
ТР„ = 1.2 Р.
Пусковое давление компрессора ра определяют по формуле
рп = 0,1(Я-л, + 2)к.с/см»даО,01(Я-/ц, + 2)МПа, (6.5)
где Ло —глубина статического горизонта воды в скважине.
S2
Рабочее давление компрессора
рв = 0,1 (Я — h + Zftn) итс/см* «в 0,01 (Я — h + 1Л„) МПа,
где 2На — сумма потерь напора в воздуховоде от компрессора до форсунки.
Требуемая мощность на валу компрессора
*-*,»„ л.
где На — удельная мощность яа валу компрессора, т. е. мощность, затрачивае-
мая на сжатие 1 ы' вомцпа за 1 мни, кВт; В% —подаче компрессора, м'/мин;
Рв — рабочее давление компрессора, кгс/см3.
Значение N0 в зависимости от рабочего давления и типа комп-
рессора колеблется в пределах 0,75— 1,3. Мощность электродвига-
теля к компрессору принимается с коэффициентом запаса 1,1 —
1,3 по отношению к значению N, определенному по формуле (6.7).
Для смягчения пульсации расхода воздуха, поступающего из
компрессора, а также для сепарации из воздуха паров воды и мас-
ла на напорной воздушной линии устанавливают специальный ре-
зервуар— ресивер.
§ 35. Струйные насосные установки
для водяных скважин и штанговые насосы
Для подъема воды иэ скважин мелкого заложения используют
струйные насосные установки, основным узлом которых является
струйный насос. Принцип действия струйных насосов изложен в
§ 26. Струйные насосы для скважин имемт некоторые конструк-
тивные особенности.
Существует несколько схем компоновки струйных насосных ус-
тановок для подъема воды из скважин (рнс. 6.4). Наиболее рас-
пространенной является схема, изображенная на рнс. 6.4, а. В этом
случае эжектор как бы увеличивает высоту всасывания центробеж-
ного насоса. Эта компоновка, как правило, и более экономична,
так как струйный водоподъемник, обладающий низким КПД, по-
дает воду только до уровня высоты всасывания центробежного на-
соса (т. е. на высоту Н), а центробежный насос с более высоким
КПД подает воду на высоту Ншо + Ht- Еще более экономична схема,
показанная на рнс. 6.4,6. Она амялолпна первой схеме, но преду-
сматривает установку так назвмембго двухпоточпого насоса —
многоступенчатого насоса с отбором воды на промежуточной сту-
пени.
В настоящее время двухпоточные насосы серийно не выпуска-
ются и поэтому в некоторых случаях для скважин с динамическим
уровнем, расположенным на большой глубине, применяют компо-
новку по схеме, изображенной на рис. 6.4, е. В этом случае двухпо-
точный насос заменен двумя насосами: один нэ них — большей
мощности — обеспечивает подачу Qo + Qi на высоту H+HBC+Hr, a
второй— меньшей мощности — обеспечивает подачу Qi с напором,
необходимым для нормальной работы эжектора.
В некоторых случаях (например, когда один насос подает воду
к эжекторам, расположенным в нескольких скважныах) приыеня-
93
Рве. 6.4. Схемы водоструйных насосный установок
/ — *шитвр: I — цевтребемы! aieoc; I — ыгжмтомы! алтрпбьпы! нем
Автоматическая насосная установка с водо-
струйным насогоч ВН-2Ш
-яодостру1яыЙ Micoc; 1 — спнаня упр|ысяпя: S — pfnt аш:
:ляя: 4 — яодотпуоныЯ б»; J — я погрей ягелю: в — «»гок«
для поиержяякя »in«ci шэяук! в вне: 7 — цснтробшяыЙ
ют компоновку по схеме, изображенной на
рис. 6.4,а, т.е. с разрывом струи на линии
подачи рабочей воды.
По конструкции различают два типа
струйных насосных установок для скважин;
с параллельным и с концентрическим рас-
положением труб.
На рнс. 6.5 показана серийно выпускае-
мая автоматическая водоподъемная уста-
новка с водоструйным насосным агрегатом
ВН-2Ш, действующая по схеме, изображен-
ной на рнс. 6.4, и. Такая установка обеспе-
чивает подачу 3—5 мэ/ч воды с глубины до
30 м.
Для скважин малого диаметра применя-
ют водоструйные установки с концентриче-
ским расположением труб.
Несмотря на невысокий КПД (0,18—0,3),
струйные водоподъемники обладают рядом
преимуществ: простотой и надежностью в
работе, отсутствием в скважине движущих-
ся деталей, возможностью установки в ис-
кривленных и «пескующнх» скважинах.
Особенно удобны водоструйные водоподъем-
ники для водоснабжения небольших объек-
тов в сельской местности. Водоструйные на-
сосы находят применение также и для от-
качки воды с глубины 10—20 м при устрой-
стве котлованов в мокрых грунтах.
Штанговые насосы так же, как и эрлиф-
ты, широко применялись для подъема воды
из скважин до внедрения скважннных цен-
тробежных насосов. В настоящее время
штанговые насосы применяют главным об-
разом для подъема воды из скважин мало-
го диаметра. Но в некоторых отраслях промышленности, например
в нефтедобывающей, штанговые насосы н в настоящее время ши-
роко используются для подъема жидкости из глубоких скважин.
Схема штангового насоса одностороннего действия приведена
на рис. 6.6. Поршень насоса выполнен в виде полого цилиндра с
шаровым клапаном в верхней части. Такая конструкция поршней
позволяет применять нх для цилиндров малого диаметра; КПД
штанговых насосов составляет 0.7 — 0,8.
На поверхности земли над скважиной, оборудованной штанго-
вым насосом, размещают механизм для приведения в движение
штанги — так называемую насосную лебедку. В насосной лебедке
вращательное движение электродвигателя преобразуется в воз-
вратно-поступательное. Такие лебедки состоят из станины, редукто-
ра, крнвошнпно-шатунного механизма и вспомогательных деталей.
95
— овднир мсос»:
: — УПЛОТНСНК
— кароус пар-
— опияучлтель;
Оценивая водоподъемное оборудование водяных скважин, сле-
дует отметить, что наиболее современны и перспективны погруж-
ные скважииные насосные ai регаты. Такие агрегаты обладают до-
статочно высокий КПД, легко используются в автоматизированных
системах, их можно сравнительно просто демонтировать и заменять
в случае аварии или профилактического ремонта.
Для неглубоких скважин с дебитом до 20 м'/ч удобны струйные
водоподъемники, обладающие большой надежностью и не требую-
щие практически ни какого ухода. Эрлнфтные установки могут при-
меняться там, где требуется аэрация воды и «выдувание» из нее
газов, а также там, где уже имеются компрессорные станции и воз-
духоводы, т. е. при расширении существующих водозаборов под-
земных вод.
Насосные агрегаты с трансмиссионным валом и электродвига-
телем на поверхности земли (типа А, АТН, УЦТВ) целесообразно
устанавливать в неглубоких скважинах с большим дебитом, а так-
же в районах, не обеспеченных электроэнергией.
ГЛАВА 7. ВОЗДУХОДУВКИ,
КОМПРЕССОРЫ ВАКУУМНЫЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ НАСОСЫ
§ 36. Турбовоздуходувки (нагнетатели)
В системах водоснабжении и канализации иногда необходимо
большие объемы воздуха подавать под малым 0,04 — 0,06 МПа
(0,4 — 0,8 кгс/см2) или более значительным 1 МПа (до 10 кгс/сы2)
давлением, а также создавать вакуум. Для подачи воздуха под ма-
лым давлением применяют воздуходувки и нагнетатели, под более
значительным—компрессоры, для создания вакуума— вакуумные
насосы.
Турбовоздуходувки (или просто воздуходувки и нагнетатели) —
это центробежные машины, по устройству подобные центробежным
насосам. Основной деталью этих машин является рабочее колесо.
В зависимости от требуемого давления воздуходувки бывают одно-
ступенчатыми и многоступенчатыми (рис. 7.1).
Зависимости напора, расхода и мощности воздуходувок от час-
тоты вращения рабочего колеса те же, что и для центробежных
насосов (см. главу 2). Кроме частоты вращения на основные пара-
метры работы воздуходувки влияют давление и температура заса-
сываемого воздуха. Подача, напор и мощность воздуходувки про-
порциональны давлению во всасывающем патрубке и обратно про-
порциональны температуре засасываемого воздуха.
Подачу воздуходувок выражают обычно в нмэ/ч, т. е. в нор-
мальных мэ воздуха (или газа) при давлении 0,1 МПа (760 мм
рт. ст.) и температуре 20 "С.
Мощность воздуходувки определяют по формуле
„_-Ьг«М-.
Ли Лап Лов
Рис. 7.1. Многоступенчатая турбовоздуходувка
где Q — подача, нм'/ч; L„ — работа адиабатического сжатия; т)н — механический
КПД, равные 0,97—0.99; т\,ж — адиабатический КПД, выражающий отношение
работы адиабатического сжатия к полной работе н равный 0,6—0,75; Цов — объ-
емный КПД. учитывающий утечин н переток воздуха, равный 0,95—0,98.
Работу адиабатического сжатия воздуха LM, Дж/ », можно оп-
ределить по формуле
1„-35000й [(■*-)'■*-|].
где р\ и f>i — начальное н конечное давление.
По формуле (7.2) составлены номограммы, с помощью которых
можно легко найти значение 1*д при заданных р, и р3-
Мощность воздуходувок принимают с некоторым запасом по
сравнению с определяемой по формуле (7.1).
Промышленность выпускает несколько типоразмеров много-
ступенчатых воздуходувок: ТВ-42-4 и ТВ-ЭОО-1,5 с номинальной по-
дачей соответственно 2500 и 18 000 нмэ/ч на избыточное давление
0,04—0,06 МПа (0,4—0,6 кгс/смя). На большую подачу (до
4500 имэ/ч) выпускаются нагнетатели 360-21-1 и 750-23-4.
§ 37. Компрессоры
Компрессоры бывают ротационными и поршневыми.
Ротационные компрессоры. Основным рабочим органом рота-
ционного компрессора является ротор / со свободно скользящими
97
пластинами 2 (рис. 7.2).
Ротор расположен эксцен-
трично внутри цилиндра
3 компрессора, поэтому
между образующими ро-
тора и цилиндра остается
серповидное пространство.
При вращении ротора
пластинки, расположен-
ные в пазах, под действи-
ем центробежных сил плот-
но прижимаются к стен-
кам цилиндра. Серповид-
ное пространство между
ротором и стенкой цилинд-
ра таким образом разде-
ляется на ряд отдельных
отсеков переменного объ-
ема. Если ротор вращает-
ся по часовой стрелке, то-
воздух из всасывающего
патрубка 4 заполняет от-
секи, которые в дальнейшем разобщаются со всасывающим пат-
рубком и постепенно уменьшаются в объеме. В результате проис-
ходит сжатие заключенного в них воздуха, который затем выбра-
сывается под повышенным давлением в нагнетательный патрубок 5.
Для охлаждения цилиндр компрессора окружают водяной рубаш-
кой 6, по которой непрерывно циркулирует вода.
Ротационные компрессоры бывают одноступенчатые (с одним
ротором) и двухступенчатые (с двумя роторами, насаженными на
один вал). Одноступенчатые компрессоры развивают давление до>
0,3—0,5 МПа Э—5 нгс/см1), а двухступенчатые — до 1,5 МПа
(15 кгс/см1).
Поршневые компрессоры. Принцип действия поршневых комп-
рессоров тот же, что и поршненых насосов. Воздух сжимается в
результате возвратно-поступательного движения поршня в цилинд-
ре. Поршневые компрессоры получили большое распространение,
особенно для подачи небольших количеств воздуха. Средняя тео-
ретическая подача WT, м'/мин, компрессора простого действия
полечнтывается по формуле
VT = FSm,
где F—площадь поршня, м1; S— л од поршни,
ня в 1 мин; i — число цилиндров
Из-за утечек воздуха через неплотности, повышения темпера-
туры воздуха и сопротивления всасывающей части действительная;
подача компрессора меньше теоретической. Отношение действи-
тельной подачи к теоретической называют коэффициентом подачи*
или объемным КПД. Значение объемного КПД находится в пре-
делах 0,75—0.9 Мощность поршневого компрессора определяют по>
формуле (7.1).
98
Поршневые компрес-
соры подают воздух не-
равномерно, поэтому их
обязательно комплектуют
воздушным резервуа-
ром—ресивером. В уста-
новках малой подачи (до
40 нм3/ч), например в ус-
тановках типа ГАРО-155,
номпрсссор и ресивер
представляют собой еди-
ный агрегат, а в установ-
ках большой подачи реси-
вер устанавливают от-
дельно (как правило, вне
здания).
В цилиндры поршне-
вых н ротационных ком-
прессоров недопустимо
попадание пыли, песка н
других загрязнений, кото-
рые могут находиться в
воздухе, поэтому на их
всасывающих трубопро-
водах устанавливают
фильтры для очистки воз-
духа, а приемники возду-
ха размещают в наименее
загрязненной зоне возле
здания компрессорной ус-
тановки.
§ 38. Вакуумные насос
Вакуумные насосы,
или сокращенно вакуум-
насосы, предназначены
для откачки воздуха из
всасывающих линий цен-
тробежных насосов при
заливе их водой перед
куском, а также тогда,
Рнс 7 3. Схема водокольцевого вакуум-насоса
/ — рабочее колко; 2 — корпус:
патрувов: 4 — ничгт»гели1ы* ттрубоа;
тглыое отверстие; S — аодаам иолюг
щее севтораое отаерстн
когда требуется удалить воздух из системы и создать вакуум.
Наибольшее распространение получили водокольцевые вакуум-
насосы. Схема такого насоса показана на рис. 7.3. На валу насоса
закреплено колесо с радиальными лопатками, расположенное экс-
центрично по отношению к цилиндрической камере. Возле ступи-
цы колеса имеются два серповидных выреза а и б, соединенных
соответственно с напорным и всасывающим патрубками насоса.
Если перед пуском насоса в его корпус залить воду, то при вра-
щении рабочего колеса образуется водяное кольцо, расположенное
концентрично по отношению к камере насоса и эксцентрично по
отношению к колесу. Между ступицей колеса, лопатками и внут-
ренней гранью водяного кольца образуются полости, объем кото-
рых за первую половину оборота колеса, т.е. до вертикального
диаметра, увеличивается. При увеличении объема полостей в них
возникает разрежение и через серповидное отверстие б начинает
поступать воздух.
При дальнейшем вращении колеса объем полостей уменьшает-
ся, воздух сжимается и при достижении очередной полостью вы-
ходного серповидного отверстия а под действием избыточного дав-
ления выталкивается через напорный патрубок в атмосферу (или
в трубопровод). Если всасывающий патрубок вакуум-насоса сое-
динить с герметичной полостью, то в ней вследствие постоянного
отсоса воздуха возникнет вакуум.
В целях предотвращения перегрева воды в водяном кольце к ва-
куум-насосу подводят свежую воду, которая, непрерывно поступая
в насос, замещает нагревшуюся. Объем циркуляционной во-
ды составляет 0,2—0,5 мэ/ч в зависимости от подачи вакуум-на-
соса.
Теоретический расход воздуха Q^.
качнвасмого) вакуум-насосом, равен:
«•-{tic.-2")'-
где Z)1 и D0 —диаметр рабочего колеса и его ст>пииы, м; л — число лопаток; Л —
длина лопатнн. и: о —глубина погружения лопатнн о водяное кольцо, и. s — тол-
щина лопатнн, и; Ь — ширина рабочей лопатки насоса, ч, п — частота вращения
ротора, с-1.
Действительный расход воздуха, подаваемого насосом,
Q. = 4o<3t.
где По — объемный КПД, равный 0,7—ОД
В настоящее время выпускают вакуум-насосы типа ВВН (рис.
7.4) подачей 1,5—12 мэ/мин, создающие вакуум 7—в м вод. ст., и
вакуум-насосы типа РМК подачей 2—27 м3/мин, создающие ваку-
ум 7,5—8 м вод. ст.
§ 39. Насосы специального назначения
К насосам специального назначения условно отнесены дозиро-
вочные и шнековые насосы, применяющиеся в системах водоснаб-
жения и канализации, но не описанные в предыдущих главах.
Дозировочные насосе
или насосы-доэаторь
предназначены для пода
чи заданных доэ жидко
стн в напорную систему
открытый поток или в см
кость. Чаще всего таки
насосы используют дл:
дозирования реагентов i
виде растворов, эмульш
или суспензии. Доэиро
вочные насосы объедини
ют в себе функции насо
са, исполнительного орга
на регулятора и нзмери
тельного прибора, так как
в процессе работы обес-
печивают подачу заданного количества жидкости, плавное измене-
ние дозы, а также возможность точного измерения поданного ко-
личества жидкости.
Наибольшее распространение в промышленности получили
плунжерные дозировочные насосы типа НД (рис. 7.5). Насос со-
стоит из электродвигателя, червячного редуктора со встроенным
механизмом регулирования н гндроиилиндра. Электродвигатель и
гидроцилиндр смонтированы на корпусе редуктора. Червячное ко-
лесо жестко соединено с эксцентриковым валом, на шейке которого
надет эксцентрик, приводящий в действие ползун и плунжер на-
соса. Вращением эксцентрика относительно шейки вала можно из-
менять общий эксцентриситет, а следовательно, и длину хода плун-
жера, от которой зависит доза подаваемой жидкости.
Промышленность выпускает дозировочные насосы трех серий:
НД, НД1 н НД0.5. Насосы серии НД обеспечивают точность дози-
рования 2,5% номинальной подачи. Насосы серкн НД выпускают
сподачей: 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160;400;630; 1000; 1600 и 2500л/ч.
Насосы этой серии выпускают с ручной регулировкой подачи
при остановленном насосе.
Насосы серии НД1Р обеспечивают точность дозирования 1 %
номинальной подачи. Насосы НД1Р выпускают с номинальной по-
дачей: 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600 и 2500 л/ч. Регулиров-
ка подачи возможна и при работающем насосе.
Насосы серий НД0.5Р и НД0.5Э обеспечивают точность дози-
ровании 0,5% номинальной подачи. Насосы этих серий выпуска-
ют с номинальной подачей: 2,5; 10; 16; 25; 40; 63 и 100 л/ч. Насосы
НД0.5Э укомплектованы электроисполнительными механизмами
для дистанционного и автоматического регулирования подачи.
Промышленность на базе насоса НД выпускает дозировочные
агрегаты, состоящие нз трех или шести дозировочных насосов с
одним двигателем, что позволяет одновременно дозировать три или
шесть различных компонентов. При этом может быть установлена
различная доза на каждом насосе.
Кроме того, выпускаются синхродознровочные агрегаты с дву-
мя, четырьмя и шестью цилиндрами, позволяющие не только точно
дозировать компоненты, но и плавно изменять дозы с сохранением
заданного соотношения дозируемых компонентов.
В обозначении дозировочных агрегатов первая цифра (Э или
6) обозначает число дозировочным насосов (цифра один не ста-
вится), после букв НД пишется категория точности, затем подача,
л/ч, и через черту — напор, м, далее буквой условно обозначается
марка стали. Например, трехплунжерный электронасосный дози-
ровочный агрегат с подачей 10 л/ч и напором 50 м при категории
точности дозирования 1,0 обозначается ЗНД/1,0 10/50 К-
Снльфонные дозировочные насосы (рис. 7.6) предназначены
для тех же целей, что н плунжерные. Этот насос герметичный с
механическим приводом сильфона. Для повышения надежности
узел сильфона изготовлен в виде двух жестко соединенных силь-
фонов. Межснльфонная полость для осуществления всасывания на-
соса заполняется сжатым воздухом.
Шнековые насосы. При необходимости перекачивать жидкость
на сравнительно небольшую высоту (5—7 м) применяют шнековые
насосы (рис. 7.7). Основным рабочим органом этих насосов явля-
ется длинный шнек в виде вала с навитой на него спиралью из по-
лосового металла. Для обеспечения равномерности подачи и проч-
ности шнека его выполняют с многоэаходной спиралью (3-, 4-эа-
ходной). Устанавливают шнек наклонно в лотке нэ металла или
бетона. Частоту вращения шнека в зависимости от его диаметра
принимают равной 20—100 об/мин. Угол наклона шнека к гориэон-
102
Рнс 7.6. Снльфоиный насос-дозатор
2 — мегтроыигат«ль; 1 — узел мдьфоаа; «нльфоннн (№•
ту составляет 25—30°. Шнеки изготовляют длиной 10—15 м, что
позволяет обеспечивать подъем жидкости на 5—8 м.
В состав шнекового насосного агрегата входят шнек с опорами
редуктор и электродвигатель. Иногда в него включают и лоток.'
Шнековые насосы просты н надежны в эксплуатации и обладают
относительно высоким КПД (0,7—0.75), но металлоемки и громозд-
ки для транспортировки. Они нашли некоторое применение для пе-
рекачки сточных вод. 3» рубежом шнековые насосы выпускают с
подачей от 15 до 5000 л/с при высоте подъема 6—7 м.
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ
ГЛАВА 8. КЛАССИФИКАЦИЯ.
ОСНОВЫ КОМПОНОВКИ И ОБОРУДОВАНИЕ НАСОСНЫХ СТАНЦИЯ
§ 40. Классификация насосных станций
Насосными станциями называют зданнн или помещения, в ко-
торых расположены насосные агрегаты, соединяющие их трубо-
проводы, арматура, силовое электрооборудование, контрольно-из-
мерительные приборы, грузоподъемное и вспомогательное обору-
дование, обеспечивающие нормальную работу насосных агрегатов,
их ремонт или замену. Насосные станции являются наиболее от-
ветственными сооружениями в системах водоснабжения и водоот-
ведення, обеспечивающими подачу необходимого расхода воды с
требуемым напором. От того насколько правильно запроектиро-
вана н построена насосная станция, зависит не только ее надеж-
ность и удобство эксплуатации, но и надежность и экономичность
работы системы водоснабжения или водоотведення.
Насосные станции классифицируют по назначению, по требуе-
мой надежности действия, по расположению машинного зала от-
носительно уровня земли, по степени автоматизации и т.д.
В области водного хозяйства по назначению различают чет
основные группы насосных станций.
Водопроводные, предназначенные для работы в системах во-
доснабжения городов, населенных мест и промышленных предпри-
ятий.
Канализационные, предназначенные для работы в системах во-
доотведення городов н промышленных предприятий.
Ирригационные, предназначенные для подачи воды в системы
орошения сельскохозяйственных угодий.
Дренажные, предназначенные для откачки воды в системах
дренажа территорий и промышленных площадок.
В свою очередь водопроводные насосные станции в зависимо-
сти от их назначения в системе водоснабжения подразделяют ыа
насосные станции первого к второго подъема, повыснтельные
(станции подкачки) и циркуляционные.
Насосные станции первого подъема предназначены для лодачн
воды нз источника водоснабжения на очистные сооружения или не-
посредственно в сеть, резервуары или водонапорную башню, если
очистка воды не требуется. В некоторых (чаще всего малых) си-
стемах водоснабжения насосная станция первого подъема может
быть единственной в данной системе. Тогда ее называют просто
насосной станцией. Если в системе имеется несколько таких неза-
висимо действующих насосных станций, то их, как правило, нуме-
руют (насосная станция № I, № 2 и т.д.). В некоторых случаях на
насосной станции первого подъема устанавливают две или более
групп насосов, например, для подачи воды на очистные сооруже-
ны
ния и непосредственно потребнтеляы (на нужды промышленных
предприятий и т.п.).
