Справочник

Это интересно

Газовые горелки

Горелка — устройство для смешения воздуха (кислорода) с газообразным, дизельным или комбинированным топливом с целью подачи смеси к выходному отверстию и сжигания ее с образованием устойчивого фронта горения — факела.

Автономные котельные

В последнее время очень часто для отопления различных производственных, жилых, складских и иных объектов стали использоваться автономные котельные, которые при относительно низком уровне затрат позволяют обеспечить потребителя теплом.

Энергосбережение и вентиляция

Энергетический кризис 70-х годов помог нам понять, насколько ограничены ресурсы нашей планеты. Мы начали экономить и снижать энергопотребление любыми способами.

Вентиляционная система

Для обеспечения максимальной эффективности вентиляционная система должна быть спроектирована с учетом особенностей конструкции здания, в котором она устанавливается.

Работа водопровода в различных режимах

Приняв определенный режим водопотребления, следует установить режим работы отдельных сооружений водопровода. Проследим взаимосвязь между работой отдельных сооружений водопровода. Предположим, что водопроводная сеть подает воду непосредственно к водоразборным точкам. В отдельные часы суток количество поданной воды не будет совпадать с количеством израсходованной. При совмещении графиков подачи и потребления воды становится понятным назначение водонапорной башни. В те часы, когда подача воды насосами превышает ее потребление городом, избыток воды поступает в башню, и, наоборот, когда потребление воды превышает ее подачу, недостающее количество воды отводится из башни.

С целью уменьшения необходимой регулирующей емкости бака водонапорной башни стремятся приблизить график подачи воды к графику ее потребления. Достигнуть этого можно, увеличив число ступеней подачи насосов второго подъема, однако это вызовет увеличение количества устанавливаемых агрегатов в насосной станции, т. е. повысит стоимость и усложнит эксплуатацию последней. В системах современных водопроводов, имеющих водонапорные башни, число ступеней работы насосных станций второго подъема обычно колеблется в пределах от одной (для небольших водопроводов) до трех (для больших водопроводов). Некоторые производственные системы водоснабжения в связи с технологическими особенностями имеют равномерное водопотребление в течение суток, поэтому необходимость водонапорной башни как регулирующей емкости в этом случае отпадает.

Задавшись графиком водопотребления и приняв в соответствии с ним режим работы насосной станции второго подъема, определяют режим работы остальных сооружений водопровода, непосредственно связанных с насосной станцией. Работа насосной станции первого подъема связана с водозаборными и водоочистными сооружениями, размеры которых зависят от количества воды, проходящей через них в единицу времени, и находятся в обратной зависимости от времени работы станции в сутки. Поэтому с целью уменьшения размеров и стоимости водозаборных и водоочистных сооружений необходимо, чтобы насосная станция первого подъема работала непрерывно. Вот почему на средних и крупных водопроводах практически всегда имеет место круглосуточная и равномерная работа насосов первого подъема и сопряженных с ними сооружений. Резервуар чистой воды подразделяет сооружения водопровода на две группы, режим работы которых обусловлен, с одной стороны, насосной станцией первого подъема, а с другой - насосной станцией второго подъема. Передача воды с очистных сооружений в резервуар производится согласно режиму работы насосов первого подъема, а отбор воды из него определяется режимом работы насосов второго подъема. Следовательно, резервуар чистой воды должен иметь некоторый объем для регулирования, который может быть определен совмещением графиков подачи воды насосами первого подъема и отбора воды насосами второго подъема.

Насосная станция второго подъема должна подавать воду потребителю не только в требуемом количестве, но и под определенным напором. Потребление воды обычно происходит на некоторой высоте над поверхностью земли, поэтому в водопроводной сети необходимо обеспечить напор, достаточный для подъема воды на эту высоту и для соответствующего излива в наивысшей водоразборной точке. Следовательно, пьезометрическая высота в точке ответвления от сети должна равняться сумме геометрической высоты подъема воды и суммарной потере напора по пути движения воды. Пьезометрическая высота, необходимая для нормальной работы водопровода, называется свободным хозяйственным напором H_св, который равен:

H_св = H_г + h_п + h

где Hг - геометрическая высота подъема воды от поверхности земли до наивысшей водоразборной точки, м; h_п - свободный напор излива, который необходимо обеспечить у водоразборных приборов, м; h - потери напора в трубах, фасонных частях и арматуре на участке от точки присоединения к сети до водоразборной точки, м.

