Насосные станции первого подъема на подземных источниках
Общая схема водозаборного сооружения первого подъема. Для забора воды из подземного источника каждое водозаборное сооружение (скважина, шахтный колодец) оборудуют индивидуальной насосной установкой. Все насосы подключают к общему коллектору или водоводу, по которому вода транспортируется на очистные сооружения, а если очистка не требуется — в резервуары чистой воды. Количество установок, входящих в общую систему водозабора первого подъема, зависит от объема водопотребления и мощности водоносных пластов.
В отдельных случаях при относительно небольшом объеме водопотребления и при наличии водообильных пластов можно обойтись одной-двумя установками.
В состав водозаборного сооружения первого подъема (рис. 6.12) входят восемь насосных установок 1 на скважинах, которыми вода по напорным трубам 2 перекачивается на очистное сооружение 3 (при необходимости) и в резервуар чистой воды 4, откуда насосами станции второго подъема подается потребителю.
Режим работы, определение подачи и напора. При использовании подземных источников водоснабжения режим работы насосных установок первого подъема в течение суток в большинстве случаев назначается равномерным. Равномерный режим позволяет стабилизировать работу скважины, полнее использовать эксплуатируемый водоносный пласт, уменьшать отбор воды из скважины по сравнению с ее расчетным дебитом, а следовательно, и размеры насосного оборудования.
Общая подача всего водозаборного сооружения первого подъема рассчитывается по формуле (6.1), а подача каждой насосной установки определяется в зависимости от дебита скважины с учетом совместной работы этих установок на общий напорный водовод.
Расчетный напор каждой насосной установки определяют как разность максимальной отметки горизонта воды в резервуаре, -куда она подается, и минимальной отметки динамического уровня воды в скважине с учетом потерь напора на всем участке движения воды, перекачиваемой насосом.
При расчете режима работы насосных установок на скважинах необходимо учитывать следующее. Заводы-изготовители в паспортах скважинных насосов приводят характеристики без учета потерь напора в водоподъемной трубе в пределах скважины, так как длина этой трубы в каждом конкретном случае бывает различной.
Следовательно, чтобы получить зависимость подачи насоса от напора Н на выходном патрубке водоподъемной трубы, необходимо построить дроссельную характеристику насоса относительно сечения II—II.
Характеристика водоподъемной трубы может быть выражена зависимостью:
Для погружных насосов сопротивление водоподъемной трубы s (м3/ч) зависит только от ее диаметра:
При расчете подачи насосных установок первого подъема необходимо также учитывать возможность их использования для пополнения израсходованного» противопожарного запаса воды.
Последний может быть пополнен за счет форсирования работы насосных установок, подающих воду для хозяйственных нужд. Если форсированный режим невозможен, необходимо предусматривать специальные противопожарные скважины с полным комплектом оборудования. Подача насосов с учетом пополнения неприкосновенного противопожарного» запаса подсчитывается по формулам (6.2), (6.3).
Примеры насосных станций (установок) первого подъема на подземных источниках. Насосные установки первого подъема сооружают над устьем водозаборных скважин. Помещение для установок в зависимости от гидрогеологических условий выполняют в. виде заглубленной камеры или наземного павильона. В нем находится устье скважины, электродвигатель (если скважина оборудована насосом с трансмиссионным валом), запорно-регулирующая и предохранительная арматура, контрольно-измерительные приборы.
Размеры помещения в плане зависят от размещения оборудования (обычно 3X3 м), высота должна быть не менее 2,5 м.
На рис. 6.13 приведена насосная установка первого подъема на скважине, оборудованная насосом с трансмиссионным валом. Помещение для установки выполнено в виде заглубленной подземной камеры. Ограждающие конструкции таких камер изготовляются ив монолитного или сборного железобетона.
Кроме электродвигателя, в камере имеются запорная и предохранительная арматура, а также измерительные приборы. Для удаления просочившейся через стены и неплотности соединений воды предусмотрен дренажный самовсасывающий насос. Питание электрической энергией группы таких установок обычно осуществляется от общей силовой трансформаторной понижающей подстанции. Электроэнергия к каждой установке подводится по воздушной или кабельной линии.
Монтаж и демонтаж оборудования производят автокраном или с помощью треноги с полиспастом через монтажный люк. Управление работой агрегата осуществляется из диспетчерского пункта.
Насосная установка первого подъема на скважине (рис. 6.14) оборудована погружным насосом. Ее здание выполнено в виде наземного павильона. В нем предусмотрено помещение для установки силового трансформатора и комплектного распределительного устройства. Ограждающие конструкции павильона выполняют из кирпича, шлакоцементных блоков, сборного железобетона и других материалов.
Насосная станция на скважине с помещением в виде камеры колодезного типа, оборудованная погружным насосом типа ЭЦВ„ показана на рис. 6.15.
Насосные установки над скважинами в виде наземных павильонов по сравнению с подземными удобнее в эксплуатации, в них надежнее сохраняются оборудование и аппаратура. Однако необходимость их обогрева в зимнее время приводит к усложнению эксплуатации и увеличению расхода электрической энергии.
В районе с благоприятными климатическими условиями оборудование устья скважины может быть размещено на открытой площадке без ограждающих конструкций. Оборудование при этом накрывается металлическим колпаком, предохраняющим его от пыли и атмосферных осадков.
На рис. 6.16 показаны насосные установки с вертикальными центробежными насосами для оборудования скважин.
В сельскохозяйственном водоснабжении для подъема воды из скважин находят применение водоструйные установки — сочетание струйных насосов с центробежными (рис. 6.17). Струйный насос-(гидроэлеватор) погружают в скважину под динамический уровень.. Его нагнетательный патрубок соединяется водоподъемной трубой со всасывающим патрубком центробежного насоса, смонтированного на поверхности земли. При работе установки часть воды по напорному трубопроводу поступает от центробежного насоса к струйному, что обеспечивает работу последнего.
Водоструйная установка проста по конструкции и надежна в эксплуатации. Все механизмы, требующие технического ухода, находятся на поверхности земли. Установка может поднимать воду из скважин глубиной до 100 м, развивая напор над осью центробежного насоса до 50 м. Подача ее зависит от высоты поднятия воды и в среднем составляет 15…20 м3/ч.
Режимы работы и подача насосных станций второго подъема. Экономичность работы станции второго подъема во многом зависит от правильности выбора режима ее работы. Поскольку станция второго подъема подает воду непосредственно в сеть потребителя, режим ее работы будет определяться режимом водопотребления и наличием напорно-регулирующих сооружений системы водоснабжения.
На рис. 6.18, а сплошной линией показан ступенчатый график водопотребления при коэффициенте неравномерности /(=1,35. Если в сети водопотребителя нет напорно-регулирующего сооружения (башни), то для обеспечения потребителей водой в час максимального потребления (по графику от 9 до 10 ч) часовую подачу станции необходимо принимать по максимуму, т. е. равной 5,6% объема суточного водопотребления. При рассматриваемом графике такой вариант будет неэкономичен, так как продолжительность максимального водопотребления невелика. Подача насос-нои станции по максимальному значению часового водопотребления расчетного графика принимается в том случае, если максимум потребления имеет продолжительный период и амплитуда его колебания невелика. Такие графики характерны для крупных городов с большим объемом суточного водопотребления.