1.3.1 Прямоточная схема спв

 

При работе прямоточной системы (рисунок 1.1) из источника водоснабжения забирается все необходимое потребителям количество воды. Поэтому, производительность водозаборных устройств, очистных сооружений и насосов первого подъема приходится выбирать из условий покрытия полной потребности предприятия в воде за сутки максимального водопотребления. Это увеличивает размеры и мощности этих элементов, а следовательно, удорожает их. Возрастает и потребление электроэнергии. Кроме того, требуется выбрать источник с достаточным дебитом воды. Недостатком прямоточной системы является и то, что отработавшая вода сбрасывается в природные водоемы, дебит которых должен позволять поглотить эти сбросы без нарушения экологического равновесия.

Прямоточная схема применяется для хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения, т.к. повторное использование воды этими потребителями исключается! Данная схема водоснабжения реализуется в пищевой и фармацевтической промышленностях как технологические.

 

1.3.2 Схема спв с повторным использованием воды

 

Если среди потребителей технической воды имеется потребитель с большим расходом, сбросная вода от которого по количеству и всем параметрам может удовлетворять остальных потребителей, то в этих случаях применяют систему повторного использования воды (рисунок 1.2). Эта система работает по прямоточному режиму, но из источника забирается только то количество воды, которое необходимо потребителю с большим расходом, а остальные используют его сбросную воду.

Данная система позволяет сократить количество забираемой природной воды и сбрасываемых стоков, снизить производительность и удешевить всю систему водоснабжения.

Различают следующие схемы производственных водопроводов:

1 –    речной водозабор; 2 –    насосная станция 1-го подъема; 3 –    станция водоочистки; 4 –    насосная станция 2-го подъема; 5 –    подающий трубопровод; 6 –    промпредприятие;	7 –    трубопровод отработанной воды; 8 –    станция очистки сточных вод; 9 –    сброс воды в реку; 10 –    водоохлаждающее устройство; 11 –    сборная камера; 12 –    насосная станция оборотной воды.
Рисунок 1.1 – Прямоточная схема СПВ	Рисунок 1.2 – Схема СПВ с повторным использованием воды

Оборонные системы водоснабжения промпредприятий

Оборотные системы открывают большие возможности в удешевлении системы водоснабжения, сокращении потребления свежей воды и сбросов загрязненных стоков.

Для создания оборотной СПВ используется то обстоятельство, что 70…85% технической воды в технологических аппаратах только нагреваются и после охлаждения могут использоваться повторно. В данных системах можно использовать и ту часть технической воды, которая загрязняется сравнительно легко удаляемыми примесями. После очистки вода ("15%) повторно используется.

В системе оборотного водоснабжения (рисунок 1.3) насосы НС2 подают воду через водопроводную сеть потребителям. Нагревшаяся и загрязнившаяся у потребителей вода по системе трубопроводов направляется на станцию очистки загрязненных вод (ОЗВ). Прошедшая очистку, но еще теплая вода собирается в резервуаре (РОВ), а из него насосами станции оборотной воды (НОВ) подается на охлаждающие устройства (Гр). Охлажденная в нем вода опять подается потребителям насосами НС2.

1 –    водозаборное сооружение;

2 –    насосная станция 1-го подъема;

3 –    станция очистки природной воды;

4 –    охлаждающая установка;

5 –    насосная станция 2 подъема;

6 –    станция очистки загрязненных вод;

7 –    резервуар очищенной воды;

8 –    насосная станция оборотной воды.

Рисунок 1.3 – Оборотная схема СПВ

При работе оборотной системы часть воды теряется: с уносом, испарением и продувкой из охлаждающих устройств; с утечками через неплотности и за счет сброса в канализацию воды загрязняющейся у потребителя примесями, не разрешающими ее повторное использование. Для компенсации этих потерь из природного источника забирается соответствующее количество воды и насосами НС1 направляется на станцию ХВО. Очищенная вода сливается в бассейн охлаждающих устройств. Для поддержания солевого баланса из бассейна ведется непрерывная продувка части воды в канализацию.