Насосные станции второго подъема предназначены для подачи
очищенной воды из резервуаров в водоводы н распределительную
сеть. Иногда насосную станцию второго подъема блокируют с очи-
стными сооружениями или (при благоприятном рельефе местно-
сти) с насосной станцией первого подъема.
Повысительные насосные станции (станции подкачки), как это
следует из их названия, предназначены для повышения напора в
сети отдельных районов города нли на некоторых участках район-
ных водопроводов. Эти насосные станции забирают воду из водо-
водов или распределительной сети.
Циркуляционные насосные станции устраивают в оборотных си-
стемах водоснабжения промышленных предприятий и тепловых
электростанций. Как правило, на таких насосных станциях уста-
навливают две группы насосов: первая подает воду на охлаждаю-
щие устройства, а вторая забирает ее из резервуаров охлажден-
ной воды и подает в сеть потребителя.
В зависимости от характера обслуживаемых объектов различа-
ют насосные станции хозяйственно-питьевых водопроводов и про-
нзводственные насосные станции, подающие воду на промышлен-
ные предприятия, электростанции, железнодорожные узлы н т. л.
По надежности действия водопроводные насосные станции со-
гласно нормам подразделяют на три категории.
Станции первой категории—перерыв в подаче насосной стан-
ции недопустим, так как это может привести к значительному ма-
териальному ущербу (повреждению технологического оборудова-
ния, расстройству сложного технологического процесса н т.д.).
Станции второй категории — перерыв в подаче воды допустим
на время, за которое обслуживающий персонал успеет включить
резервные агрегаты.
Станции третьей категории — перерыв в подаче воды допустим
для ликвидации аварии (но не более 24 ч).
К первой категории по надежности относят насосные станции
противопожарных водопроводов, а также объединенных хозяйст-
венно-противопожарных или производственно-противопожарных
водопроводов.
Ко второй категории по надежности относят насосные станции,
имеющие в системе водоснабжения емкость с необходимым про-
тивопожарным запасом воды и обеспеченным расчетным напором,
а также населенных пунктов с числом жителей более 3000 чело-
век при расходе воды на наружное пожаротушение 20 л/с,
К третьей категории по надежности относят насосные станции
хозяйственно-противопожарных водопроводов и населенных пунк-
тов с числом жителей менее 3000 человек при расходе воды на по-
жаротушение до 20 л/с, а также насосные станции, подающие воду
на орошение, поливочные нужды, во вспомогательные цехи про-
мышленных предприятий и т. п.
Число резервных агрегатов в насосных станциях зависит от ка-
тегории станции, числа рабочих агрегатов в каждой группе касо*
105
Таблица 8.1
Число вабочнг агр«гатоа
2 ИЛИ Э
4—6
7-9
10 и более
Число роерамш агрешоа на стшпа
герани пат «горки
2
2
2
Э
4
■тароН яп стар ни
третьей категовы
сов, подающих воду в одну н ту же сеть или водоводы, н прнп
ется по данным табл. 6.1.
Например, если на насосной станции первой категории установ-
лены две группы насосов: три рабочих насоса хозяйствен ко-питье-
вого водопровода и два насоса для подачи воды на производствен-
ные нужды, то общее число резервных насосов составит четыре
(по два в каждой группе).
Для гарантированной падежной работы насосной станции необ-
ходимо обеспечить ее бесперебойное электроснабжение. Это дости-
гается подключением силовой установки станции двумя фидера-
ми от двух независимых источников пктакня.
В некоторых особо ответственных случаях предусматривают
так называемый тепловой резерв, т. е. привод резервных насосов
от паровых турбнн или двигателей внутреннего сгорания. Тепловой
резерв вступает в действие автоматически при прекращении пода,
чн электроэнергии.
В тех случаях, когда допускается снижение нлн некоторый пе-
рерыв подачи, можно устанавливать лншь один резервный агрегат,
а второй хранить в полностью укомплектованном виде на складе
при насосной станции.
Непродолжительные перерывы в подаче воды допускаются в си-
стемах с водонапорными башнями и напорными резервуарами. Чем
больше вместимость бака (резервуара), тем больше может быть
перерыв в подаче воды. В таких случаях, например, при трех ра-
бочих насосах, допускается установка одного резервного агрега-
та. Пожарные насосные агрегаты также должны иметь один ре-
зервный агрегат.
Канализационные насосные станции классифицируют также по
нескольким признакам. По назначению различают насосные стан-
ции для перекачки бытовыж сточных вод и насосные станции для
перекачки производственных сточных вод.
В свою очередь насосные станции для перекачки бытовых сточ-
ных вод в зависимости от системы канализации подразделяются на
насосные станции обще сплавной, полураздельной и раздельной си-
стем канализации, а также насосные станции для перекачки атмо-
сферных вод. Как в системах хозяйственно-бытовой, так и произ-
водственной канализации применяют насосные станции для пере-
качки илов и осадка. В системе очистных сооружений таких стан-
ции может быть несколько.
106
По функциям, которые насосные станции выполняют в общей
системе канализации, насосные станции подразделяют на главные
и районные. Главные насосные станции служат для перекачивания
сточных вод со всего населенного пункта нлн промышленного пред-
приятия на очистные сооружения нлн в головной магистральный
коллектор. Районные насосные станции служат для перекачивания
сточных вод нз отдельных районов населенного пункта или про-
мышленного предприятия на очистные сооружения нлн в распо-
ложенный выше коллектор другого бассейна сточных вод.
По расположению приемного резервуара относительно машин-
ного зала различают насосные станции с раздельным расположе-
нием резервуара и совмещенные, когда в одном здании размешен
резервуар с решетками и прочим оборудованием и машинный зал.
По высоте расположения оборудования относительно уровня
земли как водопроводные, так и канализационные станции под-
разделяют на наземные, полузаглубленные, заглубленные н шахт-
ного типа, т. е. расположенные па большой глубине.
По степени автоматизации различают насосные станции с руч-
ным управлением, полуавтоматизнрованные, в которых некоторые
операции по управлению насосными агрегатами выполняет обслу-
живающий персонал, автоматизированные н управляемые на рас-
стоянии (так называемые телеуправляемые станции). Автоматизи-
рованные и телеуправляемые насосные станции могут быть вклю-
чены в АСУ водоснабжения нлн водоотведекня.
§ 41. Принципиальные схемы компоновки
насосных станций
Место расположения насосной станции в общей схеме сооруже-
ний системы водоснабжения или водоотведення зависит от назна-
чения насосной станции и системы, а также от местных природных
условий. Насосные станции первого подъема систем водоснабже-
ния входят в состав узлов водозабора или головных сооружений
системы.
На рнс. 8.1 приведены принципиальные схемы размещения на-
сосных станций первого подъема, забирающих воду нз открытого
источника (реки, водохранилища и т. п.). По схеме 8.1,а устраи-
вают русловые насосные станции, совмещенные с водозаборный
сооружением (совмещенного типа). На схеме 8.1,6 показано рас-
положение насосной станции при водозаборном узле раздельного
типа. На рнс. 8.1, в и 8.1, г показаны водозаборные узлы берегово-
го типа при совмещенной и раздельной схеме расположения насос-
ной станции первого подъема.
Принципиальные схемы размещения насосных станций второго
подъема и промежуточных станций подкачки приведены на рнс.
8.2. Традиционная схема размещения насосной станции второго
подъема приведена на рнс. 8.2, а. Насосы этой станции забирают
очищенную волу из резервуара и подают ее по водоводам в водо-
проводную сеть. Если насосная станция второго подъема сблоки-
рована с насосной станцией первого подъема, то схема их распо-
107
",< 2 1 ,,ц 3 « S » ,i< 2 3 U S
Рис. 8.1 Принципиальные схемы рашшення насосных станций первого подъема
2 3 Ч S
■IT W-
Рис. 8.3 Принципиальные схемы канализационных насосных станции
.южепия выглядит так, как показано на рис. 8.2,6. Схема проме-
жуточной насосной станции на открытом водоводе (канале) пока-
зана на рис. 8.2, в, а традиционная схема станции подкачки на на-
порном водоводе—на рис. 8.2, г. На рис. 8.2. д показана станция
подкачки без приемного резервуара. Такая схема применима при
подкачке из больших водоводов или магистральных линий, обеспе-
чивающих работу насоса с подпором при всех режимах работы
системы.
Схемы канализационных насосных станций приведены на рис.
8.Э. На рис. 6.3, а показана схема главной насосной станции, пода-
ющей сточные воды на очистные сооружения, а на рис. 8.3,6 —
схема районной канализационной станции, перекачивающей сточ-
ные воды в магистральный коллектор.
Компоновку насосов, трубопроводов и оборудования в любой
насосной станции следует осуществлять таким образом, чтобы
обеспечивалась надежность работы станции, удобство, простота и
безопасность обслуживания агрегатов и узлов коммуникаций тру-
бопроводов Следует также предусматривать возможность расши-
рения станции с наименьшими затратами средств.
В насосных станциях применяются следующие схемы располо-
жении агрегатов:
однорядное, перпендикулярно продольной оси эдан
однорядное, параллельно продольной оси здания;
двухрядное;
двухрядное, но в шахматном порядке;
концентрическое (в здании круглой формы в плане);
однорядное в здании круглой формы в плане.
Однорядное расположение агрегатов (рис. 8.4, а) обеспечивает
компактность размещения оборудования при небольшой ширине
здания. Особенно удобна такая схема при установке насосов кон-
сольного типа. По такой схеме компонуют преимущественно круп-
ные агрегаты, но эту же схему можно использовать и при компо-
новке небольших насосов.
Вторая схема однорядного расположения насосных агрегатов
(см. рис. 8.4,6) также обеспечивает компактность размещения
оборудовании и, крометого, здание насосной станции в этом случае
\'же, чем при расположении агрегатов по первой схеме, а компо-
новка системы трубопроводов обеспечивает наименьшие потери
напора. Недостатком такой схемы расположения агрегатов являет-
ся значительное увеличение длины насосной станции. Поэтому эту
схему применяют для компоновки станций с небольшим числом
крупных агрегатов.
При большом числе агрегатов различного назначения (произ-
водственные, противопожарные, для подачи хозяйственно-питьевой
поды и т. л.) применяют двухрядное расположение агрегатов (рис.
8.4, в). Такое расположение требует увеличения ширины здания,
а схема коммуникаций трубопроводов при этом усложняется.
При расположении насосов в два ряда, но в шахматном поряд-
ке (см. ркс. 8.4, г), удается сократить ширину здания и упростить
схему коммуникации трубопроводов. Насосная станция наиболее
109
p. компактна, когда двигатели
пппп i I г-и гн гн' в одном ряду РасП0Л0Ж€НЫ
ш Еа ш ЕЭ | i 1_и \—Ш vJta | против насосов в другом, но
i I l в таких случаях приходнт-
rt ся. как правило, применять
S га га га | | 1 насосные агрегаты правого
DDD I |Ш Ш Ш I и левого вращения, что не
пппп! ! ли аэ св| всег^а «к»"01™0-
Ы Ы Ы Ы \ I j B зданиях круглой фор-
l мы в плане насосы распола-
«^—ч гают концентрически (см.
/q ~\ рис. 8.4.д). Удобнее всего в
' ^ 1 таких зданиях размещать
^ Q / насосы с вертикальной осью.
у В некоторых канализацион-
ных насосных станциях при-
меняют однорядное располо-
жение насосов в здании
круглой формы в плане (см.
рис. 8.4, е).
Для обеспечения безопасности обслуживания и удобства мон-
тажа н демонтажа агрегатов последние должны иметь свободный
доступ со всех сторон.
Между выступающими частями насосных агрегатов нужно ос-
тавлять проход шириной не менее 1 м — при низковольтных (до
1000 В) электродвигателях и 1,2 м — при высоковольтных (более
1000 В). Расстояние между агрегатами и стеной должно быть не
менее 6.7 м при их расположении в шахматном порядке н равно
1 м при их расположении по другим описанным выше схемам. Ме-
жду фундаментами агрегатов н распределительным щитом следует
соблюдать дистанцию 1.5 м, а между неподвижными выступающи-
ми частями прояего оборудования — не менее 0.7 м.
Насосные агрегаты с диаметром напорного патрубка менее
100 мм и с электродвигателями напряжением до 1000 В. а также
вспомогательное оборудование можно устанавливать непосредст-
венно у стены без прохода или размещать два агрегата на одном
фундаменте также без прохода между ними. В последнем случае
вокруг сдвоенной установки необходимо оставлять проход шири-
ной не менее 0,7 м.
В насосных станциях, как правило внутри здания, устраивают
площадки для монтажа и ремонта агрегатов (монтажные пло-
щадки).
Вспомогательное оборудование (дренажные насосы, вакуум-на-
сосы и т. п.) располагают таким образом, чтобы не увеличивать
размеры здания, т. е. на свободных местах машинного зала. Про-
ход около таких насосов оставляют лишь с одной стороны, а
небольшие вакуум-насосы иногда располагают на кронштейнах.
§ 42. Трубопроводная арматура
насосных установок н станций
При оборудовании насосных станций и установок в целях их
нормальной эксплуатации (пуск, остановка, регулирование пода-
чи) применяют общепромышленную и специальную арматуру.
В нижней (приемкой) части всасывающих трубопроводов уста-
навливают приемные клапаны, сетки нлн приемные воронки. При-
емные клапаны (рис. 8.5, а) устанавливают, как правило, па на-
сосных установках со всасывающими трубами диаметром не более
300 им в тех случаях, когда эти установки не оборудованы вакуум-
насосами. Приемный клапан состоит из защитной сетки н обрат-
ного клапана, предотвращающего вытекание жидкости из всасы-
вающего трубопровода и насоса. На всасывающих линиях насосов,
перекачивающих чистые жидкости, приемный клапан устанавлива-
ют без сетки. В тех случаях когда для залива насоса применяют
вакуум-насос или насос установлен под заливом, а в перекачивае-
мой жидкости могут встречаться крупные включения, устанавлива-
ют только приемную сетку (см. рис. 6.5, 6). На всасывающих трубо-
проводах больших пасосоо уста н полива ют приемные воронки (см.
рис. 8.5, в), что позволяет уменьшить входные скорости и гидрав-
лические сопротивления при входе в трубопровод. На всасываю-
щих трубопроводах канализационных насосов устанавливают
только воронки. На напорных трубопроводах устанавливают за-
движки и обратные клапаны. Задвижки служат для отключения
насосов или участков трубопроводов при изменении режима рабо-
ты насосных станций, например при остановке или пуске одного из
насосов. С помощью задвижек или поворотных затворов осущест-
вляют в некоторых случаях регулирование подачи насоса.
Задвижки и поворотные mi норы быниют нескольких конструк-
ций. Клиновые задвижки применяют для трубопроводов диамет-
ром до 300 мм, и параллельные л.\я трубопроводов больших
диаметров. Задвижки выпускают с ручным, электрическим или
гидравлическим приводами. Задвижки с ручным приводом (рис.
8.6,а) применяют на небольшик неавтоматизированных насосных
установках на трубопроводах диаметром не более 400 мм. Для
трубопроводов больших диаметров, а также на всех автоматнзн-
Рис. 6 5 Приемная арматура
о— приемки! клали; 6 — пря«мВ1я ста: в —мронн»
рованиых насосных установках применяют задвижки с электриче-
ским или гидравлическим приводом.
Поворотные затворы (см. рис. 8.6, 6) надежнее задвижек, ме-
нее металлоемки и более приспособлены для работы с электро-
нли гидроприводами. Промышленность освоила выпуск поворот-
ных затворов с условным проходом до 400 мм. В дальнейшем на-
мечено освоить выпуск таких затворов с проходом до 1000 мы.
В задвижках и затворах с электрическим пр.иводом движение
штока или поворот оси обеспечивает электродвигатель с червяч-
ным редуктором, а в гидроприводах — поршень, помещенный в
цилиндр. Рабочей жидкостью гидроприводов может служить вода
Hjiii масло.
Рнс 8.0. Запорная арматура
i-iuuui; 6 — пторошы! »тш>р; / — жнс«: 7 — юрпус;
pamm уыотяеаи в — ревуитор; ? — *я
Рнс 67. Обратные клапаны
: б — июгоалыоые; в —с регулируемой пое»
Обратные клапаны служат для предотвращения перетекания
жидкости из напорного трубопровода в насос при его внезапном
остановке, например, в случае выключении электропитания. На
трубопроводах диаметром до 400—500 ни применяют обычно одно-
дисковые клапаны типа сэахлопка» (рис. 8.7, а), а на трубопрово-
дах с большим диаметром — многодисковые обратные клапаны
(см. рис. 8.7,6). Но обратные клапаны этих типов вызывают гид-
равлические удары в системе, так как закрываются практически
мгновенно. С целью предотвращения гидравлических ударов или
существенного снижения скачка давления при действии обратного
клапана применяются обратные клапаны с регулируемым закры-
тием (посадкой) (см. рис. 8.7, в). На оси такого клапана закреп-
лен рычаг, связанный с поршнем, помещенным в гидроцилнндре-
демифере. Поршень тормозит поворот клапана, вследствие чего
предотвращается гидравлический удар.
Кроме перечисленной основной арматуры, насосы комплектуют
мелкой армдтурой, необходимой для их эксплуатации. К такой
арматуре относятся спускные вентили и краны, пробные краны,
штуцеры для присоединения нанометра и вакуумметра и другая
арматура с малым условным проходом.
§ 43. Контрольно-измерительные приборы
и устройства насосных станций
Для обеспечения нормальной работы насосных станций необ-
ходимо контролировать следующие технологические параметры:
расход подаваемой жидкости, давление на напорных коллекторах
(или водоводах) и на каждом насосе, уровни в приемных резерву-
арах, вакуум во всасывающих линиях и вакуум-котле, температуру
подшипников (у крупных насосов). Для этих целен применяют
приборы технологического контроля: расходомеры, манометры,
уровнемеры, вакуумметры и т. п. Кроме этих приборов, на насос-
ных станциях применяют электроизмерительные приборы: ампер-
метры, вольтметры, ваттметры, фазометры, счетчики электроэнер-
гии. Описание электроизмерительных приборов приводится в кур-
се электротехники.
Основными показателями работы насосной станции являются
подача и давление, поэтому основными измерительными прибора-
ми являются расходомеры и нанометры.
Пружинные манометры (рис. 8.8, а) применяют для измерения
развиваемого насосами давления. Их устанавливают па напорных
патрубках насосов, а также на напорных трубопроводах, отходя-
щих от станции. На крупных насосных станциях применяют само-
пишущие манометры (см. рис. 8.8,6), которые непрерывно регист-
рируют давление на круговых или ленточных диаграммах. На ав-
томатизированных станциях применяют также электроконтактные
манометры, которые включают цепн управления или сигнализации
при достижения установленных границ давления (максимального
или минимального).
о
Верхний предел измерения мано-
метров выбирают таким, чтобы при
нормальной работе станции их показа-
ния находились в пределах верхнем
четверти шкалы. Например, на стан-
ции, развивающей давление 0,75 МПа
(7,5 кгс/см3), необходимо устанавли-
вать манометры с верхним пределом
измерения 1 МПа (10 кгс/см1). При
этом следует иметь в виду, что верх-
ний предел измерения манометра всег-
да должен быть больше максимально-
го давления, развиваемого насосом или
насосной станцией.
Разрежение во всасывающих тру-
бопроводах измеряют с помощью ва-
куумметров, установленных на всасы-
вающих патрубках насосов. Если во
всасывающих патрубках может воз-
никнуть избыточное давление, напри-
мер, когда насосы некоторое время ра-
ботают под заливом, то на этих пат-
рубках следует устанавливать макова-
куумметры — приборы, которые могут
измерять и вакуум и избыточное дав-
ление. В этих случаях можно приме-
нять также манометры абсолютного
давления.
Для измерения расхода подавае-
мой насосами жидкости используются
расходомеры, а для измерения колнчс-
KS
Рис. 10. Схема расходоме-
ра переменного перепада
ства воды, поданной за какой-то период времени, — водосчетчики.
Водосчетчики по конструкции могут быть крыльчатыин и турбин-
ными. На насосных станциях применяют, как правило, турбинные
водосяетянкн. Принцип действия такого прибора (рис. 8.9) осно-
оап на том, что число оборотов вертушки (турбннкн), помещенной
в трубе, пропорционально количеству прошедшей через трубу во-
ды. Вращение турбинкн через редуктор передается счетному меха-
низму, который указывает количество, мэ, протекшей через него
воды. Водосчетчнкн применяют для учета количества поданной во-
ды на водопроводных насосных станциях с подачей до 3400 мэ/сут
или при равномерной подаче до 140 м3/ч. Турбинные водосчетчнкн
йыбнрают, пользуясь прнл. 11. Достоинством турбинных водосчет-
ников является простота их конструкции и обслуживания, а также
небольшая стоимость. Для установки турбинных водосчетчиковтре-
буется прямой участок трубопровода длиной, равной пяти—восьми
диаметрам трубы перед счетчиком и двум—трем диаметрам после
пего.
Расход н количество воды в трубопроводах больших диаметров
измеряют расходомерами переменного перепада (рис. 8.10). Прин-
цип действия таких расходомеров основан на измерении перепада
давлении, образующегося в результате стеснения потока жидкости
сужающим ycTpoucTDoM. Согласно уравнению Бсрнуллн, перепад
давления пропорционален квадрату расхода, поэтому основное
уравнение расхода для этих измерительных устройств имеет вид:
Q = СфР Кдр/р (8.1)
где С—множитель, учитывающим принятие единицы измерение, а —коэффици-
ент расхода, зависящий от типа сажающего >строиствл и относительного разме-
ра его отверстия; d — диаметр отверстия сужающего устройства. Др— перепал
давления; ()— плотность жидкости.
На рис. 8.10 н 6.11 приведены соответственно диафрагма, тру-
ба н сопло Всптурн. Диафрагмы вызывают относительно большие
потерн напора (30—60% перепада), поэтому их устанавливают на
трубах небольшого диаметра или в тех случаях, когда эти допол-
нительные потери не играют существенной роли в общем балансе
энергетических затрат.
Сопла Вснтурн не создают больших потерь и, кроме того, они
надежнее диафрагм, так как в них не задерживаются загрязнения.
Но они дороже диафрагм и серийно в комплекте с расходомера-
ми пока i'i» поставляются. Трубы Вснтурн создают минимальные
потери напора (10—12% перепада). Их изготовляют согласно
ГОСТ 23720—79. Они громоздки, поэтому, как правило, их уста-
навливают на водоводах вне здания насосной станции н применя-
ют для измерения больших расходов воды или расходов сильно за-
грязненных жидкостей, например сточных вод.
Точность измерения расхода с помощью сужающих устройств
зависит от того, насколько правильно они установлены, н, в част-
ности, от наличия прямых участков трубопровода длиной, равной
не менее 10—30 диаметров трубы перед ними и трем — пяти диа-
метрам после них. Поэтому сужающие устройства часто устанав-
ливают в специальных колодцах (камерах) вне здания насосной
станции.
Для измерения и регистрации перепада давлений применяют
дифмаиомстры-расходомеры. Различают показывающие и самопи-
шущие дифмапометры. Те и другие изготовляют как с ннтеграто-
Мб
рами, суммирующими расход за определенный промежуток време-
ни, так и без них. Выпускаются также днфманометры-датчикн, ко-
торые не имеют шкалы пли диаграммы, а предназначены только
для формирования сигналов, пропорциональных перепаду давле-
ния. Эти сигналы воспринимают и регистрируют вторичные прибо-
ры— расходомеры. В таких случаях между датчиком и вторичным
прибором может быть значительное расстояние.
