Б. В. КАРАСЕВ
НАСОСНЫЕ
И ВОЗДУХОДУВНЫЕ
СТАНЦИИ
Допущено Министерством
народного образования БССР
в качестве учебника для студентов вузов,
обучающихся по специальности 29.08
«Водоснабжение, канализация, рациональное
использование и охрана водных ресурсов»
Минск
:Вышэйшая школа:
1990

ББК 38.761я73
К 21
УДК 028.12+028.292] (075.8)"
Рецензенты: кафедра «Гидравлика, водоснабжение и канализация»
Киевского инженерно-строительного института; доцент кафедры
«Водоснабжение» Московского инженерно-строительного института им. В. В,
Куйбышева, канд. техн. наук А. В, Минаев
Уралит' 'J ?ОХЬг;.уя$1*+~ jj
m»C M. Кирова I
3309000000—004
К 39—90
M304(03)~ 90
ISBN 5-339-00364-7 © Б. В. Карасев, 1990

ПРЕДИСЛОВИЕ
Рациональное использование водных ресурсов и
охрана окружающей среды в большой степени определили
направление развития систем водоснабжения и водоотве-
дения. При проектировании новых и реконструкции
существующих систем промышленного водоснабжения и
водоотведения все чаще предусматривается создание
систем бессточного водопользования на базе замкнутых
циклов, включающих в себя насосные станции и
очистные сооружения. Решаются вопросы замены воды как
хладагента на воздух на базе строительства
воздуходувных станций.
Основными энергетическими звеньями систем
водоснабжения и водоотведения, обеспечивающими
перемещение различных жидких и газовых сред по
трубопроводам, являются насосные и воздуходувные станции.
Приобретение навыков проектирования таких станций—
одна из основных задач обучения студентов по
специальности «Водоснабжение, канализация, рациональное
использование и охрана водных ресурсов». Для
изучения дисциплины «Насосные и воздуходувные станции»
необходимы знания ряда смежных дисциплин:
гидравлики, вычислительной техники и программирования,
теоретической механики, электротехники, теплотехники,
строительных конструкций, экономики и др.
Учебник состоит из двух частей. В первой части
последовательно рассмотрены теоретические основы,
эксплуатационные характеристики и конструкции основных
динамических и объемных насосов и воздуходувно-ком-
прессорных машин. Основное внимание уделено
центробежным насосам как наиболее распространенной
группе машин.
Вторая часть посвящена изучению конструкций и
методики расчета и проектирования насосных и
воздуходувных станций систем водоснабжения и водоотведения.
Материал по проектированию строительных
конструкций (зданий) изложен с учетом того, что студенты
параллельно изучают дисциплины «Архитектура, строитель-

ные конструкции зданий и сооружений» и «Инженерные
сооружения и основы строительного производства». Из
тех же соображений сведения по электрооборудованию
и экономике даны коротко.
Используемые в учебнике термины и определения
соответствуют ГОСТ 17398—72 «Насосы. Термины и
определения», маркировка всех насосов указана с учетом
новых государственных стандартов. Для составления ш о-
грамм npte использовании ЭВМ для решения задач
принят алгоритмический язык БЕЙСИК как язык наиболе1
доступный Д(кя изучения.
В учебнике главы 10, 11 и приложение 18 написал
инженер О. Б. Карасев, параграф 1.16 и приложения
20—23 — канд. техн. наук Б. Н. Житенев.
Автор
/
\

