Насосные станции и установки для забора подземных вод

В водоносных пластах, залегающих на глубине более 10 м, водозабор грунтовых вод осуществляют, как правило, с помощью трубчатых колодцев, которые чаще всего оборудуют центробежными насосами с трансмиссионным валом и электродвигателем, установленным на поверхности земли, или погружными насосами с электродвигателями, расположенными непосредственно в глубине скважины. И в том и другом случае типовыми проектами насосных станций предусматривается установка насосов в наземных или подземных помещениях.

Работа насосных станций происходит обычно без постоянного обслуживающего персонала. Проектами предусматривается возможность (в зависимости от местных условий) применения местного, дистанционного автоматического или телемеханического управления.

На рис. 10.33 в качестве примера показан общий вид типовой наземной станции с погружными насосами типа ЭЦВ. В зависимости от марки насоса объем подаваемой в сутки воды составляет 140—3400 м³. Напорный трубопровод оборудован задвижкой, вантузом, сливным краном и обратным клапаном. Устье скважины заделано в бетонный оголовок, в который вмонтировано устройство для замера уровня воды. Подача насоса измеряется мерной диафрагмой, установленной в отдельно расположенной подземной камере. Перепад давления в диафрагме измеряется дифференциальным манометром с регистрирующим устройством. В павильоне насосной станции помимо механического оборудования расположены: станция управления насосным агрегатом, релейный шкаф, осветительный щиток и электропечи отопления, включающиеся автоматически при температуре ниже 50* С. Размеры павильона в плане не превышают 3X4,5 м.

Строительные конструкции здания чрезвычайно просты, фундаменты ленточные из бутобетона или столбчатые из монолитного бетона; стены павильона кирпичные в полтора или два кирпича в зависимости от района строительства; покрытие железобетонное монолитное; кровля рубероидная; полы цементные по бетонной подготовке. Вентиляция помещения естественная через вытяжные трубы. Окна в павильоне не предусмотрены. Верхняя филенка двери застеклена.

Монтаж и демонтаж оборудования станции осуществляется через люк в перекрытии с помощью автокрана или талей, устанавливаемых на временных треногах непосредственно над люком.

Питание электродвигателей насосов производится, как правило, от воздушных линий электропередач.

При значительной мощности электродвигателя или при груповой установке насосов целесообразно размещать понижающий трансформатор в непосредственной близости от насосной станции, для чего к павильону может быть пристроено дополнительное помещение.

На рис. 10.34 показана подземная насосная станция с установленным в ней насосом типа АТН с трансмиссионным валом. Основное и вспомогательное оборудование подземной станции такое же, как и наземной. Некоторым отличием в компоновке является лишь то, что мерная диафрагма установлена на напорном трубопроводе в одной камере с обратным клапаном и задвижкой.

Стены подземных камер могут быть выполнены из унифицированных сборных железобетонных колец, из монолитного бетона марки 150 или из кирпича марки 100; днище и оголовок монолитные, бетонные; перекрытия — железобетонные плиты. Вентиляция камер естественная, отопление электрическое. Для откачки пролитой и просочившейся воды установлен самовсасывающий центробежно-вихревой иасос ЦВ-4/85. Монтаж и демонтаж насосного агрегата и водоподъемных труб производится автокраном.

Малые габариты насосного оборудования станций подземного водозабора позволяют в ряде случаев объединить насосные станции I и II подъема в одном здании, что уменьшает стоимость строительных конструкций, упрощает схему коммуникаций и позволяет до минимума снизить напор (за счет уменьшения числа ступеней) насосов, устанавливаемых в скважинах. На рис. 10.35 изображена такая объединенная насосная станция I и II подъема, входящая в узел головных водозаборных сооружений системы водоснабжения крупного населенного пункта.

Два трубчатых колодца расположены непосредственно в пределах здания насосной станции. Установленные в ндх скважинные насосы I подъема подают воду в подземные железобетонные резервуары, откуда вода забирается насосами II подъема, установленными в том же здании станции. В качестве насосов II подъема приняты три (два рабочих и один резервный) двусторонних центробежных насоса. Резервуары по отношению к зданию станции расположены таким образом, что насосы II подъема находятся под заливом.

Использование трубчатых колодцев в качестве водозаборных сооружений подземных вод находит широкое применение при проектировании систем местного водоснабжения, обеспечивающих водой небольшие производственные или сельскохозяйственные объекты, жилые здания и такие отдельно стоящие общественные здания, как школы, больницы, санатории, пионерские лагеря, бани, прачечные и др., в которых водопро-вэд является необходимым элементом благоустройства.