Дифмакометры соединяют с сужающими устройствами им-
пульсными (соединительными) трубками диаметром 12—20 мм.
Длина таких трубок, как правило, не должна превышать 20—30 и.
Трубки прокладывают с подъемом к днфманометру-расходомеру.
Для измерения расхода сточных вод, не содержащих большого
количества взвешенных загрязнений (например городских сточных
вод), можно использовать трубы Вентури с отстойными сосудами
на соединительных линиях (рис. 8.12, а). В этом случае дифмано-
метр и разделительный сосуд заполняют чистой водой, а затем
подключают к сужающему устройству. Периодически 1 раз в 2—
3 мес. соединительные линии промывают и меняют воду в отстой-
ных сосудах.
При большом содержании взвешенных загрязнений, а также
при измерении расхода корроэнонно-актквпых сточных вод можно
использовать схему измерения расхода с непрерывной промывкой
соединительных линий (см. рис. 8-12,6). В этом случае в обе сое-
динительные линии подают незначительный расход чистой воды
под давлением, несколько большим давления, развиваемого насо-
сами. Поскольку расходы воды, подаваемой в соединительные ли-
нии, весьма малы и, кроме того, равны между собой, то практиче-
ски непрерывная промывка соединительных линий ие вносит до-
полнительных погрешностей. Для подачи чистой воды можно
использовать, например, технический водопровод. Использовать с
этой целью хозяйственно-питьевой водопровод без устройства ба-
ка для разрыва струн нельзя.
Наиболее совершенными приборами для измерения расхода
любых сточных вод. илов и осадка являются электромагнитные
(индукционные) расходомеры. Принцип действия таких расходо-
меров основан на измерении тока, возникающего при движения
жидкости в магнитном поле. Прибор состоит из патрубка, футеро-
ванного изнутри резиной или пластмассой. Патрубок на изолиру-
ющих прокладках устанавливают в трубопровод. Вокруг патрубка
имеется обмотка, создающая магнитное поле, а внутрь патрубка
(заподлицо с футеровкой) вделаны два электрода. Ток, снимаемый
с электродов, усиливается и регистрируется самопишущим прибо-
ром. В настоящее время промышленность выпускает индукционные
расходомеры условным проходом до 300 мм, а в недалеком буду-
щем качнет выпускать расходомеры условным проходом до 800 мм.
Для измерения и сигнализации уровней жидкости в приемном
резервуаре и дренажных приямках применяют, как правило, элек-
тродные датчики уровня типа ЭРСУ. Уровень перекачиваемой
жидкости пэмеря-ют в водоприемниках, приемных резервуарах во-
допроводных и канализационных станций, в водонапорных баш-
ЕВ
12. Схема установкн расходе»
днфнаяоыстр: 3 —
.. _ . . ... ... _. 4 — юз думе борна-
им: J — отстойные сосуды; ( — спуешие
i ротаметры; в — ""
Рис 813 Схемы уровнемеров
. .... J-ypi.-
нигельныН сосув: 4 —йяфванэыетр-уроые-
мер: 5-уиз1тиь ркюд! аоэдуи: С —
нях, в скважинах и колодцах источников подземных вод. Для этих
целей применяют поплавковые уровнемеры, уровнемеры-днфмано-
метры, пневмометрнческне уровнемеры, электрические (емкостные
и контактные) уровнемеры н ультразвуковые уровнемеры.
Схема поплавкового уровнемера показана на рис. 8.13. а. Это
простейшие уровнемеры, как правило, не имеющие средств записи
и сигнализации уровня. Более совершенными являются уровнеме-
ры с днфманометром (см. рис. 6.13,6). Такие уровнемеры удобно
применять для измерения уровня жидкости в насосных станциях с
насосами, работающими под заливом. Пневмометрнческне уровне-
меры (см. рис. 8.13, в) состоят из трубки, опущенной в жидкость
до уровня плоскости отсчета плоскости 0—0, днфманометра и ис-
точника сжатого воздуха. Воздух в трубку подают с минимальным
расходом так, чтобы давление в трубке было эквивалентно высоте
столба жидкости над концом трубки.
Емкостные уровнемеры представляют собой отрезок коакси-
ального кабеля (трубки), электрическая емкость которого меня-
ется в соответствии с изменением уровня.
Ультразвуковые уровнемеры (рис. в.14) основаны на измере-
нии времени прохождения ультразвуковых волн от датчика (при-
емника) до уровня н обратно. Ультразвуковые уровнемеры явля-
ются неконтактными и очень удобны для измерения уровня
производственных сточных вод, например, кефте- или маслосодер-
жащнх.
На насосных станциях, особенно крупных, необходимо контро-
лировать температуру подшипников, температуру подаваемой во-
ды, а па насосно-компрессорных также и температуру воздуха,
подаваемого воздуходувками (нагнетателями). Для измерения
температуры на небольших станциях применяют общеизвестные
ртутные и спиртовые термометры. Для контроля температуры на
станциях, оснащенных крупными агрегатами, применяют маномет-
рические, термоэлектрические термометры и термометры сопротив-
ления. В этих случаях датчик термометра (термобаллон, термопа-
ру) размешают в точке измерения температур, а вторичный при-
бор— на щите управления или в ином удобном для наблюдения
месте. Вторичные приборы таких термометров бывают показыва-
ющими и самопишущими. Как о показывающих, так и в самопи-
шущих приборах часто устраивают блоки сигнализации, которые
при повышении температуры (например подшипников) выше до-
пустимом нормы оыдают сигнал.
§ 44. Грузоподъемное оборудование
насосных станций
Насосные станции оборудуются грузоподъемными механизмами
для монтажа и демонтажа (при ремонте) насосных агрегатов, ар-
матуры и другого оборудования. Для этого используются ручные
тали (с кошками и без них), электротельферы, мостовые кран-бал-
ки и мостовые краны. Для подъема груза без перемещения его. на-
пример для транспортировки через грузовую шахту вверх или
119
Рнс 8.15. Талн
g-нрмпн с ручаын арвмаои; в — imui* « румын прнмпоы ««ним асрмеииияя;
J — подмны! пиша; 7— цепко! 4w*: J — ipni: 4— южовые iojimj; J —т«го*ы» io-
вниз, применяют тали. Если требуется перемещать груз в одном
направлении, например продольном, то применяют тали с кошками
и электротельферы. Перемещение грузов в двух направлениях осу-
ществляется с помощью кран-балок и мостовых кранов.
Ручные талн бывают червячные и шестеренчатые. Наибольшее
распространение получили червячные тали (рис. 8.15,о). Ручные
талн применяют для подъема грузов на высоту 3—12 м. Грузо-
подъемность таких талей от 0,5 до 12 т, тяговое усилие 250—750 Н,
(25—75 кгс), скорость подъема 0,1—0,6 м/мин.
Для перемещения поднятого груза по подвесному пути приме-
няют кошки (см. рнс. 8.15,6).
Электрические тали (тельферы) состоят из самоходной телек-
кн, перемещающейся по подвесному монорельсу, и тали. На тележ-
ке находится барабан для намотки стального троса, электропривод
с редуктором, конечные выключатели, электромагнитный тормоз
и аппаратура управления. Питание талей электроэнергией осуще-
ствляют по гибкому кабелю, подвешенному вдоль монорельса, а
120
Рис. 8.16. Подвесные н мостовые крапы
- лодмсмя mirduni с Рт*»"" пршмлаи: б — оыовмочны! постом!) hpih с
«•ояон: «—»Я«трнчеинЯ иоетомП ■»■■; У —пост; i-uiH>un мрсыняения
J —рушая юшт; « — идущие mpma «pint: 5 — >лмтрич«сщя тмь
управление — посредством подвешенных на специальном кабеле
кнопочных постов. На водопроводных и канализационных насос-
пых станциях применяют электроталн типа ТЭ 0,25-311; ТЭ 0,5-531;
ТЭ 1-531; ТЭ 3-541 грузоподъемностью от 0,25 до Ют.
Подвесные кран-балки с ручным или электрическим приводом
представляют собой отрезок двутавровой балки, подвешенный к
двум кареткам, которые могут передвигаться по двум монорель-
сам, закрепленным на балках перекрытий (рис. 8.16). Краи-балкн
с ручным приводом грузоподъемностью от 0,5 до 5 т изготовляюг
по ГОСТ 7413—SO E. Электрические кран-балки с пролетом до
16 м изготовляют грузоподъемностью 1—5 т.
Электрические кран-балки состоят из моста (балки), механиз-
ма передвижения крана с электроприводом, электрической талн,
приспособлений для питания крана электроэнергией (троллеев или
кабеля). Управление краном аналогично управлению элсктрогель-
фером. Грузоподъемность электрических кран-балок составляет от
1 до 5 т, высота подъема — от б до 18 м. Механизм передвижения
кран-балкн оборудуется электромагнитными тормозами.
Мостовые краны изготовляют ручные и электрические. Ручные
мостовые краны аналогичны ручным край-балкам. Ходовая часть
мостовых кранов перемещается по рельсам, уложенным на несу-
щих балках. Мостовые краны делают одно- и двухбалочлым». Од-
нобалочные краны изготовляют грузоподъемностью 3,2—8 т с про-
летом от 4,5 до 12 м. Электрические мостовые краны состоят пэ
моста, выполненного нэ балок коробчатого сечения, механизма
передвижения крана и тележки с механизмами подъема груза н
передвижения тележки. Электрические мостовые краны изготовля-
ют грузоподъемностью от 5 до 50 т с пролетом от 11 до 31,5 м.
Краны управляются с пола кнопочными станциями или из кабины,
подвешенной к мосту.
Круговые мостовые краны применяются па крупных насосных
станциях, размещенных в зданиях кругового сечения в плане. Та-
кие краны имеют две опоры: одна — центральная цапфа с радн-
эльно-сферическнм подшипником, а другая — каретка с ходовым
и холостыми колесами, перемещающимися по круговому подкра-
новому пути.
ГЛАВА 9. ВОДОПРОВОДНЫЕ
НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ
§ 45. Расчет подачи и напора,
развиваемых насосами первого подъема
Различают два основных случая работы насосов первого подъ-
ема: при подаче воды на очистные сооружения н непосредственно
в сеть.
Расчет подачи насоса. В том случае, когда насосная станция
подает воду на очистные сооружения, ее работу рассчитывают па
подачу среднего часового расхода в сутки с максимальным водопо-
треблением (с учетом расхода воды на собственные нужды очист-
ных сооружений). Средняя подача станции Q,»c. мэ/ч, составляет
в«е = «Sbmcctt/T, (9.1)
где а—коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды очист-
ных сооружений н равный 1,(М—1,1, в зависимости от технологического режима
очистки воды; -S-..е <Ti — ыакеиыальвый расход воды за сутки, и*; Г —число
часов работы очистным сооружений (как правило. Г=24 ч).
Если в системе водоснабжения нет сооружений для обработки
воды (например, при использовании источников подземных вод),
а насосы первого подъема подают воду в сборный резервуар, то
общую подачу насосов первого подъема Q4»e, м3/ч, определяют по
формуле
где а' — коэффициент, учитывающий расяод воды иа собственные нужды водо-
провода и равный I ^ 1—1,03.
Подачу насосов первого подъема, перекачивающих воду непо-
средственно в сеть потребления, устанавливают так же, как и по-
дачу насосов второго подъема.
При обслуживании насосами оборотных систем водоснабжения
(без предварительной обработки воды) подачу насосов первого
подъема принимают равной среднему часовому расходу свежей
(добавочной) воды в суткн с максимальным водопотребленнем.
Расчет напора, развиваемого насосами. Напор, который долж-
ны развивать насосы первого подъема, рассчитывают конкретно
для данной схемы размещения насосной станции в системе водо-
снабжения. Если насосная станция первого подъема подает воду
иа очистные сооружения или в резервуар оборотной системы во-
доснабжения (рис. 9.1), то полный напор, который должны раз-
вивать насосы, определяют по формуле:
H = Hr + h, + hMl (9.3)
где Иг — геометрическая высота подъема, равная разности отметок наивысшего
уровня воды в приемной резервуаре и панниэшего горизонта воды в водоприем-
нике; h. и ht — потерн напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах
соответственно.
В тех случаях, когда насосы первого подъема подают воду не-
посредственно в сеть, полный напор определяют по формуле:
Н = Нг + Нсл-I- £h„ + А,, (9.4)
где Н, — геометрическая высота подъема, равная разности отметок расчетной
(диктующей) точки сети к пан низшего горизонта воды в водоприемнике; /ft» —
свободный иапор, требуемый в расчетной точке водопроводной сети; £hB — сум-
ма потерь напора в водоводах и водопроводной сети (до расчетной точки); h,—
потери напора во всасывающем трубопроводе.
Значения Яг н Яс, принимают такими же, как и при расчете
подачи насосных станций второго подъема (см. далее § 46), по
данным гидравлического расчета водопроводной сети, приведен-
ного для невыгодного варианта распределения расходов в этой се-
ти. Для построения характеристики сети необходимо иметь три —
четыре значения £АН (для максимального, наименьшего и проме-
жуточного значений подачи воды насосной станцией). По этим
значениям 2ЛН строят характеристику сети и, совмещая ее с ха-
рактеристикой насосов, определяют основные параметры работы
насосной станции.
§ 46. Расчет подачн н напора,
развиваемых насосами второго подъема
Так как насосы второго подъема подают воду из резервуаров
в сеть потребителя, режим их работы зависит от графика водопо-
треблення. Графики водопотреблення составляют на основе обоб-
щения опыта эксплуатации водопроводной сети населенных мест
[I] или строят по данным о технологических режимах промышлен-
ных предприятий.
Расчет подачи. Насосные станции второго подъема могут ра-
ботать в режиме равномерной нлн ступенчатой подачи. При сту-
пенчатой подаче в различные часы суток работает разнос число
насосов.
На рис. 9.2 показан ступенчатый график водопотреблення. По
сен ординат этого графика отложены часовые расходы воды в про-
центах общего суточного расхода Qw На этом же рисунке вы-
черчены графики работы насосов второго подъема в режиме рав-
номерной и ступенчатой подачн.
Следует отметить, что графики работы насосов, построенные из
прямых линий, условны (особенно при расположении водонапор-
ного бака в конце сети), так как в зависимости от водопотребления
изменяются потери насоса в сети, а следовательно, и подача на-
сосов. Поэтому фактический график подачи насосов имеет вид
волнистой линии. Однако отклонения этой линии от прямой, ка-к
правило, невелики, н для расчетов подачн насосов н вместимости
бака вполне допустимо принимать подачу насосов d расчетный
период постоянной и строить графики в виде прямых линий, па-
раллельных осп абсцисс.
Если в системе водоснабжения имеется водонапорная башня
(илн напорный бак), то в те часы, когда водопотребленне меньше
подачи насосов, часть воды поступает в бак и в нем аккумулиру-
ется запас. Этот запас расходуется в часы максимального водо-
потреблення, когда подача насосов меньше расхода воды.
Емкость бака определяется как площадь фигур, ограниченных
линиями подачи и расхода воды (см. рис. 9.2). На этом рисунке
площади, соответствующие вместимости бака при ступенчатой по-
даче насосов, заштрихованы. Вместимость бака в этом случае со-
ставляет 2,5% суточного расхода воды. Для этих же условий водо-
потреблення при равномерной подаче насосов второго подъема
£л
ЛИ
4R
Ж
"Т
л
з'
V,
zzzz а.
1
1
*|
11
1
1
^а»ж=!!,Е,:'-
Vc
1 — СЗ * В25
IB
. /
?
->
It
У
A
f'
f
J~.
J
f
if
'//
'■ г
вместимость Сана составит 7% суточно-
го расхода. Вместимость бака можно
определят!, не только по графику, но н с
помощью таблиц.
Режим работы насосов второго подъ-
ема при расчете системы водоснабжения
выбирают путем технико-экономических
сравнений нескольких вариантов, так как
от принятого режима работы насосоа-
зависят вместимость бака водонапорной башни и резервуаров,
а также диаметры водоводов.
Показанный на рис. 9.2 ступенчатый график характерен для
хозяйственно-питьевого водопровода. На промышленных предприя-
тиях графики расхода воды, употребляемой на производственные
нужды, как правило, более равномерны. На некоторых предприя-
тиях расход воды в течение суток бывает практически постоянным.
В остальном принцип построения графиков водопотреблення и ра-
боты насосов остается таким же, как и для хозяйственно-питьевых
водопроводов.
Удобнее и быстрее необходимую подачу насосов и вместимость
баков подбирать с помощью интегральных графиков (рис. 9.3).
Интегральный график строят путем суммирования расхода (или
подачи) воды за каждый отрезок времени, отсчитанный от началь-
ного момента (например от нуля часов). В этом случае по осн ор-
динат откладывают суммарные расходы в процентах за 1; 2; 3 ч
и т.д. и, соединив эти точки, получают интегральную кривую рас-
хода /. Графики равномерной подачи насосов представляют собой
прямые линии 2, тангенс угла наклона которых пропорционален
подаче. Графики ступенчатой подачи изображаются ломаной линн-
«й 3. При выборе подачи насосов стремятся к тому, чтобы графики
водопотреблення и подачн по возможности совпадали. Разность
ординат кривых водопотреблення и подачн дает вместимость бака.
Полный напор, развиваемый насосамн второго подъема. Полный
напор, который должны развивать насосы второго подъема, за-
висит от схемы сети и расположения водонапорной башни (или
напорного резервуара). Определить полный напор можно только
после того, как рассчитана сеть и определена отметка уровня во-
ды в баке водонапорной башни (или в напорном резервуаре).
Различают две основные схемы расположения водонапорной
башни: в начале и в конце сети (так называемая схема сети с
нонтррезервуаром).
На рис. 9.4 показана расчетная схема с пьезометрическими ли-
ниями для определения полного напора, который должны разви-
вать насосы второго подъема, работающие в системе с водонапор-
ной башней, расположенной в начале сети.
Полный напор в этом случае так же, как и для насосов первого
подъема, подающих воду на очистные сооружения, определяется по
формуле
Геометрическая высота подъема определяется как разность
отметок воды в напорном баке при полном его заполнении и са-
мого низкого уровня воды в приемном резервуаре. Геометрическую
высоту подъема можно также найти по формуле:
(обозначения см. на рис. 9.4).
Схема подачи воды насосамн второго подъема в сеть с контр-
резервуаром, т.е. при расположении водонапорной башни в конце
сети, показана на рис. 9.5. На схеме построены пьезометрические
линии для двух расчетных случаев —работы в часы максималь-
ного водопотреблення. когда в расчетную точку одна часть воды
подается насосами, а другая —из резервуара, и работы в часы
максимального транзита (малого водопотреблення). когда насосы
подают часть воды транзитом через сеть в водонапорную башню.
При максимальном водо потреблен и и полный напор, развивае-
мый насосамн, вычисляют по формуле:
= Н„ + Нп + Н,л + 2 Ар -г Н,.
где W0— разность отметок оси насоса н лов ер ли ости земли в точке сдода а (опре-
деляется по расчетной схеме сети [I)); //« — свободный напор в расчетной точке;
2hP — сунна потерь напора в водоводах а «та, определяемая расчетом; Л,—
потери напора во всасывающей лниин; Нг ■ — геометрическая высота всасывания.
126
При минимальном водопотребленни напор, развиваемый насо-
сами, исходя из необходимости подачн воды транзитом через сеть
в башню определяют по формуле (9.4). Значение Нт принимают
равным разности отметок уровней воды в баке водонапорной баш-
ни и водоприемнике, а потерн напора Zht находят, рассчитывая
сеть на случай подачн воды транзитом в башню. Расчетным бу-
дет наибольший из напоров, определенных для этнх двух случаев.
127
Если в системе водоснабжения имеется несколько станций вто-
рого подъема, питающих сеть в разных точках, то определение пол-
ного напора для каждой станции значительно усложняется. Как
правило, в таких случаях прибегают к расчету системы водоснаб-
жения на электронно-вычислительных машинах.
§ 47. Особенность расчета лодачн н напора,
развиваемых пожарными насосами
Хозяйственно-питьевые, а иногда и производственные водо-
проводы чаще всего объединяют с противопожарными водопрово-
дами. В некоторых случаях на предприятиях отдельно устраива-
ют противопожарные водопроводы.
Пожарные насосы обычно устанавливают в насосных станци-
ях второго подъема и лишь в редких случаях устраивают отдель-
ные противопожарные насосные станции. Подачу пожарных насо-
сов и напор, развиваемый ими, устанавливают исходя иэ расчет-
ного расхода воды на пожаротушение с необходимым напором.
Расход воды на пожаротушение устанавливается нормами в зави-
симости от числа жителей и этажности зданий в населенном пунк-
те нли от категории производства по пожарной опасности и объе-
ма зданий промышленных предприятий.
Подача пожарных насосов зависит от того, какая система по-
жаротушения принята для данного водопровода — высокого нлн
низкого давления.
При системе пожаротушения высокого давления подачу по-
жарных насосов выбирают из расчета обеспечения всего расхода
(максимальный хозяйственный плюс противопожарный), а при си-
стеме пожаротушения низкого давления нх подачу устанавливают
из расчета совместной работы пожарных и хозяйственных (рабо-
чих) насосов при обеспечении всего расхода. В населенных пунк-
тах чаще всего устраивают противопожарный водопровод низкого
давления.
Напор, который должны развивать насосы в противопожарных
водопроводах низкого давления, при расчете сети устанавливает-
ся иэ условия, что свободный напор над уровнем земли в месте
тушения пожара не менее 10 м.
В противопожарных водопроводах высокого давления на-
пор, развиваемый насосами, должен обеспечить высоту ком-
пактной струи 10 м на отметке наивысшей точки самого высо-
кого здания.
Число пожарных насосов выбирают в зависимости от системы
пожаротушения, расхода, требуемого на тушение пожара, и числа
резервных насосов. Как правило, должно быть не менее двух по-
жарных насосов.
В некоторых случаях пожарные насосы устанавливают и на
насосных станциях первого подъема. Этн насосы предназначены
для увеличения подачи насосной станции первого подъема в пе-
риоды пополнения противопожарного запаса, если хозяйственные
насосы не могут обеспечить нужной подачи. В зависимости от сте-
пени огнестойкости зданий и пожарной опасности производства
нормами установлены сроки пополнения противопожарного запаса
воды — от 24 до 72 ч.
§ 48. Схемы прокладки -и конструкции
всасывающих и напорных трубопроводов
Схемы коммуникаций трубопроводов в насосной станции, вза-
имное расположение насосов и возможность их переключения оп-
ределяют надежность работы и удобство обслуживания насосной
станции.
Некоторые из возможных схем размещения трубопроводов и
арматуры в насосных станциях приведены на рис. 9.6. Всасываю-
щие трубопроводы при небольшом числе насосов и значительной
высоте всасывания в большинстве случаев компоновки насосных
станций первого подъема следует прокладывать отдельно для каж-
дого насоса (см. рис. 9.6 схемы а — е). При большом числе насо-
сов (в том числе и резервных) устраивают коллектор, объединяю-
щий всасывающие патрубнн насосов. Число всасывающих линий (от
источника или резервуара до коллектора) принимают обычно рав-
ным числу работающих насосов (см. рис. 9.6, ж и э). Коллекторы
устраивают, как правило, и на напорных трубопроводах, так нак
редко бывает больше двух водоводов одного назначения.
Напорные трубопроводы, коллекторы, а иногда и всасывающие
линии оборудуются задвижками, обеспечивающими возможность
отключения того нли иного насоса, каких-то участков трубопро-
вода или коллектора как при нормальной работе станции, так и в
случаях аварийной ситуации на станции или в водоводах.