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
А — работа, Дж; удельное сопротивление трубопровода, м~б-с2; подъемная
сила, Н.
а — постоянный параметр аналитической характеристики насоса.
В — сила сопротивления, Н.
Ь — ширина, мм; постоянный параметр аналитической характеристики насоса.
С — абсолютная скорость, м/с; эксплуатационные затраты, руб.
D — диаметр, м.
d — диаметр трубопровода, мм.
Е — коэффициент эффективности капитальных вложений.
е — эксцентриситет, мм.
F — площадь, м2.
g — ускорение свободного падения, м/с2.
Н — напор, м; геометрическая высота подъема жидкой среды, м.
h — потери напора, м; высота столба жидкой среды, м.
Ah — кавитационный запас, м.
/ — ток, А.
i — гидравлический уклон.
К — коэффициент неравномерности водопотребления, водоотведения;
капитальные затраты, руб.
к — коэффициент статического напора; коэффициент погружения эрлифта.
L — удельная энергия сжатия газа, Дж/кг; удельная работа насоса, Дж/кг.
/ — длина, м.
М — момент силы, Н-м; массовая подача, кг/с.
т — масса, кг; коэффициент относительного сужения потока.
N — мощность, Вт.
п — частота вращения, об/мин.
ns — коэффициент быстроходности насоса.
Р — мощность электродвигателя, кВт.
р — давление, Па.
Q — объемная подача (расход), м3/с
q — удельный дебит колодца, м3/ (с • м).
R — радиус кривошипа, м.
г — радиус, м.
5 — толщина лопатки, мм; сопротивление трубопровода (сети), м-5-с2; ход
поршня, мм.
Т — температура, К.
t — температура, °С; шаг решетки лопастей, м; время, с.
U — окружная скорость, м/с; напряжение тока, В.
V — объем, м3.
v — скорость, м/с.
W — относительная скорость, м/с; объем суточного водопотребления, м3/сут.
Р — коэффициент взаимного влияния скважин.
Г — циркуляция скорости.
6 — коэффициент неравномерности подачи.
г — степень повышения давления.
5

С — коэффициент потерн напора местного соирппшленмл.
rj — коэффициент полезного действия,
ф — угол отклонения потока решеткой профилей, 1рад.
X - - коэффициент гидравлического трении.
\х — динамическая вязкость, Па-с.
v — кинематическая вязкость, м2/с.
р — плотность, кг/м3.
о — коэффициент, учитывающий конечное число лопаток.
т — срок окупаемости.
•ф — коэффициент стеснения потока; коэффициент напора.
Q — угловая скорость, рад/с.
о — площадь живого сечения, м2.

/ВВЕДЕНИЕ
Появление и развитие машин насосного типа связано
непосредственно с развитием человеческого общества. Использование воды,
столь необходимой для жизни и деятельности человека, вынуждало
искать пути и средства механизации для ее транспортирования.
Первым насосом относительно удачной конструкции был
поршневой насос, построенный греческим механиком Ктезибием в 140-х
годах до н. э. (рис. В. 1). Он предназначался для тушения
пожаров. Наряду с поршневыми насосами на ранней стадии развития
гидромашин широко использовались различные гидроподъемники:
журавли, вороты, нории, ковшовые колеса и др. Все эти
гидравлические машины с небольшой подачей могли обеспечивать
потребности в воде мелких ремесленных производств.
В XV—XVI вв. на смену ремесленно-цеховой организации
производства пришла мануфактура, что привело к расширению
масштаба производства и большей его специализации,
совершенствованию орудий труда. Требования к насосам и условия их
применения становились более разнообразными. Кроме поршневых, стали
создавать насрсы вращательного действия для напорной подачи
жидкой среды в больших объемах. Рамелли (1530—1590 гг.) в
1588 г. описал четыре разновидности вращательных насосов, очень
напоминающих по принципу действия современные роторные
объемные насосы (рис. В. 2).
Идея использования центробежного поля для подачи воды
возникла у Леонардо да Винчи (XV в.), но не была реализована.
Французский инженер Бланкано (1566—1624 гг.) по этому же принципу
построил центробежный насос с открытым вращающимся рабочим
колесом (рис. В. 3).
Центробежный насос одной из первых наиболее удачных кон-
струкций был изобретен в 1689 г. французским физиком Д. Папе-
ном (1647—1714 гг.). Насос состоял из двухлопастного рабочего
колеса, вращающегося в цилиндрическом корпусе постоянного
сечения, и использовался для откачки грунтовых вод. Он обладал
рядом существенных недостатков, а главное, был
малоэффективным. Вскоре Д. Папен усовершенствовал конструкцию своей
машины, применив многолопастное рабочее колесо и спиральную
отводящую камеру. В таком виде насос Папена (рис. В. 4)
напоминает современный одноступенчатый центробежный насос.
В 1750 г. Л. Эйлер разработал теорию рабочего процесса центро-
7

