Проектирование насосных станций
Насосная станция — ключевой узел системы подачи и отведения воды. Целый город или отдельное промышленное предприятие — нет большой разницы, в каких масштабах функционирует сооружение. В любом случае к устройству водоснабжения и водоотведения предъявляются самые строгие требования Любая станция должна соответствовать высоким показателям надежности, безопасности, а также экономической эффективности.
Проектирование насосной станции — это старт и основополагающий этап при организации системы водообеспечения жилых домов, социальных объектов, офисов, торговых или производственных предприятий. Техническая разработка такого проекта является сложной задачей, которая требует глубоких знаний и большого опыта в данной области. Поэтому в целях экономии времени, сил и средств такие задания отдаются профильным компаниям.
Проектирование насосной станции водообеспечения: этапы и цели
- Расчет параметров будущей водопроводной насосной станции:
- пиковый расход за сутки и мгновенный;
- расчетный график нагрузки;
- необходимое давление внутри системы;
- стойкость к агрессивным средам.
- В случае возведения нового комплекса: определение его типа управления, способов установки агрегатов.
- При модернизации существующего: анализ текущих характеристик, выбор вариантов улучшения.
- На основе результатов, полученных в ходе предыдущих шагов, проводится подбор основных и дополнительных модулей: установки, насосы, прочее.
- Автоматизация и внедрение других разработок, которые:
- снижают расходы на эксплуатацию комплекса;
- повышают эффективность имеющегося оборудования.
Определение типа потребления при проектировании насосной станции
Таких типов на данный момент два: открытый и закрытый. Области их применения четко обозначены и не вызывают лишних вопросов. Далее опишем их основные характеристики.
Открытый применяется во всем знакомых комплексах ГВС и ХВС, канализации либо отвода жидкостей. Здесь происходит постоянный забор воды из системы. Следовательно, насосам необходимо в постоянном режиме поддерживать определенное давление.
Закрытый используется в отоплении и охлаждении либо кондиционировании. Расход отсутствует (не беря во внимание утечки, что относится уже к аварийному состоянию). В связи с этим перепад давления в системе минимален и даже стремится к нулю. Насосные агрегаты требуются только для разгона водоносителя по всему комплексу.
Требования к насосной станции открытого типа
Требования, которые выдвигаются в отношении насосных станций открытого типа, касаются бесперебойного обеспечения ими определенных параметров системы. Сюда относятся:
- сохранение значения гидравлического сопротивления;
- оперативное восстановление прежней величины в случае ее потери;
- обеспечение геодезического давления водоносителя.
По последнему пункту есть пара важных уточнений. Во-первых, если станция расположена ниже точки водозабора, то в этом давлении нужно дополнительно учитывать высоту строения и гидравлическое сопротивление. Во-вторых, когда установка комплекса происходит выше линии забора воды, то насосы должны быть рассчитаны на поддержание такого давления, которое перекроит перепад высот. И, в-третьих, вне зависимости от расположения объекта, необходимо учитывать неизбежные потери на различных участках и узлах, которые тоже придется компенсировать насосными агрегатами.
Способы подключения и возможности открытой станции водоснабжения
К распространенному способу подключения открытой станции водоснабжения относится присоединение к магистральному водопроводу. Давление в нем, как правило, составляет 1,5–4 бар, что отлично подходит для создания начального напора в трубах.
Следующий вариант — так называемое подключение «с разрывом водяной струи». Здесь к общей системе добавляются новые емкости с буферным и накопительным назначением.
Оба метода подходят для насосной станции открытого типа, если она смонтирована выше уровня забора воды. Возможности, которые приобретаются при такой установке, можно перечислить в виде преимуществ:
- Позволяет соблюдать фиксированную «вилку» давления водяного столба на любом из этажей.
- Обеспечивает сохранность сантехники, имеющую стандартные ограничения по допустимому напору. Этот параметр составляет:
- Минимум: от полутора до двух бар (последний этаж);
- Максимум: не более 4,5 бар (первый этаж).
