Расчет насосной станции 

Расчет насосной станции первого подъема нужно производить обязательно с учетом ее основных схем работы:

• подача воды осуществляется на очистные сооружения и используется для удовлетворения производственных и хозяйственно-питьевых потребностей;
• вода поступает в приемный резервуар без очистки, хозяйственно-питьевая вода подается при условии, что она отвечает требованиям стандарта «Вода питьевая»;
• вода подается без очистки напрямую потребителю. 

Расчет насосной станции первого подъёма 

В этом случае расчет подачи воды осуществляется с учетом среднечасового расхода в пиковые дни потребления воды, в расчет принимаются также потребности самой станции и станции очистки. Без очистки станции первого подъёма подают только подрусловые и артезианские воды, при этом для первого случая обязательно устройство скважины. Как правило, такой вариант предусматривает поступление воды в резервуар и в дальнейшем ее подачу насосами второго подъема к конечному потребителю. 

Подача воды для нужд производственных систем 

Производственные системы могут обеспечиваться водой, поставляемой из поверхностных источников без ее очистки, необходимо только, чтобы ее качество соответствовало требованиям технологического процесса. Например, требованиям, предъявляемым к устройствам охлаждения, в большинстве случаев соответствует вода из водохранилищ или рек. 

Подача воды для насосных станций первого подъёма зависит от места подачи. Так, вода подается либо напрямую в производство, либо в оборотную систему, которая оснащена насосными станциями циркуляционного типа. 

Если вода подается напрямую, подача её должна соответствовать режиму ее расхода. При равномерном режиме расхода для расчета подачи используют формулу, если расход неравномерный, то расчет производится по пиковому значению потребления воды в наиболее загруженные дни, а это значит, что расчет насосной станции проводится так же, как для станций второго подъема, работающих в сети городского водопровода. 

Если подача осуществляется в оборотную систему, то станция первого подъема осуществляет перекачивание воды в объёме среднечасового расхода, что необходимо для восполнения безвозвратных потерь. В таком случае вода сначала подается в отдельный резервуар, а в дальнейшем осуществляется ее подача в систему водоснабжения при помощи циркуляционного насоса, что происходит в соответствии с графиком расхода воды. 

Подача воды и расчет насосной станции при подаче воды непосредственно к потребителю 

При такой организации подачи воды артезианские скважины условно разделяют на основные и неосновные. При этом к основным скважинам относят наиболее мощные, способные обеспечить среднечасовой расход воды. Такие скважины работают постоянно и для определения их дебита используют формулу. К категории неосновных относят те скважины, которые включаются в работу только в пиковые моменты расхода воды. Дебит таких скважин равен разности максимального расхода воды и среднечасового расхода. 

Стоит отметить, что при использовании такой системы увеличивается количество работающих скважин, если сравнивать ее с системой, предусматривающей подачу воды в резервуар, но при этом нет необходимости в строительстве самого резервуара, а также не нужно производить расчет насосной станции второго подъема, так как в ней нет необходимости. 

Использование ЭВМ 

Скважинное водозаборное сооружение вместе с сооружениями, входящими систему подачи воды являются достаточно сложными в плане их расчета и проектирования. Эта инженерная задача характеризуется большим количеством трудоемких расчетов, что еще больше осложняется необходимостью оптимизации всего процесса подачи воды. Для облегчения проведения расчетов были разработаны рекомендации по использованию ЭВМ при проектировании подобных сооружений. 

Восстановление противопожарного запаса воды 

Расчет насосной станции первого подъема, работающей в системе объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода, нужно проводить с учетом возможной необходимости форсированной подачи при восстановлении объема воды в противопожарном резервуаре. Во время подачи воды в противопожарный резервуар насосная станция должна полностью обеспечивать потребность в хозяйственно-питьевой воде. 

Для наполнения противопожарного резервуара могут использоваться:

• рабочие насосные агрегаты хозяйственно-питьевого, а также производственного водопроводов при наличии перерывов в их работе;
• рабочие насосные агрегаты в случае уменьшения расхода воды;
• резервные насосные агрегаты;
• противопожарные насосы, которые размещены на станции первого подъема. 

На восстановление противопожарного запаса отводится:

• не более суток на предприятиях и в населенных пунктах, которые имеют категории пожарной опасности A, Б или В;
• не более 36 ч для предприятий категории Г или Д;
• не более 74 ч для предприятий и населенных пунктов, расположенных в сельской местности. 

При этом если предприятие на наружное пожаротушение расходует меньше 20 л/с, то возможно увеличение периода восполнения противопожарного запаса. Так, для предприятий категории В он увеличивается до 36 часов, для предприятий, имеющих категории Г или Д этот период может быть увеличен до 48 ч. Также период восполнения увеличивается при недостаточности дебита. 