Рис. В.1. Двухцилиндровый
поршневой насос Ктезибия
Рис. В.2. Вращательные насосы,
описанные Рамелли
бежных машин и в 1754 г. предложил конструкцию центробежного
насоса, который не получил практического применения.
В 1832 г. русским инженером А. А. Саблуковым (1783—1857 гг.)
был изобретен первый в России центробежный насос, названный им
«Водогон» (рис. В. 5). Его четырехлопастное рабочее колесо с
радиальными лопатками помещалось в цилиндрический корпус с
небольшим радиальным зазором. В качестве аналога при разработке
конструкции насоса А. А. Саблуков использовал изобретенную и
построенную им в 1832 г. центробежную воздуходувную машину.
В 1846 г. американский инженер Джонсон разработал
конструкцию многоступенчатого горизонтального насоса.
Однако все рассмотренные выше насосы, как и конструкции
ряда других изобретателей того времени, не получили широкого
практического применения. Они оказались малоэффективными
ввиду того, что для них не было необходимого по мощности и
частоте вращения привода. Использовалась в основном мускульная
сила людей и животных. Появление в конце XIX в. паровых турбин,
электродвигателей, двигателей внутреннего сгорания
способствовало значительным конструктивным изменениям и
совершенствованию насосов всех типов.
Усовершенствованные центробежные насосы в России начали
делать в 1880 г. на двух заводах в Москве — Бутырском (ныне
«Борец») и Софийском («Красный факел»), В 1899 г. инженером
8

Рис. В.З. Центробежный насос Блан- Рис. В.4. Центробежный на-
кано сое Папена
В. А. Пушечниковым был разработан весьма прогрессивный
насос — многоступенчатый вертикальный центробежный для
подъема воды из буровых скважин глубиной до 250 м. Этот насос был
построен в Париже на заводе Фарко (в историю развития насосо-
строения вошел под названием «насос Фарко»), имел подачу
200 м3/ч, коэффициент полезного действия 0,7 и предназначался для
водоснабжения Москвы.
Одновременно насосостроение совершенствовалось в развитых
капиталистических странах: США, Франции, Германии, Швеции
и др.
Значительно позже, чем насосы, начали использовать
воздуходувные машины. Их появление относится к средним векам нашей
эры, к эпохе мануфактурного производства. Создание первой воз-
Рис. В.5. Схема центробежного насоса А. А. Саблукова
9

духодувки относят к 1766 г., когда на Барнаульском заводе для
привода мехов металлургической печи была применена паровая
машина И. И. Ползунова. С 1782 г. в Англии широко использова-^
лись поршневые паровые воздуходувки. Характерной особенностью'
центробежной воздуходувки А. А. Саблукова (рис. В. 6) являлось
двустороннее всасывание воздуха: Она с успехом применялась в
кожевенном, сахарном производствах и для вентиляции шахт на
Алтайских рудниках.
Рис. В.б. Центробежная воздуходувная машина А. А.
Саблукова
История развития воздуходувных машин непосредственно
связана с развитием горнодобывающей и металлургической
промышленности.
Разработка теоретических основ расчета, наличие
экспериментальной базы в начале XX столетия создали благоприятные условия
для быстрого развития насосо- и компрессоростроения.
До 30-х годов текущего столетия широкое распространение в
области водоснабжения получили поршневые насосы. Однако они
имеют ряд существенных недостатков по сравнению с
центробежными и осевыми, которые к настоящему времени постепенно
вытеснили поршневые насосы.
Начальные этапы развития теории.гидравлических машин (в
частности, насосов) связаны с именем академика Петербургской
Академии наук Л. Эйлера — автора теории рабочего процесса
центробежного насоса. Эта теория стала основой расчета насосов.
Важнейший период развития теории гидромашин — начало XX
столетия, когда известным русским ученым Н. Е. Жуковским была
разработана теория подъемной силы крыла, а на ее основе —
методы расчета рабочих органов лопастных гидромашин (насосов,
воздуходувок, турбин). Большие заслуги в области развития
гидромашиностроения принадлежат С. А. Чаплыгину, И. И. Куколевско-
му, Г. Ф. Проскуре, И. Н. Вознесенскому, С. С. Рудневу и др.
10

