Василенко А.А., Грабовський П.А., Ларкіна Г.М., Поліщук А.В., Прогульний В.І. Реконструкція і інтенсифікація споруд водопостачання та водовідведення

Подождите немного. Документ загружается.

121

ділянках мережі (ділянки із занадто великими або малими втратами

напору), одержують інформацію про необхідні параметри роботи на-

сосних станцій для різних режимів водоспоживання.

Завершальним етапом аналізу роботи СПРВ є перелік можливих

і найбільш перспективних способів реконструкції й інтенсифікації сис-

теми, кожний з яких «програється» за допомогою еквівалентної моделі

СПРВ.

У наступних розділах розглянуті способи реконструкції й інтен-

сифікації безбаштових і баштових систем подачі води. При цьому роз-

глядаються два завдання - збільшення кількості подаваної води й зни-

ження витрат електроенергії.

Контрольні питання

1. Як визначити фактичне водоспоживання населення, промпід-

приємств?

Способи зниження витрат води населенням, промисловістю,

на поливання.

Причини й шляхи зниження витоків із внутрішньої й зовніш-

ньої мережі.

Методика одержання характеристик насоса.

Які можливі причини істотних відхилень фактичної характе-

ристики насоса від заводської?

Як визначити фактичний опір водовода?

Що таке манометрична зйомка?

Як намітити контрольні точки на мережі, як вибрати маршрут

зйомки?

В який час доби варто робити манометричну зйомку?

10.

В чому полягає обробка результатів манометричної зйомки?

11.

Що таке карта ізоліній?

3.2. СПОСОБИ ЗБІЛЬШЕННЯ ПОДАЧІ ВОДИ

3.2.1. Безбаштові системи.

Припустимо, система складається з наступних елементів: насос-

на станція другого підйому (НС-II), водоводи, насосна станція третьо-

го підйому (НС-III) з резервуарами чистої води (РЧВ), мережа.

Вся схема подачі води в місто розбивається на блоки, границею

розділу яких є резервуари (рис.3.8).

122

В межах кожного блоку споруди працюють у власному режимі:

у блоці 1 вони розраховуються на середньогодинну витрату, а в блоці 2

вони працюють у режимі водоспоживання міста.

Блок 1 Блок 2

Рис.3.8.Безбаштові схеми ПРВ.

НС–II

–

III

РЧВ

Ме

ежа

Проводиться аналіз можливих способів збільшення продуктив-

ності до розрахункового значення по кожному блоку.

Блок 1: НС-II - водоводи - РЧВ

Для цього блоку можливі наступні способи збільшення витрати

до необхідного значення:

Заміна робочих коліс насосів або типів насосів на НС-II. В першу

чергу розглядаються варіанти заміни (збільшення) робочих коліс насо-

сів - у цьому випадку насосна станція має потребу в мінімальній реко-

нструкції. Потрібно мати на увазі, що в цьому випадку, можливо, зна-

добиться заміна електродвигунів, тому що при збільшенні діаметра

колеса росте робоча потужність насоса.

Розширення насосної станції й установка додаткових агрегатів

(рис.3.9). Цей варіант дорожче першого в тому випадку, якщо в насос-

ній станції не передбачений резервний фундамент для насоса - тоді

можна обійтися без розширення машинного залу. У проекті варто вра-

ховувати неприпустимість тривалої перерви в подачі води. Складність

робіт збільшується, якщо насосні станції сильно заглиблені.

123

Рис. 3.9. Варіанти реконструкції насосної станції: А - установка

насосу на резервний фундамент; Б – розширення насосної стан-

ії.

Існуючі

насоси

Додаткові

насоси

Частина, що

прибудовується

Якщо варіанти 1 і 2 за якимись причинами неприйнятні, іноді

будують додаткову насосну станцію поруч із існуючою. У випадку

якщо напір насосів або тиск у водоводах виявляється більше допусти-

мого при пропуску збільшеної витрати, розглядають варіант будівниц-

тва проміжної насосної станції (рис.3.10).

Суцільна п’єзометрична лінія на цьому рисунку відповідає про-

пуску «нової» розрахункової витрати по існуючих лініях, а пунктиром

показані підвищувальна насосна станція й відповідні п’єзометри. У

цьому випадку можна обійтися без додаткових водоводів, однак, замі-

на насосів на НС-II, як правило, буде потрібна, оскільки необхідний

напір знижується. Перевагою цього варіанта є більш просте забезпе-

чення безперервної подачі води в місто. Однак цей варіант дорожче

перших двох.

124

Рис.3.10. Пі

ви

щу

вальна насосна стан

ія.

Варіанти, наведені нижче, пов'язані з реконструкцією тільки во-

доводів при незмінній насосній станції. Якщо в результаті обстеження

виявиться, що пропускна здатність водоводів недостатня, то, у першу

чергу варто розглянути варіанти:

Санація й реновація водоводів.