При расчете водопровода свободный хозяйственный напор принимают различным для отдельных районов города в зависимости от расчетной этажности застройки. Так, СНиП рекомендует следующие величины свободного напора в сети водопровода населенных мест: H_св = 10 м при одноэтажной застройке, при большей этажности необходимо прибавлять по 4 м на каждый следующий этаж. В точках, наиболее удаленных от башни, получаются самые низкие пьезометрические отметки вследствие снижения напора воды в сети на пути от источника питания до этих конечных точек в результате потерь на преодоление гидравлических сопротивлений.

При расчете водопроводной сети для определения расчетного напора, который необходимо обеспечить, находят некоторую критическую точку сети, наиболее неблагоприятную в отношении как ее геодезической отметки, так и удаленности от источника водопитания.

Очевидно, что водонапорную башню следует располагать на высоких отметках. Необходимо иметь в виду, что максимальные напоры в сети не должны превышать определенных пределов, которые зависят от материала и типа труб, а также от условий эксплуатации сети. Согласно СНиП, свободный напор в сетях хозяйственно-питьевых водопроводов не должен превышать 60 м.

Положение пьезометрической линии для водовода определяет напор насосов второго подъема, а конечная точка будет расположена на отметке максимального уровня воды в баке башни. При этом величина потери напора в водоводе соответствует максимальному расходу воды, подаваемой насосами насосной станции второго подъема. Тогда напор, развиваемый насосами (без учета высоты всасывания и потерь напора во всасывающей линии), будет равен:

H_н = (Z_б - Z_н) + (H_б + H₀) + h_в

где Z_H - отметка оси насоса, м; Н₀ - расчетная высота бака башни, м; h_в - потери напора в водоводе, м.

Связь между напором, развиваемым насосами первого подъема, и необходимым свободным хозяйственным напором, который следует обеспечить у очистных сооружений с учетом рельефа местности и потерь напора в трубопроводах, устанавливают аналогично. Определенная таким путем зависимость между отдельными сооружениями водопровода характеризует режим его работы при изменении водопотребления в случае максимального хозяйственного водоразбора.

На режим работы водопровода влияют расположение и число водопитателей и напорно-регулирующих емкостей. Иногда наиболее возвышенные точки территории обслуживаемого водопроводом объекта расположены в противоположной от насосной станции части сети. Устанавливая в этом случае водонапорную башню на наивысшей отметке, получают систему водопровода с контррезервуаром, при которой башня и насосная станция второго подъема находятся в разных концах сети. Очевидно, что режим работы водопровода с контррезервуаром будет существенно отличаться от его режима работы с башней в начале сети. Так, в водопроводах с контррезервуаром в часы максимального потребления вода подается с двух противоположных сторон: от насосов второго подъема и от башни. Соответствующий расход воды определяют по совмещенному графику водопотребления и работы насосов. Зная этот расход воды, а также режим ее отбора из сети, можно наметить районы питания сети от насосов и от башни. На границе этих районов будет происходить слияние потоков воды, идущих навстречу от насосов и башни. Изменение схемы движения воды в сети существенно изменит характер пьезометрических линий. Их минимальные отметки будут в точках схода, лежащих на границе обоих районов питания. Критической будет точка, имеющая максимальную геодезическую отметку, так как величина свободного напора в ней будет наименьшей.

Требуемую высоту башни и величину напора насосов можно определить, рассчитав напор в сети и зная геодезические отметки:

H_б = Н_св + h_б - (Z_б - Z);

H_н = H_б + (h_в + h_н - h_б) + (Z_б - Z_н), (2)

где h_б - потери напора на участке сети от башни до критической точки схода, м; h_н - потери напора от начальной точки сети до критической точки схода, м; Z - геодезическая отметка точки схода, м.