Расположение и число эадвнжен на напорных и васывающнх
линиях принимают исходя из числа рабочих и резервных агрега-
тов. Типичные схемы номпоновкн трубопроводов и расположения
задвнжен для насосных станций с двумя рабочими и одним ре-
зервным агрегатами показаны на рис. 9.6,д и е. В этих случаях
задвижки позволяют выводить в резерв любой из агрегатов без
сокращения подачи воды в водоводы.
На схеме, изображенной на рис. 9.6, ж, показано расположение
задвижек при трех рабочих и одном резервном агрегатах.
Для сокращения размеров здания крупных насосных станций
коллекторы иногда размещают в отдельных камерах, примыкаю-
щих к зданию станции (см. рис. 9.6,г). В отдельных камерах (ко-
лодцах) размещают и сужающие устройства расходомеров (см.
рис. 9.6,ж,э). Это позволяет сохранять прямыми участки перед
сужающим устройством.
При проектировании и монтаже всасывающих и напорных тру-
бопроводов насосных станций следует придерживаться вырабо-
танных практикой приемов и способов, обеспечивающих надеж-
ность их работы, удобство монтажа и обслуживания. Всасываю-
щие трубопроводы желательно устраивать небольшой длины с
минимальным числом фасонных частей и арматуры. Всасывающие
9-355
129
+f--
—и
I
L
* 1.
li I
I I
1 Г."
H-t-CW—Г-04-Т I j ' —M—r-OO—Г-М- —("> ^
pjppi !!ащ1|1 |
Рис, 9.7. Примеры уст-
ройства всасывающих
трубопроводов
Рис 9.8. Схемы располо-
жения воронок всасыва-
ющих трубопроводов
7777777777Т7/.
трубопроводы по всей длине должны иметь подъем к насосу (уклон
не менее 0,01), ятобы выделяющийся из воды воздух мог свободно
двигаться с потоком воды и удаляться насосом. Образование воз-
душных мешков на всасывающих трубопроводах недопустимо.
Примеры правильного устройства всасывающих трубопроводов
показаны на рис. 9.7.
Для монтажа всасывающих трубопроводов применяют обычно
стальные трубы на сварке или на фланцевых соединениях (в мес-
тах примыкания к арматуре или насосу). Диаметры всасывающих
труб следует назначать такими, чтобы скорость движения воды в
них не превышала I—1,2 м/с при их диаметре до 250 мм и 1,2—
1,6 м/с при больших диаметрах.
При образовании вихревых воронок в приемной камере или
колодце для предотвращения попадания воздуха во входное от-
верстие всасывающей трубы / (рис. 9.8, а) входная часть 2 прием-
ной воронки должна быть заглублена ниже поверхности минималь-
ного уровня воды в камере (или колодце) не менее чем на 1,5 диа-
метра входного отверстия. Если по конструктивным услови-
ям выдержать такое требование невозможно, то для сокраще-
ння расстояния от поверхности воды до низа приемной ворон-
ки можно устроить энран 3 из стального листа диаметром, вдвое
большим диаметра воронки (см. рис. 9.6,6). Но и в этом слу-
чае расстояние от поверхности воды до экрана должно быть не ме-
нее 0,7 D.
После монтажа всасывающие трубопроводы тщательно испы-
тывают гидравлическим давлением на плотность и прочность.
Напорные трубопроводы внутри насосной станции монтируются
из стальных труб на сварных или фланцевых соединениях. Ско-
рость движения воды в них принимают равной 1,5—2 м/с для труб
диаметром до 250 мм и 2—2,5 м/с для труб диаметром более
250 мм.
Всасывающие и напорные трубопроводы располагают внутри
станции таким образом, чтобы они были доступны для осмотра и
ремонта. Трубы внутри станции укладывают в подвальном поме-
щении машинного зала, над полом насосной станции, в каналах
н на подвеснах или кронштейнах. В каналах обычно укладывают
трубы диаметром менее 500 мм.
Прокладку над полом машинного зала применяют в незаглуб-
ленных насосных станциях и обычно при трубах диаметром 300—■
500 мм и более, а в заглубленных насосных станциях — при трубах
любого диаметра. Расстояние от пола до низа трубы прини-
мают равным 300 мм —для труб диаметром до 400 мм н 500 мм —
для труб диаметром 500 мм и более. При прокладке труб над
полом необходимо устраивать переходные мостики, лестницы н
настилы.
В насосных станциях, заглубленных на 5—6 м и более, трубы
в машинном зале можно прокладывать на подвесках или крон-
штейнах. Высота подвески труб должна обеспечивать свободный
проход под ними.
§ 49. Особенности устройства насосных станций
различного назначения
В зависимости от назначения насосной станции подбор и раз-
мещение оборудования (основного и резервного) имеет специфи-
ческие особенности. При этом меняются строительные конструкции
зданий, а танже компоновка оборудования.
Насосные станции первого подъема обычно устраивают заглуб-
ленными. Подземную часть здания насосных станций первого
подъема возводят из железобетона и тщательно изолируют от
грунтовых вод. В плане эти здания могут иметь круглое или пря-
моугольное очертание. Круглые в плане здания насосных станций
удобно строить опускным способом, поэтому станции такой формы
устраивают при большом заглублении. Так как размещать в них
насосное оборудование менее удобно, чем в прямоугольных стан-
циях, круглые в плане здания возводят лишь при небольшом числе
насосных агрегатов (3—5). При большем числе агрегатов строят
прямоугольные здания.
132
Здания насосных станций первого подъема трудно расширить
в процессе эксплуатации, поэтому их строят с учетом дальнейшего
развития водопровода и возможности размещения дополнительно-
го или более мощного оборудования. На насосных станциях пер-
вого подъема часто устанавливают два рабочих насосных агрегата
н одни или два резервных.
Требования к резервному оборудованию и бесперебойности ра-
боты станции в целом зависят от ее назначения. Наиболее высокие
требования предъявляются к бесперебойности работы насосных
станций первого подъема прямоточных систем водопровода, обслу-
живающих производства, не допускающие перерыва в подаче во-
ды, а также хозяйственно-питьевые водопроводы больших городов.
Менее жесткие требования предъявляются к бесперебойности ра-
боты насосных станций первого подъема, подающих воду в цирку-
ляционные (оборотные) системы, так как кратковременный пере-
рыв в подаче воды не вызывает серьезных нарушений в эксплуа-
тации этих систем.
Насосные станции первого подъема, заглубленные более чем
на 4—5 м, целесообразно оборудовать вертикальными центробеж-
ными насосами с электродвигателями, расположенными на уров-
не земли. При этом можно существенно уменьшить площадь ма-
шинного зала и, кроме того, улучшить условия работы электродви-
гателей.
Как правило, в насосных станциях первого подъема устраивают
отдельные всасывающие линии для каждого насоса. Коллекторы
или узлы переключения напорных трубопроводов монтируют в от-
дельных камерах, примыкающих к насосной станции или располо-
женных в непосредственной близости от нее. В этих же камерах
располагают задвижки и обратные клапаны, предохраняющие ма-
шинный зал от затопления в случае аварии на трубопроводах в
пределах насосной станции.
В случае осадки грунта в пазухах котлована станции для обес-
печения надежности стыков трубопроводов, проложенных между
камерой и насосной станцией, трубы укладывают на балках и опо-
рах, заглубленных до ненарушенного массива грунта.
Всасывающие трубопроводы между водоприемным колодцем п
зданием насосной станции часто прокладывают в галереях. В мес-
тах примыкания галереи к зданию насосной станции устраивают
герметичный осадочный шов. Размеры галереи (ширину и высоту)
устанавливают из расчета такого размещения всасывающих труб,
при котором между ними, а также между стенками галереи и тру-
бами остается расстояние не менее 0,3—0,4 м. Это создает удоб-
ства при проведении монтажных и ремонтных работ.
Если трубы пересекают стену заглубленной станции, то в мес-
тах будущих пересечений при бетонировании стен следует закла-
дывать ребристые патрубки, обеспечивающие герметичность кон-
струкции пересечения.
Все трубопроводы как в пределах насосной станции, так и вне
ее (проложенные в грунте) защищают от наружной коррозии со-
ответствую! ueli изоляцией.
Для удаления воды, проникшей в здание через неплотности
стен и днища станции, а также выливающейся из внутренних тру-
бопроводов при ремонте оборудования, в машинном зале насосных
станций первого подъема устанавливают дренажный насос. Дре-
нажный насос откачивает 5—15 л/с, создавая напор в зависимос-
ти от заглубления станции и местных условий в 10—20 м вод ст.
В качестве дренажных насосов удобно применять самовсасываю-
щие вихревые насосы типа ВКС. Примеры компоновки насосных
станций первого подъема приведены далее в § 52.
Насосные станции второго подъема устраивают или нсзаглуб-
ленными (пол машинного зала находится на уровне земли), или
полуэаглубленными (пол машинного зала иа 2—3 м ниже поверх-
ности земли). Необходимую величину заглубления пола насосной
станции определяют нэ условия, что высота всасывания не превы-
шает величины, допустимой для принятого типа насосов.
И езаглубленные насосные станции проще и экономичнее за-
глубленных, но не всегда обеспечивают допустимую высоту вса-
сывания насосов, удобство прокладки трубопроводов н их нормаль-
ную эксплуатацию.
В полузаглубленных насосных станциях возможно упростить
коммуникации трубопроводов, обеспечить работу насосов с не-
большой высотой всасывания нлн под заливом, но, как правило,
устройство здания насосной станции-в этом случае несколько до-
роже, чем сооружение неэаглубленных станций. В зданиях полу-
эаглубленных насосных станций необходимо предусматривать вы-
пуск воды нз приямков в канализацию, водосток нлн в понижен-
ную часть прилегающей территории. Если такой возможности нет,
то, как и в насосных станциях первого подъема, необходимо уста-
навливать дренажные насосы.
Насосные станции второго подъема, как об этом уже говори-
лось, предназначены для подачи воды в распределительную сеть
in резервуаров очистных сооружений нлн артезианских водозабо-
ров. Поэтому в некоторых случаях насосную станцию встраивают
d здание станции очистки воды (см. далее § 52). Иногда насосные
станции второго подъема совмещают с насосными станциями пер-
вого подъема. Это дает некоторое уменьшение затрат на строитель-
ство н обслуживание станции, ио по условиям рельефа местности
не всегда возможно.
Циркуляционные насосные станции служат для подачи ооды в
системы оборотного водоснабжения. В таких насосных станциях
часто устанавливают две группы насосов: для подачи отработав-
шей (нагретой) воды на охладительные сооружения (градирни,
пруды-охладители, брыэгальные бассейны) н для подачн охлаж-
денной воды потребителям и цехам промышленных предприятий.
Циркуляционные станции располагают, как правило, вблизи от
сооружений для охлаждения воды, откуда вода к приемным ка-
мерам насосной станции подается по самотечным трубам или ка-
налам.
Циркуляционные насосные станции должны обеспечивать бес-
перебойное снабжение водой промышленных предприятий, поэтому
134
на них следует предусматривать соответствующий резерв оборудо-
вания, а также резервные линии (фидеры) питания электроэнер-
гией. Число насосов на таких станциях и их подачу следует на-
значать так, чтобы можно было регулировать расход воды на ох-
лаждение в зависимости от сезонных колебании температуры. Для
этого устанавливают несколько насосов со сравнительно неболь-
шой подачей и в случае необходимости отключают те или иные
насосы.-При этом нужно выбирать насосы с такими характеристи-
ками, которые обеспечивают их совместную работу при оптималь-
ных режимах.
В целях обеспечения надежности работы циркуляционные на-
сосы следует устанавливать под эалнаом, т.е. ниже уровня воды
а приемной камере, поэтому циркуляционные насосные станции
устраивают заглубленными илн полуэаглубленными. Подводящие
каналы циркуляционных станций бывают двух- или многосекци-
онными, что гарантирует надежную подачу воды в случаях аварии
или ремонта секций подводящего канала.
Насосно-компрессорные станции устраивают э случаях обору-
дования артезианских скважин воздушными водоподъемниками.
На таких станциях устанавливают компрессоры для подачи воз-
духа и насосы второго подъема, которые забирают воду из сбор-
ного резервуара и подают ее в сеть.
Компрессоры устанавливают на уровне земли, а насосы в не-
которых случаях заглубляют для обеспечения оптимальных условий
всасывания.
Воздух к компрессорам подводят по всасывающим воздушным
линиям, которые выводят к месту забора атмосферного воздуха,
где обычно устанавливают фильтры. При большой подаче ком-
прессоров устраивают отдельное помещение для фильтров возду-
ха. На нагнетательных линиях компрессоров (до ресивера) не ус-
танавливают ни задвижек, ни вентилей во избежание поломок
компрессоров в случае их пуска при закрытой задвижке.
Насосные станции подкачки устраивают для повышения напо-
ра в отдельных микрорайонах города или отдельных цехов (груп-
пы цехоэ) промышленных предприятий. Насосные станции под-
качки с приемными резервуарами практически не отличаются от
небольших насосных станций второго подъема и принципы их ком-
поновки те же, что и у насосных станций второго подъема. Насос-
ные станции подначки без резервуаров более компактны. Их час-
то размещают в заглубленных зданиях небольшого размера. Ре-
жим работы таких станции жестко связан с режимом
водопотребления.
В зарубежной практике получили распространение станции
подкачки с погружными насосными агрегатами. Такие станции
располагают в подземных камерах (колодцах), не устраивая над-
земной части здания. Как правило, насосные станции подкачки де-
лают автоматизированными.
§ 50. Специальное оборудование
водопроводных насосных станций
К специальному оборудованию водопроводных насосных стан-
ций относятся сороудерживающие и рыбозащнтные устройства и
щитовые затворы.
Сороудерживающие устройства предназначены для защиты на-
сосов от попадания в них сора и плавающих тел, а рыбозащнтные—
для защиты мальков и молоди рыб от попадания их в водоприем-
ники и насосы. В последнее время рыбоэащнтным устройствам
уделяют особое внимание, так как с ростом числа водозаборов по-
верхностных вод возрастает процент гибели мальков и молоди рыб
в водоприемных сооружениях. Часто сороудерживающие и рыбо-
защнтные устройства совмещают.
Сороудерживающие решетки устанавливают на крупных на-
сосных станциях в окнах водоприемников. Их делают прямоуголь-
ными с вертикально расположенными стержнями, отстоящими на
расстоянии 30—100 мм один от другого. Для защиты решеток от
обледенения устраивают их обогрев паром или током низкого на-
пряжения. Если в водоеме содержится большое количество загряз-
нений (водорослей, щепы и т.д.), то применяют решетки с меха-
нической очисткой с помощью движущихся щеток.
Сороудерживающие сетки предназначеныдлязадержаннявэве-
шейных частиц, плавающих предметов и рыб. Их устраивают плос-
кими неподвижными или ленточными вращающимися. Плоские
съемные сетки представляют собой металлические рамы, на кото-
рые натянуты две сетки: рабочая с ячейками размером от 2X2
до 5X5 мм и поддерживающая с ячейками размером 20X20 мм,
выполненная из более толстой проволоки, чем рабочая. Рабочее по-
лотно сеток изготовляют из корроэионно стойких материалов (не-
ржавеющей стали, капрона и т. п.), а поддерживающую сетку— из
оцинкованной проволоки диаметром 3 мм. Для очистки съемных
сеток от загрязнений их поднимают с помощью механизмов, на-
пример лебедок, и промывают струей воды. Во время промывки
прекращают забор воды через окно, на котором установлена про-
мываемая сетка.
Вращающиеся сетки устраивают на водозаборных сооружениях
большой пропускной способности. Сетка состоит из втулочно-ро-
лнковых цепей, на которых укреплены секции сеток. Цепи приво-
дятся в движение электроприводом. Вращающиеся сетки бывают
каркасными и бескаркасными с внутренним, наружным или лобо-
вым подводом воды. Пропускная способность вращающихся сеток
от 1 до 8 mj/c Скорость течения в отверстиях (ячейках) сетки
принимают по расчету в зависимости от характера загрязнений н
требований органов рыбнадзора.
Щитовые затворы применяют в насосных станциях первого
подъема, циркуляционных насосных станциях и станциях пере-
качки для частичного или полного перекрытия каналов или отвер-
стий прямоугольного сечения.
Деревянные или металлические плоские затворы устанавлнва-
ют в пазах сооружения и приводят в движение, как правило, с по-
мощью специальных механизмов. На малых сооружениях приме-
няют ручной привод, а на больших— электропривод. По назначе-
нию различают основные, аварийные и ремонтные затворы.
§ 51. Монтаж оборудования
водопроводных насосных станций
Перед вводом в действие насосной станции необходимо смон-
тировать основные насосные агрегаты, вспомогательные насосы и
механическое оборудование, трубопроводы, арматуру, электрообо-
рудование н контрольно-измерительную аппаратуру.
Наиболее ответственным процессом является монтаж основных
насосных агрегатов. Насосные агрегаты монтируют в соответствии
с требованиями СНиП Ш-Г.10.Э-69. сНасосы, Правила производ-
ства и приемки монтажных работ», а также СНиП III-IM0-6G.
сТехнологнческое оборудование. Общие правила производства и
приемки монтажных работ».
Оборудование насосных станций монтируют, как правило, спе-
циализированные монтажные организации. Перед началом работ
им передают необходимую техническую документацию: монтажные
(установочные) чертежи насосных агрегатов, заводские сборные
и узловые чертежи, технические паспорта насосов, иасосных агре-
гатов и других механизмов, комплектовочные ведомости, инструк-
ции по монтажу, расконсервации и эксплуатации насосных агре-
гатов.
До монтажа скважинных насосных агрегатов необходимо под-
готовить дополнительно следующую документацию: технические
данные о скважине (глубине, начальном и конечном диаметрах,
расстоянии от фундамента до статического и динамического уров-
ней воды, удельном дебите, показателе прямолинейности и верти-
кальности), а также акт о промывке скважины и осветлении воды
в ней.
Как правило, строительство здания насосной станции должно
быть закончено до начала монтажных работ. В некоторых случаях
в целях ускорения ввода в действие насосной станции к монтаж*
ным работам приступают до окончания всех строительных работ,
но фундаменты под насосы и другие части здания, сопряженные
с монтажными работами, должны быть устроены и приняты при-
емочной комиссией. При приемке фундаментов под монтаж прове-
ряют, соответствуют ли проекту размеры фундаментов, расстояния
между фундаментными болтами, а также расположение фундамен-
та относительно стен здания и соседних фундаментов.
Монтажные работы. В состав монтажных работ входят:
1) проверка, а в некоторых случаях разборка, очистка и сборка
насосов;
2) проверка труб н арматуры и сверление отверстий во флан-
цах;
3) изготовление сварных фасонных деталей трубопроводов;
4) установка электродвигателей и насосов на фундаментной
плите с последующей центровкой и выверкой агрегата;
5) присоединение насоса к трубопроводам.
За воды-изготовители присылают насосы, как правило, в собран-
ном виде с заглушками на патрубках. Погружные насосы постав-
ляют упакованными в ящики, поэтому их можно устанавливать,
не подвергая предварительной разборке и сборке. Большие насосы
перед установкой необходимо разобрать, тщательно проверить
каждую деталь, протереть, убрать консервирующую смазку. Наи-
более тщательно должны быть проверены подшипники, сальники
и уплотнения. После осмотра и проверки трущиеся детали насоса
смазывают соответствующей смазкой и насос вновь собирают.
<9 электродвигателях осматривают подшипники и состояние обмо-
ток проверяют соответствующим прибором (мегомметром), не
разбирая самих двигателей. Перед пуском проверяют направление
вращения вала, которое должно совпадать с указанным на корпу-
се насоса. Насос с электродвигателем устанавливают на общем
фундаменте.
Небольшие насосы поставляют с заводов в агрегатнрованном
виде, т.е. смонтированными на общей чугункой или сварной сталь-
ной раме, имеющей отверстия для фундаментных болтов. В таких
случаях монтаж сводится к установке агрегата на фундамент, вы-
верке положения плиты по уровню и затяжке фундаментных бол-
тов.
Крупные насосы поставляют только отдельно от электродвига-
телей и для монтажа агрегата на месте изготовляют раму из
стального проката двутаврового или швеллерного сечения. Рама
состоит из двух продольных и четырех нлн более поперечных эле-
ментов. На поперечных элементах рамы крепят насос и электро-
двигатель.
Рамы или станины насосных агрегатов имеют регулировочные
отжимные винты, благодаря которым можно точно установить (по
уровню) агрегат на фундаменте.
Различают три способа крепления насосных агрегатов к фун-
даменту: а) болтами, забетонированными заранее в массив фун-
дамента (рис. 9.9,а); б) анкерными болтами (рис. 9.9,6); в) бол-
тами, которые бетонируют в фундаменте после установки агрегата
(рис. 9.9, е).
После установки агрегата по уровню под раму нлн станину
подливают цементный раствор, чтобы рама опиралась на фунда-
мент всей поверхностью. До того как раствор не достигнет необхо-
димой прочности, запрещается вести работы, которые могли бы
вызвать смещение агрегата.
В насосных станциях, заглубленных ниже уровня грунтовых или
подрусловых вод, пол и нижняя часть стен представляют собой
мощные железобетонные конструкции, рассчитанные на восприя-
тие давления воды. В этих станциях рамы насосных агрегатов ус-
танавливают непосредственно на пол, предварительно заделав в
него фундаментные болты.
Подготовку насосных агрегатов к монтажу, а также разборку,
проверку и мелкий ремонт агрегатов производят иа специальных
монтажных площадках. Оборудование к монтажной площадке
136
Рнс. 9 9. Крепление насосных агрегатов к фунда-
менту
I — фуняшенпи плни; 2 — фуряшентиий болт; 3 —
регулирующая otkhmhdA шит: 4 — шитик, 1 — фуиаш-
■ент; в — мкерща плшта: 7 — юлоясц для болта
подвозят на автомашинах. Для разгрузки автомашин должно быть
предусмотрено дополнительное подъемное оборудование, если нель-
зя использовать основные грузоподъемные устройства станции
(например мостовой кран). При погрузке, разгрузке и монтаже
насосных агрегатов должны строго соблюдаться соответствующие
правила техники безопасности.
В состав монтажных работ входит также монтаж трубопрово-
дов. Эта трудоемкая часть работ определяет в ряде случаев срони
ввода в действие насосной станции. Поэтому строительно-монтаж-
ные организации разработали ряд мероприятий, ускоряющих про-
цесс ыонтажа трубопроводов. Основные из них—производство
строительных и монтажных работ по совмещенному графику н
применение блоков трубопроводов, изготовляемых индустриальным
способом. Применение совмещенного графика строительных и мон-
тажных работ позволяет проводить монтаж трубопроводов в ме-
нее стесненных условиях, использовать для монтажа строительные
подъемно-транспортные механизмы и сокращать общие сроки мон-
тажных работ.
Заводское исполнение блоков трубопроводов позволяет исполь-
зовать более производительное и совершенное оборудование тру-
бозаготовительных цехов. Однако применение крупноблочных за-
готовок требует высокой культуры производства как трубоэагото-
вительных, так и строительных работ. Для облегчения этих работ
необходимо соблюдать следующие приемы разбивки трубопровода
на блоки: 1) блок, как правило, должен иметь плоскую конфигу-
рацию; 2) размеры блока должны обеспечивать удобство его транс-
портирования и протаскивания через строительные проемы здания
насосной станции; 3) масса блока должна соответствовать грузо-
подъемности применяемого на станции подъемно-транспортного обо-
рудования; 4) стыки между блоками должны быть расположены
в местах, удобных для производства монтажных (в том числе сва-
рочных) работ на месте.
