Трубопроводы в насосной станции
Места укладки трубопроводов
За последнее время получила распространение прямоточная система укладки всасывающих и нагнетательных труб. Преимущества этой системы, особенно заметные на крупных станциях, состоят в уменьшении потерь напора в трубах, упрощении всего устройства и возможности иногда обходиться без компенсаторов.
Прямоточная система требует укладки труб на полу станции, что до известной степени затрудняет обслуживание насосных агрегатов. Впрочем, выгоды прямоточного способа укладки заставляют мириться с этим недостатком. При отступлении от прямоточного способа трубы можно укладывать в подвале; вместо подвала можно устроить проходную галерею под полом; если ни подвала, ни галереи нет, то трубы укладывают в каналах, сделанных в полу станции; каналы обыкновенно закрывают сверху стальными или чугунными плитами.
Однако при такой укладке труб возникает необходимость в изгибах, поворотах и пр. В заглубленных станциях напорные трубы следует располагать вверху над насосами (рис. 118). В таких случаях температурные напряжения компенсируются упругими деформациями на поворотах. При таком расположении трубы не требуют особого места на полу станции и не мешают проходу; поэтому размеры станции могут быть уменьшены.
Всасывающие трубы
Всасывающие трубы следует делать как можно более короткими, с наименьшим числом колен и поворотов. Это требование надо выполнять тем строже, чем больше высота всасывания. Однако имеются исправно работающие всасывающие линии длиной 200 м и более. Непременным условием исправной работы всасывающих труб является отсутствие перегибов, образующих воздушные мешки.
Выделяющиеся из воды при пониженном давлении во всасывающей трубе пузырьки воздуха, а также воздух, просачивающийся через неплотности, должны без задержки двигаться вместе с водой к насосу, а это возможно только при непрерывном подъеме всасывающего водовода к насосу. При переходе с большого диаметра на меньший надо применять косой переход, а не прямой (рис. 119). Известны случаи нарушения работы насоса из-за неправильной конструкции переходов.
Стыки всасывающего водовода должны быть непроницаемы для воздуха. Это требование имеет тем большее значение, чем длиннее всасывающая линия и чем больше высота всасывания. В старых насосных станциях всасывающие трубы обыкновенно укладывали с муфтовыми стыками. Иногда вместо заливки свинцом применяли резиновые кольца, вставленные в раструб. Эти резиновые стыки обеспечивали герметичность стыка. Сварные стальные трубы при хорошей сварке обладают полной непроницаемостью.
Задвижка на всасывающем водоводе необходима, когда насос заливной, т. е. расположен ниже уровня воды, в противном случае задвижку не ставят. Желательно, чтобы всасывающий водовод обслуживал только один насос; при небольшой длине всасывающих труб к каждому насосу следует подводить особую всасывающую трубу. Если же одним всасывающим водоводом обслуживается несколько насосов, то необходимы задвижки на ответвлениях.
Задвижки на всасывающих водоводах могут пропускать воздух через свои сальники в случае высыхания последних. Чтобы предупредить высыхание сальников, можно применять специальные задвижки с резервуарчиками с водой над сальниками.
На рис. 120а в гнезде сальника задвижки имеются отверстия d с нарезками для присоединения к ним трубки от напорного водовода. Таким образом, сальник держится под напором воды и не пропускает воздух. Напорную воду можно подвести и к коробке (рис. 120б и в), которую в этом случае надо рассчитать на давление в напорных трубах. В верхней части задвижки собирается воздух, который может вызывать затруднение при работе.
Ввиду этого рекомендуется ставить задвижки на всасывающих водоводах не вертикально, а горизонтально. Если во всасывающем водоводе образуется воздушный мешок, являющийся помехой как при пуске насоса, так и при его работе, то в месте образования воздушного мешка следует поставить кран и выпустить через него воздух во время заливки насоса. Тогда пуск насоса не встретит препятствий; однако через некоторое время насос перестанет подавать воду и его снова понадобится заливать и удалять воздух через кран или с помощью вакуум-насоса.
Затруднения при пуске насоса
Если каждый насос имеет отдельную правильно уложенную всасывающую трубу, то при пуске насоса никаких затруднений не встречается. Затруднения возникают при обслуживании одной всасывающей трубой двух-трех насосов. Причиной этих затруднений является скопление воздуха в присоединенных к насосам трубах. Ответвления от главной всасывающей трубы к насосам могут или подниматься вверх (рис. 121 а), или отходить вбок (рис. 121 б).
Этим различием в устройстве определяется, какой из насосов будет испытывать затруднения при пуске во время работы другого насоса. При одновременном пуске обычно затруднений не бывает. Разберем первый случай (рис. 121 а слева), когда ответвления поднимаются вверх. Пузырьки воздуха, образующиеся в главной всасывающей трубе вследствие разрежения двигаются вместе с водой в верхней части трубы (рис. 121 а) и, встречая на своем пути первое ответвление АБ, поднимаются по нему вверх.
