Водоснабжение и канализация

Насосы. Насосные станции

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

К верхним строениям зданий насосных станций, как и ко всем промышленным зданиям вообще, предъявляются следующие требования: технологические, или функциональные; технические; архитектурно-композиционные; экономические.

К технологическим относятся требования: к пространству, размеры которого должны быть достаточными, чтобы разместить технологическое и подъемно-транспортное оборудование и обеспечить нормальные условия для его эксплуатации; к воздушной среде и световому режиму, обеспечивающим здоровые условия труда и сохранность технологического оборудования; к акустическому режиму, обеспечивающему требуемый уровень шума как для обслуживающего персонала, так и для окружающих.

К техническим относятся требования: к прочности и устойчивости строительных конструкций зданий, зависящих от применяемых материалов, типов конструкций и действующих на них нагрузок; к взрывной и пожарной опасности; к санитарно-техническому и инженерному оборудованию здания.

Архитектурно-композиционные решения зданий насосных станций должны учитывать: градостроительные требования, если насосная станция возводится в системе городской застройки; требования к архитектуре здания, предполагающие выразительное, привлекательное по внешнему облику решение каждого здания или сооружения, входящего в состав насосной станции; требования к интерьеру, который, как и внешний вид здания, должен быть привлекательным, создавать по всем своим показателям среду, соответствующую условиям производительного труда.

Наконец, к экономическим требованиям относятся экономичность объемно-планировочных, конструктивных и архитектурно-художественных решений.

Верхнее строение, или наземная часть здания, состоит из машинного зала, помещений для электрических устройств, административных и бытовых помещений. В зависимости от подачи насосной станции, числа агрегатов и общей схемы компоновки сооружений весь этот комплекс помещений может располагаться в одном здании или в отдельных самостоятельных зданиях. По назначению помещения делят на основные и вспомогательные. Основным помещением здания насосной станции является машинный зал. В наземных зданиях станции в машинном зале располагаются насосные агрегаты, а в заглубленных зданиях при вертикальной компоновке агрегатов — приводные электродвигатели насосов.

Машинный зал обычно имеет форму прямоугольника и может достигать большой длины. Проектируется этот зал одноэтажным, двухсветным. Для сообщения с подземной частью здания в полу машинного зала устраиваются лестницы и люки. В торце машинного зала, со стороны въездных ворот, обычно устраивают монтажную площадку, размеры которой в плане определяются габаритами оборудования или транспорта и максимальным приближением крюков подъемно-транспортных механизмов. При общей длине здания более 40 м и размещении в нем пяти и более вертикальных насосов с подачей, превышающей 5 м3/с, допускается устройство двух монтажных площадок. Вторая монтажная площадка обязательна, если длина здания превышает 60 м и в нем установлено восемь и более насосов. В то же время от устройства монтажной площадки допустимо отказаться, если для проведения монтажа и ремонта оборудования можно использовать проходы между агрегатами или гнезда немонтируемых агрегатов.

В небольших зданиях насосных станций с двумя-тремя агрегатами электротехническое оборудование располагают непосредственно в машинном зале.

На крупных насосных станциях для помещений распределительных устройств, а также для бытовых и административных помещений выделяют вспомогательный блок, который располагают обычно вдоль машинного зала со стороны напорных трубопроводов или в торце машинного зала. На очень мощных насосных станциях все вспомогательные помещения размещают в отдельно стоящем здании.

Верхнее строение водопроводной насосной станции представляет собой, здание, которое в зависимости от размеров и грузоподъемности подъемно-транспортных средств может быть бескаркасной или каркасной конструкции.

Бескаркасную конструкцию чаще всего выполняют из кирпичной кладки, а иногда из сборных бетонных или кирпичных монолитных блоков. При высоте стен до 6 м и массе самой тяжелой детали до 3000 кг толщина стен принимается в два кирпича. Монорельсы тельферов и продольные пути кран-балок подвешивают к балкам перекрытия.

