Насосные станции , также называемые насосными станциями в таких ситуациях, как пробуренные скважины и питьевая вода, представляют собой объекты, содержащие насосы и оборудование для перекачки жидкостей из одного места в другое. Они используются для различных инфраструктурных систем, таких как подача воды в каналы , осушение низменных земель, отвод сточных вод на места переработки. Насосная станция является неотъемлемой частью гидроаккумулирующей установки.
В странах с системами каналов также часто встречаются насосные станции. Из-за особенностей работы системы шлюзов вода теряется из верхней части канала каждый раз, когда через него проходит судно. Кроме того, большинство шлюзовых ворот не являются водонепроницаемыми, поэтому часть воды просачивается с верхних уровней канала на нижние. Воду необходимо заменить, иначе в конечном итоге верхние уровни канала перестанут содержать достаточно воды для судоходства.
Питание каналов обычно осуществляется путем отвода воды из ручьев и рек в верхние части канала, но если подходящего источника нет, для поддержания уровня воды можно использовать насосную станцию. Примером насосной станции канала является насосная станция Клавертон на канале Кеннет и Эйвон на юге Англии, Соединенное Королевство. Он перекачивает воду из близлежащей реки Эйвон в канал с помощью насосов, приводимых в движение водяным колесом, приводящимся в движение рекой. [1]
При отсутствии внешнего водоснабжения можно использовать системы обратной откачки. Вода забирается из канала под самым нижним шлюзом пролета и перекачивается обратно в верхнюю часть пролета, готовая к прохождению следующей лодки. Такие установки обычно небольшие.
При осушении низменных участков земли общий метод заключается в рытье дренажных канав . Однако, если территория находится ниже уровня моря , необходимо закачивать воду вверх в водные каналы, которые в конечном итоге стекают в море.
Викторианцы поняли эту концепцию, и для выполнения этой задачи в Соединенном Королевстве они построили насосные станции с водяными насосами , приводимыми в действие паровыми двигателями . В Линкольншире большие площади водно-болотных угодий на уровне моря, называемые Болотами , были превращены с помощью этого метода в богатые пахотные угодья . Земля полна питательных веществ из-за накопления осадочной грязи, из которой изначально образовалась земля.
В других местах насосные станции используются для отвода воды, попавшей в низменные районы в результате протечек или наводнений ( например, в Новом Орлеане ).
В последнее время «пакетная насосная станция» обеспечивает эффективный и экономичный способ установки дренажной системы. Они подходят для сбора и перекачивания жидкостей, таких как поверхностные воды, сточные воды или сточные воды, из зон, где дренаж самотеком невозможен.
Комплексная насосная станция представляет собой комплексную систему, встроенную в корпус, изготовленный из прочных, ударопрочных материалов, таких как сборный железобетон , полиэтилен или стеклопластик . Установка поставляется с установленными внутренними трубопроводами, предварительно собранными и готовыми к установке в землю, после чего монтируются погружные насосы и аппаратура управления. Функции могут включать элементы управления для полностью автоматической работы; индикация тревоги высокого уровня в случае отказа насоса; и, возможно, систему направляющих/автоматического соединения/подставки, позволяющую легко снимать насосы для технического обслуживания.
В традиционных системах, построенных на месте, компоненты клапанного хранилища устанавливаются в отдельной конструкции. Наличие двух конструктивных компонентов может привести к потенциально серьезным проблемам на объекте, таким как неравномерная осадка между компонентами, что приводит к напряжению и выходу из строя труб и соединений между компонентами. Разработка комплексной системы насосной станции объединила все компоненты в едином корпусе, что не только устраняет проблемы неравномерной осадки, но и предварительная сантехника и оснащение каждого блока перед установкой могут сократить затраты и время, необходимые для строительных работ и рабочей силы на объекте.