Расчет давления в проекте насосной станции водообеспечения
Для каждой отдельно взятой зоны в комплексе водоснабжения рассчитывается собственный показатель повышения давления. При этом используется формула:
Р(повышения) = Р(потребления) – Р(минимальное на входе)
Чтобы рассчитать давление потребления, необходимо:
Р(потребления) = Р(предельное на верхнем этаже) + Р(сопротивления) + Н/10,2
Величина Н — это максимальная высота, определяемая как разница между уровнями узла на последнем этаже и насосов, напорных патрубков.
Р(потребления) показывает, какое давление получится у выхода насосной установки.
Р(минимальное на входе) — минимальный уровень входного давления, при котором оборудование сможет функционировать.
Р(сопротивления) необходимо учитывать из-за неизбежных потерь, которые возникают в любой системе от гидравлического сопротивления элементов.
Любая система водообеспечения — это сложное сочетание труб, накопителей, теплообменников, регистраторов, прочих компонентов и механизмов. Успешно работать это все может только при грамотном расчете соотношения его гидравлического сопротивления и расхода водоносителя. Наглядно это представляется в виде графика с парой кривых, отображающих эти два показателя. Точка их пересечения является оптимальным параметром для работы насосной станции.
Подключение насосной станции: регулируемую к нерегулируемой
В случае подключения к нерегулируемому насосному комплексу дополнительных устройств с регуляторами, требуется повышение параметров всей системы. Как правило, для этого используются специальные модули. Они создают необходимое гидросопротивление. Когда устанавливается сразу ряд таких элементов, учитывается сумма потерь от каждого из них для точного расчета уменьшения давления. Оптимальная рабочая точка насосной станции сдвигается в сторону повышения напора.
При параллельном подключении модулей с гидравлическим сопротивлением общее потребление рассчитывается как сумма расходов всех элементов. Рабочая точка располагается в области повышенного расхода.
Выбор насосного агрегата в проекте станции водоснабжения
Большинство насосных установок, имеющихся в продаже, реализуются уже в сборе, готовыми к работе. На станции водоснабжения они могут подключаться последовательно или параллельно.
У любого оборудования есть свои характеристики и определенные производителем режимы работы. Каждый новый проект насосной станции учитывает множество параметров, исходя из которых формируется наилучший набор аппаратуры для заданных условий. В основном, сюда включается не менее двух насосных установок плюс резервное устройство. Однако итоговое количество компонентов, схема подключения и прочие детали могут существенно различаться в зависимости от поставленных целей.
Особенности схем подключения насосных агрегатов
Каждый вариант подключения отвечает своим задачам. Исходя из обозначенных заказчиком требований, определяется оптимальный в конкретной ситуации способ.
- Параллельное подключение — для повышенного показателя расхода. Изменение данного параметра возможно за счет включения и выключения отдельных насосов. Это также позволяет смещать рабочую точку.
- Последовательное включение — для увеличения давления водоносителя. Подключая и отключая модули в данной схеме можно варьировать давление в системе. Передвижения рабочей точки таким образом позволяют достичь необходимого результата.
Заключение
От продуманного и точно распланированного выбора элементов насосного комплекса зависят его надежность и успешное функционирование в автоматическом режиме. Специалисты должны учесть массу факторов, среди которых в обязательном порядке:
- энергоэффективность;
- способы регулировки параметров;
- устойчивость к воздействию неблагоприятных внешних и внутренних факторов.
Такой подход актуален для любых систем водообеспечения:
- промышленные комплексы;
- частные проекты;
- станции первого, второго подъема;
- насосные сооружения для пожаротушения.
Соблюдение всех нормативов, сравнение возможностей и требований к системе либо ее компонентам, поиск оптимальных решений, анализ выбранных путей — все это в конечном счете станет решающим в вопросе долговечности и эффективности возведенной станции водоснабжения.