Пример сварного блока для насосной станции второго подъема
приведен на рис. 9.10.
Смонтированные трубопроводы проверяют на прочность н плот-
ность гидравлическим или пневматическим испытаниями.
§ 52. Примеры компоновок
водопроводных насосных станций
В нашей стране накоплен большой опыт проектирования, строи-
тельства и эксплуатации насосных станций. Для освоения этого
опыта необходимо познакомиться с наиболее типичными приема-
ми их компоновки н проектирования. Поэтому ниже приведено не-
сколько типовых примеров компоновки насосных станций.
Компоновка заглубленной насосной станции с погружным сква-
Жниным агрегатом показана на рис. 9.11, а. Насосная станция со-
стоит нэ двух круглых в плане водопроводных камер, собранных
нэ стандартных элементов.
В одной камере размещены
оголовок скважины и вантуз
на водоподъемной трубе, а во
второй — обратный клапан, за-
движка, расходомер и дре-
нажный насос для удаления
воды нэ обеих напер. Пуска*
вая аппаратура и приборы
автоматики находятся в специ-
альном шкафу на поверхности
земли нлн-в небольшом наруж-
ном павильоне. Для демонта-
жа насосного оборудования ис-
пользуют привозной автокран.
Оборудование демонтируют
через люк камеры.
На рис. 9.11,6 приведен ти-
повой проект насосной станции
с погружным насосным агре-
гатом, где предусмотрен назем-
ный павильон над оголовком
скважины, в котором размеще-
ны контрольно-измерительные
приборы, щиты с пусковой ап-
паратурой н аппаратурой авто-
матического управления насос-
ным агрегатом. Насосное обо-
рудование демонтируют так-
же привозным краном че-
рез люк в перекрытии па-
вильона.
Нёсосшс станинн
грумыынв васосамн
i ватты! яасос; I — oOuuai трт-
■aoapiwl трубопровод; 4 — BtnTjt:
плщиим труба; в — ранодо-
JiptiMiMl laeoc; в — пит аато-
— laeociuai •rpcri-
Рис. 9.13. Заглубленная насосная станция с тремя насосными
агрегатами
а —шин подл твоя мет: 6 —пли на отпет» t ±0: /-юсннтиш
труйоп иду: 3~ашкаыс агрегат: 1 — водоотделитель (вакууы-ао-
тел): *— мкуум-ваеосы; в — вапорвые трубопроводы: * — дрсянкаыв
ваики: 7 — иовтаквы! Помн; Я — мгктрошио*ос помещение 9 —
вовдувоааВораав шита; /0— новорельс; //— новташиав площадка.
J7 —аран-балва; JJ — уроасвь грунтовым мд: И — откоства
Ад а логично описанному устраивают н насосные станции с на-
сосными агрегатами типа АТН или НА. Павильон в этом случае
располагают так, чтобы скважина находилась рядом с его геомет-
рическим центром.
Насосная станция первого подъема, совмещенная с водоприем-
ником, показана на рис. 9.12. Подземная часть здания станции же-
лезобетонная, П-образной перегородкой здание разделено на ма-
шинный зал и водоприемную часть. В последней установлены ме-
ханические сетки для грубой очистки воды, а в машинном зале—три
вертикальных центробежных насоса. В машинном зале, кроме то-
го, установлены насосы для удаления осадка н грязи из водопри-
емной части и дренажный насос для удаления воды, просочившей-
ся в зал. В помещении машинного зала предусмотрено место для
установнн дополнительного (четвертого) насоса на случай расши-
рении водопровода и увеличения общей подачи воды.
В надземной части здания установлены электродвигатели, щи-
ты управления и контрольно-измерительные приборы. Камеры пе-
реключения водоводов и сужающие устройства расходомеров раз-
мещены в выносных камерах (за пределами здания касоснойстан-
цни).
В типовом проектировании насосных станций иак первого, так
и второго подъема, эа последнее время установилась тенденция к
уннфикацни проектных решений зданий для насосов нескольких
типов, различного нх числа и различных схем прокладки трубо-
проводов. Это объясняется тем, что при одних н тех же габаритах
здания можно применять различные сочетания групп насосов и
схемы прокладки трубопроводов, Одним из примеров такого реше-
ния может служить типовой проект заглубленной насосной станции
на подачу от 300 до 760 л/с воды, оборудованной тремя насосами
с высоковольтными электродвигателями (рис. 9.13).
На насосной станции можно установить одну из групп насосов
типов: Д500-36, Д1250-65 или Д1600-90. В каждой группе два на-
соса—один рабочий и один резервный. Для залнва насосов перед
пуском предусмотрены вакуум-насосы КВН-4 с вакуум-котлом и
циркуляционным бачком. Для удаления дренажных вод в здании
насосной станции установлены дренажные насосы В-20/5. которые
автоматически включаются в работу при повышении уровня воды
в дренажном приямке. Заглубление станции может быть равно 6
и 7,2 м. Эта станция относится ко второму классу по надежности.
Одна из типовых насосный станций второго подъема показана
на рис. 9.14. Станция оборудована шестью насосами типа Д630-90
14Э
(вНДв) с подачей 720 мэ/ч каждый. Для станций первого и вто-
рого класса надежности два из этих насосов резервные. Но в этом
же здании можно установить и две группы насосов по три насоса
в каждой группе. При этом, естественно, изменятся схемы про-
кладки трубопроводов.
Здание насосной станции полуэаглубленного типа. Заглубление
пола составляет всего 2,4 м, но позволяет, как правило, работать
насосан под заливом и, кроме того, обеспечивают простоту и
компактность коммуникаций трубопроводов.
Переключение всасывающих трубопроводов предусмотрено в
здании насосной станции. Напорный коллектор с отключающими
задвижками так же, как и всасывающий, расположен в здании на-
сосной станции. На трубопроводах установлены электрифициро-
ванные задвижки. Для их обслуживания устроены мостики.
Насосная станция автоматизирована. Пуск насосов осуществля-
ется при открытых задвижках на напорных трубопроводах.
Проект предусматривает два варианта зашиты помещения ма-
шинного зала от подтопления дренажными водами или при по-
вреждении коммуникаций. По первому варианту прокладывается
трубопровод, обеспечивающий отвод воды самотеком в понижен-
ную часть прилегающей территории или в дождевую канализацию.
Если по местным условиям такой вариант неприемлем, то уста-
навливаются дренажный насос НЦС-Э н аварийный насос НЦС-1
(второй вариант). Насосы включаются автоматически в зависи-
мости от уровня воды в приямке.
Для разгрузки оборудования возле монтажной площадки ис-
пользуется автокран. Оборудование в помещение насосной станции
перемещают с помощью подвесной кран-балки, а для монтажа н
демонтажа оборудования в насосной станции применяют ручную
кран-балку грузоподъемностью 3 т с пролетом 10 м. Размер зда-
ния насосной станции в плане 12X30 м. Нижняя (подземная) часть
здания железобетонная, а наземная— кирпичная.
ГЛАВА 10. КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ
НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ
§ 53. Расчет подачи насосов, их числа
и вместимости приемного резервуара
В связи с бурным развитием городов и строительством новых
промышленных предприятий со сложными технологическими про-
цессами при устройстве почти каждой системы канализации воз-
никает необходимость перекачки сточных вод. Если учесть, что
высокие требования к составу сточных вод, выпускаемых в водое-
мы, побуждают в большинстве случаев предусматривать системы
с биологической очисткой сточных вод, в которых необходимо
иметь насосные станции для перекачивания илов и осадка, то ста-
новится очевидным, что насосные станции являются обязательным
элементом практически каждой системы канализации.
/а
&■/
,v?l
/
2
'$%
/
/
/
2
"A
v>-
Ркс 10.1. Дня гран ив оригока н огиа<п
сточаыж вод
К надежности канализаци-
онных насосных станций прсдь-
нвляются такие же высокие
требования, как н к надежно-
сти водопроводных, поскольку
иыяод нэ строя канализацион-
ной станции может привести и
.штопленню территории сточ-
ными водами со всеми вытека-
ющими отсюда тяжелыми по-
следствиями. В связи с этим
необходимо правильно выби-
рать число и тип насосов, точ-
но определять их подачу и в
соответствии с этим расечнты-
иать вместимость приемного
резервуара.
Режим работы насосной
станции, число насосов н вмес-
тимость резервуара зависят от
режима притока сточных вод,
обычно неравномерного в тече-
ние суток. Исключение состав-
ляют некоторые случаи пере-
качки производственных сточ-
ных вод, приток которых мо-
жет быть равномерным. Для
уменьшения влияния неравно-
мерности притока на режим работы насосов в канализационных
насосных станциях устраивают приемные резервуары. Вместимость
последних устанавливают в зависимости от графика притока сточ-
ных вод, подачи насосов и принятого режима работы насосной
станции.
Объем приемного резервуара ограничивается условиями его
нормальной эксплуатации. При слишком большом объеме проис-
ходит выпадение осадка из сточной жидкости и загнивание осадка
н жидкости. Поэтому вместимость резервуара должна быть воз-
можно меньшей, но не менее 5-минутной подачи одного из насосов
станции.
Максимальную частоту включения насосов устанавливают в
зависимости от типа и мощности электродвигателей, степени аито-
матнэации насосной станции н других условий. Обычно допускают
максимально три включения в 1 ч—при ручном управлении на-
сосным агрегатом и пять-шесть включений — при автоматичес-
ком управлении.
Подачу насосов н их число определяют исходя иэ общего при-
тока сточных вод к станции. При этом для расчета подачи насосов-
и иместнмостн резервуаров можно пользоваться суточным ннте-
||)ллы1ым графиком притока. Однако из-за большой частоты вклю-
чении насосов пользование этим графиком затрудняется, к для
145.
расчетов вместимости резервуаров обычно используют часовой
интегральный график притока и откачки (рис. 10.1). При этом счи-
тают, что приток в час наибольшего водоотведения можно принять
равномерным.
Графнчеснн на интегральном графике равномерный приток изо-
бражается в виде прямой, тангенс угла наклона которой пропор-
ционален часовому притоку (см. рис. 10.1).
Подачу насосов выбирают равной максимальному часовому
притоку, поэтому в час максимального водоотведения графики при-
тока н откачки совпадают. Прн уменьшении притока наступает
момент, когда резервуар опорожняется и насос отключают (точки
fl| и а2; Ь\ и Ь7 на рис. 10.1).
После отключения насоса график откачки имеет вид прямой,
параллельной оси абсцисс. Разность ординат кривой притока и от-
качки соответствует объему жидкости в резервуаре в данный мо-
мент времени.
В момент максимально допустимого заполнения резервуара на-
сос включают и процесс повторяется снова. Теоретически доказано,
что максимальное число включений насоса при заданной вмести-
мости резервуара наступает в том случае, когда приток составляет
50 % подачи насосов. Из этого следует, что вместимость резервуара
насосной станции необходимо рассчитать прн заданном числе вклю-
чений насоса исходя из притока, равного половине подачи насоса.
Подачу насоса следует принимать наиболее близкой к максималь-
ному часовому притоку (но ие меньше его).
Если на станции установлено два рабочих насоса, а подача каж-
дого из них прн совместной работе равна половине максимально-
го притока, то вместимость резервуара может быть уменьшена в
2 раза.
Дальнейшего уменьшения вместимости резервуара можно до-
стичь путем увеличения числа агрегатов насосной станции. Прн
большом числе агрегатов часть из них работает постоянно (без
выключения), так как откачивает постоянную часть притока, а не-
равномерность оставшейся части притока компенсируется включе-
нием и выключением других насосов.
В этом случае все расчеты, связанные с неравномерностью
притока, относятся лишь к переменной части притока (в больших
городах эта часть незначительна по отношению к общему прито-
ку). Поэтому на крупных насосных станциях с большим числом
насосов вместимость приемного резервуара рассчитывают исходя
из времени, необходимого для запуска резервного агрегата в слу-
чае остановки рабочего насоса. Обычно вместимость резервуара
принимают равной притоку жидкости со среднесуточным расходом
в течение 3—5 мин.
Число насосных агрегатов зависит от назначения станции, ре-
жима ее работы н общего притока сточных вод. На небольших
районных станциях перекачки устанавливают два насоса: один ра-
бочий н один резервный (при этом второй резервный насос должен
находиться в собранном виде на складе). Чаще же на районных
станциях устанавливают три насоса: два рабочих и одни резерв-
Мб
иым (плюс одни на складе). Если на станции установлено больше
днух рабочих насосов, то принимают два резервных насоса. Ре-
юр в насосных агрегатов зависит также и от того, насколько часто
ожно пользоваться аварийным выпуском. В ряде районов санн-
cipnafl инспекция разрешает использовать аварийный выпуск лишь
и исключительных случаях. Для таких районов число резервных
агрегатов принимают согласно требованиям санитарной инспекции.
§ 54. Компоновка и основные конструктивные типы
канализационных насосных станций
Компоновка н конструктивное решение канализационных на-
1-осных станций зависят от глубины заложения подводящего кол-
лектора, грунтовых условий, типа применяемых насосов (гориэон-
шльные или вертикальные), а также от степени автоматизации
управления насосными агрегатами.
Практикой установлены следующие конструктивные типы на-
сосных станций:
1) круглые или прямоугольные в плане;
2) со встроенным или отдельно стоящим приемным резервуа-
ром;
3) с насосами, расположенными выше или ниже уровня жид-
кости в приемном резервуаре.
Выбор того или иного типа насосной станции основывается на
к'хннко-экономнческом сравнении вариантов. Для ориентировоч-
ного выбора варианта можно руководствоваться приводимыми
ниже рекомендациями.
Выбор типа здания в плане зависит от грунтовых условий и ме-
н>да производства работ, а также от размера станции. Круглые в
плане станции более удобны при сооружении опускным способом.
Однако при большом числе насосов такая форма зданий неэконо-
мична. Поэтому для крупных станций с числом насосов более
грех-четырех предпочтительнее прямоугольные в плане здания.
Такая форма здания удобна и лрн устройстве станций мелкого за-
ложения с любым числом агрегатов.
Схема круглой в плане насосной станции, совмещенной с прием-
ным резервуаром, показана иа рис. 10.2, а. Эта станция рассчитана
ни установку трех насосов ниже уровня жидкости в резервуаре. По
1акой схеме устраивают иасосиые станции не более чем на четы-
ре насосных агрегата.
На рнс. 10.2.6 изображена схема прямоугольной о плане стан-
ции, совмещенной с прямоугольным приемным резервуаром. Пол
машинного зала и дно приемного резервуара расположены на од-
noil отметке, горизонтальные насосы работают под заливом (с под-
пором со стороны резервуара). Машинный зал отделен от резер-
иуара железобетонной водонепроннцаемой стеноп. В помещении
приемного резервуара установлены решетки, оборудованные меха-
ническими граблями. Такая схема компоновки широко применяет-
1 Отличие схемы, изображенной
на рис. 10.2, е, от рассмотренной
состоит в том, что пол машинно-
го зала расположен выше уровня воды в приемном резервуаре н
насосы работают со всасыванием. Такую схему компоновки иног-
да применяют для малых и средних станций при условии, что в их
основании залегают твердые или скальные грунты.
Компоновка насосной станции при раздельном расположении
машинного зала и приемного резервуара показана на рис. 10.3. По
такой схеме устраивают насосные станции дли перекачки производ-
ственных сточных вод, выделяющих вредные и взрывоопасные га-
ме
эы, а также станции с глубоким заложением подводящего коллек-
тора. В последнем случае круглый в плане приемный резервуар
сооружают опускным способом, а прямоугольный машинный зал
с подсобными помещениями — обычным способом.
При такой компоновке насосной станции машинный зал н другие
помещения полностью изолируются от приемного резервуара. Не-
достатками схемы являются высокая стоимость здания и сравни-
тельно большая длина всасывающих линий. Всасывающие линии
устраивают нэ стальных труб, прокладываемых непосредственно
в грунте, а при слабых грунтах — в галерее, соединяющей машин-
ный зал с приемным резервуаром.
Приведенные схемы компоновки не исчерпывают многообразия
конструктивных решений насосных станций. Например, по схеме,
изображенной на рис. 10.2, а, можно устроить и насосную станцию
с горизонтальными насосами, а по схеме, изображенной на рис.
10.2, б, — с вертикальными и т. п., но эти схемы являются пример-
ными схемами компоновки канализационных насосных станций ос-
новных типов.
Тип насосной станции зависит от места ее расположения. В свою
очередь расположение насосной станции зависит от ряда условий:
рельефа местности, гидрогеологической снтуацин и санитарных
норм.
По санитарным нормам, например, расстояние между зда-
нием насосной станции, перекачивающей хозяйственно-бытовые
сточные воды, и жилым или общественным зданием должно быть
не менее 25 м.
Участок для сооружения насосной станции должен находиться
на территории, не заливаемой паводковыми водами. При его выбо-
ре следует предусматривать возможность устройства аварийного
сброса (на случай перерыва в снабжении электроэнергией и дру-
гой аварийной ситуации).
Насосные станции, перекачивающие сточные воды с какого-ли-
бо объекта (города, предприятия), следует располагать как мож-
но ближе к объекту, так как в этом случае уменьшается длина
дорогостоящих самотечных коллекторов.
§ 55. Приемные резервуары н их оборудование
Приемные резервуары предназначены для кратковременного ре-
гулирования притока сточных вод, подводимых к насосам. Эти ре-
зервуары могут быть отделены от насосной станции или совмещены
с ней Отдельно стоящие резервуары, котя и обеспечивают лучшие
санитарные условия обслуживания станции, но значительно дороже
совмещенных и поэтому применяются сравнительно редко.
Резервуары состоят из рабочей (приемной) части, куда посту-
пает сточная жидкость, и расположенного над ней помещения для
оборудования (дробилок, транспортеров и т. д. ). В этом же поме-
щении размещают и механическую часть решеток.
Глубину рабочей части приемного резервуара принимают рав-
ной 1,5—2 м, считая от лотка подводящего коллектора. На участ-
149
ке расположения всасывающих труб насосов устраивают приямок
глубиной 0,5—0,7 м. Дно резервуара должно быть с уклоном не
менее 0,1 п сторону приямка.
Для взмучивания осадка в резервуар подводят жидкость по от-
ветвлению от напорной трубы. Этим же ответвлением пользуются
при опорожнении напорного трубопровода. В резервуар должна
быть подведена также линия от напорного водопровода техничес-
кой воды для смыва загрязнении со стен и пола.
Приемные резервуары оборудуют решетками (ручными или ме-
ханизированными) , дробилками, корытами, тележками, контейнера-
ми и другим» приспособлениями для удаления крупных отбросов.
Решетин устанавливают на выходе из канала, подводящего во-
ду к резервуару, с целью предотвращения попадания в насосы круп-
ных отбросов. Ширину проэоров в решетках выбирают в зависимос-
ти от типоразмеров насосов, установленных на станции.
Марка насоса
Ширина Прозо-
ров решетки,
мм 40
Продолжение
Марна насоса ФГ8О0/ ФГ1000/28
Ширина проэо-
ров решетки,
Если насосная станция подает сточные воды непосредственно
на очистные'сооружения, то проэоры решеток принимают равны-
ми 15 мм.
Общий фронт (ширину) решеток подбирают так, чтобы ско-
рость движения жидкости в прозорах не превышала 0,8—1 м/с,
а перепад на решетке был не более 5—10 см.
Решетки обслуживают с площадки, поднятой на 0,5 м выше
уровня сточных вод в приемном резервуаре. Со всех сторон (кроме
проема для решетки) площадку ограждают перилами высотой 1 м.
Решетки с ручной очисткой устанавливают, когда количество
задержанных отбросов меньше 0,1 м'/сут. При большем количестве
осадков используют решетки с механическими граблями.
Существует несколько конструкций механизированных решеток,
отличающихся по схеме очистки и месту расположения исполни-
тельного механизма. На рис. 10.4 показана решетка с механически-
ми граблями, движущимися спереди (по ходу жидкости). Такие
решетки типов МГ и МГТ состоят из следующих основных узлов:
приводкой станции (электродвигатель с редуктором), приводной
цепи, звездочек н двух тяговых цепей. Между цепями закреплены
граблины. Двигаясь снизу вверх, граблккы извлекают задержанные
на решетке отбросы и поднимают их вверх, откуда они удаляются
сбрасывателем на транспортерное устройство. Такие решетки вы-
пускают девяти типоразмеров для каналов шириной от 800 до 2000 мм
с пропускной способностью по воде от 26 до 185 тыс. м'/сут.
ISO
Применяются решетки и
других типов, например верти
кальные решетки с исполни
тельным механизмом, располо
жениым вне сточной жидкости
В отличие от решетки преды
душей конструкции цепь и эвез
дочки этой решетки не сопри
касаются со сточкой жидко
стью, а движение граблин осу
шествляется с помощью рыча
гов и направляющих лланок.
Ряс. 10.6. Комбинированная решетке-дробилка РД-500
/ —oisu эпюр!; Э —корпус; 3— OiptOi": 4 — элыпвчдоннкль; S — огр1шдсннс:
Для измельчения задержанных на решетках отбросов применя-
ют специальные машнны-дробилки. Наибольшее распространение
получили дробилки молоткового типа. Такие дробилки (рис. 10.5)
действуют следующим образом: отбросы, загружаемые через л юн,
попадают на вращающийся ротор, состоящий из параллельно ус-
тановленных дисков, между которыми по окружности свободно
подвешены молотки. При вращении ротора отбросы увлекаются
дисками, попадают между молотками и зубчатыми граблями и
дробятся. В корпус дробилки непрерывно подается вода для смы-
ва раздробленных отбросов, которые через перфорированную ре-
шетку проваливаются вниз и попадают а приемный резервуар. Та-
кие дробилки марки Д-Э выпуска'Ют трех типоразмеров: произво-
дительностью 600; 1000 и 2000 кг/ч
Механические решетки и дробилки нельзя полностью автомати-
зировать, и некоторые операции по выгрузке и перегрузке отбросов
обслуживающему персоналу приходится выполнять в тяжелых ан-
тисанитарных условиях. Поэтому в настоящее время внедряется бо-
лее совершенная схема задержания и измельчения отбросов с по-
мощью комбинированных решеток-дробилок (комминуторов).
152
Разработано два типа решеток-дробилок: дли установки на тру-
бопроводах и для установки в открытых каналах. Решетка-дробил-
ка второго типа РД-600 показана на рис. 10.6. Принцип ее действия
достаточно прост. Из канала сточная жидкость попадает иа враща-
ющийся барабан со щелевыми отверстиями. Мелкие отбросы пере-
мешаются к трепальным граблям, укрепленным на неподвижном
корпусе. На барабане закреплены резцы, которые при взаимодей-
ствии с граблями измельчают отбросы. Размельченные отбросы по-
падают внутрь барабана и удаляются вместе с потоками жидкости.
Пропускная способность решетки-дробилки РД-600 — 2000 ма/ч
(по воде).
Принцип действия комбинированной решетки-дробилки типа
РД-200 пропускной способностью по воде 60 м3/ч тот же, что н
решетки-дробилки типа РД-600, но устанавливается она в трубо-
проводе и может сбрасывать размельченные отбросы вместе со
сточной жидкостью в трубопровод.
§ 56. Расположение насосных агрегатов
и трубопроводов в машинном зале
Число рабочих насосных агрегатов в насосной станции следует
определять по расчетному притоку с учетом характеристики на-
сосов, диаметра и длины напорным трубопроводов.
Число резервных насосов зависит от числа рабочих агрегатов
на станции. Если на станции установлены один или два однотип-
ных агрегата, то предусматривают один резервный насос. При
большем числе однотипных агрегатов устанавливают два резерв-
ных насоса.
