ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84)
часть 4
документ является продолжением документа
ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84) часть 3
14. НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ
Классификация насосных станций
14.1. Насосные станции на водозаборах подземных вод по условиям забора воды можно условно разделить на:
насосные станции для забора воды из скважин;
насосные станции на лучевых и горизонтальных водозаборах;
насосные станции на каптажах источников.
Различают также наземные, заглубленные и подземные насосные станции.
14.2. В зависимости от степени обеспечения подачи воды объекту водопроводные насосные станции, как элемент общей системы водопровода, подразделяются на три категории в соответствии с указаниями СНиП 2.04.02-84.
На системах искусственного пополнения запасов подземных вод для подачи воды на инфильтрационные сооружения или сооружения предварительной очистки используются конструкции водозаборов и насосных станций, применяемые для поверхностных источников, и в настоящем Пособии не рассматриваются.
Водоподъемное оборудование на водозаборах подземных вод
14.3. Для подъема воды используются:
насосы с погружными электродвигателями ЭЦВ;
насосы с трансмиссионным валом АТН и НА (насосы - в скважине или шахте, электродвигатели - над устьем скважины или полом насосной станции);
насосы горизонтальные центробежные.
Эрлифты из-за низкого коэффициента полезного действия, необходимости дополнительного углубления скважин для создания в них столба воды соответствующей высоты, обеспечения их компрессорами или постоянно сжатым воздухом со стороны в настоящее время в системах водоснабжения практически не применяются.
При эксплуатации высоконапорных водоносных горизонтов скважины могут самоизливаться, и поэтому оборудование их водоподъемными устройствами нередко не требуется на период сработки напора водоносного горизонта в допустимых пределах.
Насосы ЭЦВ
14.4. Насосы ЭЦВ могут применяться для оборудования скважин глубиной 10-300 м; их расходная характеристика имеет широкие пределы 4-375 м3/ч.
Насосные установки ЭЦВ предназначены для подачи воды с общей минерализацией (по сухому остатку) не более 1500 мг/л, содержащей не более 100 мг/л твердых механических примесей
В отдельных случаях допускается использование насосов для подачи воды с общей минерализацией до 2000 мг/л
Насосы ЭЦВ - одно - или многоступенчатые с вертикальным расположением вала работают с подпором (1-6 м), величина которого указывается в технической характеристике насоса каждой марки. Работа насоса без постоянного подпора ("всухую") не допускается, так как при этом происходит сгорание обмотки двигателя.
Насосы ЭЦВ могут работать в искривленных скважинах, в разнообразных гидрогеологических условиях, для них требуются минимальные размеры зданий (павильонов), в которых размещаются арматура напорных трубопроводов и станции управления.
Насосы АТН и НА
14.5. Насосы с трансмиссионным валом АТН и НА - многоступенчатые, применяются при глубинах до 100 м.
Производительность их 30-200 м3/ч.
Насосы АТН и НА устанавливаются в основном в наземных павильонах. Все типы насосных установок с трансмиссионным валом могут нормально работать в строго вертикальных скважинах, в которых отклонения от вертикали исключают прикасание насоса к стенам обсадных труб.
Указанные насосы предназначены для подачи воды общей минерализацией не более 2000 мг/л с температурой до 35 0С. Содержание твердых механических примесей должно быть не более 1000 мг/л для установки НА и не более 5000 мг/л для установки АТН.
Наличие трансмиссионного вала большой длины и принудительной системы смазки подшипников вала усложняет условия эксплуатации этих насосов, поэтому наиболее целесообразно их применять для скважин небольшой глубины (30-40 м), в шахтных колодцах и водосборных колодцах горизонтальных и лучевых водозаборов.
Долголетняя практика эксплуатации этих насосов показала их надежность, но одновременно были установлены их недостатки.
Отклонения вала от центрального положения при длинной трансмиссионной передаче приводят к снижению КПД насосного агрегата до 20-25 %, хотя сам насосный узел обладает высоким КПД (88 %).
Горизонтальные центробежные насосы
14.6. На водозаборах подземных вод горизонтальные центробежные насосы применяются на каптажах, когда насосные станции расположены непосредственно у каптажной камеры или сборного резервуара, на горизонтальных и лучевых водозаборах и довольно редко для подъема воды из скважин в случаях, когда динамический уровень подземных вод находится в пределах высоты всасывания насосов (3-6 м) с учетом гидравлических потерь во всасывающем трубопроводе, или в случаях, когда обеспечена работа насосов "под заливом".
Заводом-изготовителем обычно гарантируется допустимая вакуумметрическая высота всасывания при определенной подаче и числе оборотов насоса, температуре воды до 20 "С и барометрическом давлении, равном 10 м вод. ст. Если насос предполагается использовать при условиях, отличающихся от паспортных данных, то новая допустимая для него высота всасывания должна быть пересчитана.
Диапазон производительности выпускаемых в СССР горизонтальных насосов очень широк - от 2 до 12500 м3/ч, напор насосов разных марок, с разным числом оборотов - от 15 до 700 м; на водозаборах применяют обычно насосы с напором 15-60 м.