Каркасную конструкцию верхнего строения применяют в зданиях крупных насосных станций, когда масса самой тяжелой детали превышает 5000   кг.   Несущий   каркас   здания  () состоит из системы колонн, на которые опираются фермы перекрытия и подкрановые балки. Балки и колонны могут быть выполнены только из металла, монолитного или сборного железобетона либо из их различных сочетаний. Применение металлических колонн или колонн из сборного железобетона позволяет быстрее ввести в действие кран и начать монтажные работы внутри здания. Расстояние между колоннами зависит от размеров здания . и грузоподъемности крана и выбирается с учетом требований СНиП. Во всех случаях, однако, необходимо, чтобы длина подкрановых балок была постоянной по всей длине здания. Обязательна также установка колонн в углах здания и сдвоенных колонн в местах разрезки здания деформационными швами. Пространство между колоннами заполняется более легкими материалами — кирпичом, блоками или стеновыми панелями. Каркас устанавливают таким образом, чтобы с наружной стороны он был защищен стенами толщиной не менее половины кирпича, для чего иногда делают защитные наружные пилястры.

Кровлю верхнего строения выполняют, как правило, из сборных железобетонных плит толщиной до 300 мм с утеплением из шлака или из пенобетона. Верхнее рулонное покрытие укладывают по цементной стяжке толщиной 20—30 мм.

Полы устраивают с различным покрытием: в машинном зале — из метлахской плитки или асфальтовые, на монтажной площадке — асфальтовые, в помещениях распределительных устройств — цементные или ксилолитовые, в служебных помещениях — деревянные.

Окна в стенах верхнего строения крупных насосных станций устраивают обычно в два ряда — выше и ниже подкрановых балок. Согласно действующим санитарным нормам проектирования промышленных предприятий, общая площадь оконных проемов должна составлять не менее 1/8 площади пола машинного здания.

 Размер ворот для въезда на монтажную площадку назначают в зависимости от габаритов транспортных средств и транспортируемых деталей. Ворота должны быть утеплены. Для прохода в здание насосной станции в воротах предусматривают дверь, так как ворота обычно закрыты. Других входов в здание насосной станции делать не рекомендуется, за исключением отдельных входов в помещения электрического хозяйства.

В верхнем строении здания насосной станции для производства мелкого ремонта следует предусматривать мастерскую или место для установки верстака и необходимого механического оборудования. Необходимо также устраивать помещение для эксплуатационного персонала (дежурных, ремонтных бригад), шкафчики для хранения одежды и санитарный узел.

Здания водопроводных насосных станций первого и второго классов надежности действия должны удовлетворять требованиям соответственно I и II степени огнестойкости. Насосная станция, блокируемая с другими производственными помещениями, должна быть отделена от них несгораемыми ограждающими конструкциями.

Помимо закрытых зданий с размещением внутри машинного зала подъемно-транспортных средств, обеспечивающих все монтажные операции, в практике строительства насосных станций применяются полуоткрытые здания с пониженным машинным залом, обслуживаемым козловым краном необходимой грузоподъемности. В перекрытии пониженного верхнего строения над агрегатами предусматриваются монтажные люки со съемными или раздвижными крышками.

В отдельных случаях при соответствующем обосновании допускается устанавливать насосные агрегаты без верхнего строения. В зданиях насосных станции шахтного типа с достаточным заглублением, где в подземной части можно разместить все основное и вспомогательное оборудование, наземное строение устраивают только над монтажной площадкой для разгрузки оборудования и сообщения с подземной частью здания. § 66. Насосные станции I подъема

Для обеспечения необходимой высоты всасывания насосов станции I подъема, использующие в качестве источника водоснабжения открытые водоемы, приходится обычно заглублять в землю. Расширение заглубленных насосных станций связано с большими трудностями. Поэтому их здания строят сразу таких размеров, чтобы в дальнейшем можно было разместить дополнительное оборудование.

Насосная станция раздельного типа, являющаяся станцией I подъема в схеме водоснабжения крупного населенного пункта. Станция оборудована тремя насосами Д630-90, из которых два являются рабочими и один — резервным. Фундаменты насосных агрегатов выполнены таким образом, что позволяют при необходимости заменить насосы на более мощные — Д1250-65 или даже Д1600-90.

Вследствие значительных колебаний горизонтов воды в водоисточнике (до 6 м) здание станции заглублено под уровень земли таким образом, чтобы высота всасывания насосов (с учетом гидравлических потерь в подводящих водоводах) при минимальных отметках горизонтов воды в источнике не превышала допустимой величины. Для заливки насосов перед пуском установлены два вакуум-насоса ВВН-0,75. Насосное помещение оборудовано кран-балкой грузоподъемностью 3 т с ручным управлением.