Всасывающие патрубки большинства канализационных насо-
сов расположены с торца корпуса, поэтому в канализационных на-
сосных станциях насосы удобнее размещать в один ряд. Такое рас-
положение насосов обеспечивает прямолинейную трассировку
всасывающих трубопроводов.
В насосных станциях глубокого заложения предпочтительнее
применять вертикальные насосы, что позволяет сократить разме-
ры машинного зала и улучшить условия работы обслуживающего
персонала.
В канализационных насосных станциях для каждого насоса,
как правило, устраивают отдельный всасывающий трубопровод,
укладываемый с подъемом от всасывающей воронки до насоса.
Диаметр всасывающей липни устанавливают, исходя из скорости
движения жидкости в них около 0,6—1,5 м/с. Для коротких вса-
сывающих линий допускается скорость до 2 м/с.
Приемных и обратных клапанов на всасывающих линиях не
устанавливают, а оборудуют их приемными воронками, диаметр
которых составляет 1,3—1,5 диаметра всасывающей трубы. При-
емные воронки следует устанавливать так, чтобы расстояние от
низа воронки до дна приямка было не менее диаметра ее входно-
ю отверстия.
На всасывающих ли-
ниях насосов, работаю-
щих под заливом, уста-
навливают задвижку. Ме-
жду задвижкой и насосом
располагают монтажный
патрубок такой длины,
при которой можно от-
крыть крышку насоса со
стороны всасывания без
его демонтажа.
Диаметр напорных
трубопроводов в пределах
насосной станции должен
обеспечить скорость дви-
жения жидкости 1,2—
2,5 м/с.
Трубы укладывают на
полу машинного зала или
располагают над агрегатом вдоль стен, монтируй их на кронштей-
нах. Над трубами большого диаметра пли возле них устраивают
площадки для обслуживания задвижек и другой арматуры. Для
опорожнення напорных труб прелусматрнваетсн патрубок-выпуск
в приемный резервуар. Задвижку выпуска располагают в машин-
ном зале.
Задвижки на канализационных насосных станциях устанавли-
вают на горизонтальных участках трубопроводов так, чтобы их
диски были расположены вертикально. Иначе при длительном пе-
рерыве в подаче сточной жидкости на диенах могут скопиться
осадки, которые вызовут их заклинивание в корпусах задвижек.
Насосы на канализационных насосных станциях следует уста-
навливать под заливом. Допускается такая установка насоса, что-
бы его корпус находился выше расчетного уровня сточной воды в
резервуаре. В этом случае следует предусматривать установку двух
вакуум-насосов с вакуум-котлом или двух эжекторов (одни из них
резервный).
В насосных станциях для перекачки осадка насосы устанавли-
вают так, чтобы они всегда были полностью пол заливом.
В отличие от водопроводных станций при перекачке сточных
вол между канализационным насосом и вакуум-насосом устанав-
ливают предохранительный резервуар для защиты вакуум-насоса
от попадания в него сточной жидкости.
Схема установки вакуум-насоса на канализационной насосной
станции приведена на рис. 10.7. Обычно устанавливают два ва-
куум-насоса с одним циркуляционным и одним предохранительным
бачками, оборудованными водомерными стеклами. В остальном
схема и порядок заливки насосов остаются такими же, как и на
водопроводных станциях.
§ 57. Аварийные выпуски
Аварийные выпуски предназначены дли зашиты насосной стан-
ции от затопления сточными водами при внезапной остановке на-
сосов путем сброса сточных вод в ближайший водоем или овраг.
Согласно СНнП устройство аварийного выпуска для насосных
станций, перекачивающих загрязненные сточные воды, допускает-
ся только по согласованию в каждом отдельном случае с органа-
ми Госсаиинспекции.
Как правило, аварийный выпуск устраивают из ближайшего к
станции смотрового колодца на подводящем коллекторе. В этом
колодце устанавливают два шибера или две задвижки: на ава-
рийном выпуске и иа подводящем коллекторе. В период нормаль-
ной работы насосной станции шибер на подводящем коллекторе
открыт, а на аварийном выпуске закрыт и опечатан. При аварии
открывают шибер на аварийном выпуске и закрывают на подво-
дящем коллекторе.
Диаметр аварийного выпуска рассчитывают на пропуск мак-
симального часового раскола при работе выпуска полным сечени-
ем под напором 1—3 м, т.е. при подтоплении подводящего кол-
лектора. Величину подтопления уточняют по местным условиям.
Место выхода аварийного выпуска в водоем или овраг должно
быть в каждом отдельном случае согласовано с органами Госсан-
ннспекцнн. Если шибер или задвижка аварийного выпуска элект-
рифицированы, то следует предусматривать возможность управле-
ния этим шибером (задвижкой) из центрального диспетчерского
пункта. Кроме того, необходимо предусмотреть возможность уп-
равления шибером от местного аварийного источника тока.
Затворы в камере аварийного выпуска должны быть снабжены
электрифицированным приводом (за исключением выпусков ма-
лых неавтоматизированных насосных станций). Электрифициро-
ванный привод затворов должен быть подключен к сети аварий-
ного питания насосной станции, а затворы, кроме электрифициро-
ванных, должны быть оборудованы и ручным приводом. Затвор
пли задвижка на аварийном выпуске должны быть плотно закры-
ты и опечатаны органами Госсанинспекции.
На аварийных выпусках в целях предупреждения загрязнения
окружающей местности и водоемов предусматривают устройство
накопителей, откуда после ликвидации аварии накопившиеся сточ-
ные воды удаляют в подводящий коллектор насосной станции с
помощью привозных аварийных насосов.
§ 58. Вспомогательные н бытовые помещения
канализационных насосных станций
Условия труда обслуживающего персонала на канализацион-
ных насосных станциях осложняются тем, что работники вынуж-
дены соприкасаться с жидкостью, имеющей большое количество
механических, химических и бактериальных загрязнений. В ряде
случаев химические загрязнения могут быть токсичными, а банте-
155
рнальныс содержат болезнетворные микробы. Поэтому па кана-
лизационных насосных станциях должны быть приняты все меры
для охраны труда персонала. Прежде всего это относится к вен-
тиляции. Помещения насосной станции, особенно приемный ре-
зервуар с грабельным отделением, должны иметьпадежнуювенти-
ляцию. В насосной станции с обслуживающим персоналом необ-
ходимо предусматривать помещения для душевой и раздевалки с
раздельным хранением спецодежды. К зданию насосной станции
должен быть подведен хозяйственко-пнтьевой водопровод.
Так как для смыва грязи с полов в грабельном помещении при-
емного резервуара используется вода, то для предотвращения по-
падания загрязнений в водопроводные трубы при аварии на во-
допроводной сети подводку воды в приемный резервуар от хозяй-
ственно-питьевого водопровода осуществляют с устройством бака
разрыва струи. Бак разрыва струн устанавливают в верхней час-
ти здания насосной станции. В случае необходимости волу из бака
забирают специальным насосом и подают се в сеть технического
водопровода насосной станции. Вместимость бака разрыва струи
в зависимости от мощности насосной станции принимают от 0,5
до 5 м*.
§ 59. Примеры компоновки
канализационных насосных станций
При проектировании канализационным насосных станций
(правда, в меньшей степени, чем при проектировании водопровод-
ных) используется возможность компоновки в одном и том же ти-
повом здании разных технологических схем насосных агрегатов и
трубопроводов.
На рнс. 10.8 приведен разрез типовой канализационной насос-
ной станции на два насоса типов ФГ-29/40 и ФГ-51/58, при глубнне
заложения подводящего коллектора 4—7 м. Общая подача стан-
ции 20—90 мэ/ч. Типовой проект может быть использован для уст-
ройства как районной, так н главкой насосной станции (для не-
больших объектов).
Эта насосная станция предназначена для перекачки хозяйст-
венно-бытовых и близких и ним по составу производственных сточ-
ных вод с нейтральной или слабощелочной реакцией. Насосная
станция имеет круглую в плане подземную часть диаметром В м и
наземную прямоугольную часть размером 9X9 м.
В подземной части здания расположены машинный зал, а так-
же отделенные от него водонепроницаемой стенкой приемный ре-
зервуар и грабельное помещение. В наземной части здания раз-
мещаются щиты управления двигателями, приборы контроля и
устройства автоматики, вентиляционно-отопнтсльное оборудование,
служебные помещения, душевая, санитарный узел, монтажные
площадки и грузоподъемные устройства.
Вместимость приемного резервуара составляет около 35 м1, что
соответствует объему сточных вол, перекачиваемых насосом
ФГ 81/18 (при максимальной подаче) в течение 23 мин. Дно при-
Оилжа; В — tmi
Рис. IO.B. Канализационная насосная станция на два насоса
тар: l-iatiuip«uni
им армией; * — *•■ 1
— ■•состА агрегат
•-много резервуара имеет уклон 0,1 к приямку для всасывающих
поролон насосов.
Грабельное помещение оборудовано вертикальной решеткой с
механизированной ояисткой типа РМВ 600/800 и молотковой дро-
бнлкой типа Д-Эа. Кроме того, здесь установлены резервная ре-
шетка с ручной очисткой и дырчатое корыто для сброса загрязне-
ний с резервной решетки. Перед решетками в каналах предусмот-
рены щитовые затворы. Количество отбросов, задерживаемых
решеткой, колеблется в пределах 0,1—0,2 м'/сут.
В машинном зале насосной станции установлены под заливом
два насоса ФГ 81/18, один из которых резервный. Предусмотрено
автоматическое включение и выключение насосных агрегатов в
зависимости от уровня сточных вод в приемном резервуаре. Насосы
включают при открытых задвижках на напорных линиях. Задвиж-
ки имеют ручной привод и закрываются только при ремонте агре-
гатов.
В насосной станции запроектировано два напорных трубопро-
вода, но в ряде случаев (например, при небольшой длине напор-
ного трубопровода) можно устраивать только один. Для взмучи-
вания осадка в приемном резервуаре и смыва отбросов с деталей
дробилки предусмотрено ответвление от напорного трубопровода
диаметром 50 мм.
Сальники фекальных насосов имеют гидравлическое уплотне-
ние с питанием водопроводной водой под давлением, большим, чем
давление, развиваемое фекальным насосом. Для подачи воды в
сальники установлены два (один резервный) вихревых насоса
1В-0.9 м. Питание водой этих насосов осуществляется через бак
разрыва струн.
Дренажные воды, а также воды от мытья полов и аварийных
наливов удаляются основными фекальными насосами через трубы
диаметром 20 мм, присоединенные к всасывающим патрубкам и
опущенные в приямок.
Расход перекачиваемой жидкости измеряют электромагнитны-
ми расходомерами, установленными на напорных трубопроводах.
Расход можно измерять также с помощью расходомеров перемен-
ного перепада, приняв в качестве сужающих устройств трубы Вен-
тур н.
Для монтажа и ремонта оборудования предусмотрены ручные
передвижные тали и кошки грузоподъемностью 0,5 т — в машин-
ном зале и 1 т — в грабельном помещении.
Размеры насосной станции позволяют в случае необходимости
увеличить ее пЪдачу путем установки насосов с большей подачей
или третьего насоса.
На рис. 10.9 приведен чертеж насосной станции с тремя гори-
зонтальными насосами типа ФГ-II5/38; ФГ-81/31 или ФГ-81/18.
Круглая в плане подземная часть разделена железобетонной пере-
городкой на две равные части: машинный зал и резервуар. В ма-
шинном зале установлены насосы //, которые подают сточную
воду в водоводы 6, дренажный насос 12 и насос 10 для подачи
воды на уплотнение сальников. В подземной части здания над ма-
шинным залом установлена ручная таль 7. В резервуаре разме-
щены всасывающие трубопроводы 5 и труба для взмучивания
осадка 4. В резервуар входит подводящий коллектор /. Над ре-
зервуаром на перекрытии установлены загрузочный лоток 2 и вер-
15В
Л-А План
Pit 10.9. Канализационная насосная станин я на три агрегата
тккальная механизированная решетка 3. На отводе от подводяще-
го коллектора установлена решетка с ручной очисткой и дырча-
тым корытом. Это оборудование установлено на случай поломки
основного оборудования — механизированной решетки н дробил-
ки 9; в этом случае сточные воды направляются на решетку 8 с
ручной очисткой.
§ 60. Установки для пневматической перекачки
сточных вод
В ряде случаев приходится перекачивать небольшие количест-
ва хозяйственно-бытовых или производственных сточных вод. При-
менение центробежных насосов, имеющих большую подачу и тре-
бующих устройства открытого приемного резервуара, в таких слу-
чаях нерационально. Поэтому для перекачки небольших количеств
сточных вод нашли применение пневматические установки. Такая
пневматическая установка состоит нэ двух колодцев: приемного н
рабочего (рис. 10.10,а). В приемном колодце установлены решет-
ка и дырчатая корзина для задержания и удаления крупных за-
грязнений, а в рабочем колодце диаметром 2 м размещена пнев-
матическая установка УППВ-20 (см. рис. 10.10,6). Установка
УППВ-20 представляет собой стальной сварной резервуар с внут-
ренним цилиндром, в крышку которого вварена крестовина для по-
лающего трубопровода. В резервуар вмонтированы напорный тру-
бопровод диаметром 100 мм и трубопровод сжатого воздуха диа-
метром 20 мм. На трубопроводе сжатого воздуха установлен
ipcxходовой кран, который может занимать одно из трех рабочих
положений. В резервуаре помещен поплавок без дна с крышкой
159
в виде конусного клапана и со штоком. На верхнем конце штока
шарнирко закреплен шатун, соединенный с рычагом трехходового
крана.
При заполнении резервуара сточной жидкостью поплавок мед-
ленно поднимается, шток поворачивает рычаг трехходового крана
и разобщает заполненный сточной жидкостью резервуар с атмо-
сферой. При дальнейшем подъеме поплавка трехходовой кран от-
крывает сжатому воздуху доступ в резервуар.
Под давлением воздуха сточная жидкость вытесняется из верх-
ней части резервуара во внутренний цилиндр. При этом поплавок
быстро поднимается и клапан плотно закрывает входное отвер-
стие. Трехходовой кран полностью открывает доступ сжатому воз-
духу в резервуар, и жидкость под давлением поступающего воз-
духа вытесняется в напорную трубу.
При снижении уровня жидкости поплавок с клапаном остается
в верхнем положении, так как сила тяжести его меньше силы, соз-
даваемой снизу давлением воздуха на клапан. После вытеснения
всей жидкости воздух прорывается в напорный трубопровод, и
давление в резервуаре снижается до атмосферного. Поплавок с
клапаном при этом опускается вниз, трехходовой кран перекрыва-
ет доступ сжатого воздуха в резервуар, сообщающий его полость с
атмосферой, а через входное отверстие начинает поступать сточная
жидкость, и цикл повторяется вновь.
Установка может обеспечить подачу до 20 м3/ч сточной жидко-
сти на высоту до 7 м. При подаче сточной жидкости, равной 20; 10
и 1,5 мэ/ч. расход сжатого воздуха составляет соответственно 56;
28 и 4 м'/ч.
160
Пневматические установки компактны, герметичны (что осо-
бенно благоприятно в санитарном отношении), автоматика их
проста и надежна. Их можно устанавливать в подвалах жилых
зданий и производственных помещений.
Пневматические установки целесообразнее всего применять на
объектах, имеющих сеть сжатого воздуха, например на промыш-
ленных предприятиях. Однако эти установки можно использовать
и в комплекте с автоматическими компрессорными установками с
ресиверами (например, типа ГЛРО-155) на объектах, не имеющих
централизованной сети сжатого воздуха. Пневматические установ-
ки УППВ-20 серийно изготовляются на воронежском заводе «Вод-
машоборудованне».
§ 61. Насосные станция для перекачкя
канализационных ялов, осадков я шламов
На сооружениях для обработки и очистки сточных вод образу-
ются нлы и осадки, которые необходимо периодически или непре-
рывно удалять. На сооружениях для биологической очистки сточ-
ных вод необходимо, кроме того, обеспечивать циркуляцию актив-
ного ила. Для этих целей устраивают специальные так называемые
иловые насосные станции. Они отличаются от насосных станций
бытовой канализации отсутствием решеток н дробилок. Для пере-
качки осадков применяют как правило, обычные фекальные на-
сосы.
Резервуары для осадка (ила) устраивают как совмещенными с
насосной станцией, так и отдельно стоящими. Их вместимость оп-
ределяется количеством ила от разового выпуска из первичных
отстойников или метантенков. Вместимость резервуара станций
перекачки циркулирующего активного ила определяется 15-мннут-
ной подачей наибольшего из установленных насосов.
В зависимости от расположения отдельных сооружений стан-
ций очистки сточных вод и их высотной схемы в насосной станции
для перекачки осадка из первичных отстойников могут быть уста-
новлены и насосы для перекачки уплотненного активного ила. При
этом в зависимости от требуемой подачи уплотненный активный ил
можно перекачивать насосами для перекачки осадка из первичных
отстойников или устанавливать для этого специальные насосы.
В ряде случаев приемный резервуар сырого осадка (из первичных
отстойников) можно использовать и для приема уплотненного ак-
тивного ила из илоуплотннтелей.
Приемные резервуары иловых насосных сталцнй часто исполь-
зуют в качестве дозирующей емкости для загрузки метантенков, а
также как накопители технической воды (или очищенной сточной
жидкости) для промывки илопроводов. В этих случаях они состоят
кз двух одинаковых отделений, соединенных перепускной трубой
с установленной на ней задвижкой. Уклон для резервуара к при-
ямку должен быть не менее 0,15—0,20. Для предупреждения уп-
лотнения осадка в резервуаре необходимо предусматривать его
перемешивание. Кроме того, в резервуарах проектируют трубопро-
161
Рис. 10.11. Иловая насоснан ставная
о ■ 6-iuiiH я* otntrv« соответственво 1.0 я 4,0; / — плунжерные гмсосы; J —тпориы»
трубопровод 3 — яйсоси ui пережачы осшка; 4 — н»сос яла псрначан у плотя иного *■
тнмс-го юн; 5 — дреншныв прмно!
воды для их промывания. Промывку резервуаров и трубопроводов
осуществляют, как правило, очищенной сточной жидкостью.
При перекачке осаднов некоторых производственных сточных
вод, например осаднов металлургического производства (газоочи-
стка доменного цеха), содержащих абразивные вещества, приме-
няют насосы и оборудование, выполненные из материалов, стойких
к истиранию. Резервуары и шламопроводные коммуникации прн
этом проектируют так, чтобы предотвращалась возможность скоп-
ления и уплотнения шлама.
На рис. 10.11 показана насосная станция перекачки ила из от-
стойников производственных сточных вод, оборудованная тремя
плунжерными насосами, одни из которых резервный. На этой же
станции установлены насосы для промывки трубопроводов, для
опорожнения отстойников н для откачки всплывающих жнров.
В машинном зале установлена крап-балка с ручным управлением.
В пристройке к надземной части станции предусмотрены помеще-
ние для электрооборудования и вентиляционная камера.
ГЛАВА II. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ,
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
И АВТОМАТИЗАЦИЯ НАСОСНЫХ СТАНЦИЯ
§ 62. Электропитание насосных станций
н краткие сведения об электродвигателях
Насосные станции снабжаются электроэнергией, как правило,
от централизованных источников электроэнергии —энергосистем
через систему линий электропередач.
Степень надежности электропитания зависит от категории на-
сосной станции. Насосные станции первого класса надежности
должны снабжаться электроэнергией от двух независимых источни-
ков, каждый из которых может обеспечить 100%-ную потребность
станции в электроэнергии. Для электропитания насосных станций
первой н второй категорий надежности, как правило, используют-
ся две высоковольтные линии напряжением Э—10 кВ (для насос-
ных станций с высоковольтными двигателями 3—6 кВ).
Насосные станции, потребляющие сравнительно небольшую
мощность, можно снабжать электроэнергией по фидерам ннзкого
напряжения от ближайшей трансформаторной подстанции. В на-
сосных станциях, получающих электропитание от линий высокого
напряжения, устраивают помещения для понизительных трансфор-
маторов соответствующей мощности.
Категорию электропрнемников насосных станций (для обеспе-
чения надежности электроснабжения) определяют в соответствии
с правилами устройства электроустановок (ПУЭ-76).
На насосных станциях применяют, как правило, асинхронные и
синхронные электродвигатели переменного трехфазного тока.
Электродвигатели трехфазного тока выпускают на стандартные
напряжения 220; 380; 500; 6000 и 10000 В. Для насосных агрегатов
мощностью до 200 кВт применяют так называемые низковольтные
электродвигатели на напряжение 220/360 и 500 В, а для более мощ-
ных агрегатов — высоковольтные электродвигатели на напряжение
6 н 10 кВ.
Наиболее простыми и распространенными являются асинхрон-
ные двигатели. В зависимости от типов обмоток роторов разли-
чают асинхронные электродвигатели с короткозаикнутым ротороы
(так называемые короткозаикнутые) и с фазовый ротором. Для
163
насосов и другого оборудования станции более других подходят
короткозамкнутые асинхронные двигатели, так как их можно вклю-
чать без дополнительных пусковых устройств, а пусковой момент
таких двигателей позволяет вводить их в работу под нагрузкой.
Пусковой ток в асинхронных двигателях с короткоэамкнутым
ротором может быть в 3—7 раз выше номинального тока. Согласно
ПУЭ падение напряжения при запуске нороткоэамкиутых электро-
двигателей не должно превышать 10—15% значения номинального
напряжения, поэтому очевидно, что можно применять короткозамк-
нутые двигатели с непосредственным включением лишь сравни-
тельно небольшой мощности (до 100—200 кВт в зависимости от
мощности подстанции).
Для уменьшения пускового тока короткозамкнутых асинхрон-
ных двигателей применяют следующие методы: а) переключение
обмоток статора со «звезды» при запуске на «треугольник» при до-
стижении нормальной частоты вращения; б) ступенчатый запуск
с дополнительными сопротивлениями в цепи статора; в) запуск с
использованием пусковых автотрансформаторов. Однако эти прие-
мы требуют дополнительных устройств, что затрудняет автомати-
зацию и снижает преимущества асинхронных двигателей.
Синхронные электродвигатели требуют предварительного раз-
гона ротора, для чего в их роторе имеется дополнительная корот-
козамкнутая обмотка. Эта же обмотка служит для сглаживания
колебаний скорости ротора и тока статора при изменении напря-
жения или частоты тока в сети.
Синхронные электродвигатели имеют высокий коэффициент
мощности и устойчиво работают при колебаниях напряжения в
сети. Поэтому, когда требуются двигатели мощностью более 250—
300 кВт, рекомендуется устанавливать синхронные электродвига-
тели.
Номинальная частота вращения электродвигателей зависит от
числа пар полюсов обмотки статора (табл. 11.1).
Таблица 11.1
ЧИСЛО П*р ПОЯкХО!
ЧКТОТ1 |р»Щ(ИНЯ ДШГ1ТСЛЯ. НИН^1
с ни * реи яо го [ кннроиногп
3000
1500
1000
750
600
2890-2970
1450—1480
970-985
730-735
585-590
Электродвигатели по степени их защиты от воздействия внешней
среды выпускают в различных исполнениях (незащищенное, за-
щищенное, закрытое, брыэгозащищенное и т.д.). Электродвигате-
ли, устанавливаемые в помещениях, должны иметь защищенное
исполнение.
