БАЛДА. Теоретическая часть 1 Назначение насосных станций в системах водоснабжения
 Скачать 27.54 Kb.
|
|
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1.1 Назначение насосных станций в системах водоснабжения Насосные станции (НС) представляют собой сложный электрогидравлический технический комплекс сооружений и оборудования, в котором осуществляется преобразование электрической энергии в механическую энергию потока жидкости и управление этим процессом преобразования. Основным назначением НС является обеспечение [1 -3]: требуемого графика подачи жидкости для нормальных и аварийных условий; наименьших затрат на сооружение, оснащение и эксплуатацию; требуемой степени надежности и, следовательно, определенной степени бесперебойности работы; долговечности, соответствующей технологической значимости объектов, в состав которых они входят; удобства эксплуатации (широкое применение автоматики и телемеханики); эксплуатация при непрерывно изменяющихся объемах, режимах потребления жидкости и изменяющемся составе потребителей. Насосные станции находят широкое применение в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве. Они характеризуются большим разнообразием функций, схем соединения насосов при совместной работе, регулируемых параметров, категории надежности и другими показателями. В зависимости от назначения можно выделить следующие виды НС: хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий; оборотного водоснабжения промышленных предприятий; канализационные; системы теплоснабжения; дренажные; противопожарного водоснабжения; мелиоративные; нефтеперекачивающие и др. По способу объединения насосов можно выделить НС с индивидуальной работой насосов и НС с совместной работой насосов. Первый случай характерен для НС с невысокими единичными мощностями насосов и низкими требованиями к надежности работы. Это характерно, например, для дренажных насосов. Совместно работающие насосы находят широкое применение на всех видах НС. При этом для обеспечения требуемых технологических показателей используется параллельное, последовательное и комбинированное соединение установок. Наиболее характерным является параллельное соединение насосов, применяемое на большинстве типов НС. По главному регулируемому параметру НС можно разделить на станции с регулированием давления и станции с регулированием подачи. Насосные станции систем водоснабжения по назначению можно классифицировать следующим образом: насосные станции I подъема; насосные станции II подъема; насосные станции III и последующих подъемов; повысительные насосные станции; насосные станции систем оборотного водоснабжения (циркуляционные насосные станции). Насосные станции I подъема могут быть совмещены с водозаборными сооружениями или могут располагаться в отдельных зданиях. В городах насосные станции I подъема воду, забираемую из рек, озер, водохранилищ, скважин и др., подают на сооружения водоподготовки. На промышленных предприятиях такие насосные станции подают воду из источников сразу в сети производственного водоснабжения обычно без какой-либо очистки. Насосные станции I подъема работают в течение суток, как правило, с относительно постоянной производительностью. Насосные станции II подъема сооружают чаще всего в городах, реже — на промышленных предприятиях. С помощью таких насосных станций воду из резервуаров для чистой воды, входящих в состав сооружений водоподготовки, подают в распределительную водопроводную сеть города или промышленного предприятия. В ряде случаев насосные станции II подъема могут быть совмещены с насосными станциями I подъема. Подача насосных станций II подъема неравномерна и определяется графиком водопотребления, поэтому в процессе работы такой насосной станции регулируют ее подачу включением и выключением отдельных насосных агрегатов по графику, изменением степени открытия задвижки на напорном трубопроводе или, что более предпочтительно, регулированием частоты вращения рабочего колеса насоса с помощью преобразователя частоты, подключаемого к насосному агрегату. Насосные станции III и последующих подъемов строят в больших городах, где насосные станции II подъема не обеспечивают необходимый свободный напор в отдаленных частях распределительной водопроводной сети (например, в Екатеринбурге насчитывается несколько сот насосных станций III и IV подъемов). Повысительные насосные станции служат для повышения напора перед потребителями воды. В городах повысительные насосные станции сооружают в отдельных жилых кварталах, состоящих из нескольких зданий. Повысительные насосные установки размещают в подвальных помещениях и на технических этажах зданий. Повысительные насосные станции также встречаются и на промышленных предприятиях. Насосные станции систем оборотного водоснабжения (циркуляционные насосные станции) сооружают на промышленных предприятиях, тепловых электростанциях и других объектах. Назначение таких насосных станций — подача воды для охлаждения технологического оборудования и далее подача нагретой воды, отводимой от этого оборудования, в охладитель (градирню, брызгальный бассейн и т. п.). Кроме того, с помощью этих насосных станций загрязненная оборотная вода подается на очистные сооружения. 