На современном этапе насосо- и компрессоростроение как в
Советском Союзе, так и за рубежом находится на высоком уровне.
Промышленностью выпускаются необходимые для народного
хозяйства насосы и воздуходувные машины, характеризующиеся
высокими экономическими показателями. Эти машины являются
основным оборудованием насосных и воздуходувных станций систем
водоснабжения и водоотведения.
Рис. В.7. Классификация насосов
Социальная политика КПСС направлена на повышение темпов
развития народного хозяйства страны на основе ускорения научно-
технического прогресса, связанного, в частности, с существенным
увеличением потребностей в воде и сжатом воздухе. Чтобы
успешно выполнить эти задачи, создаются современные системы
водоснабжения и водоотведения, системы бессточного
водопользования, в состав которых входят основные энергетические
сооружения — насосные и воздуходувные станции.
В соответствии с ГОСТ 17398—72 «Насосы. Термины и опреде-'
ления» насосом называется гидравлическая машина для создания*
потока жидкой среды. Воздуходувки и компрессоры
предназначаются для создания потока или сжатия газовой среды. Те и другие
являются машинами насосного типа и имеют сходные конструкции.
11

Рис. В.8. Схема насосной установки:
/ — приемный клапан; 2 — всасывающая труба; 3 •— насос; 4 — электродвигатель; 5 —
манометр; 6 — обратный клапан; 7 — задвижка; 8 — напорный трубопровод; 9 — верхний
резервуар; 10 — вакуумметр
Эти машины играют решающую роль в механизации и
автоматизации трудоемких процессов во всех отраслях производства.
Гидравлические машины различаются рядом признаков. Во
ВНИИгидромаше разработана классификация насосов,
принципиальная схема которой приведена на рис. В. 7.
Работу любого насоса принято характеризовать техническими
параметрами, к числу которых относятся: подача, напор, мощность,
коэффициент полезного действия (КПД) и высота всасывания (см.
§1-7).
Подача насоса (Q) —объем (масса) жидкой среды, подаваемой
насосом в единицу времени. В зависимости от условий работы
насос может характеризоваться различным количеством жидкой
среды в единицу времени.
Напором (Н) называется приращение удельной энергии потока
жидкой среды (отнесенное к единице веса) при прохождении ее
через рабочие органы насоса. Различают напор манометрический,
12

который определяют по показаниям приборов у всасывающего и
напорного патрубков, и напор требуемый, подсчитанный по схеме
насосной установки. Рассмотрим схему насосной установки,
перекачивающей воду из нижнего в верхний резервуар (рис. В. 8).
Примем обозначения: рм— давление, показываемое манометром,
Па; рв — давление, показываемое вакуумметром, Па; Яг вс —
геометрическая (геодезическая) высота всасывания, м; Ян — геометрическая
высота нагнетания, м; ЯГ = ЯГВС+ЯН — полная геометрическая
высота подъема жидкой среды, м; zB — превышение положения
вакуумметра над точкой его подключения, м; гш — превышение положения
манометра над точкой его подключения, м; z— разность уровней се-
р v\
чений (/ — /) и (// — //), м; Ях = -^- -\ напор жидкой среды
Р£ 2g
на входе в насос по отношению к плоскости отсчета, проходящей
через ось насоса, м; Я2 = -*-*- -\-z -\ напор жидкой среды на
pg 2g
выходе из насоса по отношению к той же плоскости отсчета, м.
Тогда приращение
Рш-Р1 . . о?-о?
Н = Н2 — Н1= Н2 Н1 +г-\
2£
Так как р2=Ра+Рм+р£2м, a pi=pa—Рв+р£*в,
Н = 1м±Р±+{г + 2ш_гв) + А^ . (В.1)
Pg 2g
Формула (В. 1) представляет собой выражение
манометрического напора насоса, определяемого по показаниям приборов
(манометров) и разности скоростных напоров на выходе и входе.
Из уравнения Бернулли для сечений О—О и /—/ (приняв за
плоскость сравнения нижний уровень)
Pg ~ Pg + "*•*>+ 2g +Vb'
откуда Ж. + Л. = я1 = ^.-Яг.вс-Йп>в.
Для сечений //—// и К—К (приняв за плоскость сравнения ось
насоса)
pg 2g pg
Найдем значение напора, рассматривая правые части
уравнений (левые рассмотрены при определении манометрического
напора) :
13