Водозаборное сооружение станции, расположенное в русле реки, состоит из двух изолированных друг от друга камер. Крайние насосы забирают воду из каждой камеры с помощью индивидуальных всасывающих трубопроводов, а к среднему (резервному) агрегату вода для повышения надежности действия подводится по двум трубопроводам из обеих камер.

Благодаря раздельной компоновке водозаборного сооружения и насосной станции конструкция машинного здания чрезвычайно проста. Небольшое число агрегатов обусловливает минимальную длину внутри-станционных коммуникаций.

Типовая насосная станция с комбинированным водозабором, разработанная институтом Союзводоканалпроект. В зависимости от положения уровня воды в источнике забор воды осуществляется через четыре входных окна или через затапливаемый русловый оголовок и самотечные водоводы. В здании станции установлено четыре насосных агрегата с насосами двустороннего входа марки Д6300-27 (32Д-19) с суммарной подачей 26200 м3/ч при напоре 27 м.

Подземная часть здания насосной станции представляет собой монолитный железобетонный колодец внутренним диаметром 21 M; Строительство подземной части осуществлялось опускным способрм с применение водопонижения и выборкой грунта из-под ножа средствами гидромеханизации.

Вода насосами через всасывающую трубу забирается из двух водоприемных камер, отделенных от насосного помещения поперечной диафрагмой и оборудованных вращающимися водоочистными каркасными сетками с внутренним подводом воды. Все насосы присоединены к напорному коллектору, расположенному-в подземной части здания и соединенному с помощью вертикальных стояков с двумя внешними напорными трубопроводами.

Для производства монтажных работ помещение сороудерживающих сеток оборудовано подвесной кран-балкой грузоподъемностью 5 т, а насосное помещение — радиальной кран-балкой грузоподъемностью Ют. Для спуска и подъема оборудования на поверхность имеется тельфер грузоподъемностью" 10 т с монорельсом для него в наземном павильоне.

Верхнее строение предусматривается прямоугольным в плане, одно-или двухэтажным в зависимости от того, можно ли по габаритам подземной части расположить в ней электрораспределительное устройство высокого напряжения.

Насосные станции I подъема подобной конструкции применяются для коммунального и промышленного водоснабжения и рекомендуются для строительства на равнинных реках с амплитудой колебания уровней воды до 10 м в средних и южных районах, исключая сейсмические районы.

Отмечая компактность компоновки и экономичность рассмотренного проектного решения в целом, нельзя, тем не менее, не отметить, что большая теснота и отсутствие монтажной площадки в насосном помещении в значительной мере затрудняют эксплуатацию станции. Придание водоприемным камерам полигонального очертания или размещение водоприемника в виде колодца в центре подземной части позволяет увеличить на 15— 20% полезную площадь насосного помещения, однако неизбежное при этом кольцевое расположение насосных агрегатов усложняет внутри-станциониые коммуникации.

Увеличение высоты подъема сверх 100—120 м требует использования в схемах насосных станций многоступенчатых центробежных насосов, в том числе и с горизонтальным расположением вала. В качестве примера на  10.27 изображена насосная станция I подъема системы водоснабжения Штутгарта (ФРГ). Станция забирает воду из оз. Бодензее и подает ее на очистные сооружения, расположенные на высоте более 300 м над уровнем воды в озере. На станции установлены два агрегата (№№ 1 и 6) с двухступенчатыми насосами фирмы «Фойт» с подачей по 1,5 м3/с каждый при напоре 315 м и четыре агрегата (№№ 2—5) с подачей по 2 м3/с при напоре 330 м. Суммарная подача станции таким образом составляет 11 м3/с, установленная электрическая мощность равна 35 МВт.

