Строительство насосных станций
Строительство насосных станций часто зависит от способа забора воды из источника. Забор воды из рек и озер для малых и средних водопроводов осуществляется обычно при помощи русловых водоприемников (рис. 176). Трубы (не менее двух) укладывают в русле реки в неглубокой траншее и выводят на более глубокое место, приподнимая над дном на 0,5—2 м в зависимости от глубины реки и диаметра трубы. На берегу устраивают береговой колодец, куда вода поступает самотеком или при помощи сифона (пунктир на рис. 176).
Колодец служит для установки сеток (съемных или движущихся) с отверстиями 4—6 мм. Сетки задерживают плавающие в воде траву, щепу, листья, стебли, а также рыбу. Для очистки сетки поднимают в пазах на верхнюю площадку и промывают струей воды. Передняя часть колодца служит для осаждения песка, который реки несут во время паводков. Сетками береговой колодец делится на две части: приемную и всасывающую.
Приемная часть должна занимать больше половины колодца, чтобы создать большую площадь для осаждения песка. Всасывающая часть должна быть достаточной для размещения всасывающих труб. Песок удаляют из колодца эжекторами или небольшими насосами без прекращения его действия.
Колодец должен иметь не менее двух отделений, каждое с самотечной или сифонной трубой и со всасывающими трубами. Одно отделение может быть выключено для ремонта и очистки. Из берегового колодца всасывающие трубы подают воду к насосам. Ось насосов должна быть расположена выше наинизшего уровня в реке на допускаемую высоту всасывания: 5—6 м — для малых насосов с числом оборотов не более 1 500 и 2—4 м для больших насосов, а также для малых насосов с числом оборотов 3 ООО в 1 мин. Амплитуда многолетних колебаний уровней в реках достигает 8 и даже 20 м.
Таким образом, чтобы соблюсти допустимую высоту всасывания, насосные станции, располагаемые на незатопляемом высоком берегу, почти всегда приходится заглублять. Только при малых колебаниях уровня воды, бывающих на малых реках, станция может располагаться на невысоком берегу.
Если за отсутствием незатопляемого места станцию приходится строить на затопляемом берегу, то ее надо поднять на 1 —2 м над наивысшим уровнем реки и обсыпать землей, создав на время половодья остров, хорошо укрепленный против размыва течением и волнами.
Заглубленные здания для станций должны выдерживать давление грунта и воды и быть водонепроницаемыми, вследствие чего они обходятся дорого. Путем установки вместо горизонтальных насосов вертикальных центробежных насосов можно значительно уменьшить размеры зданий и удешевить сооружение. Иногда это удешевление достигается устройством насосной станции круглой формы, которое особенно целесообразно, если станция располагается значительно ниже уровня грунтовых вод.
Строительство насосных станций опускным способом в этом случае зачастую дает наиболее экономное решение вопроса. При значительной глубине у берега, естественной или искусственно созданной, и при больших размерах подачи воды строят станции, совмещенные с береговыми водоприемниками.
При этом могут быть следующие варианты:
а) насосная станция совмещена с водоприемником (рис. 177); такое устройство возможно в скалистых или плотных грунтах;
б) насосная станция имеет основание, общее с водоприемником; такое устройство применяется в нескалистых грунтах (рис. 178), насосы здесь заглублены так, что они постоянно находятся под заливом; это положение создает благоприятные условия для автоматизации насосной станции;
в) насосное здание и водоприемник находятся на одном уровне, но машинный зал расположен выше, а под ним устроено всасывающее отделение водоприемника, куда всасывающие трубы опускаются вертикально (рис. 179). Перекрытие, на котором стоят насосы, должно быть, как и все стены станции, водонепроницаемым. При случайном появлении трещин в перекрытии станцию можно защитить от воды, нагнетая под перекрытие воздух и устроив таким образом воздушную подушку.
Для уменьшения площадей станций особенно выгодна установка вертикальных насосов. На рис. 180 показана насосная станция, совмещенная с береговым водоприемником и оборудованная вертикальными насосами. Для противодействия опрокидывающим силам давления грунта задней стороне здания может быть придана панель шириной около 2 м. Вертикальное давление грунта на эту панель повышает устойчивость станции.