Горизонтальные центробежные насосы позволяют изменять производительность, напор, мощность двигателей путем обточки колес в пределах 5-15 % (в зависимости от коэффициента быстроходности колеса) или изменения числа оборотов насосов.
Насосы, как правило, устанавливаются из расчета их работы "под заливом", что упрощает автоматизацию их управления при эксплуатации. В случае установки насосов не "под залив", в станции для запуска насосов устанавливаются вакуум-насосы и вакуум-котлы. В насосных станциях III категории допускается установка приемных клапанов на всасывающем трубопроводе диаметром до 200 мм,
Определение производительности и подбор насосов
14.7. При конкретном подборе насосов следует руководствоваться номенклатурой, фактически выпускаемой промышленностью на год проектирования.
14.8. Общая производительность насосных станций на водозаборах подземных вод зависит от потребности в воде, схемы водоснабжения объекта, возможностей водоисточника.
14.9. В случаях, когда водоснабжение является и противопожарным, производительность насосных станций должна учитывать возможность восстановления пожарного объема воды в резервуарах и во всех случаях восстановления дополнительного аварийного объема, предусматриваемого на время ликвидации аварии при подаче воды в резервуары по одному водоводу, с учетом указаний п. 14.15.
14.10. При подаче воды из водоисточника непосредственно в сеть потребителя при отсутствии других источников питания сети общая
рабочая производительность насосных станций на скважинах (или каптажах) должна обеспечивать наибольший часовой расход в дни максимального водопотребления (рассчитывается по СНиП 2.04.02- 84), а также расход воды на пожаротушение.
14.11. При подаче воды в емкость производительность определяется исходя из принятого режима работы насосов и величины регулирующего объема емкости. В этом случае группа насосных станций над скважинами рассматривается как единая насосная станция с числом насосов, равным количеству рабочих скважин на водозаборе. При наличии в емкости регулирующего объема подача из водозабора наибольшего часового расхода воды не требуется.
14.12. В большинстве случаев, особенно при значительном удалении водозабора от потребителя, выгодна равномерная работа насосов, однако режим работы насосов следует уточнять на основании технико-экономического сопоставления вариантов.
14.13. Наряду с рабочими насосными станциями на скважинах должны быть резервные станции по числу резервных скважин.
14.14. В насосных станциях на каптажах, горизонтальных и лучевых водозаборах должны быть резервные насосы. Число их устанавливается в зависимости от категории обеспечения подачи воды потребителю согласно разд. 7 СНиП 2.04.02-84.
14.15. Учитывая, что на период восстановления пожарного объема воды в резервуарах допускается по СНиП 2.04.02-84 снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды до 70 % расчетного расхода и на производственные нужды по аварийному графику, возможно на это время предусматривать использование на водозаборах резервных скважин.
14.16. Насосное оборудование выбирается на основе гидравлического расчета, учитывающего совместно гидрогеологические условия, характеристику насосов и работу трубопроводов. В результате расчета должны быть также установлены условия работы насосов:
положение рабочих точек, необходимость дросселирования напора затвором или целесообразность снятия рабочих колес погружных насосов по согласованию с заводом-изготовителем.
14.17. Необходимый напор у насосов определяется обычным путем. Он слагается из геометрической высоты подъема воды, гидравлических потерь в водоподъемной трубе насосной станции и напорном сборном трубопроводе.
Высота геометрического подъема воды исчисляется от динамического уровня воды в скважине до максимального уровня воды в сборном резервуаре или в месте подачи воды на станцию очистки или в резервуар башни. При подаче воды в промежуточный участок сборного напорного трубопровода - от динамического уровня воды в скважине до пьезометрической отметки в точке примыкания к водоводу. При непосредственной подаче воды из скважины в сеть потребителя высота геометрического подъема определяется от динамического уровня воды в скважине до отметки в месте примыкания к сети плюс необходимый свободный напор в этом месте. При подаче воды в самотечные сборные водоводы высота подъема определяется от динамического уровня в скважине до места излива в водовод.
Гидравлические потери в водоподъемной трубе и насосной станции определяются расчетом.
14.18. При подборе насосов для группы скважин следует всегда стремиться к их однотипности, что значительно облегчает условия эксплуатации и комплектацию оборудования.
14.19. В сложных гидрогеологических условиях, когда при одинаковых понижениях уровня воды в скважинах дебиты их различные или, когда при одинаковых дебитах различны понижения, насосы следует подбирать индивидуально по каждой скважине.
14.20. При оборудовании скважин горизонтальными центробежными насосами помимо напорно-расходной характеристики следует учитывать и высоту всасывания насосов.
14.21. При оборудовании скважин на самоизлив в условиях постепенной сработки напора в водоносном горизонте следует предусматривать в дальнейшем возможность установки в скважинах центробежных насосов (ЭЦВ и др.).
14.22. Насосное оборудование на горизонтальных и лучевых водозаборах и каптажах водоисточников выбирается исходя из производительности водозабора, категории обеспечения подачи воды потребителю, условий компоновки и заглубления станции.