Выбор типа и числа устанавливаемых насосов

При выборе типа насосов и определении числа рабочих агрегатов необходимо учитывать совместную работу насосов, водоводов и сети и руководствоваться следующими соображениями:

1. Число рабочих агрегатов одной группы должно быть не менее двух.

2. Необходимо устанавливать как можно меньше рабочих иасосов. Параллельная работа нескольких насосов экономически невыгодна: выгоднее установить крупные насосы, имеющие более высокие КПД, чем несколько средних и малых; кроме того, суммарная подача нескольких насосов при параллельной работе на общие водоводы всегда меньше, чем сумма их подач при раздельной работе на данную систему.

3. Насосы должны работать в области наивысших КПД при длительной подаче. Кратковременные расходы могут подаваться с более низким КПД.

4. Целесообразно на насосных станциях устанавливать насосы одного типоразмера, что обеспечивает взаимозаменяемость насосов, значительно упрощает их эксплуатацию и создает удобства для обслуживания. Однако требования экономичности во многих случаях заставляют отказаться от применения однотипных насосов. Низкие КПД насосов обусловливаются не только тем, что режимная точка насоса находится вне зоны оптимальных расходов, но также и несоответствием напоров, развиваемых насосами, требуемым напорам, так как при уменьшении расхода в сети потери напора на трение уменьшаются пропорционально квадрату расхода. Таким образом, иля повышения КПД насосной станции насосы должны подбираться на разные расходы при максимальном КПД с учетом требуемых напоров, что приводит к необходимости установки разнотипных насосов.

При работе пожарных иасосов хозяйственные насосы выключают.

Во втором случае устанавливают противопожарные насосы такого же типоразмера, как и хозяйственные, с подачей, равной расходу, требуемому исключительно для тушения пожара (рис. 9.8,6).

В третьем случае требуемый суммарный расход при необходимой высоте подъема воды обеспечивается хозяйственными насосами за счет снижения расчетного напора насосов на случай пожаротушения (рис. 9.8, в).

Ввиду кратковременности пожаротушения допускается работа насосов вне рекомендуемой рабочей части характеристики с некоторым снижением коэффициента полезного действия. При этом необходимо произвести поверочный расчет на кавитационный запас системы.

5. Подача рабочих насосов должна быть достаточной для обеспечения максимального расхода. Число резервных насосов принимается в соответствии с категорией надежности насосной станции. Однако в любом случае целесообразно принимать не менее двух резервных агрегатов, так как при наличии одного резервного агрегата во время ремонта одного из рабочих насосов станция остается без резерва и при аварии рабочего насоса его нечем будет заменить.

Требования к надежности работы насосной станции устанавливаются в зависимости от назначения водопровода. В соответствии с требуемой степенью надежности бесперебойного водоснабжения водопроводные насосные станции подразделяют на три категории:

I категория — допускает кратковременное (до 3 сут) снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды ие более 30% расчетного расхода и на производственные нужды до предела, устанавливаемого аварийным графиком работы предприятий; допускается снижение подачи ниже указанного предела или перерыв на время включения резервных агрегатов, но не более 10 мин;

Таблица 9.2

Число рабочих агрегатов	Число резервных агрегатов на станциях категорий
	1	II	II
До 6	2	1	1
7-9	2	1	_
10 и более	2	2	—

П категория — допускаемое снижение подачи то же, что н для I категории, но длительность до 15 сут; перерыв в подаче допускается на время проведения ремонта, но не более 6 ч;

III категория — допускаемое снижение подачн и длительности то же, что и для II категории; допускается перерыв в работе на время переключения резервных агрегатов и проведения ремонтных работ, но не более 24 ч.

Насосные станции I подъема можно отнести ко II категории, но число резервных агрегатов следует принимать не менее двух, так как при капитальном ремонте насосного агрегата станция работает без резерва. Насосные станции II подъема противопожарных и объединенных хозяйственно-противопожарных и производствен но-противопожарных водопроводов по надежности действия следует относить к I категории; при наличии емкости с соответствующим противопожарным запасом воды, обеспечивающим необходимый напор, — ко II категории.

Число резервных агрегатов принимается в зависимости от категории надежности станции и числа рабочих агрегатов (табл. 9.2). В число рабочих агрегатов включаются и пожарные насосы

Резервные насосы принимаются с характеристикой, соответствующей наибольшему насосу, установленному на насосной станции, а резервный насос меньшей подачи должен храниться на складе.

На основании изложенных выше соображений рассмотрим принцип выбора рабочих агрегатов на насосных станциях различного назначения.

На насосных станциях I подъема, работающих равномерно, целесообразно устанавливать не менее двух однотипных рабочих насосных агрегатов и один или два резервных. Станции I подъема, как правило, устраивают заглубленными, шахтного типа, в зданиях круглой формы в плане. Круглое здание насосных станций сразу строят с запасом площади для установки более мощных насосов при дальнейшем развитии водоснабжения и соответственно увеличивают размеры фундаментов под насосы.