Здание насосной стандии — заглубленного типа, расположено отдельно на расстоянии более 400 м от водозаборного сооружения. Вода к зданию подводится двумя самотечными трубопроводами диаметром по 1300 мм, заканчивающимися железобетонными напорными водоводами корытообразного очертания. Насосы установлены двумя группами по три агрегата в двух отдельных насосных помещениях. Каждая группа насосов подключена к самостоятельному трубопроводу. На всасывающих линиях насосов установлены дисковые затворы диаметром 1200 мм с ручным управлением. Насосы подключены к напорным трубопроводам с помощью шаровых затворов диаметром 700 мм с гидравлическим управлением. Каждый из напорных трубопроводов оборудован сферическим затвором диаметром 1000 мм с механическим (на закрытие) и гидравлическим (на открытие) приводом. Эти затворы расположены в отдельном помещении, примыкающем к зданию станции. Там же расположена соединительная связка диаметром 800 мм с установленным на ней шаровым зат вором с ручным управлением. В центральной части здания, над галереями напорных трубопроводов, расположены помещения электрораспределительных устройств. Понижающие силовые трансформаторы установлены на открытой площадке недалеко от здания станции.

На насосных станциях большой подачи целесообразно применение вертикальных центробежных или осевых насосов, так как помимо сокращения числа установленных агрегатов за счет большей подачи насосов типов В, О и ОП вертикальная компоновка позволяет уменьшить площадь подземной части здания, а следовательно, объем землянных работ и строительную стоимость станции. В качестве примера мощной насосной станции раздельного типа с вертикальными центробежными насосами станция I подъема системы водоснабжения Токио. Станция забирает воду из реки и подает ее на очистные сооружения, расположенные в 17 км от водоисточника. Станция оборудована тремя вертикальными центробежными насосами с подачей 15 000 м3/ч каждый при напоре 120 м. Суммарная подача в настоящее время составляет 1 млн. м3/сут. В дальнейшем предусмотрена установка еще четырех насосов. Приводные двигатели насосов мощностью по 6200 кВт постоянного тока, что позволяет для регулирования подачи плавно уменьшать частоту вращения насосов в пределах до 20 % номинальной.

Здание     насосной     станции — шахтного типа. Подземная часть здания выполнена в виде тонкостенной пространственной ячеистой конструкции. Необходимая прочность при относительно небольшой толщине стен достигается за счет устройства внутреннего каркаса, состоящего из балок и диафрагм.

Вода от водозаборного сооружения подводится к каждому насосу индивидуальным всасывающим

трубопроводом диаметром 1600 мм. Поскольку насосы установлены с подпором, трубопроводы оборудованы плоскими задвижками. Напорная линия каждого насоса диаметром 1000 мм присоединена к сборному коллектору диаметром 2200 мм, который для уменьшения площади насосного помещения вынесен за его пределы и поднят вверх на 15,85 м от рабочих колес насосов. На горизонтальных участках напорных трубопроводов установлены два затвора: рабочий — шарового типа и аварийно-ремонтный — дисковый.

Здание станции оборудовано мостовым краном с крюками грузоподъемностью 40 и 10 т. Монтажная площадка расположена в центре здания на отметке +12,5 м. Для доставки оборудования на монтажную площадку с поверхности земли (отметка + 21) проложен транспортный путь.

Типовая конструкция насосной станции I подъема совмещенного типа, оборудованной осевыми поворотно-лопастными вертикальными насосами (разработанная институтом Атомтеплоэлектропроект)

В рассматриваемом варианте станция оборудована четырьмя насосами. ОПВ2-87 с подачей 9000 м3/ч каждый при напоре 16 м. При необходимости на станции без существенного изменения конструкции могут быть установлены более мощные насосы с рабочим колесом диаметром ПО см. В качестве привода насосов используются асинхронные двухскоростные (600 и 500 мин-1) электродвигатели с короткозамкнутым ротором мощностью 500/300 кВт, напряжением 6000 В. Водоприемник станции разбит на отдельные самостоятельные секции соответственно числу насосов. Вода в водоприемные камеры поступает через прямоугольные окна, оборудованные решетками для грубой очистки. Внутри камер установлены вращающиеся сетки с лобовым подводом воды.

Подземная часть здания станции выполнена из железобетона с использованием сборных элементов. Опорные конструкции электродвигателей — ребристого типа.

Верхнее строение станции — каркасной конструкции. Машинное здание оборудовано электрическим мостовым    краном    грузоподъемностью 10 т. Водоприемник обслуживается полукозловым краном с устройством для очистки решеток.