Если первый насос работает, то он будет удалять весь выделяющийся воздух и до второго насоса пузырьки воздуха не дойдут; его пуск происходит без затруднений. Если же работает только второй насос, то пузырьки воздуха направляются прежде всего в ответвление первого насоса и только после наполнения его воздухом будут двигаться дальше ко второму насосу и удаляться из него. Поэтому если при работе второго насоса надо пустить первый, то сначала заливают насос водой при закрытой задвижке Б, затем пускают двигатель и, когда агрегат достигнет полного числа оборотов, открывают задвижку Б и напорную задвижку В.
После того как будет открыта задвижка Б, воздух, скопившийся в ответвлении АБ, перейдет в насос. Следовательно, надо опять закрыть задвижку Б и В, остановить насос, выпустить из него воздух, снова залить водой и только тогда приступить к пуску. Эти операции часто приходится проделывать несколько раз, прежде чем удастся пустить насос. При попытках пуска воздух продолжает скопляться в трубе АБ, и если выделение его из воды идет энергично, то за время первой попытки пуска воздух может выделиться в ответвлении АБ в насос; в этом случае пуск первого насоса при работе второго насоса будет невозможен.
Надо прикрыть нагнетательную задвижку второго насоса, резко уменьшить подачу им воды или даже совсем остановить его и тогда приступить к пуску первого насоса. Рассмотрим второй случай, когда ответвляющиеся трубы, отходя от главной всасывающей трубы в сторону, имеют диаметр меньше, чем диаметр главной трубы; пузырьки воздуха при работе первого насоса (рис. 1216) пойдут в ответвление АБ, увлекаемые током воды. Но, кроме того, часть пузырьков направится по пути АВ и будет скопляться в ответвлении ВГ.
Трубы АВ и АБГ укладывают с некоторым подъемом с целью дать беспрепятственный путь пузырькам воздуха к насосам. Если при работе первого насоса произвести пуск второго, воздух, скопившийся в ответвлении ВГ, вызовет те же затруднения, какие имели место в предыдущем случае с первым насосом. При работе только второго насоса пузырьки воздуха будут двигаться, минуя ответвление первого насоса АБ, расположенного немного ниже верхней линии трубы, и направляться во второй насос, через который и удаляются.
В этом случае пуск первого насоса при работе второго не вызывает никаких осложнений. Таким образом, в первом из двух рассмотренных случаев в худшем положении оказывается первый насос, а во втором — второй. Если ответвление АБ во втором случае будет отходить от самой верхней части главной трубы АВ, то пузырьки воздуха смогут двигаться ко второму насосу по трубе АВ и заходить в ответвление АБ к первому насосу, вызывая затруднения при его пуске.
Из сказанного видно, что для устранения затруднений при пуске необходимо не допускать скопления воздуха в ответвлениях к насосам; достигнуть этого можно простым средством, а именно: задвижки на ответвлениях надо поместить у главной всасывающей трубы, в точках А и В. Таким образом, при всасывании несколькими насосами из одной всасывающей трубы нужно ставить задвижки в начале ответвлений.
Кроме этого, необходимо, чтобы при устройстве ответвлений по второму способу и постановке задвижек в точках А и В подъем трубы АВ был очень мал; при большом подъеме на участке АВ может скопиться много воздуха и тогда снова повторятся затруднения при пуске второго насоса. Как бы ни были сделаны ответвления к насосам от общей всасывающей трубы, затруднения при пуске насосов могут быть устранены, если перед первым насосом на главной всасывающей трубе поставить воздушный котел и высасывать из него воздух вакуум-насосом.
Вакуум-насос и автоматический вакуум-насос
В целях устранения бесполезной работы вакуум-насоса до скопления в котле достаточного количества воздуха служит автоматическое приспособление для пуска и остановки насоса (рис. 122). Насос А посредством стальной трубки аб соединяется с вакуум котлом, из которого воздух высасывается водокольцевым насосом по трубке вв'. Пусковой реостат р к электродвигателю М включается и выключается рычагом гд.
На рычаге подвешены два сосуда жж' сообщающиеся между собой трубкой е, а с вакуум-котлом — гибкими трубками uu'. Пока уровень воды в вакуум-котле стоит на такой высоте, что заполнен только его нижний сосуд ж, груз г удерживает рычаг в положении, при котором двигатель М включен. Когда же вследствие увеличения разрежения уровень воды в котле повысится настолько, что и верхний сосуд ж' наполнится водой, тогда вес двух сосудов жж' с водой перевесит груз, а рычаг повернется и займет новое положение г'д' при этом положении реостат выключает двигатель М.
С падением вакуума, а вместе с ним и уровня воды в котле, верхний сосуд ж освобождается от воды, груз повертывает рычаг в прежнее положение и реостат снова включает двигатель и т. д.