Потребность в воде в системах местного водоснабжения сравнительно невелика и составляет не более 200 м³/сут, но для этих систем характерны значительные колебания расхода в течение суток (коэффициент неравномерности водопотребле-иия составляет 1,5—3).

Характерводопотребителя определяет некоторые особенности систем местного водоснабжения. Буровые скважины располагаются, как правило, в непосредственной близости от объекта.

Разветвленная наружная сеть и громоздкие сооружения по обработке и хранению запасов воды отсутствуют. Основным элементом систем местного водоснабжения является насосная установка, включающая в себя налорно-регулиру-ющую емкость и контрольно-измерительную аппаратуру. К таким установкам предъявляется ряд специфических требований, основными из которых являются: простота и компактность конструкции; возможность серийного выпуска промышленностью; возможность размещения установки без строительства дополнительных помещений (в подземных колодцах или непосредственно в обслуживаемых зданиях); простота и надежность в эксплуатации; возможность автоматической работы без постоянного обслуживающего персонала; невысокая стоимость установки и ее монтажа; простота ремонта и замены отдельных узлов и деталей установок. Всем этим требованиям в значительной степени отвечают автоматические насосные установки с гидропневм этическими баками, которые находят все большее применение в отечественной и зарубежной практике водоснабжения.

Автоматические насосные установки могут быть оборудованы насосами различных типов. Однако в связи с переменным напором они должны иметь характеристику, позволяющую им при изменениях давления в баке в заданных пределах работать с высоким КПД. В этом отношении наиболее эффективны многоступенчатые центробежные, вихревые и водоструйные насосы. Они удобны еще и потому, что не могут развить давление, значительно превышающее расчетное для гидро-пневматического бака и грозящее разрывом последнему, а также водопроводной сети.

Автоматическая насосная установка с погружным насосом производства чехословацкой фирмы «Сигма», предназначенная для подъема воды из скважин, изображена на рис. 10.36. Насос по водоподъемной трубе подает воду в гидропневмати-ческий бак, конструктивно выполненный в виде стального цилиндра с эллиптическим днищем и крышкой. Бак установлен на фундаменте и имеет патрубки для присоединения реле давления, поплавкового регулятора запаса воздуха, водомерной трубки с манометром, подающей и водоразборной труб с задвижками.

Автоматическое включение и выключение насоса в зависимости от давления в гидропневматическом баке осуществляется по команде реле давления пусковой электроаппаратурой, обеспечивающей одновременно защиту электродвигателя от технологической перегрузки, токов короткого замыкания и токов, вызываемых потерей фазы.

Пополнение и регулирование запаса воздуха в баке установки осуществляется с помощью устройства для впуска воздуха, срабатывающего от импульса, посылаемого регулятором запаса воздуха.

Подача установки до 90 м³/сут; полный напор 20—37 м; максимальная высота подъема до 25 м. Мощность приводного электродвигателя насоса всего 1,1 кВт. Полный вес установки 130 кг.

Установки подобного типа размещаются, как правило, в небольших подвальных помещениях зданий. Компактность, надежность, экономичность, а также хорошие эксплуатационные и санитарно-гигиенические качества установок обеспечивают им все более широкое распространение.

При маломощных водоносных пластах или пластах значительной мощности, но имеющих небольшой коэффициент фильтрации, а также при заборе подрусловых инфильтрационных вод применяют лучевые водозаборы, позволяющие, наряду с Другими преимуществами по сравнению с буровыми трубчатыми колодцами, использовать на насосных станциях мощные насосные агрегаты, имеющие более высокий КПД.

Насосная станция с лучевым водозабором, показанная на рис. 10.37, входит в состав достаточно крупной системы водоснабжения в Южной Америке. Станция оборудована шестью двухступенчатыми секционными насосами с трансмиссионным валом производства английской фирмы «Харланд». Каждый насос имеет подачу 1,4 м³/с при напоре 55 м, мощность приводного двигателя 1 МВт, частота вращения 600 минНапорные линии насосов, оборудованные обратными клапанами и задвижками, объединены коллектором, расположенным в помещении, непосредственно примыкающем к зданию станции. Верхнее строение здания — каркасного типа. Колонны опираются на отдельные фундаменты. Все элементы конструкции здания выполнены из монолитного железобетона. Зал электродвигателей оборудован мостовым краном, помещение коллектора — кран-балкой.