В сырых помещениях следует устанавливать электродвигатели
в капле- или брыз[-©защищенном исполнении с влагостойкой изо-
ляцией. В заглубленных или шахтных насосных станциях в зави-
снмостн от их назначений, глубины н совершенства устройств для
яснтнляцни помещения машинного зала применяют электродвига-
тели защищенного нлн закрытого исполнения с принудительной
вентиляцией.
В тех случаях, когда на одном нлн нескольких агрегатах на'
сосной станции требуется регулирование подачи и напора путем
изменения частоты вращения, применяют регулируемые электро-
приводы. Применяя многоскоростные электродвигатели, можно
осуществлять ступенчатое регулирование частоты вращения путем
изменения числа включенных пар полюсов. Выпускаются двух- и
четырехскоростные асинхронные двигатели мощностью до 100 кВт
и высоковольтные двухеноростпые двигатели большей мощности.
Для привода вертикальных насосов можно использовать двигате-
ли серии ДВДА каприжением 6 кВ, мощностью 500—1400 кВт с
синхронной частотой вращения 500/300; 500/375 или Э75/Э00 1/мин.
Для плавного регулирования частоты вращения применяют
электромагнитные муфты скольжения (ЭМС), которые внлючают
между двигателями и насосом. Изменение частоты вращения осу-
ществляется путем изменения скольження привода. Промышлен-
ность выпускает шесть типоразмеров электромагнитных муфт се-
рии ИМС с частотой вращения от 1000 до 3000 l/мин. Этими муф-
тами можно комплектовать электроприводы мощностью до 240 кВт.
Применяют н приводы, работающие по схеме асинхронпо-вен-
тпльного каскада (АВК). В АВК частоту вращения регулируют,
изменяя скольжение двигателя путем введения в цепь фазового
ротора добавочной ЭДС. Промышленность выпускает преобразо-
ватели серии ПАВК Для использования в приводе по схеме АВК на
мощность от 360 до 1440 кВт. Подготовлены к выпуску ПАВК на
большие мощности.
§ 63. Распределительные устройства
и трансформаторные подстанции
Распределительные устройства и трансформаторные подстан-
ции служат для преобразования напряжения переменного тока и
распределения его по подводкам к электродвигателям и другим
потребителям электроэнергии.
В состав оборудования распределительного устройства и транс-
форматорной подстанции напряжением 6 и 10 кВ входят силовые
трансформаторы, масляные выключатели и разъединители, токо-
ведущне части, трансформаторы тока и напряжения, измеритель-
ные приборы п вспомогательное оборудование.
Трансформаторы — это электромагнитные устройства, в кото-
рых переменный ток одного напряжения преобразуется в перемен-
ный ток другого напряжения. Трансформаторы, предназначенные
для питания электроэнергией двигателей и осветительной сети, на-
зываются силовыми. Для питания измерительных приборов и
вспомогательных цепей управления применяют измерительные
трансформаторы тока и напряжения. Как правило, силовые транс-
форматоры устанавливают в специальных камерах здания насос-
165
ной станции. Эти камеры должны иметь отдельный вход и несго-
раемые стены, перекрытие и пол.
Масляные выключатели служат для выключения электричес-
ких цепей при напряжении более 380 В. Они являются основными
элементами высоковольтных распределительных устройств и слу-
жат как для включения, отключения и переключения высоковольт-
ных цепей при нормальном режиме, так и для автоматического от-
ключения фидеров, трансформаторов и двигателей при коротких
замыканиях на них.
Масляные выключатели бывают двух основных типов: бако-
вые—с большим объемом масла и горшновые — с малым объемом
масла, используемого в качестве дугогасящей жидкости. В распре-
делительных устройствах напряжением 6 и 10 кВ наибольшее рас-
пространение получили горшковые масляные выключатели типа
ВМГ (рнс. 11.1) и выключатели ВМП подвесной конструкции.
Неподвижные ноктакты и дугогасящие устройства выключатели
расположены внутри масляных банов /, укрепленных с помощью
изоляторов 2 на металличесной раме. При выключении установки,
входящие в бак (цилиндр), через проходные изоляторы 3 и кон-
тактные стержни 4 приводятся в движение рычагом 5 и фарфо-
ровой вставной 6 от продольного вала в верхней части рамы. Вклю-
чение производится вручную, а отключение автоматически—пру-
жинами, взводимыми при включении. Следует помнить, что
баки-цилиндры / во время работы выключателя находятся под
напряжением и прикасаться к ним нельзя. При дистанционном уп-
равлении станцией масляные выключатели ВМГ устраивают с со-
леноидным приводом.
Для отключения трансформаторов, различных устройств и ап-
паратов от источника высокого напряжения применяют одно- и
трехполюсные разъединители.
Каждое распределительное устройство внлючает сборные ши-
ны в виде полос, укрепленных шинодержателями на опорных изо-
ляторах. Шины служат для распределения энергии между транс-
форматорами и приемниками тока. Для защиты электрических
цепей от токов недопустимо большой силы применяют предохра-
нители, которые прерывают цепь, если сила тока преоыент уста-
новленный предел.
Элентрическая подстанция,,как правило, располагается в об-
щем здании насосной станции, и в нее входят следующие помеще-
ния: помещение распределительного устройства высокого напря-
жения, трансформаторные камеры и щитовые помещения низкого
напряжения. Помещения для электрооборудования компонуются
так, чтобы камеры трансформаторов примыкали н помещениям,
в которых расположены распределительные щиты.
Распределительное устройство (РУ) высокого напряжения со-
стоит из ячеек, в которых скомпонована вся высоковольтная ап-
паратура: масляные вынлючатели, разъединители, измерительные
трансформаторы, сборные шины и реле защиты. По конструкции
различают два типа РУ: комплектные распределительные устрой-
ства (КРУ) и сборные распределительные устройства.
166
Рнс. 11.1. Масляный выключатель типа ВМГ
°
• .
0
D
а
I
0
щ
=
гш
то
Рнс. 11.2. Ячейка комплектного распределения устройства серии К—Ш
/ —швиы: 2 — puHumitui Э —трнсформатор той; 4 — ыаслмнВ ■
Ячейки комплектных распределительных устройств изготовля-
ются на заводах в виде металлических шкафов и поставляются к
месту установки в собранном виде (рис. 11.2). Распределительные
шиты низкого напряжения и управления также изготовляются на
заводах и поставляются в полностью собранном виде. Щит пред-
ставляет собой металлический каркас, с передней стороны которо-
го укреплены панели из листовой стали.
На распределительном щите размешаются предохранители, ру-
бильники, трансформаторы тона, измерительные приборы, счетчи-
ки электроэнергии. На щите управления монтируются контрольно-
измерительные приборы, аппаратура релейной защиты и сигнали-
зации, а также аппаратура управления основными элементами РУ.
Щиты бывают в двух исполнениях — свободно стоящие, доступ
к которым открыт как с передней, так и с тыльной стороны, и прн-
слонные, примыкающие тыльной стороной к стене. Свободно стоя-
щие щиты располагают на расстоянии 0,8 м от стены, а прислон-
ные — непосредственно у стен. При этом перед щитами необходи-
мо предусмотреть проход для обслуживающего персонала не ме-
нее I м.
§ 64. Основы автоматизации насосных станций
Автоматизация машин, установон и производственных процес-
сов является в настоящее время одним из важнейших направлений
технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства.
Оборудование насосных станций и режимы его работы позво-
ляют сравнительно легно автоматизировать эти сооружения. Авто-
матизация обеспечивает управление насосными агрегатами без
постоянного присутствия обслуживающего персонала, повышает
надежность работы станции, сохранность ее оборудования и обес-
печивает наиболее экономичные режимы работы насосных агрега-
тов н станции в целом.
По степени автоматизации различают полностью автоматизи-
рованные и полуавтоматиэироваиные станции, а также станции,
управляемые с диспетчерского пункта.
В принципе насосные станции всех назначений следует проек-
тировать полностью автоматизированными, т.е. без постоянного
пребывания обслуживающего персонала. Однако станции со слож-
ным оборудованием, с большим числом задвижек и при наличии
агрегатов, не приспособленных для автоматизации, следует про-
ектировать как полуавтоматические с дежурным персоналом. Уп-
равление агрегатами пр,н этом должно быть централизованным
(со щита управления, установленного в здании насосной станции).
На автоматических насосных станциях все операции пуска н
остановки агрегатов, а также контроль за состоянием оборудова-
ния проводятся в установленной последовательности автоматиче-
скими устройствами без участия человека. Автоматизировано и
включение резервных агрегатов при аварийном выключении рабо-
чих установок. Автоматически с помощью приборов и реле осу-
168
ществляется также контроль за основными параметрами работы
станции, давлением в напорных трубопроводах, вакуумом (или
давлением) во всасывающих линиях, температурой подшипников
н т.п. Кроме того, предусматривается защита установок от пере-
грузок, короткого замыкания и других неполадок. При неполадках
в работе оборудования срабатывает реле защиты и агрегат выклю-
чается из работы. Последующее включение его блокируется и ста-
новится возможным только после устранения неполадок.
В насосных станциях с переменным режимом работы (напри-
мер, на канализационных станциях) автоматическое управление
насосными агрегатами осуществляют п зависимости от уровня во-
лы в резервуарах, давления или расхода в сети с помощью датчи-
ков уровня, давления, расхода и т. п.
В зависимости от общей схемы водоснабжения насосные агре-
гаты запускают как при открытых, так и при закрытых задвижках
на напорных трубопроводах. В автоматизированных станциях
удобнее осуществлять пуск насосов при открытых задвижках.
Пожарные насосы в системах пожаротушения низкого давления
управляются дистанционно из диспетчерского пункта, пожарного
депо или иного пункта управления. Если пожарные насосы в си-
стемах пожаротушения высокого давления работают на общую
сеть, то одновременно с подачей команды на нх включение авто-
матически выключаются насосы другого назначения, а также от-
ключается водонапорная башня или напорный резервуар.
В соответствии с перечисленными задачами автоматизации на-
сосных станций автоматические устройства выполняют следующие
функции:
1) создают и передают импульсы для пуска и остановки насос-
ных агрегатов;
2) осуществляют выдержку времени между отдельными опе-
рациями, связанными с пуском агрегата;
3) обеспечивают пуск насосных агрегатов в установленной по-
следовательности (как при прямом пуске, так и при ступенчатом);
4) поддерживают необходимое разрежение во всасывающей
трубопроводе;
5) открывают н закрывают задвижки на трубопроводах в со-
ответствующие периоды пуска или остановки насоса;
6) контролируют режимы пуска, работы и остановки агрегатов;
7) отключают рабочий агрегат при нарушении режима его ра-
боты и включают резервный;
8) передают сигналы о состоянии агрегатов на диспетчерский
пункт;
9) защищают агрегаты от поломок при перегреве подшипников
или при выпадении фазы н перегрузке электродвигателя;
10) производят пуск и остановну дренажных насосов;
11) поддерживают заданную температуру к проектные пара-
метры системы вентиляции здания.
Кроме выполнения перечисленных функций,
устройства могут регулировать подачу н напор,
соснымн агрегатами.
§ в5. Основные элементы
автоматического управления и контроля
Перечисленные выше функции автоматических систем насосных
станций выполняются с помощью специальных устройств и при-
способлений, ноторые подразделяются на три основные группы:
датчики, реле и магнитные контакторы.
Датчиками называются первичные измерительные элементы или
приборы, преобразующие контролируемый или регулируемый па-
раметр, в выходной сигнал, удобный для передачи и использо-
вания.
Датчини могут быть элсктрнчееннмн, пневматическими и гид-
равлическими. В системах автоматики наибольшее распростране-
ние получили элентрнческне датчики (индуктивные, емкостные,
сопротивления, фотоэлектрические и т.п.). Датчиками могут слу-
жить многие измерительные приборы, например манометры со
устроенными индуктивными или реостатными элементами, днфма-
нометры и т.д.
Реле называют устройства, ноторые под воздействием внешних
факторов (механических, гидравлических, электрических и др.)
скачнообразно меняют выходные сигналы н таннм образом уп-
равляют электрическими или пневматическими цепями. В системах
автоматизации насосных станций применяют реле следующих
типов:
реле давления, которые управляют узлами и цепями автомати-
ки в зависимости от изменения давления в трубопроводе или ем-
кости;
реле уровня, дающие импульсы на включение или выключение
агрегатов в зависимости от уровня жадности в резервуарах, ба-
ках, приямках;
струйное реле, дающее импульсы в зависимости от наличия и
направления потока жидкости в трубопроводе;
вакуум-реле, поддерживающие заданное разрежение во всасы-
вающей трубопроводе или вакуум-котле;
реле времени, дающие импульсы через определенные, заранее
заданные промежутки времени;
терморелс для контроля н сигнализации температуры подшип-
ников, сальников и. других деталей:
промежуточное реле преобразования и распределения слабых
сигналов в сигналы, достаточные для управления электрическими
цепями;
реле напряжения для обеспечения работы агрегатов при за-
данном напряжении.
Любое нэ перечисленных реле может выполнять функции ава-
рийного.
Часто в качестве реле давления применяют электрононтактный
манометр. Кроме того, существует много конструкций реле дав-
ления различного назначения, которые применяют в зависимости
от схем автоматизации.
Схема простейшего поплалкового реле уровня показана на
170
Рнс. 11.3. Реле уровня
— поплмяоам; 6 — >л*п родим
рис. П.З, о и иа рис.
11.3, б приведена схема
электродного реле уров-
ня. Более подробно прин-
ципы действии реле раз-
личного назначения опи-
саны в руководствах по
автоматизации*.
Контакторы или маг-
нитные пускатели — это
устройства, включающие
цепи с большой силой то-
ка с помощью импульсов
тока относительно не-
большой силы. В зависи-
мости от допустимой
мощности на контактах
пускателя они различают-
ся по номерам. Контакто-
ры выпускают на большую мощность, чем магнитные пуснатели.
До недавнего времени схемы автоматического управления на-
сосными агрегатами собирали на месте из различных узлов, реле,
магнитных пускателей и другой необходимой аппаратуры. Такие
схемы монтировались долго и не всегда отвечали требованиям на-
дежности.
В настоящее время промышленность освоила серийный выпуск
около 20 типов унифицированных станций серии ПЭХ дли автома-
тического управления насосными агрегатами. Эти станции могут
служить для автоматизации насосных агрегатов с асинхронными
двигателями и короткоэамкнутым ротором и синхронными с под-
ключением возбудители при прямом пуске. Выпускаются также
блоки выбора очередности и резервирования типа ПЭХ-9011-00A2,
которые используют для автоматизации насосных станций с чис-
лом агрегатов до четырех. Общий вид одной из станций управления
серии ПЭХ приведен на рис. 11.4.
Кроме ПЭХ промышленность выпускает станции автоматичес-
кого управления насосными агрегатами типа СУНО. В настоящее
время освоен выпуск трех модификаций этих станций: СУНО-1,
СУНО-2 и СУНО-Э. Станции СУНО-1 и СУНО-2 предназначены
для автоматизации агрегатов, имеющих низковольтные асинхрон-
ные электродвигатели с короткозамкнутым ротором мощностью
20—55 кВт, которые включаются непосредственно от полного на-
пряжения сети. Станция СУНО-Э предназначена для автоматиза-
ции агрегатов с низковольтными асинхронными электродвигате-
лями мощностью 125—250 кВт с короткоэамкнутым или фазовым
ротором. Общий вид станции СУНО-3 приведен на рис. 11.5. Та-
кая станция выполняет следующие операции:
* См. Г. С. Попкович, А. А. Кузьмин. Автоматизация систем водоснабже-
ния и канализации, изд. 2-е. М., Стройнэдат, 1983.
Рнс. \\А Станция управления ПЭХ
РПЛ. РП, РО. РА. РКВ. РК.О. РПС—рые тип! МК.У-48;
РВ — рие тяп* Э8-234; Vb — лгтчн iethuor тргня;
АВ — laraatTHuuiH itMMiTu»: TT — трисфорн^тар
гаи; /7р — п ерем е* цель решим; Л — шгарметр
Рнс. 11.5. Станция управления СУНО-3
I. Э-твсяг
м: *. It-
местное и автоматическое управление или телеуправление аг-
регатом;
пуск электродвигателей с короткозамкнутым и фазовым ро-
тором;
пуск и остановку насоса при закрытой задвижке с электрон
водом;
предварительный залив насоса от групповой вакуумной уста-
новки;
контроль за работой насоса с помощью струнного реле, реле
давления нли электроконтактного манометра;
контроль за нагревом подшипников;
контроль за напряжением в главной цепи электродвигателя и
в цепях управленил;
включение агрегата после кратковременного (4—5 с) исчезно-
вения напряжения;
подачу сигнала при аварийном отключении насосного агрегата
с блокировкой, не допускающей пуска установки до ликвидации
повреждения.
В настоящее время уже разрабатываются станции управления
с бесконтактными элементами, намного увеличивающими надеж-
ность работы станции и системы автоматики.
§ 66. Особенности автоматизации
канализационных насосных станций
Канализационные насосные станции нуждаются в автоматиза-
ции больше, чем водопроводные, так как их обслуживание тяже-
лее, чем водопроводных. Основной целью автоматического управ-
ления насосными агрегатами канализационных станций является
поддержание в заданных пределах уровня сточной жидкости в
приемном резервуаре. Для этой цели широко применяют электрод-
ные датчики уровня.
Существует несколько схем с электродными датчиками уровня.
На рис. 11.6 приведена схема с электродными датчиками уровня
для автоматизации пуска и остановки четырех насосных агрегатов
с использованием реле РПН. Кроме реле в схему входят понизи-
тельный трансформатор и выпрямитель на диодах ДГЦ-22.
При повышении уровня жидкости в приемном резервуаре элек-
троды включения 1ЭВ — 4ЭВ (рис. 11.6) дают сигнал на вклю-
чение первого насоса, затем второго и т.д. Электрод ЭАУ служит
для сигнализации о подъеме жидкости до аварийного уровня. При
выдаче сигнала на пуск насосного агрегата цепь реле РПН. кон-
такты которого 1 РУЛ; 2 РУ-l и т.д. показаны на рис. 11.6, замы-
кается через электроды отключения 1 ЭО — 4ЭО. Эта блокировка
обеспечивает последовательное отключение агрегатов при сниже-
нии уровня сточной жидкости в приемном резервуаре. В схему
управления электродвигателями насосов кроме реле РПН вклю-
чены промежуточные реле (например, МКУ-48 на переменном
токе).
Существуют и другие схемы с электродными датчиками, однако
основной принцип их действия остается неизменным — последов а-
173
-2208
тельное замыкание цепей управле-
ния через электроды, опушенные
в приемный резервуар.
Наиболее сложно автоматизи-
ровать управление механизмами
грабельного отделения. Существу-
ют, правда, схемы автоматическо-
го включения механизмов очистки
решеток с использованием реле
времени, но нерешенным остается
вопрос об автоматическом включе-
нии дробилок, так как эти механиз-
мы не приспособлены для автомати-
ческой работы. Поэтому особую ак-
туальность приобретает скорейшее
внедрение комбинированных реше-
ток-дробилок, легко поддающихся
автоматизации.
Приведенные схемы и приемы
автоматизации канализационных
насосных станций относятся глав-
ным образом к простейшим наибо-
лее распространенным станциям
сравнительно небольшой подачи.
При разработке схем автоматиза-
ции больших насосных станций со
сложными коммуникациями трубо-
проводов обычно переходят на по-
луавтоматическое управление стан-
ции с центрального щита управле-
ния, расположенного либо в эдакий насосной станции, либо в дис-
петчерском пункте узла очистных сооружений и насосных станций.
Рис. 11.6. Сдема управления
канализационной насосной
станцией лрн помощи электрол-
ит датчиков уровня
ГЛАВА 12. ЭКСПЛУАТАЦИЯ НАСОСНЫХ СТАНЦИЯ
§ 67. Организация эксплуатации
насосных станций
Надежность работы насосных станций зависит не только от
принятых проектных решений или качества строительно-монтаж-
ных работ, но и от того, насколько правильно эксплуатируется
станция, насколько точно выдерживаются установленные режимы
работы насосных агрегатов.
От четкости работы эксплуатационного персонала станций,
включая и диспетчерскую службу, зависят также безопасность и
экономичность работы насосной станции, а следовательно, и систе-
мы водоснабжения и канализации. Поэтому вопросам эксплуата-
ции насосных станций придают большое значение при разработке
режимов эксплуатации водопроводных и канализацноиных систем.
Порядок эксплуатации насосных станция устанавливается сие
циальными правилами применительно к той отрасли на род ног
хозяйства, в которую входит данная система водоснабжения ил
канализации. Для коммунальных систем водоснабжения и канал*
пацнн существуют «Правила технической эксплуатации водопрс
водов и канализаций», утвержденные Министерством коммунал!
ного хозяйства РСФСР, в которых отражены и правила эксплуг
тации водопроводных и канализационных насосных станци!
В этих правилах приведены общие указания по организации эк<
плуатацнн насосных станций и правила пуска и остановки насосо
различного назначения, а также даны указания по нспольэованш
подъемного оборудования. В правилах приведены общие указаин
по организации ремонта насосов и другого оборудования на ста1
циях различного назначения. Правила технической эксплуатаци
периодически обновляются и пополняются новыми данными, npi
меиительно к современному оборудованию и новым формам орг;
инэацин труда.
Основная задача службы эксплуатации— обеспечить наден
кую. бесперебойную работу насосной станции при наиболее вьш
ких экономических показателях.
При приемке станции от строительно-монтажных органиэаци
надо получить следующую техническую документацию, необход]
мую при эксплуатации станции:
генеральный план участка с нанесением всех сооружений по,
земного хозяйства (водоводов, кабелей, канализационных сете
водопровода, колодцев н т.п.);
исполнительные чертежи зданий н размещения оборудовани
данные о допускаемых нагрузках на перекрытия, балки и др
гие конструкции;
геологические и гидрогеологические данные о территории к
сосной станции;
акты о заложении фундаментов и акты на скрытые работы;
утвержденный технический проект насосной станции с измен
ниямн, внесенными при производстве монтажных работ.
Кроме того, к началу эксплуатации станции должны быть по
готовлены все инструкции (включая заводские инструкции и па
порта) на оборудование, подъемно-транспортные механизмы
контрольно-измерительную аппаратуру.
В общих инструкциях по эксплуатации насосной станции дол;
ны быть указаны:
права, обязанности и ответственность обслуживающего перс
нала;
последовательность операций пуска и остановки оборудовани
сочетания и режимы работы насосных агрегатов для дости*
ння наиболее экономичных режимов работы насосной станции;
техника безопасности и противопожарные мероприятия;
порядок осмотров, ревизий и ремонтов оборудования;
мероприятия по предупреждению и ликвидации аварий.
На каждом участке и рабочем месте необходимо вывесить i
глядкые схемы оборудования и трубопроводов.
Работники эксплуатации насосных станций, назначаемые на
самостоятельную работу, должны пройти производственное обу-
чение н стажировку на рабочем месте и сдать соответствующий за-
чет по правилам технической эксплуатации насосных станций.
Проверка знаний всего персонала производится периодически, не
реже 1 раза в год.
§ 68. Порядок пуска
н остановки насосных агрегатов
Порядок пуска и остановки насосных агрегатов устанавливают
в зависимости от типоразмера насоса, коммуникации насосной
станции и системы напорных трубопроводов вне станции.
Следует максимально использовать возможность пуска насос-
ных агрегатов при открытой задвижке на напорном патрубке.'
К пуску насоса при закрытой задвижке на напорном патрубке сле-
дует прибегать лишь в тех случаях, когда пуск при открытой за-
движке может вызвать гидравлический удар или перегрузку элек-
тродвигателя.
