Устойчивость работы насосных станций на водозаборах
Условия работы насосных станций на водозаборах (станции I подъема) труднее, чем станций на очистных сооружениях, сетях и др., где воду забирают из промежных емкостей. Резкие колебания уровня воды в источнике (в особенности в нижних бьефах ГЭС), повышение сопротивления в решетках из-за их засорения либо оледенения, понижение пропускной возможности подводящих трубопроводов — все это сопровождается понижением уровня воды в водоприемном колодце и, как следует, повышением высоты всасывания насосов.
Очень нередко это приводит к срыву вакуума насосов, их остановке и перерывам в подаче воды. Чтоб избежать этого, в проектах все почаще используют насосные станции I подъема с расположением насосов под заливом, что тянет за собой дополнительные финансовложения.
Как понятно, предельная вакуумметрическая высота всасывания (6…7 м вод. ст.) обеспечивается только в неких конструкциях центробежных насосов. Большая часть же из их имеет существенно наименьшую высоту всасывания, с превышением ее происходят не только лишь срывы в работе насосов, да и появляется кавитация, сопровождающаяся ухудшением характеристик работы насосов и разрушением отдельных их деталей.
Практикой эксплуатации проверен ряд способов и средств увеличения стойкости работы насосов при увеличении высоты всасывания (рис. 1):
установка вакуум-котлов, погружных насосов, оборудование поглощающих раструбов диафрагмами и плавающими щитами;
соединение поглощающих трубопроводов насосов с самотечными линиями; оборудование поглощающих патрубков эжекторами;
вакуумирование камер всасывания в береговых колодцах.
Вакуум-котлы обеспечивают удаление воздуха, выделяющегося из воды во поглощающей системе трубопроводов, и тем предупреждают срыв работы насосов. Установка вакуум-котлов целесообразна на подводящих сифонных трубопроводах, также на поглощающих трубопроводах большой протяженности (в особенности при раздельно расположенных насосной станции I подъема и берегового колодца) и сначала, когда поглощающие трубопроводы уложены выше оси насоса. Применительно к вновь проектируемым водозаборам установка вакуум-котла позволяет уменьшить заглубление сифонных и поглощающих трубопроводов и тем понизить цена их строительства.
Рис. 1.
Схемы аварийного переключения коммуникаций и дополнительного оборудования водозаборов
1 — водоприемная камера;
2 — камера всасывания;
3 — плавающий щит;
4 — напорный трубопровод к эжектору;
5 — дополнительный поглощающий трубопровод;
6 — вакуум-котел;
7 — сифонный трубопровод;
8 — герметичное перекрытие;
9 — вакуум-насос
На действующих водозаборах горизонтальные насосы подменяют погружными, когда другие способы и средства обеспечения стойкости работы насосных станций оказываются неэффективными. Устанавливают погружные насосы конкретно в камеры всасывания; в особенности они применимы при реконструкции водозаборов. На вновь проектируемых водозаборах, как ранее говорилось, погружные насосы используют в критериях большой амплитуды колебания уровня воды в источнике (к примеру, на водохранилищах), когда появляется необходимость заглубления берегового колодца до 20 м и поболее.
Установка погружных насосов позволяет в этом случае уменьшить размеры насосной станции и тем уменьшить финансовложения. Дополнительные переключения в коммуникациях водозаборов (к примеру, соединение поглощающих трубопроводов насосов с самотечными линиями) рассматривают время от времени не только лишь как противоаварийное мероприятие, да и как средство роста производительности водозаборов при подходящих критериях. Расчет водозаборов ведется на экстремальные условия, но в отдельные периоды, к примеру устойчивого ледостава, условия забора воды значительно облегчаются, что позволяет временно производить забор воды в форсированном режиме.
Одним из методов увеличения стойкости работы водозаборов в критериях лишнего понижения уровня воды в источнике (в водоприемном колодце) является повышение вакуумметрической высоты всасывания насосов, а именно, за счет сотворения высоконапорной струи воды во поглощающем трубопроводе насоса. На базе особых исследовательских работ, выполненных во ВНИИ ВОДГЕО В. Ф. Тольцманом, исследованы гидравлические явления и установлены закономерности взаимодействия основного потока всасывания и потока струи, которая создается соплом, устанавливаемым во поглощающем трубопроводе. Для получения полезного эффекта сопло нужно устанавливать на расстоянии от насоса более 5 поперечников трубопровода.
В периоды низких (критичных) уровней воды в источнике, а как следует, и в береговом колодце работа насосов может нарушаться также из-за малого припаса воды во поглощающих камерах, что приводит к подсосу воздуха. Чтоб избежать этого, при устройстве берегового колодца должна быть обеспечена конструктивно-технологическая связь характеристик водозабора по зависимости
Wi / qi > 30…35
(где Wi — объем воды во поглощающей камере, м3; qi — расход воды, откачиваемой из этой камеры, м3/с).
С этой же целью водоприемные отверстия поглощающих труб нужно заглублять более чем на h, м:
h > 8,5qi / (0,785Dк),
где DK — поперечник колодца, эквивалентного по площади поглощающей камере, м.
Не считая того, должно обеспечиваться условие h>2D.
Во избежание подсоса отлагающихся в береговом колодце наносов низ раструба должен быть размещен на расстоянии более 0,5 D от дна колодца. На действующих водозаборах при нарушении стойкости работы насосов из-за подсоса воздуха делают диафрагмы на раструбах поглощающих труб либо плавающие щиты, препятствующие образованию воздушных воронок и срыву вакуума. Диафрагмы обычно делают из листовой стали и приваривают к раструбам, а плавающие щиты — из досок, сколоченных в обхват вертикальных стояков поглощающих трубопроводов. При всем этом щиты могут передвигаться только по вертикали.
Увеличение стойкости работы насосных станций I подъема методом вакуумирования береговых колодцев заключается в их герметизации (сначала перекрытия) и дополнительном оборудовании вакуум-установками. Для этой цели могут быть применены вакуум-насосы ВВП-12 либо РМК-3 (один рабочий, 2-ой запасный). При всех габаритах современных береговых колодцев надобная величина вакуума в их может быть достигнута в течение 5… 10 мин. Уровень воды в колодце регулируют впуском воздуха под перекрытие, зачем на поглощающем трубопроводе вакуум-насосов устанавливают особый патрубок. Не считая увеличения стойкости работы насосов вакуумирование водозаборных колодцев позволяет повысить их производительность.