Сумма потерь во всасывающем и нагнетательном трубопроводах
Ли. п+Ли. 11 = Ли» а Яг. ло+Яг. п=Я. Поэтому требуемый напор'
■я,= Рк-Ро +яг + /гп.
Р£
Таким образом, в общем случае напор насоса расходуется на
преодоление противодавления в напорном резервуаре, на подъем
на геометрическую высоту жидкой среды и преодоление
сопротивления трубопроводов.
При открытых системах, когда резервуары сообщаются с
атмосферным давлением, рк:=:ро=Рь и
Если правую и левую части выражения (В. 1) умножить на pg7
получим зависимость, определяющую давление насоса (Па):
2 2
Р = Рж + Рв + 98 (* + 2М — *в) + Р 2 * • (В. 2)
Удельная работа насоса (L) — работа, подводимая к насосу для
перемещения единицы массы жидкой среды.
Полезная работа насоса (Ьл) — величина, определяемая
зависимостью
Ln = Р/Р = gH,
где р — давление насоса, определяемое по формуле (В. 2), Па; Я —
напор насоса, определяемый по формуле (В. 1), м.
Мощность насоса (N) — мощность, потребляемая насосом для
создания определенных Q и Я:
N = i>gQH = р0_ #
Т] Г)
' Полезная мощность насоса (N0) — мощность, сообщаемая на-
сбеом перекачиваемой жидкой среде.
Коэффициент полезного действия насоса (ц)—отношение
полезной мощности к мощности насоса:
Ч = NJN.
КПД учитывает снижение мощности насоса вследствие потерь:
*П = ЛгЛоЧм.
где т)г — гидравлический КПД: г)г=Я/(Я+/гн); Ан— потери напора
в проточной части насоса; ц0 — объемный КПД: Tio = Q/(Q-l-AQ);
AQ — объемные потери в насосе; цш — механический КПД: т]м=
= (N+AN)fN; AN — потери мощности на трение в подшипниках и
др.
У современных насосов сравнительно высокие значения КПД.
Центробежные имеют г)г=0,8...0,95, т)о = 0,95..Д98, т)м = 0,9..Д97.
Причем большие значения относятся к большим насосам. У осевых
насосов т] = 0,7...0,92, у поршневых ц — 0,7...0,85.
14

ЧАСТЬ 1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ
ЖИДКИХ И ГАЗОВЫХ СРЕД
1. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ
1.1. Принцип работы и схемы центробежных насосов
основных видов
В центробежных насосах передача энергии перекачиваемой
жидкой среде осуществляется за счет взаимодействия лопаток рабочего
колеса с потоком. Под действием центробежной силы жидкая среда
перемещается от центра рабочего колеса (всасывающая полость)
к его периферии (напорная полость).
На рис. 1.1 показана принципиальная схема насоса. Рабочее
колесо приводится во вращение от электродвигателя через вал.
Конструктивно колесо представляет собой два диска, скрепленные
между собой лопатками. Рабочее колесо помещается в корпусе
насоса, выполненном в виде отводящей камеры. С торцевой стороны
в центре корпуса прикрепляется всасывающий патрубок, через
который по всасывающей трубе подводится перекачиваемая жидкая
среда. От насоса жидкая среда отводится через напорный патру-
Рис. 1.1. Схема одноступенчатого центробежного насоса:
/ —• всасывающий патрубок; 2 —• направление потока жидкой среды; 3 — нагнетательный
патрубок; 4— спиральная камера (корпус насоса); 5 — лопатки рабочего колеса; 6 —*
рабочее колесо; 7— вал; 8 — направление вращения рабочего колеса
15