Использование насосных станций первого подъёма для восполнения противопожарного запаса 

Расчет насосной станции, которая получает воду непосредственно из артезианской скважины, производится на обеспечение ей максимального суточного расхода воды при круглосуточной работе станции. Израсходованный запас воды должен пополняться за счет резервных, полностью оборудованных скважин. Использовать для этого основные скважины разрешается, в случае если объем израсходованной воды незначительный. При любом случае выбранный вариант пополнения запасов воды должен иметь соответствующее технико-экономическое обоснование. 

Виды насосных станций второго подъема и режимы их работы 

В зависимости от имеющейся планировки объекта, снабжаемого водой и от расположения самой насосной станции по отношению к напорным аккумуляторам выделяют такие системы как:

• безбашенная;
• с башней, расположенной в начале сети;
• с контррезервуаром. 

Стоит отметить, что режим и объем водопотребления непрерывно изменяются и характеризуются большой неравномерностью.

Насосы второго подъема осуществляют подачу воды непосредственно потребителю, и потому рабочий режим такой станции определяется исходя из реального водопотребления. 

Расчет режима работы насосной станции второго подъема проводится для следующих ситуаций:

• работа станции в часы пикового и минимального расхода воды в сутки наибольшего ее потребления;
• работа системы при необходимости тушения пожара в моменты пикового расхода воды;
• аварийная работа станции. 

При этом для системы имеющей контррезервуар дополнительно производится расчет на случай максимального транзита воды в контррезервуар. 

Особенности режимов работы 

Безбашенная система предусматривает подачу воды непосредственно потребителю, и в связи с этим используемые здесь насосы должны полностью обеспечивать подачу в необходимом объеме в пиковые моменты потребления воды . Обычно строится график работы сети, совмещенный с расписанием работы насосной станции, что позволяет оценить обеспеченность водой в различные моменты времени. В большинстве случаев такие системы имеют большое количество насосов. 

При наличии в системе водоснабжения напорного аккумулятора максимальная подача воды станцией принимается меньшей по сравнению с максимально возможным часовым расходом, а сам график работы станции приближают к графику расхода воды, но в точности они совпадают не всегда, так как вследствие неравномерного потребления воды при полном совпадении графиков выключение и включение насосных агрегатов будет происходить слишком часто, что увеличит нагрузку на систему. 

При этом если воды подается больше, чем необходимо, то излишки подаются в аккумулирующую емкость и в дальнейшем за счет этого объема воды покрывается недостача в пиковые моменты водопотребления. 

Проводя расчет насосной станции второго подъема нужно определить оптимальный режим работы с низкой периодичностью включения насосов и минимально возможным объемом аккумулирующей емкости. Работа станции может быть двух- или трехступенчатой – так называют количество одновременно включенных насосов. 

Рекомендуемые режимы работ 

Для систем с подачей менее 15 000 кубометров воды в сутки рекомендуется использовать равномерный режим работы, а при большей подаче использовать такой режим нецелесообразно, так как потребуются достаточно большие аккумулирующие емкости. 

Так, если работа станции ступенчатая, то объем емкости составляет 2,5-6% от подачи воды за сутки, при равномерной работе объем емкости должен находиться в пределах 8-15% суточной подачи. Из чего следует, что расчет насосной станции и выбор режима во многом обусловлен объемом имеющейся аккумулирующей емкости. 

Выбор режима работы в любом случае должен иметь соответствующее техническое и экономическое обоснование, при этом должны быть учтены и местные особенности. 

Вместимость аккумулирующей емкости 

Произведя анализ работы насосных станций легко можно увидеть, что при ступенчатом режиме работе возможно уменьшение объема бака и уменьшение высоты подъема воды, что обусловлено уменьшением высоты установки бака. В целом расчет насосной станции показывает, что при организации ступенчатой работы объем бака может быть втрое меньшим, но при этом будет увеличена площадь самой станции, что обусловлено увеличением числа используемых насосов и увеличением вместимости резервуаров для насосов первого подъема, которые в большинстве случаев работают равномерно. 

Также при ступенчатой работе насосных агрегатов должен быть увеличен диаметр водопроводов, так как пропуск воды в таком случае должен быть большим, нежели при их равномерной работе. При этом опытным путем установлено, что для небольших водопроводов выгодна равномерная работа, а для больших водопроводов целесообразнее использовать ступенчатый режим работы. Средние водопроводы имеют зависимость от длины водовода, чем он длиннее тем, предпочтительней равномерная работа.