Оборотные системы сооружаются как по техническим условиям, экологическим требованиям и экономическим соображениям.

По техническим условиям применения данной системы может оказаться просто необходимо потому, что дебет имеющегося природного водоисточника недостаточен для осуществления прямоточного водоснабжения.

Необходимость оборотных систем обуславливается и экологическими требованиями. Применение оборотных систем позволяет снизить количество сбросов загрязненной воды в водоемы. Наиболее ценны с экологической точки зрения оборотные системы без сброса продувки – бессточные системы. В бессточных (замкнутых) системах водоснабжения на предприятиях вместо свежей воды используется доочищенная до норм качества технической воды смесь промышленных и бытовых сточных вод, предварительно прошедшая биологическую очистку. Биологически очищенные сточные воды, используемые в техническом водоснабжении, должны отвечать техническим, экономическим и санитарно-гигиеническим требованиям. Но и при соблюдении соответствующих норм такая вода не может использоваться в пищевой, мясомолочной и фармацевтической промышленностях.

Из экономических соображений использование оборотных систем водоснабжения позволяет снизить затраты на сооружение водозаборных устройств, насосных станций первого подъема, водоводов, очистных сооружений природной воды и канализационных линий.

Взаимосвязь в работе основных сооружений системы водоснабжения

На схеме:

1 - водозаборное сооружение 2- насосная станция первого подъема 3 - станция водоподготовки 4 - камера переключений 5 - насосная станция второго подъема 6 - водоводы 7 - водонапорная колонна ( башня )

Режим подачи и распределение воды основными сооружениями системы водоснабжения

Противопожарные водопроводы высокого и низкого давления

Схемы водопроводов выполняют в зависимости от характера водопровода, который должен обслуживать пожарные нужды, и его назначения.

По способу создания напоров противопожарные водопроводы бывают:

1) высокого давления, которые делятся на:

а) водопроводы постоянного высокого давления;

б) высокого давления, повышаемого только во время пожара. В этом' случае давление в водопроводной сети достаточно для непосредственной подачи воды для тушения пожаров от гидрантов, установленных на сети (без помощи привозных насосов);

2) низкого давления (подача воды для тушения от привозных насосов).

 

Противопожарный водопровод постоянного высокого давления устраивают редко вследствие больших материальных затрат на создание водопроводной сети, обслуживающей только пожарные нужды, и необходимости устройства высокой водонапорной башни или отдельной пневматической установки.

Противопожарный водопровод высокого давления, повышаемого только во время пожара, устраивают главным образом на писчебумажных комбинатах, крупных нефтеперерабатывающих комплексах и других промышленных объектах, характеризующихся высокой пожарной опасностью,

Противопожарный водопровод высокого давления, повышаемого во время пожара, объединяется с хозяйственно-питьевым водопроводом промышленных предприятий. Напор для пожаротушения увеличивается только в хозяйственно-питьевой сети, в промышленном водопроводе напор в это время остается без изменения, поэтому при пожаре не нарушаются производственные процессы, требующие наличия постоянного давления в сети. Строительство противопожарных водопроводов, объединенных с хозяйственно-питьевыми, целесообразно также потому, что хозяйственная сеть, как правило, является более разветвленной, чем производственная, и охватывает наибольшую часть территории объекта. При таких водопроводах наружное пожаротушение может производиться непосредственно от гидрантов без привозных насосов, а внутреннее противопожарное водоснабжение обеспечивается устройством в здании пожарных стояков с пожарными кранами. При этом водонапорную башню устраивают высотой, достаточной для самотечной подачи воды для тушения пожара от внутренних пожарных кранов (в начальной стадии пожара). Бак водонапорной башни во время пожара после пуска пожарного насоса выключается с помощью автоматического приспособления, так как напор, развиваемый пожарным насосом, превышает высоту водонапорного бака.