1.2 Категории надежности насосных станций в системах водоснабжения Системы водоснабжения городов и промышленных предприятий, включая насосные станции различного назначения, входящие в такие системы, согласно СП 31.13330 делятся на три категории по надежности подачи воды (далее — категории надежности). В общем случае от того, к какой категории надежности относится насосная станция, зависит количество источников электроснабжения насосной станции; количество устанавливаемых на насосной станции рабочих и резервных насосных агрегатов; количество всасывающих водоводов, прокладываемых до насосной станции от водозаборных сооружений, резервуаров и других сооружений; количество напорных водоводов, прокладываемых от насосной станции до распределительной водопроводной сети города или промышленного предприятия; диаметры указанных водоводов. Категорию надежности насосной станции устанавливают в зависимости от вида системы водоснабжения, в состав которой входит насосная станция, и в зависимости от функционального назначения самой насосной станции в этой системе водоснабжения. В случае, если насосная станция входит в состав хозяйственно-питьевого водопровода, производственного водопровода или объединенного хозяйственно-питьевого и производственного водопровода, категорию надежности этой насосной станции определяют согласно СП 31.13330 (табл. 1). В случае, если насосная станция входит в состав противопожарного водопровода, объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода, объединенного производственного и противопожарного водопровода, объединенного хозяйственно-питьевого, производственного и противопожарного водопровода, категорию надежности этой насосной станции определяют согласно СП 8.13130. Исходя из критериев реконструируемая нами насосная станция относится ко второй категории надежности подачи воды и к третьей категории надежности электроснабжения насосных станций. Особенностью данных объектов автоматизации является их практически безграничное разнообразие как по назначению и функционированию, так и по составу технологического оборудования. В связи с этим оборудование для управления и автоматизации насосных станций, как правило, изготавливается индивидуально, по соответствующим проектным заданиям предприятиями-изготовителями. В нашем случае учебного проектирования будем использовать как стандартное для управления и автоматизации насосных станций, так и комплектное оборудование. В состав комплекта входит следующее: аппаратура автоматического ввода резерва (опция); входная защитно-коммутационная аппаратура; силовой модуль (преобразователь частоты); технологический контроллер станции; коммутационная аппаратура группового управления; пульт дистанционного управления; аппаратура управления запорно-регулирующей арматурой; аппаратура управления задвижками; комплект датчиков с отборными устройствами. Все оборудование связано между собой последовательными каналами связи. На рис.2 показан пример комплексного использования оборудования в проекте автоматизации водозабора. Предварительный анализ реконструкции может производиться по соотношению укрупненных объемов строительных работ, устанавливаемого оборудования и основных параметров работы насосных станций. Обязательно проводится техническое обследование насосной станции. Реконструкцию насосной станции возможно осуществлять следующими методами: заменой насосных агрегатов на более производительные современные; установкой современного оборудования пуска и регулирования работы насосными агрегатами; изменением технологической схемы работы насосной станции с полной перепланировкой подземной части; устройством приемного резервуара и установки в нем погружных насосов; изменением технологической схемы работы насосной станции с полной перепланировкой подземной части и установкой погружных насосов с системой «плавного пуска» (частное регулирование) с новой системой КИПиА; изменением технологической схемы работы насосной станции с устройством регулирующего резервуара. Наиболее простым методом реконструкции насосных станций водоотведения является достаточно несложная операция, при которой установленные насосы заменяются на более современные или имеющие более высокую производительность агрегаты. ГЛАВА 2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 2.1 Список используемой литературы 1. Автоматизированный электропривод промышленных установок. Под ред. Г.Б. Онищенко. – М.: РАСХН-2001.– 520 с. 2. Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболевская. М.: Энергоатомиздат. 1982. – 150 с. 3. Башарин А.В., Голубев Ф.Н., Кепперман В.Г. Примеры расчетов автома-тизированного электропривода. – Л., Энергия, 1971. – 440 с. Приложение А Категории надежности насосных станций в системах водоснабжения Таблица 1 - Категории надежности насосных станций систем водоснабжения Категория надежности насосной станции Принадлежность насосной станции Требования к надежности подачи воды насосной станции I Насосная станция в составе систем водоснабжения предприятий металлургической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности, электростанций; насосная станция в составе систем водоснабжения городов при численности жителей в них более 50 тыс. чел.; насосная станция, авария на которой может нарушить подачу воды на пожаротушение Допускается снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды не более чем на 30 % расчетного расхода и на производственные нужды — до предела, устанавливаемого аварийным графиком работы предприятий; длительность снижения подачи не должна превышать 3 сут. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время выключения поврежденных и включения резервных элементов системы водоснабжения (оборудования, арматуры, сооружений, трубопроводов и др.), но не более чем на 10 мин II Насосная станция в составе систем водоснабжения предприятий угольной, горнорудной, нефтедобывающей, машиностроительной и других видов промышленности; насосная станция в составе систем водоснабжения городов при численности жителей от 5 тыс. до 50 тыс. чел. Величина допускаемого снижения подачи воды та же, что для I категории надежности; длительность снижения подачи не должна превышать 10 сут. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время выключения поврежденных и включения резервных элементов или на время проведения ремонта, но не более чем на 6 ч III Насосная станция в составе систем водоснабжения мелких промышленных предприятий, участков орошаемых сельскохозяйственных земель; насосная станция в составе систем водоснабжения населенных пунктов при численности жителей менее 5 тыс. чел. Величина допускаемого снижения подачи воды та же, что для I категории надежности; длительность снижения подачи не должна превышать 15 сут. Перерыв в подаче воды при снижении подачи ниже указанного предела допускается на время не более чем на 24 ч В соответствии с представленным сводом правил: к I категории надежности относят насосные станции, подающие воду непосредственно в сеть противопожарного водопровода и водопроводов, объединенных с противопожарным; ко II категории надежности относят насосные станции противопожарного водопровода и водопроводов, объединенных с противопожарным, населенных пунктов с числом жителей до 5 тыс. чел.; отдельно стоящих зданий любого назначения, расположенных вне населенных пунктов; зданий различного назначения при требуемом расходе воды на наружное противопожарное водоснабжение не более 10 л/с; одно- и двухэтажных зданий любого назначения при площади застройки не более площади пожарного отсека, допускаемой нормами для таких зданий. Насосные станции III категории надежности не могут входить в состав противопожарных систем водоснабжения. Приложение Б Требования к электроснабжению насосных станций установлены Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) (табл. 2). Дополнительно к требованиям табл. 2 учитывают следующее: В качестве третьего независимого источника питания для насосной станции особой группы I категории надежности и второго независимого источника питания для насосной станции I категории надежности могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п. Если резервированием электроснабжения насосной станции нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения насосной станции экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийной остановки технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения. Электроснабжение насосной станции I категории надежности, которая обеспечивает водой особо сложные непрерывные технологические процессы, требующие длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, не указанные в ПУЭ и определяемые особенностями технологического процесса. Для таких насосных станций дополнительно к постоянным источникам энергоснабжения следует обеспечивать резервное (автономное) энергоснабжение. В качестве резервного энергоснабжения допускается предусматривать автономные источники (дизельные или газотурбинные электростанции, двигатели внутреннего сгорания, соединяемые непосредственно с насосами, и т. п.). Мощность каждого источника питания должна обеспечивать номинальную производительность насосной станции и выполнение требований по надежности подачи воды. Таблица 2 - Требования к надежности электроснабжения насосных станций Категория надежности насосной станции Определение насосной станции исходя из возможных последствий перерыва в ее электроснабжении Требования к электроснабжению насосной станции I Насосная станция, перерыв в электроснабжении которой может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения Насосная станция I категории надежности в нормальных режимах должна обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв в их электроснабжении при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания Насосная станция особой группы, бесперебойная работа которой необходима для безаварийной остановки производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров Насосная станция особой группы I категории надежности в нормальных режимах должна обеспечиваться электроэнергией от трех независимых взаимно резервирующих источников питания II Насосная станция, перерыв в электроснабжении которой приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, к нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей Насосная станция II категории надежности в нормальных режимах должна обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Для насосной станции II категории надежности при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады III Все остальные насосные станции, не подпадающие под приведенные выше определения насосных станций I и II категорий надежности Для насосной станции III категории надежности электроснабжение может осуществляться от одного источника питания при условии, что перерывы в электроснабжении, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают одних суток ПРИЛОЖЕНИЕ В ПРИЛОЖЕНИЕ Б |