Поскольку противопожарный запас хранится в резервуарах чистой воды на насосных станциях II подъема, на станциях I подъема можно устанавливать один резервный насос. Однако следует иметь в виду, что стоимость насосного агрегата весьма мала по сравнению со стоимостью всего водопровода и экономия от сокращения числа резервных насосов нецелесообразна, особенно если принять во внимание важность бесперебойности водоснабжения. Один резервный насос можно устанавливать на насосной станции I подъема, подающей воду в резервуары охлаждающих устройств при оборотной системе водоснабжения, где кратковременный перерыв в подаче воды не вызывает осложнений, так как оборотная система водоснабжения может некоторое время работать за счет запаса воды в системе. В то же время на насосных станциях, обслуживающих металлургические, химические, нефтеперерабатывающие и другие промышленные предприятия, где перерыв в подаче воды недопустим, число резервных агрегатов может быть увеличено по сравнению с рекомендациями табл. 9.2.

Таким образом, число резервных насосов в каждом конкретном случае принимают на основании обеспечения надежности работы насосной станции с учетом технико-экономического расчета.

На заглубленных насосных станциях I подъема рекомендуется применять вертикальные центробежные или осевые насосы, для которых требуется меньшая площадь здания станции. Электродвигатели могут быть установлены над корпусом насоса, вследствие чего создаются лучшие условия для работы электродвигателей и их обслуживания. К тому же насосная станция, оборудованная вертикальными насосами, более компактна. Вертикальные центробежные и осевые насосы изготовляют на весьма большую подачу, и они могут быть использованы только на крупных насосных станциях. На станциях средней и малой производительности в основном применяют горизонтальные центробежные насосы.

В последнее время в практике проектирования и строительства насосных станций I подъема широко применяют скважинные насосы с трансмиссионным валом типов 20А и 24А, что позволяет весьма значительно уменьшить площадь насосной станции.

Насосные станции II подъема работают по ступенчатому графику, и выбор однотипных насосов значительно осложняется, так как при изменении расхода воды потребителем необходимо изменять подачу воды выключением из работы части насосов, что ведет к скачкообразному изменению подачи, в то время как в сети наблюдается относительно плавное изменение расхода. Несоответствие подачи воды насосами расходу ее в системе приводит к потере энергии и в конечном результате к снижению КПД. Если потребление воды в сети больше, чем подают ее насосы, то режимная точка смещается в нижнюю часть рабочей части характеристики и насосы работают с низким КПД. Если же расход в сети меньше, чем подача цасосов, то за счет саморегулирования насосы будут развивать напор больше, чем требуется в сети, и, следовательно, общий КПД насосной станции будет понижаться.

Выбору насосов II подъема должен предшествовать весьма тщательный анализ работы системы «насосы — водоводы — сеть». Принятый в практике анализ работы насосной станции на два. (с башней в начале сети) или на три (сеть с контр резерву а ром) расчетных случая явно недостаточен. Применение ЭВМ для расчета сети и совместной работы системы «насос — водовод — сеть» позволяет провести более глубокий анализ, подобрать насосы и установить режим работы насосов, обеспечивающий оптимальный КПД работы насосной станции.

В табл.9.1 в I варианте принята равномерная работа насосов с подачей 4,17%. Можно установить один рабочий насос с подачей 4,17% и, принимая во внимание, что насосные станции II подъема городских водопроводов относятся к первой категории надежности, два резервных агрегата, т. е. мощность резерва составит 200% рабочей мощности. При равномерном режиме работы насосной станции II подъема экономически выгоднее установить два рабочих агрегата и в соответствии с требованием обеспечения надежности работы насосной станции два резервных агрегата, т. е. мощность резерва составит 100% .рабочей мощности и, следовательно, вдвое сократится стоимость установленной резервной мощности. Кроме сокращения эксплуатационных расходов в данном случае повышается и коэффициент использования установленной мощности.

Во II варианте принята ступенчатая работа насосов. Можно установить четыре однотипных насоса (два рабочих и два резервных) с подачей каждого насоса 2,5%. Один насос будет работать круглые сутки, а другой насос с такой же подачей включается в параллельную работу с первым насосом с 4 ч и выключается из работы в 24 ч. Ввиду того что при параллельной работе подача «асосов уменьшается, суммарная подача обоих насосов принята равной 4,5%, т. е. на 10% меньше суммы подач обоих насосов при одиночной работе. Уменьшение суммарной подачи будет зависеть от крутизны характеристик Q — Н насосов и системы «водоводы — сеть» и уточняется при графоаналитическом расчете.

В HI варианте при принятой ступенчатой работе насосов устанавливают пять насосных агрегатов: три рабочих и два резервных. Два насоса работают параллельно круглые сутки с суммарной подачей 3%. Подача каждого насоса прн принятой величине уменьшения подачи при параллельной работе на 10% должна быть 1,65%. Третий насос с подачей 1,85% включается в параллельную работу с 5 ч н выключается из работы в 23 ч. Уменьшение суммарной подачи трех параллельно работающих насосов принято равным 15% и уточняется при окончательном расчете после выбора насосов.

На циркуляционных насосных станциях можно устанавливать один насос, но в этом случае чрезвычайно затруднено регулирование подачи охлаждающей воды, количество которой изменяется по сезонам года. Число насосов и их подачу следует принимать с учетом изменения температуры воды в течение года. Поэтому целесообразно устанавливать несколько насосов меньшей подачи, чтобы можно было регулировать подачу воды включением различного числа насосов. На циркуляционных насосных станциях часто устанавливают две группы насосов. Одна группа подает воду на охладительные сооружения» а другая — в сеть охлаждения. Насосы одной группы следует принимать с одинаковыми характеристиками.