Противопожарный водопровод высокого давления, объединенный с производственным водопроводом, устраивают в редких случаях, когда при пожаре приходится подавать под высоким давлением все количество воды, необходимой для производственных нужд (как правило, это количество бывает зпачительиым).

Противопожарный водопровод низкого давления, объединенный с хозяйственно-питьевым водопроводом, рассчитывают таким образом, что во время пожара увеличивается только количество подаваемой воды, напор же в сети поддерживается не ниже 10 м. При водопроводах низкого давления выключать водонапорную башню или контррезервуар во время пожара не требуется. Такие водопроводы широко распространены в городах и поселках, где других сетей, кроме хозяйственных, не бывает. Отбор воды для тушения пожаров из таких водопроводов производят с помощью привозных пожарных насосов (автонасосов, мотопомп и др.).

Противопожарный водопровод низкого давления, объединенный с производственным водопроводом, устраивают на производствах, где пожарный расход, по сравнению с производственным, невелик и не влияет на напор производственного водопровода. Однако если для пожарных нужд необходим пуск добавочного насоса, возможно понижение напора в сети, что не всегда допускается требованиями технологии. При рассматриваемой схеме водопровода отбор воды на наружное пожаротушение производится от сети объединенного производственно-противопожарного водопровода низкого давления, а внутреннее пожаротушение — от внутренних хозяйственно-производственных водопроводов. Такая схема рациональна, потому что внутренняя сеть в этом случае подает воду как на хозяйственно-питьевые нужды, так и на нужды внутреннего пожаротушения.

Противопожарный водопровод объединяют иногда одновременно с хозяйственно-питьевым и производственным водопроводами. В этом случае водопроводная сеть получается единой, и водопроводы могут быть высокого и низкого давления.

Приведенные схемы противопожарных водопроводов применяют в разнообразных комбинациях. Выбор той или иной схемы зависит от характера производства, занимаемой им территории, характеристики пожарной огнеопасности производства, дебита источников водоснабжения и технико-экономических показателей, а также местных условий рассматриваемого объекта.

При больших производственных расходах воды более рациональной в ряде случаев оказывается схема противопожарного водопровода высокого давления, объединенного с хозяйственно-питьевым водопроводом.

Если для объекта допустим пожарный водопровод низкого давления, то он может быть объединен с производственным при условии достаточного охвата водопроводной сетью зданий и сооружений на территории объекта.

На выбор схемы водопровода оказывают влияние характеристики внутреннего противопожарного водопровода, спринклерно-дренчерного оборудования, а также стационарных установок пожаротушения. Кроме того, при выборе противопожарного водопровода необходимо учитывать, имеется ли на объекте или вблизи него пожарная команда.

Водопроводы низкого давления можно сооружать лишь при наличии на объекте или в непосредственной близости от него пожарных команд с передвижными пожарными насосами. Водопроводы высокого давления целесообразно устраивать при отсутствии пожарной команды или при недостатке передвижных пожарных насосов для подачи на тушение пожара полного расчетного количества воды (например, на отдаленных от населенных пунктов объектах). При выборе схемы водоснабжения необходимо учитывать технико-экономические показатели варианта технического решения, включающие капитальные вложения и издержки эксплуатации системы водоснабжения.

В таблице 3.2 даны характеристики противопожарных водопроводов, отражающие преимущества и недостатки вариантов при выборе рациональной схемы.

Нормы водопотребления

Нормой водопотребления называют количество воды, расходуе­мой на определенные нужды в единицу времени или на единицу вырабатываемой продукции.

Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления. Следует раз­личать нормы хозяйственно-питьевого водопотребления в населен­ных пунктах и на промышленных предприятиях.

В населенных пунктах нормы хозяйственно-питьевого водопот­ребления назначают по СНиП 11-31-74 в зависимости от степени благоустройства районов жилой застройки и климатических усло­вий (табл. II. 1).