бок, к которому присоединяется напорный трубопровод (см. рис.
В. 8).
Если корпус насоса заполнить жидкой средой и рабочему
колесу придать вращение с соответствующей частотой, лопатки
колеса будут отбрасывать ее от центра к периферии, т. е. жидкая среда
будет перемещаться в направлении, показанном стрелками. В
результате на входе в рабочее колесо возникнет вакуумметрическое
давление и перекачиваемая жидкая среда по всасывающему тру-
Рис. 1.2. Схема центробежного насоса с двусторонним входом:
спиральный отвод; 2 — нагнетательный патрубок; 3 — вал; 4 •— рабочее колесо; 5 —
полуспиральный подвод; 6 — всасывающий патрубок
бопроводу будет подходить к рабочему колесу. Таким образом
устанавливается непрерывная подача насосом. Из рабочего колеса
жидкая среда выходит с большой скоростью (15...20 м/с), и во
избежание больших потерь напора подавать ее непосредственно в
трубопровод нельзя. Постепенное преобразование динамического напора
в статический происходит в диффузоре.
В некоторых конструкциях центробежных насосов (особенно
многоступенчатых) динамический напор преобразуется в
статический не только в диффузорной части отвода, но и в промежуточном
направляющем аппарате, у которого лопатки образуют диффузор-
ные (расширяющиеся) каналы. Для увеличения подачи при
неизменном диаметре рабочего колеса делают насосы с двусторонним
входом (рис. 1.2). Каждая из половин рабочего колеса такого
насоса представляет собой зеркальное отображение колеса с односто-
16

ронним входом относительно плоскости, совпадающей с задним
диском.
Одноколесные (одноступенчатые) насосы способны создавать
напор порядка 100 м водяного столба. Однако в производственных
условиях иногда требуются значительно большие напоры. Для этих,
целей делают многоступенчатые насосы (рис. 1.3). В них от
напорной полости предыдущей ступени к всасывающей полости
последующей жидкая среда подается по переходным каналам. Таким
Рис. 1.3. Схема трехступенчатого центробежного насоса:
/ — вал; 2 — всасывающий патрубок; 3 — рабочее колесо; 4 — нагнетательный патрубок^
5 — спиральная камера (отвод); 6 — переходные каналы
образом, в каждой ступени перекачиваемая жидкая среда
получает соответствующее приращение энергии и на выходе из
напорного патрубка обладает высоким напором. Многоступенчатые
насосы могут развивать напор более 2500...3000 м водяного столбам
1.2. Классификация центробежных насосов
Центробежные насосы классифицируются по ряду признаков.
Рассмотрим основные из них.
По числу ступеней (рабочих ко^ес) насосы подразделяются на
одноступенчатые (см. рис. 1.1, 1.2) и многоступенчатые (см.
рис. 1.3). По числу сторон подвода жидкости к рабочему колесу —
с односторонним (см. рис. 1.1, 1.3) и двусторонним входом (см.
рис. 1.2). По напору — низконапорные (#<20 м); средненапорные
(#=20...60 м); высоконапорные (#>60 м). По коэффициенту
быстроходности ns — тихоходные (50</zs<80); нормальной
быстроходности (80</zs<150); быстроходные (150<^<350). По роду
перекачиваемой жидкой среды—на насосы общего назначения (для
подачи чистых сред с температурой до 105 °С); для сточной жидкости
(для подачи сточной жидкости с температурой до 100 °С, имеющей
2. Б. В. Карасев i Л '"■ " /f-c— \j