Водонасосные станции отличаются от насосных станций для сточных вод тем, что их размер не требует учета высоких пиковых скоростей потока. У них есть пять общих категорий: [2]
Водонасосные станции строятся в районах, где спрос или прогнозируемый спрос разумно определен и зависит от сочетания потребностей клиентов и требований к пожарному потоку. Среднегодовое потребление воды на душу населения, часы пик и максимальное суточное потребление могут сильно различаться в зависимости от таких факторов, как климат, уровень доходов, численность населения и доля бытовых, коммерческих и промышленных пользователей. [2]
Насосные станции в системах сбора сточных вод обычно предназначены для перекачивания неочищенных сточных вод, которые подаются из подземных самотечных трубопроводов (труб, которые имеют наклон, так что жидкость может течь в одном направлении под действием силы тяжести). Сточные воды подаются и хранятся в яме, широко известной как мокрый колодец . Колодец оборудован электрическими приборами для определения уровня присутствующих сточных вод. Когда уровень сточных вод поднимается до заданной точки, запускается насос, поднимающий сточные воды вверх через систему труб под давлением, называемую канализационной магистралью , если сточные воды транспортируются на значительное расстояние. Насосную станцию можно назвать подъемной станцией , если насос просто сбрасывает воду в ближайший гравитационный люк. [3] Отсюда цикл начинается снова, пока сточные воды не достигнут пункта назначения — обычно очистных сооружений. С помощью этого метода насосные станции используются для перемещения отходов на возвышенность. В случае большого потока сточных вод в колодец (например, в периоды пикового расхода и влажную погоду) будут использоваться дополнительные насосы. При недостаточности этого количества или в случае выхода из строя насосной станции может возникнуть резерв в канализационной системе, приводящий к переливу бытовой канализации — сбросу неочищенных сточных вод в окружающую среду.
Канализационные насосные станции обычно проектируются таким образом, чтобы один насос или один комплект насосов справлялись с нормальными условиями пикового расхода. В систему встроено резервирование, поэтому в случае выхода из строя какого-либо насоса оставшийся насос или насосы будут обеспечивать расчетный расход. Объем хранения мокрого колодца между настройками «насос включен» и «откачивается» предназначен для минимизации запусков и остановок насоса, но не является настолько длительным временем удерживания, чтобы позволить сточным водам в мокром колодце стать септическими .
Канализационные насосы почти всегда представляют собой центробежные насосы с торцевым всасыванием и открытыми рабочими колесами, которые специально разработаны с большим открытым каналом, чтобы избежать засорения мусором или наматывания волокнистого мусора на рабочее колесо. Обычно насос приводится в действие четырехполюсным или шестиполюсным асинхронным двигателем переменного тока. Вместо того, чтобы обеспечивать большие открытые проходы, некоторые насосы, обычно меньшие по размеру канализационные насосы, также размачивают любые твердые частицы в сточных водах, разбивая их на более мелкие части, которые могут легче пройти через рабочее колесо.
Внутреннее пространство канализационной насосной станции — очень опасное место. В мокрой скважине могут скапливаться ядовитые газы, такие как метан и сероводород ; плохо экипированный человек, входящий в колодец, очень быстро задохнется от дыма. Любой вход в мокрый колодец требует правильного метода входа в замкнутое пространство в опасной среде. Чтобы свести к минимуму необходимость входа, объект обычно проектируется таким образом, чтобы насосы и другое оборудование можно было демонтировать снаружи мокрой скважины.