На промышленных предприятиях вода расходуется рабочими и служащими на хозяйственно-питьевые нужды н для .душей.

Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления на промыш­ленных предприятиях следует принимать согласно СНиП 11-31-74 (табл. II.2).

Определение расчетных расходов

Расчетные расходы. Сооружения водопровода должны иметь про­пускную способность, достаточную для всего расчетного срока его действия. За расчетный расход принимают расход в часы максималь­ного водоразбора суток с наибольшим водопотреблением.

Расчетный суточный (средний за год) расход воды, м³/сут, на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте определяют по формуле:

Расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления, м³/сут, определяют по формулам:

Qmax сут ^ &max сут ФсР • сут?

Qmin сут ^ Kmln еут ФсР.еут» (^ 5)

где Ктах оут и Kmtn сут — максимальный и минимальный коэффициенты су­точной неравномерности, зависящие от режима работы предприятий, степени благоустройства зданий, режима водопотребления по сезонам года н дням недели; Ктах сут = I» I ••• I»3; Kmin оут “ 0,7 •>. 0,9.

Расчетный расход воды на производственные нужды принимают по данным технологов.

Свободные напоры в водопроводной сети

Свободный напор. Напор в наружной водопроводной сети дол­жен обеспечивать подачу воды с некоторым запасом {остаточным напором h_0CT) в самую высокую и наиболее удаленную от наружной

сети водоразборную точку внутри здания (рис. 11.5). Этот напор, м, называют свободным Н_св или необходимым:

. ■: “Дг + ^иот^'^оот.» ; t .(U’W)

где Л_г — геометрическая высота подачи воды от поверхности земли до самой высокой водоразборной точки, м; Л_Пот — потери напора во внутренней сети, вводе и водомерном узле, м; Л_осТ—остаточный напор у диктующего прибора, м.

Геометрическую высоту подачи м, определяют по формуле H_t = Л_ил + (п — \)h_;n. /i_liP, (11.11)

где Нщ1 — превышение отметки пола 1 этажа над поверхностью земли (пла­нировочная высота); п — число этажей в здании; ' Л_эт — высота этажа зда­ния; Л_Пр — высота расположения диктующего прибора над полом.

Свободный напор в наружной водопроводной сети населенных пунктов для предварительных расчетов при одноэтажной застрой­ке принимают равным 10 м, а при большей этажности зданйй при; бавляют по 4 м на каждый дополнительный этаж. Свободный напор в наружной сети производственного водопровода назначают в соответствии с требованиями технологии производства.

Как правило, напор в наружной водопроводной сети создают на­сосы станции II подъема. Когда насосы не работают, напор поддер­живают за счет запаса воды в водонапорной башне.

Для оценки обеспеченности необходимого напора в наружной водопроводной сети строят пьезометрическую линию, характери­зующую пьезометрический напор в различных точках сети. Распо­лагаемый напор в любой точке сети, представляющий собой разность отметок пьезометрической линии и поверхности земли, должен быть не меньше свободного напора. При этом условии обеспечивается подача воды в наивысшую точку внутри здания.

В противопожарном водопроводе необходимый напор зависит от способа пожаротушения.

Наружная сеть, на которой установлены пожарные гидранты для непосредственной подачи воды на тушение пожара, называется противопожарным водопроводом высокого давления. Противопожар­ные водопроводы высокого давления устраивают только на промыш­ленных предприятиях при соответствующем обосновании. Необхо­димый напор в сети создают противопожарные насосы, установлен­ные на насосной станции. Эти же насосы должны обеспечивать ра­боту пожарных кранов внутри здания. Противопожарные насосы, установленные на насосной станции, включаются в том случае, если хозяйственно-питьевые и производственные насосы не обеспе­чивают подачу пожарного расхода.

Наружная сеть, на которой установлены пожарные гидранты для подачи воды на тушение пожара с помощью передвижных пожар­ных насосов, называется противопожарным водопроводом низкого давления. Для обеспечения бесперебойного действия пожарных на­сосов напор в сети во время пожара должен быть не менее 10 м.

Центробежные насосы. Принцип действия, классификация.

В центробежных насосах всасывание и нагнетание жидкости происходит равномерно и непрерывно под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса с лопатками, заключенного в спиралеобразном корпусе. В результате воздействия рабочего колеса жидкость выходит из него с более высоким давлением и большей скоростью, чем при входе. Выходная скорость преобразуется в корпусе насоса в давление перед выходом жидкости из насоса. Преобразование скоростного напора в пьезометрический частично осуществляется в спиральном отводе, а главным образом в коническом напорном патрубке и в направляющих каналах.

Лопастные насосы бывают одноступенчатыми и многоступенча­тыми. Одноступенчатые насосы имеют одно рабочее колесо, много­ступенчатые — несколько последовательно соединенных рабочих ко­лес, закрепленных на одном валу.

На рис. изображена простейшая схема центробежного насоса - одноступенчатый насос консольного типа. Рабочее колесо у этих насосов закреплено на конце (консоли) вала. Вал не проходит через область всасывания, что позволяет применить простейшую форму подвода в виде прямоосного конфузора.

Проточная часть насоса состоит из трех основных элементов — повода 1, рабочего колеса 2 и отвода 3. По подводу жидкость подается в рабочее колесо из подводящего трубопровода.

Назначением рабо­чего колеса является передача жидкости энергии от двигателя. Рабочее колесо центробежного насоса состоит из ведущего а и ведо­мого (обода) б дисков, между которыми находятся лопатки в, изогнутые, как правило, в сторону, противоположную направле­нию вращения колеса. Ведущим диском рабочее колесо крепится на валу. Жидкость движется через колесо из центральной его части к периферии. По отводу жидкость отводится от рабочего колеса к напорному патрубку или, в многоступенчатых насосах, к сле­дующему колесу.

В одноступенчатом центробежном насосе (рис.) жидкость из всасывающего трубопровода 1 поступает вдоль оси рабочего колеса 2 в корпус 3 насоса и, попадая на лопатки 4, приобретает вращательное движение. Центробежная сила отбрасывает жидкость в канал переменного сечения между корпусом и рабочим колесом, в котором скорость жидкости уменьшается до значения, равного скорости в нагнетательном трубопроводе 5. При этом, как следует из уравнения Бернулли, происходит преобразование кинетической энергии потока жидкости в статический напор, что обеспечивает повышение давления жидкости. На входе в колесо создается пониженное давление, и жидкость из приемной емкости непрерывно поступает в насос. Давление, развиваемое центробежным насосом, зависит от скорости вращения рабочего колеса. Вследствие значительных зазоров между колесом и корпусом насоса разрежение, возникающее при вращении колеса, недостаточно для подъема жидкости по всасывающему трубопроводу, если он и корпус насоса не залиты жидкостью. Поэтому перед пуском центробежный насос заливают перекачиваемой жидкостью. Чтобы жидкость не выливалась из насоса и всасывающего трубопровода при заливке насоса или при кратковременных остановках его, на конце всасывающей трубы, погруженном в жидкость, устанавливают обратный клапан, снабженный сеткой

Напор одноступенчатых центробежных насосов (с одним рабочим колесом) ограничен и не превышает 50 м. Для создания более высоких напоров применяют многоступенчатые насосы,

имеющие несколько рабочих колес в общем корпусе, расположенных последовательно на одном валу

Схема многоступенчатого секционного центробежного насоса

К аждая ступень такого насоса состоит из рабочего колеса 1 и направляющего аппарата 2, который направляет поток к следующему рабочему колесу. В таком насосе напор повышается пропорционально числу колес.

Число рабочих колес в многоступенчатом насосе обычно не превышает пяти.

Центробежные насосы. Высота всасывания и напор. Мощность насоса и его КПД