Василенко А.А., Грабовский П.А., Ларкина Г.М., Полищук А.В., Прогульный В.И. Реконструкция и интенсификация сооружений водоснабжения и водоотведения

Подождите немного. Документ загружается.

121

11. Что такое карта изолиний?

3.2. СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ПОДАЧИ ВОДЫ

3.2.1. Безбашенные системы.

Предположим, система состоит из следующих элементов: на-

сосная станция второго подъема (НС-II), водоводы, насосная станция

третьего подъема (НС-III) с резервуарами чистой воды (РЧВ), сеть.

Вся схема подачи воды в город разбивается на блоки, границей

раздела которых являются резервуары (рис

.3.8).

В пределах каждого блока сооружения работают в собствен-

ном режиме: в блоке 1 они рассчитываются на среднечасовой расход, а

в блоке 2 они работают в режиме водопотребления города.

Производится анализ возможных способов увеличения произ-

водительности до расчетного значения по каждому блоку.

Блок 1: НС-II – водоводы - РЧВ

Для этого блока возможны следующие способы

увеличения

расхода до необходимого значения:

1. Замена рабочих колес насосов или типов насосов на НС–II. В пер-

вую очередь рассматриваются варианты замены (увеличения) рабочих

колес насосов – в этом случае насосная станция нуждается в мини-

мальной реконструкции. Нужно иметь в виду, что в этом случае, воз-

можно, понадобится замена электродвигателей, так как

при увеличе-

нии диаметра колеса растет рабочая мощность насоса.

2. Расширение насосной станции и установка дополнительных агрега-

тов (рис.3.9). Этот вариант дороже первого в том случае, если в насос-

ной станции не предусмотрен резервный фундамент для насоса – тогда

Блок 1 Блок 2

Рис.3.8.Безбашенные схемы ПРВ.

НС–II

–

III

РЧВ

Сеть

122

можно обойтись без расширения машинного зала. В проекте следует

учитывать, что недопустим длительный перерыв в подаче воды. Слож-

ность работ увеличивается, если насосные станции сильно заглублены.

Если варианты 1 и 2 по каким-либо причинам неприемлемы,

иногда строят дополнительную насосную станцию рядом с сущест-

вующей. В случае если напор насосов или давление

в водоводах ока-

зывается больше допустимого при пропуске увеличенного расхода,

рассматривают вариант строительства промежуточной насосной стан-

ции (рис.3.10).

Сплошная пьезометрическая линия на этом рисунке соответст-

вует пропуску «нового» расчетного расхода по существующим лини-

ям, а пунктиром показана повысительная насосная станция и соответ-

ствующие пьезометры. В этом случае можно обойтись без дополни

тельных водоводов, однако, замена насосов на НС-II, как правило, по-

требуется, поскольку необходимый напор снижается. Преимуществом

этого варианта является более простое обеспечение непрерывной по-

дачи воды в город. Однако этот вариант дороже первых двух.

Рис. 3.9. Варианты реконструкции насосной станции: А - уста-

новка насоса на резервный фундамент; Б - расширение насос-

ной стан

ии.

Существующие

насосы

Дополнитель-

ные насосы

Пристраиваемая

часть

123

Варианты, приведенные ниже, связаны с реконструкцией только

водоводов при неизменной насосной станции. Если в результате об-

следования окажется, что пропускная способность водоводов недоста-

точна, то, в первую очередь следует рассмотреть варианты:

1. Санация и реновация водоводов.

2. Очистка поверхности водоводов и внутреннее цемент-

но-песчаное (или другое) покрытие,

3. Наращивание

пленки карбонатов на металлических

трубах путем соответствующей обработки воды.

Если эти варианты не позволяют достичь необходимой произ-

водительности, то рассматривается возможность прокладки дополни-

тельного водовода на всю длину или на часть длины трассы (рис. 3.11).

Следующий вариант – это одновременная реконструкция насос-

ной станции и прокладка водоводов. Часть вариантов может быть от-

брошена при предварительном анализе.

В качестве примера ниже рассмотрена задача увеличения пода-

чи воды для системы НС-II – водоводы – РЧВ с 22 тыс. м

/сут до 35

тыс. м

/сут. Вода подается двумя рабочими насосами марки Д-500-65

по двум асбестоцементным водоводам марки ВТ-9 диаметром 400мм

(рис. 3.12).

Существующие два водовода не смогут пропустить расход 35

тыс. м

/сут (405 л/с), поскольку потребный напор в начале системы

водоводов будет превышать 90м (предельный напор для труб марки

ВТ-9). Поэтому придется построить дополнительный водовод.

Рис.3.10. Повысительная насосная стан

ия

124

Однако существующие два насоса нужную производительность

не обеспечат, следовательно, необходимо установить дополнительный

третий агрегат той же марки. Таким образом, для решения поставлен-

Существующие водоводы

Дополнительный водовод

Насосные станции

Рис. 3.11. Строительство водовода на части трассы

100 200 300 400 500

100

Расход, л/с

Напор, м

Q=22 тыс.

/сут

1 насос 2 насоса 3 насоса

2 водовода

3 водовода

Рис. 3.12. Г

ик совместной

аботы насосов и водоводов

Q=35 тыс.

/с

125

ной задачи придется произвести реконструкцию и насосной станции и

водоводов.

Блок 2: система НС-III - сеть

Здесь, помимо основных способов, применяемых для блока 1,

используется ряд специфических. В первую очередь составляется рас-

четная схема сети с учетом результатов

манометрической съемки и

учетом узловых расходов по данным абонентного отдела Водоканалов

(это среднечасовые расходы -

разд.3.1.1). Данные о подаче воды в сеть

на период обследования берут по приборам НС - III.

Составив расчетную схему сети, производят ее поверочный рас-

чет, используя эквивалентную модель сети, и корректируя ее при не-

обходимости (методика описана в

разд. 3.1.5).

Анализируя результаты расчета, и сопоставив их с результатами

съемки на сети, выделяют:

1) перегруженные линии, на которых скорости движения воды

выше предельных экономических значений;

2) недоиспользуемые линии с малыми расходами и потерями

напора;

3) линии с экономичными скоростями движения воды;

4) линии с малыми расходами, но значительными потерями

напора (возможные

причины - неисправность арматуры, за-

соры, некачественная врезка и т.п.).

Составляется новая расчетная схема и производится расчет сети на

новый расчетный расход, и выявляются "узкие" места - участки, в ко-

торых потери напора максимальные. Рассматриваются варианты "рас-

шивки" этих участков: прокладка параллельных линий, замена участ-

ков на больший диаметр (если нет места

для второй линии) - потреб-

ные напоры в начале сети в результате уменьшаются. Возможно, что в

этом случае существующие насосы смогут обеспечить необходимую

производительность.

Зонирование районов с повышенными отметками или этажно-

стью, позволяет снизить напоры в начале сети (например, с помощью

местных (микрорайонных) насосных станций). Как известно, необхо-

димость зонирования возникает

при больших перепадах отметок земли

либо при большой протяженности. Ориентировочное число зон –

доп

ссвминмакс

hНZZ

∑

++−

≥

где Z

макс

, Z

мин

– максимальная и минимальная отметки земли;

доп

=60 м – максимально допустимый свободный напор в сети;

126

св

- минимальный потребный свободный напор в сети;

Σh

- суммарные потери напора в сети.

Если потери в сети примерно равны 10-15 м, то зоны необходимы при

перепадах отметок в 32 м для 3- этажной застройки, 24 м - для 5- этаж-

ной и 8 м для 9 - этажной (целесообразность зонирования при много-

этажной застройке при плоском рельефе объясняется экономией элек-

троэнергии).

Длину зоны можно оценить по формуле -

)(

ср

минмакссвдоп

ZZНН

−−−

где i

ср

– средний гидравлический уклон в сети (ориентировочно 2-4

м/км).

НИИ КВОВ (г. Москва) разработаны рекомендации по опти-

мальному зонированию сети с учетом рельефа местности, норм водо-

потребления, плотности населения, расстояния между узлами и тарифа

на электроэнергию. В ряде случаев зонирование сети позволяет дос-

тигнуть экономии электроэнергии.

Изменение точек питания сети также

позволяет увеличить

пропускную способность сети и снизить затраты электроэнергии. Рас-

положение точек питания сети в системе ПРВ должно быть таким,

чтобы пьезометрические напоры в сети согласовывались с рельефом

местности и этажностью застройки. При этом уменьшаются избыточ-

ные напоры. При устройстве второй точки питания (т. А на рис.3.13)

давление в сети

снижается – пьезометрическая линия (пунктир) прохо-

дит ниже, чем при одной точке питания (сплошная линия). Сеть как

бы разбивается на две зоны. Первая питается с двух сторон, как в схе-

ме с контррезервуаром. Увеличение подачи здесь достигается за счет

снижения потребного напора НС. Однако, необходима проверка рабо-

ты насосов, может потребоваться их

замена.

Аналогичный эффект достигается при переносе второй точки

питания в конец сети. К преимуществам описанного способа реконст-

рукции СПРВ относится:

• снижение напоров в сети и, следовательно, уменьшение утечек и

частоты аварий;

• уменьшение расхода энергии из-за снижения напора насосов.

Однако потребуются капиталовложения на строительство до-

полнительных водоводов, поэтому

вопрос о целесообразности вариан-

та должен быть обоснован технико-экономическими расчетами.

127

ополнительный водовод

Рис.3.13. Уст

ойство дополнительной точки питания сети

3.2.2. Башенные системы.

Башенные СПРВ - это схемы с водонапорными башнями (ВБ) и

с контррезервуарами (КР). При реконструкции этих систем возможны

все рассмотренные ранее варианты.

Однако, в этих схемах “узким” местом обычно являются объемы

баков и ограниченный пьезометрический напор в точке подключения

башни (т.е. высота ВБ или отметка КР).

В башенных

системах возможны следующие варианты интен-

сификации: изменение числа точек питания, числа питающих НС, чис-

ла ВБ, расширение НС, зонирование, строительство КР, перекладка

или дополнительная прокладка участков сети и т.п.

Рассмотрим некоторые примеры.

128

На рис.3.14 и 3.15 представлена схема с ВБ в середине сети. Ес-

ли в какой-либо зоне напор становится недостаточным, то развитие

возможно путем строительства дополнительной башни (рис. 3.14) либо

насосной станции (рис. 3.15). На этих и последующих рисунках

сплошные линии соответствуют ситуации до реконструкции, а пунк-

тирные – после неё.

Существующая НС

ществ

ющая ВБ

Зоны недостаточного напо

Рис. 3.15. Строительство дополнительной НС

я Н

НС

ущ

еств

ая ВБ

Новая ВБ

Зоны недостаточного напора

Рис. 3.14. Ст

оительство дополнительной ВБ

129

В тех случаях, когда при реконструкции высота ВБ достаточна,

но мал объем бака, может оказаться целесообразным строительство

РЧВ и НС возле ВБ. Последняя при этом будет работать как башня –

регулятор напора. В этом случае насосы автоматизируются в зависи-

мости от уровня воды в баке – при наполнении бака насос отключает-

ся, а

при опорожнении до заданного уровня – включается. Такая схема

позволяет установить минимальное число насосов максимальной про-

изводительности, что сокращает стоимость насосной станции.

Схемы с контррезервуарами (КР) рациональны при протяжен-

ности сети не более 10-20 км. При большей протяженности они стано-

вятся экономически нецелесообразными из-за больших напоров в сети

при наполнении КР.

Строительство ВБ, работающей как КР, может позволить уве-

личить пропускную подачу системы за счет уменьшения зоны питания

НС. Однако при этом следует проверить работу насосов на случай тра-

нзита воды в бак.

Возможные пути реконструкции схемы с КР показаны на рис.

3.16 и 3.17. На рис. 3.16 предполагается отключение транзитной маги-

страли от

попутных потребителей в часы заполнения КР, обратные

клапаны закрываются при повышении давления в магистрали. Тогда

уменьшается давление НС и повышается подача насосов.

В сетях большой протяженности ( >20 км) может оказаться це-

лесообразным строительство транзитного водовода (рис. 3.17) вокруг

сети для питания КР. Экономия энергии достигается за счет снижения

потерь напора, кроме

того, улучшается работа сети, поскольку умень-

шаются избыточные давления.

Рис. 3.16. Выделение транзитной магистрали обратными клапанами

НС

КР

130

3.2.3. Системы с узлами регулирования.

Известно, что в обычной безбашенной схеме в сети имеются

избыточные давления, возрастающие при снижении подачи воды (рис.

3.18). Это приводит к перерасходу электроэнергии, увеличению числа

аварий и утечкам.

Одним из способов реконструкции СПРВ, при котором снижа-

ются избыточные напоры и повышается пропускная способность сети,

является использование схем

с узлами регулирования. Узел регулиро-

макс

ср

Поверхность необходимых

напоров

Рис. 3.18. Избыточные давления при питании сети от НС

НС

Рис. 3.17. Строительство транзитного водовода.

НС

КР