Очищення поверхні водоводів і внутрішнього цемент-

но-піщаного (або іншого) покриття,

Нарощування плівки карбонатів на металевих трубах

шляхом відповідної обробки води.

Якщо ці варіанти не дозволяють досягти необхідної продуктив-

ності, то розглядається можливість прокладки додаткового водоводу

на всю довжину або на частину довжини траси (рис. 3.11).

Наступний варіант - це одночасна реконструкція насосної стан-

ції та прокладка водоводів. Частина варіантів може бути відкинута при

попередньому аналізі.

Як приклад нижче розглянуте завдання збільшення подачі води

для системи НС-II – водоводи – РЧВ із 22 тис. м

/добу до 35 тис.

/добу. Вода подається двома робочими насосами марки Д-500-65 по

двох азбестоцементним водоводам марки ВТ-9 діаметром 400мм (рис.

3.12).

Існуючі два водоводи не зможуть пропустити витрату 35 тис.

/добу (405 л/с), оскільки потрібний напір на початку системи водо-

водів буде перевищувати 90м (граничний напір для труб марки ВТ-9).

Тому прийдеться побудувати додатковий водовід.

125

Існуючі водоводи

Додатковий водовід

Насосні станції

Рис. 3.11. Будівництво водоводу на частині траси

Однак існуючі два насоси потрібну продуктивність не забезпе-

чать, отже, необхідно встановити додатковий третій агрегат тієї ж мар-

ки. Таким чином, для вирішення поставленого завдання доведеться

здійснити реконструкцію і насосної станції і водоводів.

100 200 300 400 500

100

Витрата, л/с

Напір, м

Q=22 тыс.

/добу

1 насос 2 насоса 3 насоса

2 водоводи

3 водоводи

Рис. 3.12. Г

ик с

місної

оботи насосів та водоводів

Q=35 тис.

доб

126

Блок 2: система НС-III - мережа

Тут, крім основних способів, застосовуваних для блоку 1, вико-

ристовується ряд специфічних. У першу чергу складається розрахун-

кова схема мережі з урахуванням результатів

манометричної зйомки і

обліком вузлових витрат за даними абонентного відділу Водоканалів

(це середньогодинні витрати -

розд.3.1.1). Дані про подачу води в ме-

режу на період обстеження беруть по приладах НС - III.

Склавши розрахункову схему мережі, роблять її перевірочний

розрахунок, використовуючи еквівалентну модель мережі і коректую-

чи її при необхідності (методика описана в

розд. 3.1.5).

Аналізуючи результати розрахунку, і зіставивши їх з результа-

тами зйомки на мережі, виділяють:

1) перевантажені лінії, на яких швидкості руху води вище гра-

ничних економічних значень;

недовикористовувані лінії з малими витратами й втратами

напору;

лінії з економічними швидкостями руху води;

лінії з малими витратами, але значними втратами напору

(можливі причини - несправність арматури, засмічення, не-

якісна врізка й т.п.).

Складається нова розрахункова схема й проводиться розрахунок

мережі на нову розрахункову витрату і виявляються "вузькі" місця -

ділянки, у яких втрати напору максимальні. Розглядаються варіанти

"розвантаження" цих ділянок: прокладка паралельних ліній, заміна

ділянок на більший діаметр (якщо немає місця для другої лінії) - по-

трібні напори на початку мережі в результаті зменшуються. Можливо,

що в цьому випадку існуючі насоси зможуть забезпечити необхідну

продуктивність.

Зонування районів з підвищеними відмітками або поверховіс-

тю, дозволяє знизити напори на початку мережі (наприклад, за допо-

могою місцевих (мікрорайонних) насосних станцій). Як відомо, необ-

хідність зонування виникає при великих перепадах відміток землі або

при великій довжині. Орієнтовне число зон -

доп

ссвминмакс

hНZZ

∑

++−

≥

де Z

макс

, Z

мін

– максимальна й мінімальна відмітка землі;

доп

=60 м – максимально припустимий вільний напір у мережі;

віл

- мінімальний потрібний вільний напір у мережі;

Σh

- сумарні втрати напору в мережі.

127

Якщо втрати в мережі приблизно рівні 10-15 м, то зони необхідні при

перепадах відміток в 32 м для 3- поверхової забудови, 24 м - для 5-

поверхової та 8 м для 9 - поверхової (доцільність зонування при бага-

топоверховій забудові при плоскому рельєфі пояснюється економією

електроенергії).

Довжину зони можна оцінити за формулою -

)(

ср

минмакссвдоп

ZZНН

−−−

де i

сер

– середній гідравлічний ухил у мережі (орієнтовно 2-4 м/км).

НДІ КВОВ (м. Москва) розроблені рекомендації з оптимально-

го зонування мережі з урахуванням рельєфу місцевості, норм водо-

споживання, щільності населення, відстані між вузлами й тарифу на

електроенергію. У ряді випадків зонування мережі дозволяє досягти

економії електроенергії.

Зміна точок живлення мережі також дозволяє збільшити про-

пускну здатність мережі й знизити витрати електроенергії. Розташу-

вання точок живлення мережі в системі ПРВ повинне бути таким, щоб

п’єзометричні напори в мережі погоджувались із рельєфом місцевості

та поверховістю забудови. При цьому зменшуються надлишкові напо-

ри. При влаштуванні другої точки живлення (т. А на рис.3.13) тиск у

мережі знижується – п’єзометрична лінія (пунктир) проходить нижче,

ніж при одній точці живлення (суцільна лінія). Мережа як би розбива-

ється на дві зони. Перша живиться із двох сторін, як у схемі з контрре-

зервуаром. Збільшення подачі тут досягається за рахунок зниження

потрібного напору НС. Однак, необхідна перевірка роботи насосів,

може знадобитися їхня заміна.

Аналогічний ефект досягається при переносі другої точки жив-

лення в кінець мережі. До переваг описаного способу реконструкції

СПРВ відноситься:

•

зниження напорів у мережі й, отже, зменшення витоків і частоти

аварій;

•

зменшення витрати енергії через зниження напору насосів.

Однак будуть потрібні капіталовкладення на будівництво дода-

ткових водоводів, тому питання про доцільність варіанта повинно бути

обґрунтовано техніко-економічними розрахунками.

128

одатковий водовід

Рис.3.13. Влашт

вання

аткової точки живлення ме

ежі

3.2.2. Баштові системи.

Баштові СПРВ - це схеми з водонапірними баштами (ВБ) та з

контррезервуарами (КР). При реконструкції цих систем можливі всі

розглянуті раніше варіанти.

Однак, у цих схемах “вузьким” місцем звичайно є об’єми баків і

обмежений п’єзометричний напір у точці підключення башти (тобто

висота ВБ або відмітка КР).

У баштових системах можливі наступні варіанти інтенсифікації:

зміна числа точок живлення, числа живильних НС, числа ВБ, розши-

рення НС, зонування, будівництво КР, перекладка або додаткова про-

кладка ділянок мережі й т.п.

Розглянемо деякі приклади.

129

На рис.3.14 і 3.15 представлена схема із ВБ у середині мережі.

Якщо в якій-небудь зоні напір стає недостатнім, то розвиток можливий

шляхом будівництва додаткової башти (рис. 3.14) або насосної станції

(рис. 3.15). На цих і наступних рисунках суцільні лінії відповідають

ситуації до реконструкції, а пунктирні - після неї.

НС

Існ

юча ВБ

Нова ВБ

Зони недостатнього напору

Рис. 3.14. Б

дівництво додатково

ВБ

Існуюча НС

Існ

юча ВБ

Зони недостатнього напо

ру

Рис. 3.15. Будівництво додаткової НС

130

В тих випадках, коли при реконструкції висота ВБ достатня, але

малий об’єм баку, може виявитися доцільним будівництво РЧВ і НС

біля ВБ. Остання при цьому буде працювати як башта - регулятор на-

пору. У цьому випадку насоси автоматизують залежно від рівня води в

баку - при наповненні бака насос відключається, а при спорожнюванні

до заданого рівня - включається. Така схема дозволяє встановити міні-

мальне число насосів максимальної продуктивності, що скорочує вар-

тість насосної станції.

Схеми з контррезервуарами (КР) раціональні при довжині ме-

режі не більше 10-20 км. При більшій довжині вони стають економічно

недоцільними через великі напори в мережі при наповненні КР.

Будівництво ВБ, що працює як КР, може дозволити збільшити

пропускну подачу системи за рахунок зменшення зони живлення НС.

Однак при цьому варто перевірити роботу насосів на випадок транзиту

води в бак.

Можливі шляхи реконструкції схеми із КР показані на рис. 3.16

і 3.17. На рис. 3.16 передбачається відключення транзитної магістралі

від попутних споживачів у години заповнення КР, зворотні клапани

закриваються при підвищенні тиску в магістралі. Тоді зменшується

тиск НС і підвищується подача насосів.

Рис. 3.16. Виділення транзитної магістралі зворотними клапанами

НС

КР

У мережах великої довжини ( >20 км) може виявитись доціль-

ним будівництво транзитного водоводу (рис.

3.17) навколо мережі для

живлення КР. Економія енергії досягається за рахунок зниження втрат

напору, крім того, поліпшується робота мережі, оскільки зменшуються

надлишкові тиски.