С той же целью иногда заглубляют нижнюю часть здания на несколько метров в грунт. Электрическое распределительное устройство обычно помещается на втором этаже. Напорные трубопроводы с задвижками прокладывают в туннелях. Совмещенный со станцией водоприемник должен иметь несколько отделений с самостоятельными окнами и всасывающими трубами.
Сетки ставят чаще съемные, но применяют и подвижные сетки в виде бесконечных лент с мелкими ячейками, в особенности в промышленных водопроводах, где очистка воды часто ограничивается только процеживанием воды через сетки. Перекрытия станции, на которых устанавливаются насосы и двигатели, рассчитывают на динамическую нагрузку.
Чтобы избежать сложных работ по заглублению насосной станции, можно применить пропеллерные насосы для подкачки вод к основным насосам. Благодаря очень малой площади, занимаемой пропеллерными насосами, их можно разместить в несколько расширенном береговом колодце. Одноколесные насосы поднимают воду на 5—10 м, а двухколесные— на вдвое большую высоту. Пропеллерные насосы подают воду непосредственно во всасывающие трубы главных насосов. Пропеллерные насосы должны пускаться одновременно или вслед за вакуумнасосами, а затем включаются и главные насосы.
Насосные станции второго подъема
Станции первого подъема подают воду на очистные сооружения городских или промышленных водопроводов. Станции промышленных предприятий часто подают воду, забираемую из рек, водохранилищ или морей, непосредственно на технологические нужды или на охлаждение печей и аппаратов. Больше всего требуется воды на охлаждение конденсаторов электростанций и на охлаждение металлургических печей.
Для охлаждения применяется прямоточное водоснабжение при обилии воды в источнике и доступности его по расстоянию и по высотному расположению. Чаще всего громадное количество воды, требуемое для охлаждения, не может быть обеспечено местными водными ресурсами; поэтому применяется оборотное водоснабжение с охлаждением использованной воды на брызгальных бассейнах или градирнях.
В таких случаях вода из источника подается добавочно в размере 3—5% от оборотной воды в резервуары охладительных устройств. К оборотному водоснабжению прибегают в тех случаях, когда источник водоснабжения отдален или при высоком подъеме воды из него. Насосные станции требуются также и для повторного использования воды. Например, после охлаждения электростанций или доменных печей вода подается на прокатные станы или газоочистку.
Вода, прошедшая очистные сооружения, собирается в резервуаре очищенной воды, откуда насосами станции второго подъема подается в городскую водопроводную сеть или на завод. На станции второго подъема обыкновенно находятся и насосы (не менее двух), подающие воду на промывку фильтров.
Станция второго подъема может быть расположена на уровне земли или углублена в землю в зависимости от расположения резервуара чистой воды. Насосы должны при максимальных расходах опорожнять резервуары до дна; следовательно, высота всасывания должна считаться от уровня дна резервуаров чистой воды. В зависимости от допустимой высоты всасывания выбранных насосов устанавливается высота расположения осей насосов, а от них — и пола станции. Станции второго подъема обычно располагают на сухих грунтах, поэтому при них можно устраивать подвальные помещения для трубопроводов.
Промывные насосы следует устанавливать под заливом, например, в подвале, чтобы облегчить дистанционное управление ими; при этом для удобства обслуживания перекрытие над ними не делается. Насосные станции оборотного водоснабжения промышленных предприятий, размещаемые на промышленных площадках, обычно в сухих грунтах, устраивают с подвальными помещениями и без них.
Если насосы имеют всасывающий и нагнетательный патрубки с обеих сторон и расположены по течению воды, то всасывающие и напорные трубы соединяют с насосом без изгибов и колен (рис. 181), что сводит к минимуму потери на трение в трубопроводах станции.
Если насосы расположены на уровне земли, то минимум сопротивлений достигается косым поворотом труб вниз вместо поворота под прямым углом. В обоих случаях подвалы не устраивают, и трубы полностью или частично проходят по полу машинного зала.
Для удобства передвижения по залу над трубами устраивают переходные мостики. На больших заводах со многими оборотными циклами насосы всех или нескольких циклов могут помещаться в одной насосной станции, размеры которой должны быть очень велики. Электрическое оборудование станций размещается или в удлиненной части здания станции, или в боковой пристройке.
