18.01.2023 Тема : Водоподъёмные и водонапорные соружения!
Водонапорные установки служат для повышения напора во внутреннем водопроводе. К ним относятся водонапорные баки, повысительные насосы, пневматические установки.
Водонапорные баки применяют:
1. В схемах без повысительных насосов.
а) При недостаточном напоре в наружном водопроводе.
В дневные часы, при большом водоразборе, давление в сети падает. В это время вода поступает из водонапорного бака. В ночные часы давление увеличивается и бак заполняется водой.
б) При недостаточном расходе воды.
Когда происходит большой водоразбор на начальных участках внутриквартальной сети не хватает расхода воды на других участках сети. Режим работы баков аналогичен п. 1.а.
2. В схемах с повысительными насосами.
а) Производительность насоса больше максимального часового расхода.
Насос работает в повторно-кратковременном режиме до полного заполнения бака. Затем насос отключается и в сеть вода поступает из бака.
б) Производительность насоса меньше максимального, но больше минимального расходов.
Насос работает постоянно. При этом бак заполняется избытком воды в часы минимального водопотребления. Из бака в сеть вода поступает при максимальном водопотреблении. Бак работает как регулирующая ёмкость водонапорной башни.
3. При необходимости создания постоянных напоров у водоразборных точек водопроводной сети.
В этом случае вода транзитом поступает от насосной установки в бак. Из бака вода поступает к водоразборной арматуре по отдельному разводящему трубопроводу.
Такая схема применяется реже в жилых и чаще в общественных зданиях, в том числе зданиях специального назначения (бани, прачечные и т.д.) и на промышленных предприятиях, где не допускается перерыв в подаче воды. В банях установка бака обусловлена применением пробковых водоразборных кранов, рассчитанных на рабочее давление не более 0,1 МПа.
4. В случае необходимости кратковременного использования большого запаса воды.
Например, противопожарные баки.
Водонапорный бак
А)
Б)
Бак выполняется из листовой стали толщиной не менее 4 мм с антикоррозийным покрытием снаружи и изнутри суриком или другой водостойкой нетоксичной краской. Его объём колеблется, примерно, от 0,5 до 20 м3. В плане баки изготавливают круглыми, прямоугольными, квадратными или другой формы в зависимости от конфигурации помещения. Как правило, устанавливают два бака (один запасной). Для прямоугольных баков требуются усиленные ребра жёсткости. Снаружи баки выполняют в теплоизоляции для предотвращения конденсации влаги.
Металлический поддон выполняется из оцинкованной стали.
Брусья делают из железобетона или антисептированного дерева.
Отводящий трубопровод устанавливается с другой стороны бака для осуществления циркуляции воды с обменом воды в течение не более 5 суток (tвоздуха>180С) и не более 10 суток (tвоздуха<180С). При объединении отводящего трубопровода с подающим на отводящем трубопроводе устанавливается обратный клапан.
Диаметр переливной воронки равен двум диаметрам трубы. Сброс воды осуществляется с разрывом струи в воронку или бочок разрыва струи, установленный ниже борта самого низкорасполагаемого санитарного прибора.
Трубопровод опорожнения служит для чистки бака.
Сигнализатор уровня воды (реле уровня) служит для автоматического управления насосами.
Воздушный трубопровод (или воздушный клапан) способствует предотвращению образования вакуума при опорожнении бака и для выпуска воздуха при наполнении бака.
Расчёт водонапорного бака при повторно-кратковременном режиме работы насосной установки
Объём бака:
V = βW + W1
где W1 – десятиминутный противопожарный запас воды;
n1 – расчётное число одновременно действующих
пожарных струй: n1 = 2 при расчётном числе
струй 2 и более; n1 = 1 в противном случае;
W – регулирующий объем:
W =
- производительность насоса, м3/ч;
n - число включений насоса в 1 час: n = 2-4 – для
открытых баков, n = 6-10 – для гидропневматических баков;
β - коэффициент запаса вместимости бака; при
повторно-кратковременном режиме работы насоса
β = 1,2 – 1,3.
Высота установки дна бака.
Высота установки дна бака определяется с учётом потерь напора в трубопроводе до диктующей водоразборной арматуры (∑H ) и свободного напора у этой арматуры (Нf).
Гидропневмоустановки
Гидропневматические установки являются наиболее экономичными и целесообразными для внутреннего водопровода. Они состоят из повысительных насосов и гидропневмобаков. Гидропневмоустановки могут быть переменного и постоянного давления.