Работа водопровода с контррезервуаром отличается некоторой спецификой, которая должна быть учтена при расчете сети. В часы минимального потребления количество воды, подаваемой насосами, больше количества воды, расходуемой городом. Этот избыток перед тем, как попасть в башню, проходит транзитом через всю сеть города. Условие, при котором транзитный расход достигает своего максимума, определяемого по совмещенным графикам подачи и потребления воды, является дополнительным расчетным случаем сети с контррезервуаром. В этот период пьезометрическая линия имеет уклон в сторону башни на всем протяжении, так как пропадает ее излом, образуемый у границы зон питания в часы наибольшего водопотребления. При этом максимальная пьезометрическая отметка наблюдается у башни, имеющей наибольшую геодезическую отметку, т. е. в конечной точке сети. Для определения расчетного напора у насосов второго подъема случай максимального транзитного расхода является определяющим.

При пожаре работа водопровода с контррезервуаром также имеет свою специфику. В таких системах наиболее неблагоприятной точкой в отношении подачи воды под требуемым напором будет наиболее высокая, самая удаленная от насосов второго подъема и ближайшая к башне точка сети. Во время пожара при системе пожаротушения низкого давления включение башни обычно не требуется, так как в начале пожара она будет подавать в сеть некоторое количество воды до момента опорожнения бака. Расчетный напор пожарных насосов при системе пожаротушения низкого давления может быть больше или меньше напора хозяйственных насосов. Следовательно, водопровод с контррезервуаром необходимо рассчитывать на следующие случаи работы: при максимальном хозяйственном потреблении; при максимальном транзитном расходе в башню; при пожаре в часы максимального потребления. В соответствии с конфигурацией снабжаемого водой объекта и рельефа местности возможно также и промежуточное расположение башни, а в ряде случаев можно вообще обойтись без устройства башни. В практике водоснабжения промышленных предприятий или крупных городов, где расход воды обычно весьма равномерный, широко применяют безбашенные системы водоснабжения. Для коммунальных водопроводов с большими колебаниями расходов воды безбашенные системы, как правило, нерациональны.

Хозяйственно-противопожарный водопровод в целях повышения надежности работы системы рассчитывают, предполагая, что пожар возникает в часы максимального водопотребления. Следовательно, полный расчетный секундный расход на пожар, определенный по нормам, должен быть прибавлен к максимальному секундному хозяйственному расходу. Для системы пожаротушения высокого давления напор, необходимый для создания пожарных струй непосредственно из сети, в 2-2,5 раза больше свободного хозяйственного напора для тех же условий. Потери напора в сети на участке между башней и критической точкой вследствие увеличения расхода при пожаротушении возрастают, и ординаты пьезометрической линии теоретически будут выше. При этом напор воды превышает высоту башни, определенную при расчете водопровода на пропуск максимального хозяйственного расхода

Во время пожара насосная станция второго подъема должна увеличить не только расход воды, но и ее напор. Для этого на насосных станциях второго подъема устанавливают специальные пожарные насосы, включаемые в работу при возникновении пожара взамен обычно работающих или в дополнение к ним.

В системе пожаротушения низкого давления расчетный напор в точке пожара будет меньше свободного хозяйственного напора, требуемого нормами. Потери напора в сети и водоводе в период пожара будут такими же, как и при системе пожаротушения высокого давления, так как расход воды в обоих случаях одинаков. В соответствии с понижением пьезометрической отметки в точке пожара или возрастанием при пожаре потерь напора на участке от этой точки до башни пьезометрическая линия при пожаре пойдет выше или ниже уровня воды в баке. Следовательно, в первом случае башню при пожаре необходимо отключить, во втором она может работать, но запас воды будет быстро израсходован. В хозяйственно-противопожарном водопроводе необходимый запас на пожаротушение хранится в резервуаре чистой воды. Израсходованный в период пожара запас должен быть восполнен. Во время восполнения пожарного запаса необходима интенсификация работы водоприемника, насосной станции первого подъема и очистных сооружений комплекса. При невозможности интенсификации работы водоприемных сооружений следует предусматривать резервные колодцы или постепенное восполнение пожарного запаса.

Режим водопотребления Коммунальное водоснабжение Определение объема баков водонапорных башен и регулирующих резервуаров