Традиционные канализационные насосные станции включают в себя как мокрый, так и «сухой» колодец. Часто это одна и та же структура, разделенная внутренним разделением. В этой конфигурации насосы устанавливаются ниже уровня земли в основании сухой скважины так, чтобы их впускные отверстия находились ниже уровня воды при запуске насоса, заливая насос, а также максимально увеличивая доступный NPSH . Хотя номинально сухие колодцы изолированы от сточных вод в мокром колодце, они представляют собой подземные замкнутые пространства и требуют соответствующих мер предосторожности при входе в них. Кроме того, любой отказ или утечка насосов или трубопроводов может привести к попаданию сточных вод прямо в сухой колодец, при этом полное затопление не является редкостью. В результате электродвигатели обычно устанавливаются над переливом, верхним уровнем воды мокрого колодца, обычно над уровнем земли, и приводят в движение канализационные насосы через удлиненный вертикальный вал. Для защиты надземных двигателей от погодных условий обычно строят небольшие насосные станции, которые также включают в себя электрическое распределительное устройство и управляющую электронику. Это видимые части традиционной канализационной насосной станции, хотя они обычно меньше, чем подземные влажные и сухие колодцы.
Более современные насосные станции не требуют сухого колодца или насосной станции и обычно состоят только из мокрого колодца. В этой конфигурации погружные канализационные насосы с тесно связанным электродвигателем монтируются внутри самого мокрого колодца, погруженного в канализационные стоки. Погружные насосы монтируются на двух вертикальных направляющих и уплотняются на постоянно закрепленной «уточной ножке», которая образует одновременно крепление и вертикальный изгиб для напорной трубы. Для обслуживания или замены погружные насосы поднимают с помощью цепи с опоры и вверх по двум направляющим до уровня обслуживания (обычно уровня земли). Повторная установка насосов просто меняет этот процесс: насос снова устанавливается на направляющие и опускается на опору, где вес насоса снова герметизирует его. Поскольку двигатели герметичны и погодные условия не являются проблемой, никаких надземных сооружений не требуется, за исключением небольшого киоска для размещения электрического распределительного устройства и систем управления.
Из-за значительного снижения проблем со здоровьем и безопасностью, а также меньшей занимаемой площади и видимости, канализационные насосные станции с погружными насосами почти полностью вытеснили традиционные канализационные насосные станции. Кроме того, реконструкция традиционной насосной станции обычно включает в себя преобразование ее в современную насосную станцию путем установки погружных аппаратов в мокрую скважину, снос насосной станции и вывод сухой скважины из эксплуатации путем ее зачистки или сноса внутренней перегородки и объединения ее с мокрый колодец.
Производители насосов всегда разрабатывали и производили электронные устройства для управления и контроля насосных станций. Сегодня для такой работы также очень распространено использование программируемого логического контроллера (ПЛК) или удаленного терминального блока (RTU), но опыт, необходимый для решения определенных конкретных проблем, позволяет легко выбрать конкретный контроллер насоса. RTU очень полезны для удаленного мониторинга каждой насосной станции из централизованной диспетчерской с системами SCADA (диспетчерский контроль и сбор данных). Эта настройка может быть полезна для мониторинга неисправностей насоса, уровней и других сигналов тревоги и параметров, что делает ее более эффективной.
Схема гидроаккумулирования — это тип электростанции для хранения и производства электроэнергии для удовлетворения пиковых потребностей путем перемещения воды между резервуарами на разных высотах.
Обычно вода подается из резервуара с высоким уровнем в резервуар с низким уровнем через турбогенераторы, которые вырабатывают электроэнергию. Это делается, когда станции требуется вырабатывать электроэнергию. В периоды низкого спроса, например, ночью, генераторы меняются местами и превращаются в насосы, которые перекачивают воду обратно в верхний резервуар.
По всему миру существуют бесчисленные тысячи насосных станций. Ниже приводится список тех, кто описан в этой энциклопедии.
В Великобритании в викторианскую эпоху была мода на общественные здания с богато украшенной архитектурой . Следовательно, значительное количество бывших насосных станций было внесено в список и сохранено. Большинство из них изначально работали на паровом двигателе, и хотя паровые двигатели все еще находятся на месте , многие из них с тех пор вновь открылись как музейные достопримечательности.
Используется для перекачки воды из колодца в резервуар.
Используется для перекачки питьевой воды из резервуара в систему водоснабжения.
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )