Дренажные и аварийные насосы на насосных станциях

У специалистов-инженеров водоснабжения и водоотведения, а также у студентов по данной специальности может возникнуть вопрос по проектированию водопроводных и канализационных насосных станций, связанный с подбором дренажных и аварийных насосов, и определением их производительности и количества.

На насосных станциях в качестве вспомогательных систем выступают дренажная система и осушительная система для отведения вод, которые могут оказаться в машинном зале в результате аварии.

Дренажные воды на насосной станции — это фильтрационные воды, которые просачиваются
через стенки и днище подземной части здания, строительные швы и сальниковые устройства насосов, а также воды, изливающиеся в машинный зал при ремонте оборудования и арматуры.

Чаще всего нет возможности осуществить отвод дренажных и аварийных вод из машинного зала насосной станции самотеком, поэтому должны предусматриваться специальные насосы, выступающие в качестве вспомогательного оборудования.

В этой статье мы обращаемся к нормативной литературе, типовым проектам и технической литературе, и делаем вывод о том, как следует проектировать.

Нормативная литература

Нормативная литература говорит нам о следующем:

п.10.17СП31.13330: При невозможности самотечного отвода воды из приямка следует предусматривать дренажные насосы.

п. 10.16 СП31.13330: В заглубленных и полузаглубленных насосных станциях должны быть предусмотрены мероприятия против возможного затопления агрегатов при аварии в пределах машинного зала на самом крупном по производительности насосе, а также запорной арматуре или трубопроводе путем: расположения электродвигателей насосов на высоте не менее 0,5 м от пола машинного зала; самотечного выпуска аварийного количества воды в канализацию или на поверхность земли с установкой клапана или задвижки, откачки воды из приямка основными насосами производственного назначения.
Следует предусматривать один аварийный резервный насос в случае, если производительность основных аварийных насосов не позволяет осуществлять откачку за 2 часа объёма воды в машинном зале слоем 0,5 м.
Примечание — При установке в машинном зале погружных (герметичных) насосов в «сухом» исполнении, условие высоты подъема фундамента над полом не обязательно.

Типовые проекты

Если обратиться к советским типовым проектам, то в разных станциях отведение дренажных и аварийных вод организовано по-разному, единообразия нет.

Например, на данной КНС из типового проекта ТП902-1-104.86 установлено два дренажных насоса, какие-либо аварийные насосы отсутствуют.

план канализационной насосной станции

Установлены дренажные насосы следующим образом:

установка дренажного насоса
Установка дренажного насоса

А вот в канализационной насосной станции по типовому проекту ТП902-1-92.84-НК имеется только один дренажный насос, отдельных аварийных также нет:

канализационная насосная станция чертеж

В данной водопроводной насосной станции второго подъема (по проекту ТП901-2-63) также предусмотрен один дренажный насос, отдельный аварийный насос также не предусмотрен:

насосная станция второго подъема типовой проект

Техническая литература

I. В известном пособии авторов Залуцкого и Петрухно [1] сказано следующее.

а) В отношении дренажных насосов:

Дренажных насосов устанавливают не менее двух (один — резервный). Запуск и выключение насосов производятся автоматически от поплавковых реле уровней в дренажном колодце.

В отношении производительности приводится следующая формула, она же приводится в современном пособии в [2]:

Подача дренажных насосов:

где Σq1 — суммарные утечки через сальники, принимаемые по данным заводов-изготовителей или фирм-поставщиков насосного оборудования, л/с; q2 — расход фильтрационных вод через стены и пол здания насосной станции, л/с.

Величину q2 можно приблизительно определить по формуле
q2 = 1,5 + 0,001W,
где W — объем части машинного зала, расположенный ниже максимального уровня грунтовых вод, м3.

б) В отношении аварийных насосов:

(Данный текст для насосной станции I-го подъема, но применим и для других типов станций)

Для осушения машинного зала в случае его затопления при выходе из строя насоса, запорной арматуры или трубопровода, для опорожнения всасывающих водоводов и приемных камер при ремонте предусматривается система осушения.
Возможны следующие схемы систем осушения:
1) откачка воды из приямка основными насосами производственного назначения;
2) осушение моноблочными погружными насосами типа ГНОМ или ЦМК 16/27, которые опускаются в затопленный машинный зал или в опорожняемую камеру водоприемно-
сеточного колодца;
3) использование в качестве осушительного погружного скважинного насоса типа ЭЦВ (насос размещается в колодце необходимой глубины, в который из машинного зала и водоприемных камер выводятся самотечные трубопроводы, оборудованные запорной арматурой);
4) при достаточно большой подаче дренажных насосов, включая резервные, их можно использовать и для опорожнения водоприемных камер, соединив насосы с камерами системой труб с необходимой запорной арматурой. В [4] также указывается на возможность использования дренажных насосов в качестве аварийных.

Производительность аварийных осушительных насосов следует определять при условии откачки воды из машинного зала слоем 0,5 м в течение не более 2 часов и предусматривать один резервный агрегат.

II. В учебном издании авторов Карелина, Минаева [3] сказано несколько иное.

а) В отношении дренажных насосов:
Определить подачу дренажных насосов расчетом довольно трудно, поэтому ее принимают предварительно на основании опытных данных:

для насосных станций малой мощности — 1 л/с, средней мощности — 3,5—5 л/с, большой мощности — до 8—10 л/с.
Для сбора фильтрационных вод в торце здания станции, как правило, под монтажной площадкой устраивается сборный дренажный колодец. Объем колодца принимают равным 10—15-минутной подаче дренажного насоса. Вода к колодцу подводится дренажными лотками, а пол делается с уклоном в сторону лотков 0,002—0,0005).

б) В отношении аварийных насосов:

Обычно устанавливают два насоса, причем оба рабочих. Резервных насосов не требуется, так как осушительные насосы работают периодически. Чаще всего применяют горизонтальные центробежные насосы. Очень удобны также артезианские насосы, располагаемые с подпором, что в значительной мере упрощает их эксплуатацию

Существуют различные схемы систем осушения. Наибольшее распространение применительно к насосным станциям водоснабжения и орошения получила система с самотечным коллектором и сборным колодцем. Для облегчения эксплуатации осушительные насосы устанавливают рядом с дренажными. На крупных насосных станциях роль дренажных насосов выполняют осушительные. В этом случае сборный колодец является и дренажным.

Два дренажных насоса на данной схеме машзала насосной станции первого подъема из [3]

Выводы, рекомендации для проектирования

В связи со всем рассмотренным выше материалом предлагается проектировать следующим образом.

Устраивать в машинном зале приямок с установкой в нем насосных агрегатов, предпочтительно, дренажных, например, ГНОМ (грязевой насос одноступенчатый моноблочный). Данные насосные агрегаты одновременно использовать для удаления как дренажных, так и аварийных вод.

гном 16-16Д фото
Дренажный насос ГНОМ, производство АО «Ливгидромаш»

Таких насосов должно быть, как минимум, два: следует принимать к установке 1 резервный насосный агрегат, ориентируясь на требования таблицы 18 СП32.13330, считая дренажные/аварийные насосы отдельной группой.

Суммарную подачу рабочих насосов определять из условия откачки слоя воды 0,5 м с площади машинного зала за 2 часа.

Напор насосов необходимо определять по разнице отметок дна приямка и отметки подачи дренажных вод, с учетом потерь напора (ориентировочно потери могут быть приняты равными 4 метрам, но предпочтителен расчет).

В отношении размеров приямка, 10-15 мин производительности дают слишком значительный объем, излишний в данной ситуации. Поэтому предлагается принимать его в соответствии с п. 12.4 СП31.13330: Объем воды в емкостях перед насосными станциями подкачки, работающими равномерно, следует принимать из расчета 5-10-минутной производительности насоса большей производительности. Т.е. исходить из 5-минутной производительности насоса.

Расположение насосов в приямке может быть принято, со ссылкой на п. 13.2 СП31.13330 как для насосов на общем фундаменте, принимая расстояние между ними (расстояние между выступающими частями агрегатов) не менее 0,25 м.

Литература

1. Насосные станции. Курсовое проектирование / Э. В. Залуцкий, А. И. Петрухно.— К. : Вища шк. Головное изд-во, 1987.— 167 с.

2. Насосы и насосные станции : учеб. пособие / Ю. В. Аникин, Н. С. Царев, Л. И. Ушакова ; [науч. ред. В. И. Аксенов] ; М-во образования и науки Рос. Федерации; Урал. федер. ун-т. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2018. — 138 с.

3. Карелин В. Я., Минаев А. В. Насосы и насосные станции: Учеб. для вузов.— 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Стройиздат, 1986.— 320 с: ил.

4. Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: издание второе, переработанное и дополненное. Учебное пособие. — М.: Издательство АСВ, 2004. — 256 с.