Гидропневмоустановка переменного давления
Рис. Гидропневмоустановка
А - переменного давления; Б – постоянного давления.
1 – гидропневмобак; 2 – указатель уровня; 3 – манометр; 4 – предохранительный клапан; 5 – компрессор; 6 – реле давления; 7 – шкаф управления; 8 – центробежный насос; 9 – датчики уровня воды; 10 – регулятор давления «после себя»; 11 – пневмобак.
Гидропневмоустановка переменного давления используется чаще. Она проще в изготовлении, монтаже и эксплуатации. Недостатком является большой перепад давлений в водопроводной сети. Это обстоятельство обусловливает повышение мощности насосов и перерасход воды в водоразборной арматуре. Гидропневмоустановка постоянного давления лишена это недостатка, но она сложнее и дороже. Поэтому применяется только при необходимости поддержания в сети строго постоянного давления.
Бак выполнен из стали цилиндрической формы со сферическими верхом и днищем. Он устанавливается вертикально или горизонтально с расстоянием 0,6 м сверху и сбоку от строительных конструкций, а также между собой. Объём – 0,16-5,0 м3.
Компрессор служит для пополнения запаса воздуха (может использоваться регулятор запаса воздуха типа эжектор, функционирующий с помощью рабочего насоса).
Работа гидропневмоустановки переменного давления
Вначале бак заполняется воздухом под давлением, равным требуемому напору во внутренней водопроводной сети (Рmin). Затем бак заполняется водой и давление становится больше требуемого (Рmax). В этот момент реле давления отключает насос. Вода из бака поступает в сеть за счёт давления сжатого воздуха. При понижении уровня воды давление уменьшается до минимального (Рmin). Реле давления через шкаф управления отключает насос.
Потери воздуха, растворённого в воде под давлением, 1-2 раза в неделю пополняются компрессором или регулятором расхода воздуха. Для устранения потери воздуха бак делят эластичной мембраной на две части. В этом случае можно пользоваться передвижными компрессорами, отказавшись от стационарных.
Для уменьшения перепада давления в сети на подающем трубопроводе устанавливают регулятор давления «после себя». А для плавного регулирования перепадом давления применяют два или три насоса, поочерёдно включающиеся с повышением уровня воды в пневмобаке и таким же образом выключающиеся с понижением этого уровня.
Гидропневмоустановка постоянного давления
Работа гидропневмоустановки постоянного давления
Воздух закачивается в воздушный бак компрессором. Через регулятор давления воздух поступает в гидропневмобак, где поддерживается постоянное давление. Таким образом, водоразбор осуществляется под постоянным давлением.
При достижении минимального уровня воды включается насос и компрессор. Насос повышает уровень воды, а компрессор откачивает лишний воздух и подаёт его в пневмобак. Поэтому сжатие воздуха не происходит и давление в гидропневмобаке остаётся постоянным. При максимальном уровне воды и насос, и компрессор отключаются датчиком уровня.
Расчёт гидропневмоустановки переменного давления
Гидропневмоустановка работает в повторно-кратковременном режиме. В общем объёме бака объём воды на тушение пожара не предусматривается.
,
где - коэффициент запаса вместимости бака; = 1,2 – 1,3;
А – отношение абсолютных давлений: минимального к максимальному; принимается равным 0,8 для пневмоустановок с подпором в водопроводной сети перед насосными установками.
;
W – регулирующий объём воды.
,
где n – число включений насоса в течение часа; n = 6-10 при
работе насосов в автоматическом режиме.
Рmin = Hgeom + + Нf;
.
Напор насоса гидропневмоустановки.
,
где hк - потери напора в коммуникациях насосной
установки.
Остальные обозначения – в параграфе 5..3.
Насосные повысительные установки
Насосные установки предусматривают при постоянном или периодическом недостатке напора в системах водоснабжения, а так же при принудительной циркуляции в централизованных системах горячего водоснабжения.
Центробежные насосные установки не имеют недостатков, характерных для напорных баков. Не нарушается герметичность подачи воды, что обеспечивает её высокое качество. Они удобны в эксплуатации и просты при монтаже.
Однако центробежные насосы шумят и вибрируют при работе. Поэтому они, как правило, помещаются в отдельно – стоящие здания, например, в бойлерные, котельные, ЦТП. Это правило не распространяется на противопожарные насосные установки.
Центробежные насосные установки нерационально расходуют электроэнергию, особенно в ночные часы, когда высокого напора не требуется.
Схема насосной установки
Насосы обвязываются стальными трубопроводами в пределах насосных станций. Всасывающая линия за пределами ЦТП – тоже из стальных труб. Обратные клапаны устанавливаются на напорных линиях и на обводной линии. На напорной линии обратный клапан предотвращает движение воды во всасывающую линию после остановки насоса.
Насосные агрегаты устанавливают на виброизолирующих основаниях. На напорных и всасывающих линиях предусматривают установку виброизолирующих вставок из резиновых гофрированных рукавов длиной 1 м. Мероприятия по виброизоляции не предусматривают:
а) в производственных зданиях, где не требуется защита от шума;
б) в противопожарных насосных установках;
в) в ЦТП при расположении от ближайшего здания не менее 25 м.
Насосы и двигатели устанавливают на металлическую фундаментную плиту или на раму, закреплённую на кирпичном или бетонном фундаменте. Фундамент насосов возвышается над полом на 20-30 см и заглубляется на 0,5 м не менее.
Расстояние между насосами и электродвигателями – 1 м, между насосами с электродвигателями и стенами – 1 м в незаглублённых ЦТП. Расстояния между насосами и распределительными электрощитами – 2 м.
Число рабочих и резервных насосов и их компоновка выбираются согласно требованию СНИП 2.04.02 – 84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». При этом учитываются категории надёжности электроснабжения, приводимые в СНИП 2.04.01-85*[3, п.12.23].
Категории надёжности электроснабжения
1 категория – при расходе воды на внутреннее пожаротушение более 2,5 л/с, а также для насосной установки, перерыв в работе которой не допускается.
2 категория:
а) при расходе воды на внутреннее пожаротушение – 2,5 л/с;
б) для жилых зданий высотой 10-16 этажей при суммарном расходе воды 5 л/с;
в) для насосных установок, допускающих кратковременный перерыв в работе на время, необходимое для ручного включения резервного электропитания.
Число рабочих насосов одной группы, кроме пожарных, должно быть не менее двух. При обосновании допускается 1 рабочий насос в насосной установке второй категории.
Число резервных насосов, при числе рабочих насосов до 6:
- для 1 категории – 2 шт.;
- для 2 категории – 1 шт.
При наличии в здании систем холодного и цетрализованного горячего водоснабжения и закрытой схеме теплоснабжения, насосы устанавливают до водонагревателей. Таким образом, одна насосная установка обеспечивает водой системы холодного и горячего водоснабжения.
При давлении в наружной водопроводной сети меньше 0,05 МПа перед насосной установкой предусматривают приёмный резервуар, ёмкостью 5-10 % максимального часового расхода воды.
Производительность хозпитьевых и производственных насосных установок принимают в зависимости от наличия регулирующей ёмкости:
а) не менее максимального секундного расхода воды при отсутствии регулирующей ёмкости;
б) не менее максимального часового расхода воды при наличии водонапорного или гидропневматического бака и насосов, работающих в повторно-кратковременном режиме.
Напор хозяйственно-питьевых насосов определяют после гидравлического расчёта водопроводной сети (холодного и горячего водоснабжения) и подбора оборудования. При необходимости тушения внутреннего пожара хозяйственно-питьевые насосы должны обеспечить требуемый напор. В противном случае подбирают противопожарные насосы на суммарный хозяйственно-питьевой и противопожарный расход.
1. Напор насосов, работающих в повторно-кратковременном режиме с гидропневмобаками переменного давления.
;
;
Рmin = Hgeom + + Нf;
где - высота подъёма воды от поверхности земли
у городского водопроводного колодца до
верха гидропневмобака;
- потери напора на вводе до бака,м;
- потери напора в водомере ЦТП, м;
hк - потери напора в насосной установке, м;
Нg - гарантированный минимальный напор в
наружной сети, м;
- потери напора в сети после гидропневмобака до
диктующей точки водоразбора, м;
- потери напора в водомерах диктующего дома и
диктующей квартиры, м;
Нf - нормативный напор у диктующей водоразборной арматуры, м.
2. Напор насосов, подающих воду в напорный бак.
,
где - нормативный напор у наполнительного
поплавкового клапана, м
3. Напор насосов, работающих в схеме без регулирующей ёмкости.
ВОДОПОДЪЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА
Водозаборные сооружения включают в себя водоподъемные устройства, основным компонентом которых являются насосы. Насосы преобразуют механическую энергию приводного электрического двигателя в гидравлическую энергию движущейся жидкости. С помощью насосов можно поднять воду на определенную высоту, переместить ее на значительные расстояния по горизонтальной плоскости, заставить циркулировать в замкнутой системе, что и является основой функционирования водопроводной сети. Насосы располагаются в насосных станциях.
Насосные станции конструируются и оборудуются в зависимости от производительности, напора, мощности и коэффициента полезного действия (КПД) насосных агрегатов. Наиболее распространенным типом является центробежный насос. Его достоинства — плавная и непрерывная подача воды, несложное устройство, высокая надежность, долговечность, высокий КПД. В помещении водопроводной насосной станции размещаются насосы и электродвигатели, трубопроводы, задвижки, контрольноизмерительные приборы (водомеры, манометры, вакуумметры), электрораспределительные устройства и приборы автоматизированного регулирования.
.Насосные станции подразделяются на станции первого подъема, второго подъема, повысительные и циркуляционные. Насосные станции первого подъема поднимают воду из источника водоснабжения на очистные сооружения или направляют к потребителю. Насосные станции второго подъема подают воду с очистных сооружений к потребителю. Повысительные насосные станции предназначены для повышения напора в водопроводной сети. Циркуляционные насосные станции устраиваются в замкнутых системах.
УСТРОЙСТВО И ОБОРУДОВАНИЕ НАРУЖНОЙ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ
От водозаборных сооружений источника водоснабжения через насосные водонапорные и очистные сооружения, резервуары и регулирующие устройства вода поступает в водопроводную сеть, которая подает ее непосредственно на объекты водоснабжения (рис. 4). Водопроводная сеть должна обеспечить подачу заданного количества и качества воды под требуемым напором, а также экологическую надежность и бесперебойность снабжения потребителей. При проектировании должны учитываться требования экономичности и возможность перспективного развития.
Для достижения оптимального конструктивного решения при сооружении наружных водопроводных сетей необходимо применять экологически чистые, долговечные, надежные трубы, подобранные на основе гидравлического расчета сети. Важно также выбрать правильную трассировку линий водоводов в плане.
Наружная система водопроводов состоит из сочетания подающих магистральных (главных) и распределительных (второстепенных) линий. Диаметры магистральных линий рассчитываются, распределительных — принимаются по величине пропускаемого пожарного расхода.
Для подачи воды непосредственно к местам ее потребления используют два основных вида сетей: разветвленные (тупиковые) и кольцевые (из замкнутых контуров и колец) (рис. 5).
Рис. 4. Схема водоснабжения населенного пункта: а — план; б — профиль; 1 — водоприемник; 2 — самотечная труба; 3 — береговой колодец; 4 — насосные станции первого подъема; 5 — отстойники; 6 — фильтры; 7 — запасные резервуары чистой воды; 8 — насосы станции второго подъема;
— водоводы; 10 — водонапорная башня; 11 — магистральные трубопроводы; 12 — распределительные трубопроводы
Рис. 5. Водопроводная сеть города:
а — тупиковая; б — кольцевая; / — насосная станция; 2 — водонапорная башня
Разветвленные водопроводные сети применяют для объектов, отдаленных друг от друга, допускающих перерывы водоснабжения. Кольцевые водопроводные сети обеспечивают бесперебойное водоснабжение, так как в них гарантировано питание водой всех подключенных потребителей с двух сторон. Кольцевые водопроводные сети дороже и надежнее. Их применяют для хозяйственно-питьевых и производственных целей и обязательно в расчете на пожаротушение.
Водопроводы выполняют из двух и более ниток трубопроводов, укладываемых параллельно друг другу. Для экстренного подключения к водопроводным сетям в случае пожара в смотровых колодцах на расстоянии 100...200 м друг от друга на наружной водопроводной сети в 5 м от зданий и в 2,5 м от края проезжей части устанавливают пожарные гидранты. Они бывают надземные и подземные. Для использования гидранта на него навинчивают специальное приспособление — стендер. При вращении его рукоятки открывается водозапорный клапан, и вода под напором направляется в пожарные рукава.
Комментарии
Отправить комментарий