Операции, связанные с пуском и остановкой насосных агрега-
тов, должны производиться дежурным машинистом и его помощ-
ником. После пуска агрегата необходимо убедиться, что насос ра-
ботает нормально, без вибрации и металлического шума. Во вре-
мя работы насоса температура подшипников скольжения
допускается на 45° выше температуры окружающей среды, но не
выше 80°С, а подшипников качения — на 60° выше температуры
окружающей среды, но не выше 95"С.
Насосный агрегат выключают в тех случаях, когда его работа
становится неэффективной, т. е. когда и при выключенном насосе
насосная станция обеспечивает необходимые расходы и капоры при
работе других агрегатов. Кроме того, агрегаты останавливают а
аварийных ситуациях, а также при необходимости профилактиче-
ского ремонта. В последнем случае перед выключением агрегата
на ремонт необходимо включать в работу резервный насос.
§ 69. Эксплуатация
н ремонт насосных агрегатов
Правила эксплуатации насосных агрегатов отражены в завод-
ских инструкциях. Правила эксплуатации применительно к дан-
ной насосной станции, учитывающие особенности работы агрегата
в данных конкретных условиях, вывешивают в здании насосной
станции.
В период эксплуатации дежурный персонал должен вести ведо-
мость эксплуатации насосных агрегатов, где отражается время ра-
боты агрегатов, число остановок, замеченные неисправности, пе-
риоды ремонта и т.д.
При работе насосных агрегатов необходимо следить за тем.
чтобы все их узлы функционировали нормально. Перечень основ-
ных возможных неполадок и способы нх устранения приведены
ранее.
176
Эксплуатация насосных агрегатов запрещается в следую
случаях:
при появлении вибрации вала;
при возникновении дребезжащего звука, отличного от кав
циониого шума;
в случае повышения температуры подшипников выше уста
ленного предела;
при неисправностях отдельных деталей, которые могут выз;
поломку или аварию насосного агрегата.
Ремонтные работы должны проводиться (кроме аварий
случаев) в сроки, устанавливаемые для каждого агрегата отд
но. Различают профилактический, текущий и капитальный pei
ты. К профилактическим ремонтным работам относят устрат
небольших отклонений от нормальных условий работы агре
(например регулировку зазоров, подшипников, уплотнений и i
При текущем ремонте устраняют отдельные неисправности у;
или деталей насосных установок. Капитальный ремонт на<
производят через 5—10 тыс. ч его работы. В период капиталы
ремонта насос полностью разбирают и заменяют изношенные
тали (уплоткительные кольца, втулки, сальники и т.д.).
Перед капитальным ремонтом составляют дефектную в
мость с перечнем недостатков, которые необходимо устранить
ремонте.
§ 70. Техника безопасности
Вопросам техники безопасности в нашей стране уделяется в
ма большое внимание. Забота о здоровье трудящихся и безо
ностн условий их труда является основой деятельности лю
предприятий и учреждений. Согласно постановлению правит
ства создана система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Основные положения этой системы изложены в Г(
12.0.001—74 (СТ СЭВ 829—77). Организация обучения работ
тих безопасности труда изложена в ГОСТ 12.0.004—79. Имен
стандарты, регламентирующие требования безопасности при
боте с различными машинами и устройствами, например суш
вует ГОСТ 12.2.007.1—75 «ССБТ. Машины электрические вран
щиеся. Требования безопасности».
Знание и выполнение правил техники безопасности явля<
одним из важнейших условий организации труда на насосных с
пнях и основным фактором снижения случаев производствен!
травматизма.
Работники насосной станции должны знать и неуклонно вы:
пять все правила техники безопасности, утвержденные для да*
станции. Правила разрабатываются на основе общих инструкци
технике безопасности* с учетом специфичных условий, прису
данной станции.
•МКХ РСФСР. Правила безопасности прв эксплуатации водопроводно-1
шэацконных сооружений. (Л., СтроЙиэдат, 1970.
1 '2-355
Работники станции, связанные с электрохозяйством, кроме то-
го, должны знать и точно соблюдать сПравнла безопасности при
эксплуатации электрических устройств станций и подстанций»,
утвержденные Министерством электростанций СССР.
Часть требований техники безопасности, отраженных в пере-
численных правилах, должна быть учтена при проектировании и
монтаже насосных станций. К ним относятся, например, расстоя-
ния между агрегатами, обеспечение необходимой освещенности и
вентиляции помещений насосных станций и т.д. Эти требования в
основном приведены при описании станций (см. главы 9 и 10).
Ниже освещены основные правила техники безопасности, относя-
щиеся к периоду эксплуатации станций.
Ремонтные и аварийные работы на насосных станциях должны
быть организованы в соответствии с правилами технической экс-
плуатации водопровода или наналиэацни и местными инструкция-
ми. Выключение нз работы основных агрегатов, включение или вы-
вод из резерва насосных агрегатов и другого оборудования не раз-
решаются без ведома диспетчера или старшего по смене.
При необходимости выведения из работы либо введения ре-
зерва оборудования, требующего сложных и опасных операций,
связанных с выключениями или включениями аппаратуры и изме-
нением режима эксплуатации станции, составляют специальные
программы проведения таких работ, утверждаемые управлением
(трестом) или другим органом, в ведении которого находится
станция.
Движущиеся части электродвигателей н насосы должны быть
ограждены или закрыты кожухами. Во время чистки и ремонта
двигателей и электромоторов необходимо принимать меры, преду-
преждающие их пуск. Металлические части электродвигателей,
пусковых, регулирующих н тому подобных устройств, не находя-
щиеся под напряжением, но в результате повреждения изоляции
способные оказаться под напряжением, должны быть заземлены.
Электродвигатель немедленно (аварийно) отключают от сети
в следующих случаях:
при появления дыма нз двигателя или его пусковой аппара-
туры;
при несчастном случае с человеком;
при сильной вибрации двигателя;
при недопустимо высоком нагреве подшипников;
в случае резкого снижения оборотов, сопровождающегося бы-
стрым нагреванием двигателя.
Участки ремонтных работ при ликвидации повреждений элект-
родвигателей н сетей должны быть ограждены и, кроме того, в со-
ответствующих местах должны быть вывешены плакаты к преду-
предительные знаки.
На канализационных насосных станциях необходимо, кроме
того, соблюдать ряд санитарно-гигиенических мер, предупреждаю-
щих соприкосновение обслуживающего персонала с отбросами, а
также меры по дезинфекции отбросов и тары для их транспорти-
рования (особенно в летнее время).
178
У загрузочных отверстий дробилок на канализационных стан-
циях должны быть установлены предохранительные устройства,
предотвращающие выбрасывание частиц отбросов, металла и т.п.
Подъемные механизмы и сосуды, находящиеся под давлением
(например, ресиверы), а также паровые котлы и паропроводы, ус-
тановленные на насосных станциях, должны подвергаться испы-
таниям. Сроки испытании устанавливают соответствующие органы
технического надзора.
Если на насосной станции произошла авария, то оперативное
руководство осуществляет старший по смене, который несет пол-
ную ответственность за ликвидацию аварии, единолично принима-
ет решения н руководит восстановлением нормального режима ра-
боты станции.
§ 71. Экономические показатели
работы насосных станций
Основным экономическим показателем работы насосной стан-
ции является удельный расход электроэнергии. Удельный расход
электроэнергии насосного агрегата в кВт-ч исчисляют, как пра-
вило, из расчета подачи I0Q0 мэ воды (или сточной жидкости) на
высоту I м по формуле:
" ни-моотцчв- ЧяЧм '
где л> — КПД насоса; т)д1 — КПД двигателя.
На насосных станциях обычно работают совместно несколько
насосных агрегатов. КПД совместно работающих агрегатов вычис-
ляют по формулам:
при параллельной работе
Q. + <?.+ ...+Qn
^ср= ei/4i+Q./it+...+Qn/4n '
при последовательной работе
H,+fit+...+Hn
"гй1/л1 + я1/л,+ ...+яп/л„ '
где Qi, Qj,.... 0Я — подача соответственно первого, второго и т. д. насоса: И,.
Нг Нп — напор, развиваемый соответственно первым, вторым и т. д. насосом;
Л), Л) Л"~~КПД соответственно первого, второго к т. д. насосного агрегата.
Для вычисления удельного расхода энергии совместно работа-
ющих насосных агрегатов в формулу (12.1) вместо произведения
т]|1)д* следует подставить значения rjcp, вычисленные по формуле
(12.2) или (12.3).
Формула (12.2) справедлива для насосных станций с одновре-
менно работающими насосами, например, для насосных станций
первого подъема. В тех случаях, когда насосы работают разное
число часов в сутки, например на насосных станциях второго подъ-
ема, следует учитывать фактор времени. В этих случаях при рабо-
179
те, ^пример, трех насосов формула для подсчета среднего КПД
насосной станции за сутки принимает вид:
Q.P.'l + Q.Pl'. + Q.P.rl
где Qi\ Qf, Qi —подача соответственно первого, второго н третьего насосов;
pr. pi. Рх — давления, развиваемые первым, вторым и третям насосами; fi—
дрене работы одного насоса; 1§ м tt — время совместной работы соответственно
двух к треж насосов; г\, — КПД первого квсосяого агрегата; тц,» — КПД первого
насосного агрегата при параллельной работе со вторым; т)к — КПД второго агре-
гата при параллельной работе с первым, t|i,i — КПД первого агрегата при па-
раллельной работе со вторым н третьим агрегатами; tjIi( — КПД второго агре-
гата при параллельной работе с первым н третьим агрегатами; гь—КПД треть-
его агрегата при параллельной работе с первым и вторым агрегатами.
Значения t|i, i\j, *]» и т.д. определяют по характеристикам сов-
местной работы насосов н системы. При необходимости получения
точных значений КПД кривые Q — H, Q — N и Q— т) получают
экспериментально для каждого агрегата в отдельности.
Сравнивал теоретическое значение удельной энергии, вычис-
ленной по формуле (12.1), с фактическими затратами электроэнер-
гии, можно установить, работает станция в экономичном режиме
или нет.
Из анализа уравнений (12.2) — (12.4) видно, что дли обеспече-
ния наибольшей экономичности работы станции при переменных
режимах подачн насосов необходимо соблюдать следующие ус-
ловии: насосы больших мощностей должны работать в режимы
с наибольшим КПД; подачу в систему следует регулировать насо-
сами наименьшей мощности; необходимо стремиться к тому, что-
бы изменение режима работы регулируемого насоса не вызывало
существенного изменения его КПД или чтобы отношение полезной
мощности насосного агрегата и его КПД оставалось постоянным
в принятом диапазоне регулирования.
Снимая показания приборов, контролирующих основные па-
раметры работы насосной станции (подачу, напор, потребляемую
мощность) при различных режимах и разных сочетаниях работа-
ющих насосов, можно установить наиболее экономичные сочета-
ния работающих насосов для характерных режимов (например, в
часы максимального водопотребления, в часы наименьшего водо-
забора н т.п.).
При этом, вычисляя значения фактических удельных затрат
энергия, необходимо принимать в расчет как полную подачу всей
станцией, так я напор на выходе из станции, т.е. учитывать в рас-
четах показания манометров, установленных на водоводах, отхо-
дящих от насосной станции (а не манометров, установлеяных на
напорных патрубках насосов). Вычисленные таким образом эко-
номичные режимы работы насосов необходимо довести до сведе*
ния дежурных машинистов или днспетчеров, например, вывесит*
их у пульта управлении станцией.
Приложение 1. Таблицы единиц Международной системы СИ
Таблица I. Освоввые едяавци СИ
Дана
Масса
Время
Сии электрического то-
ка
Терном и а ничеен я тем-
пература
Села сита
Колчество вещества
N
EWW
—
негр
килограмм
секунда
ампер
кельвин
кавдела
коя*
ойомпемя
русское
-
К
моль
междун ■pan-
ID
kg
od
Таблица 2. Некоторые прояэ водные едаиапы СИ
*"--
Частота
Давлеп
количество
Моща ость, лоток энергии
Электрическое напряженке
электрический потенциал
Плотность
Ускорение
Частота вращения
Еяшвм
—»™
герц
ньютои
пасналь
джоуль
ватт
вольт
,*««..,
Гц
Н
Па
Вт
В
Вшшмкк
1ST
н/и
Ны
Дш/е
Вт/
Таблица 3. Едивмцы системы МКГСС и ик осревод в единицы СИ
Вг""и"
Масса
Работе н энергии
Мощное
Динамическая вяз-
кость
Еянннм
и.н^нок^
Кнлограии-снла-секунда в ква-
драте на ыетр
Килограмм-сила-секунда в ква-
драте на ыетр в четвертой сте-
пени
Килограмм-сила
Килог
Кнлограмы-снла квадрат-
ный негр
Кнлограми-снла квадрат-
ный сантиметр
Килограми-снла-метр
Килограмм-снла-метр в сенун-
ду
Кнлограии-снла-сенунда на
квадратный Петр
OBOlHlltHHf
кгс-с'/м
кгс-с*/м*
иге с/и»
Псрсмд • сдн«1-
9.807 кг
9,807 кг/м»
9,807 Н
9,607 Ни
9,807 Па
0,9807 МПа
9,807 Дж
9,807 Вт
9.807 Па-с
Приложение 2. Сводный график полей Q—Я центробежныж кои-
сольныж насосов типа К и КМ
Приложение 3. Сводный график полей Q—Н центробежных насосов двустороннего входа типа Д (НД)
ьн 35 а 'о ев т эт? w wo щ то змю о, л/с
Г25 150 700 25и 370 Ш 500 630 Ш 10001250 1600 200 2S00 3100 №0 $0006300 80001000012500 Q
ьъ in 139 iss m m
sss бзз mi nn ш тг гит
Приложение 4. Сводный график полей Q—H центробежных i
тнхалькых насосов типа В
i—ГТТШШ—I Mlitftf
Приложение 5. Сводный график полей Q—И осевых насосов типа
ОяОП
1,5 2 2,5 3 *■ S S78 Ю IS 2B 2530 4050 60 80
Приложение 6. Сводный график полей Q—H насосов для перека-
чивания сточных жидкостей: насосов типа ФГ (вверху) н насосов
типа СД (внизу)
аьщвыятна
? J 4 ssissie
7tt Moimsie на тоап/с
Приложение 7. Сводный график полей Q—Н центробежных насо»
сов для химических производств типов X, АХ.ТХ (ГОСТ 10168—75>
«0 -
т -
%
ев -
1.
w
» -
-ч*
41 1
t^s
т" ^
,J
1 hi :
-Д
.1
j!%
11
1
«is
;- 4^*Jp
/-Г
iT
C?1* - fe1
£л1? * "~
i§
^
•и»»s *4
SN&
*eSs
sjs
- - -f-I-
g№£»
-Л**.
£§$&
щй
—
$|
---
*.4gx
s
- A
tfi и г J i siitia is го и нмиккююошыо wmsnimsqi nmmtrfi
0)4* UOtStti U 10 MtOl.tffifW II tt JO 10 V ft M IBS 1SD г8В 3MWtltB 100Itft
Приложение 8. Сводный график полей Q—H вихревых и центро-
бежно-внхревык насосов
v 0,7 0,3 ОЛ 6,5 1 15 2 2,53 * J 6 78 ff,/r/c
1 f,S 2 2,5 3 * S 6 7 8S 10 TS 20 25 £«J/y
Приложение 9. Сводный график полей Q—Н погружных сиважнн-
ных насосов типа ЭЦВ
opt о.*н да vi (?) in v* ijj ч,1 л>) tit i\,n «j m/ тм ww «■»/»Уе
о-лцц A-fttts о-эцм &-яда #-зивя д-щая в-эцвм 7-ед*'* e-iitm
Приложение 10. Значение удельных сопротивлений А
Значения удельных сопротивлений А при и = 1 м/с для новых
стальных к чугунных водопроводных труб
50
60
75
60
100
125
150
175
200
250
300
350
Л для
2362
U94
625
308
120
54
22
15
5,15
1.65
0,662
0.295
Q. "7с
9600
832
276
84
34
7,4
2.3
0,834
0.415
400
450
500
600
700
600
900
1000
1200
1400
1500
1600
А для Q. н'/е
труби стмь-
0,148
0,0В
0,0469
0,0186
0,00912
0,00462
0,0025
0,00145
0,000565
0,000255
0,000178
0.000127
0,209
0,113
0,0648
0,0249
0,0111
0.00545
0,00294
0,0017
0,00064
—
При иФ\ ы/с к значениям А следует вводить поправочные ко-
эффициенты К:
и, м/с 0,2 0,3 0,5 0,6 0,8 1.5 2 3
К для стальных
трув ... 1,24 1,16 1.08 1,06 1,02 0,97 0,95 0.93
ft для чугун-
ных трув 1.46 1,32 1.23 1,16 1,11 1,02 I 0,93 0,88 0,В4
Гидравлическое сопротивление яеяовыж труб в 1,25—1,5 раза больше, чек
у ноиыж.
Технические характеристики турбинных
счетчиков воды
Расход, и*1ч:
наименьший
номинальный
наибольший
наибольший за суткн
при потере давления более
0.01 МПа (0,1 кгс/см*)
Порог чувствительности, и'/ч
Зпкши п«
60
1,6
15,0
30
290
20
0,7
а
3,0
50
100
965
65
1,2
р* метро* при дншетре усломога
прохода, ни
100
4.S
75
150
Ш0
ПО
2
160
7.0
150
300
3000
275
3
год
12.0
300
600
5700
500
5
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абрамов Н. Н. Водоснабжение. М„ Строннздат, 1982.
2. Герман А. П., Ваярамеев Б. М. Монтаж н эксплуатация лопастных насосов.
М.. Машгнэ, 1961.
3. Киселев П. Г. Справочник по гидравлическим расчетам. №. Энергия, 1976.
4. Лоиаиц А. А. Центробежные н осевые насосы. М., Машиностроение, 1969.
5. Лопастные и роторные насосы Каталог. М., ЦНТИХИМнефтомаш, 1977
6. Малвшенко В. В, Михайлов А. К. Энергетические насосы. Справочное посо-
бие. М., Энергия, 1981.
7. Правила тенннчесиой эксплуатации водопроводов и канализаций. М.. Иэд-во
МКХ РСФСР, 1965.
в. Строительные корны н правила СНнП П-Э1-74. Водоснабжение. Наружные
сети и сооружения. М., Стройнэдат, 1975.
9. Турк В. И., Минаев А. В., Карелин В. Я. Насосы и насосные стапинн. М,
Строниэдат, 1976.
10. Шеведев Ф. А. Таблицы для гндравлнчесного расчета стальных, чугунных,
асбестоцеиентных и пластмассовых водопроводных труб. М , Строй нэдат, 1977.
II- Яковлев С. В. и др. Очистка произведет в ем ныл сточных вод. М., СтроПнэдат,
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. НАСОСЫ
Глава 1. Основные параметры и классификация нас
§ I. Общие сосдснпн о насосах
§ 2 Основные термины и опрслся.'
§ Э Классификация насосов
Глава 2. Центробежные н осевые насосы
§ 4. Принцип действия центробежных насосов
§ S. Основные умы и детали центробежных и осевых насосов
§ 6. Теоретические основы движения жидкости в центробежном на-
сосе
§ 7. Теоретическая лолача центробежного насоса
§ 6. Давление и напор, развиваемые насосом
§ 9. Высота всасывания насосов и явление кавитации
§ 10. Мощность и коэффициент полезного действия насоса
§ II. Эаиоиы пропорциональности при работе центробежных нас осой
с различной частотой вращения рабочего колеса
§ 12. Законы подобия центробежных насосов. Коэффициент быстро-
ходности
§ 13. Конструкции центробежных н осевых насосов
§ И. Пуск, остановка н эксплуатация центробежных насосов
Глава 3. Основы расчета режимов работы центробежных и осени насисов
§ 15. Характеристике центробежного насоса
§ 16. Характеристика системы и рабочий режим насоса
§ 17. Устойчивость работы насоса в системе
§ 18. Регулирование подачи центробежных насосов
§ 19. Параллельная работа цевтробежных насосов
§ 20. Последовательная работа центробежных насосов
§ 21. Основы построения графиков совместной работы насосов, водо-
водов н водопроводной сети
§ 22. Особенности построения совместных характернстн
них насосов, установленных в водяных скважинах
§ 23. Совместные характеристики работы параллельно
и л coco в и водовода сложного профиля
1лава 4. Насосы трения и инерции
(i 24. Вихревые и центробежно-внхревые насосы
(, 25. Лабиринтные насосы
$ 2Г>. Струйные насосы
Глава П. Объемные насосы
ft 27 Устройство н пркнцн воэвратно-пос
tllll'OCOH
<t 2Н Подача, полный напор, мощность я КПД возвратно-воступа-
имм.имх насосов
:"> Псцоюрые конструкции возвратно-поступательных насосов
in "li;n|>|i:irvnnur и ш.панювые насоси
ii ■••■II иьг нщ- оборудование вод я л
§ 32. Погружные скважииные насос вые агрегаты
§ 33. Скважынвые насосные агрегаты с трансмиссионных валом.
§ 34. Воздушные водоподъемники (эрлифты)
§ 35. Струйные насосвые установки для вотяиых скважин к штанго-
вые насосы
Гдвва 7. Воаяуюдуни, компрессоры ваву умные и спецнавьныс нас
$ 36. Трубовоздунодувкн (нагнетатели)
j 37. Компрессоры
§ 34). Вакуумные насосы
§ 39. Насосы специального назначения
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ
Гдвм В. Классификация, основы аомпоновнн ■ оборудование иас
станций
§ 40. Классификация наеосных станций
§ 41. Принципиальные схемы компоновки насосным станция
§ 42. Трубопроводная арматура насосных устаиовов и станций
§ 43. Контрольно-измерительные приборы и устройства насосиыл
станций
§ 44. Грузоподъемное оборудование насосных станций
Глава 9. Водопроводные насосные станции
§ 45. Расчет подачи и напора, развиваемы! насосами первого подъема
§ 46. Расчет подачи и напора, развиваем ыд насосами второго подъема
§ 47. Особенность расчета подачи н напора, развиваемы! пожарными
насосами
§ 48. Сяемы прокладки в во ветру кциа всасывающих и напорным тру-
бопроводов
§ 49. Особенности устройства на соси ыд ставцнв различного ваЗвв-
§ 50. Специальное оборудование водопроводкьи насосныж ставцна
§ 51. Монтаж оборудования водопроводным насосных станций
§ 52. Примеры компововок водопровода ыж насосныв становВ
Глава 10. Канализационные насосные станции
§ 53. Расчет подвчв. насосов, нх числа н вместимости приемного ре-
зервуара
§ 54. Компоновка и основные конструктивные типы канализационных
насосных станций
§ 55. Приемные резервуары и их оборудование
§ 56. Расположение иасосиыд агрегатов и трубопроводов в машинном
зале
§ 57. Аварийные выпуски
§ 5в. Вспомогательные и бытовые помещения канализационных не-
сосны к станций
§ 59. Примеры компоновки канализационных насосньи станций
§ 60. Установки длв пневматической перекачки сточных вод
§ 61. Насосные гтвнинн длв перекачки канализационных идов, осад-
ков н шламов
и автоматизации на-
i ираткне сведения об элек-
к hi 1-й-..,.
»»
| ПП H
I All I
fHU 1> MaiM**"»*"* ■■* !•' i
f 6T !г(||»и.м..,н. ••■!■•( i-< ни их станций
| U Пирона ii,. 1ч .нижних агрегатов
|M naMi'i^ai* )'•> цинния агрегатов
| V0 Imiii»* п
| TI ».ш1,,-,|,м,„.
СЛИСОК ЛИПГАИП'Ы