Чебаевский - Проектирование насосный станций и испытание насосных установок

Чебаевский В. Ф. и др.

Проектирование насосных станций и испытание насосных установок. 2000.

Рассмотрены различные типы узлов сооружений насосных станций и их конструктивные особенности, изложены принципы проектирования, приведены необходимые методы расчета.

Даны краткие методики проведения учебных лабораторных испытаний и примеры выполнения домашних заданий. Для студентов вузов, обучающихся по специальностям природообустройства.

Глава 1

РАЗЛИЧНЫЕ СХЕМЫ УЗЛОВ СООРУЖЕНИЙ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И СОСТАВ СООРУЖЕНИЙ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

Понятия «узел сооружений насосной станции» и просто «насосная станция» в мелиорации и водном хозяйстве идентичны. Насосная станция — это комплекс гидротехнических сооружений и оборудования, обеспечивающий забор воды из источников и транспортировку ее с помощью насосных агрегатов к напорному бассейну или месту потребления. В насосной станции обычно размещено несколько насосных агрегатов, каждый из которых можно включать или отключать в зависимости от требуемой подачи воды. Насосной станцией называют также и единичную насосную установку, расположенную на подвижной платформе или плавучем понтоне и имеющую дополнительные устройства для пуска и регулирования режима ее работы.

Насосной установкой называют комплекс устройств, обеспечивающих подачу воды из источника в напорный трубопровод с помощью насосного агрегата. Кроме насосного агрегата в состав ее входят примыкающие к нему всасывающий и напорный трубопроводы с арматурой и измерительные средства. Насосный агрегат — это собранные в единый узел насос, двигатель и устройство для передачи мощности от двигателя к насосу. В состав сооружений насосной станции в общем случае входят:

водозаборные сооружения, предназначенные для забора воды из поверхностного или подземного водоисточника;

водоподводящие каналы или трубопроводы, транспортирующие воду от водозабора к аванкамере насосной станции;

аванкамера, сопрягающая водоотводящее сооружение с водоприемными камерами, из которых вода поступает во всасывающие трубопроводы;

всасывающие трубопроводы, по которым воду подают к всасывающим патрубкам насосов;

здание насосной станции, в котором размещено все необходимое гидромеханическое, энергетическое и прочее оборудование, обеспечивающее подачу воды в напорные трубопроводы;

напорные трубопроводы, по которым вода транспортируется к водовыпускному сооружению насосной станции;

водовыпускное сооружение, обеспечивающее плавный выпуск воды из напорного трубопровода в напорный бассейн или отводящий канал и предотвращающее обратный ток воды при прекращении ее подачи.

В состав насосной станции могут входить рыбозащитные и сороудерживающие сооружения, а также отдельно стоящие трансформаторная подстанция, бытовые и складские помещения. Состав сооружений насосной станции, их взаимное расположение и конструктивное исполнение зависят от многих факторов: назначения станции (для орошения, осушения, водоснабжения, перекачки сточных вод и т.д.); подачи (малая —до 1 м3/с, средняя — 1...10, большая—10...100, уникальная — более 100м3/с); напора (низконапорные — до 20 м, средненапорные — 20...60, высоконапорные— более 60 м); эксплуатационных особенностей (стационарные, передвижные, плавучие, электрифицированные, с двигателями внутреннего сгорания); топографических, геологических и гидрогеологических условий местности; характеристик водоисточника и водоприемника (колебания уровней воды, наличие наносов, устойчивость берегов и т. д.).

Насосные станции проектируют и сооружают по нормам и правилам, действующим для гидротехнических сооружений.

1.2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Насосные станции проектируют в соответствии с техническим заданием, которое в общем случае для станций мелиоративного характера содержит следующие данные: район расположения и назначение насосной станции; укомплектованный график водопотребления или график водоотвода по году расчетной обеспеченности, а при необходимости соответствующий суточный график; требования к форсировке и регулированию водоподачи, объем автоматизации и телемеханизации, данные о ремонтных базах и т. д.; наименование водоисточника (водоприемника), место расположения водозабора (водовыпуска), режимы уровней и расходов воды, объемы твердого стока, ледовый режим, требования к рыбозащите; ситуационный план по створу водоподачи; источники энергоснабжения; строительная индустрия в окружающих районах и возможности транспортировки материалов и оборудования к местам расположения насосной станции; сроки строительства и очередность ввода мелиорируемых земель, а также изыскательские материалы: топографические — планшеты масштабов 1:500, 1:1000, 1:2000 или продольные профили с поперечниками; для крупных насосных станций при водозаборах из рек или водохранилищ могут потребоваться результаты модельных исследований водозаборных сооружений с масштабом моделей 1:5000; инженерно-геологические — продольный профиль по трассе линейных сооружений, блок-диаграммы в местах расположения ответственных сооружений, физико-технические свойства грунтов, данные по грунтовым водам, прогноз возможных изменений их в результате строительства насосной станции и т. д.; гидрогеологические — расчетные уровни и расходы воды в верхнем и нижнем бьефах, минимальные и максимальные уровни воды для годов расчетной обеспеченности, гидрографы, прогноз использования источника во времени и связанные с этим изменения режима расхода и уровней, величины сгона и нагона воды, характеристики твердого стока, прогноз деформации русла, ледовый режим и т. д.; для каналов должны быть даны расчетные расходы и уровни воды, в том числе уровни при аварии выше или ниже расположенных сооружений, при отключении электроэнергии или при отказе регулирующих устройств, статические уровни воды; климатические — температуры воздуха и воды, осадки, толщина снежного покрова, промерзание почвы, сейсмичность района строительства; прогноз влияния сооружаемого узла на изменение санитарно-гигиенических условий жизни общества, плодородие земель, растительного и животного мира, запасы рыбы в водоемах и т. д. в окружающих районах.

Следует отметить, что объем изыскательских материалов зависит от класса сооружений, особенностей природных условий, стоимости и сложности проекта, цели проектирования. Например, для учебных целей как исходные, так и изыскательские материалы могут быть в значительно менее полном составе, чем для проекта, решение по реализации которого уже принято.

Далее приведены пример технического задания на Учебный курсовой проект «Насосная станция с водоисточником — водохранилище (вариант В-9)» и план местности с горизонталями и заданной трассой водоподачи (рис. 1.1).