различные механические включения); теплофикационные (для
подачи чистой воды с температурой выше 105 °С); химические (для
подачи агрессивных жидких сред — кислот, щелочей и т. д.); баг-
херные (для гидрозолоудаления на тепловых электростанциях и для
подачи жидких сред с абразивными примесями, шлаком и т. д.);
песковые (для подачи песка); землесосы или грунтовые (для
подачи гидромассы — песка, размельченного грунта и других горных
пород). По 'расположению вала — горизонтальные, вертикальные.
По плоскости разъема корпуса — с осевым, торцевым разъемом и
секционные. По условиям монтажа — наземные, плавающие и
погружные. По способу соединения с двигателем — приводные (со
шкивом или редуктором); соединяемые непосредственно с
двигателем через муфту; моноблочные (рабочее колесо установлено на
удлиненном конце вала электродвигателя).
1.3. Движение жидкой среды в рабочем колесе насоса.
Параллелограммы и треугольники скоростей
Жидкая среда к рабочему колесу насоса подводится в осевом
направлении, и каждая ее частичка движется поступательно, с
абсолютной скоростью С. Попав в межлопаточное пространство колеса
каждая из них принимает участие в сложном движении. На рис. 1.4
локазаны схемы движения частиц жидкой среды в одном и том же
рабочем колесе в некоторый момент времени. Движение частицы 1,
вращающейся вместе с колесом (рис. 1.4, а), характеризуется
вектором окружной (переносной) скорости U, .направленным
перпендикулярно к радиусу вращения (или по касательной к окружности
вращения). Кроме того, эта же частица перемещается
относительно колеса (рис. 1.4,6) и характеризуется вектором относительной
скорости W, направленным по касательной к линии тока в
относительном потоке (поскольку линия тока в относительном потоке
совпадает с поверхностью лопатки, вектор относительной скорости
будет направлен по касательной к поверхности лопатки). Абсолют-
Бое движение частицы 1 характеризуется вектором абсолютной
скорости, равным геометрической сумме векторов окружной и от-
носительной скоростей (рис. 1.4, в), т. е. C=U-\-W. Таким образом,
а 5 8
с и
Рис. 1.4. Схемы движения частиц жидкой среды в колесе насоса:
•а — окружное (переносное) движение; б —* относительное движение; в — абсолютное
движение
18

в любой точке межлопаточного канала колеса можно построить
треугольник (или параллелограмм) скоростей.
Для рассмотрения кинематики потока при движении. жидкой
среды в рабочем колесе принято строить треугольники скоростей
1гагвходной 1 и выходной 2 (рис. 1.5) кромках лопатки, предполагая:
при этом, что во всех точках сечений на входе в рабочее .колесо к
~~~ на выходе из него треугольники скоростей будут такими же.
Рис. 1.5. Схема рабочего колеса'насоса и треугольники скоростей.
На рис. 1.5 приведены основные величины, характеризующие
размеры рабочего колеса и треугольники скоростей на входной и
выходной кромках лопатки: Д> — диаметр входного отверстия
колеса; D\ и £>2 — диаметры на входе в каналы и на выходе из них
(диаметры входа и выхода); Ь, г2 — радиусы входа и выхода; Ьь
Ь2 — ширина лопатки (каналов) на входе и выходе; 5Ь S2 —
толщина лопатки на входе и выходе; U\, U2— окружные скорости на
входе и выходе; W\, W2— относительные скорости на входе и
выходе; Си Сг,— абсолютные скорости на входе и выходе; оц, а2 —
углы "между векторами абсолютных и окружных скоростей на
входе и выходе; рь $2 — углы между векторами относительных и
продолжениями векторов окружных скоростей на входе и выходе;,
Cui, Си2 — проекции абсолютных скоростей на направление
окружной скорости на входе и выходе; Сги Сг2 — проекции абсолютных-
скоростей на направление радиуса (меридиональные скорости).
Определим площади сечений на входе и выходе рабочего
колеса, которые представляют собой цилиндрические поверхности
высотой Ъ\ и диаметром D\ на входе и b2y D2 на. выходе. Без учета
стеснения лопатками толщиной S\ на входе и S2 на выходе
(ох = nDxbv о)2 = JcD2b2,
а с учетом стеснения
2*
19:

сог = nD1b1 — zaxbl9 co2 = JxD2fo2 — za2&2,
где z — число лопаток.
Так как ai=Si/sin Pi, a2=52/sin р2, то
со1
Ьх (nDx — г -т-~А и (°2 = h f^D2 —;
V sin рх / V
sin р2
Разделим правые и левые части уравнений соответственно на
я£>1 и я/>2. После преобразования получим:
сох = nDJ?^ со2 = jtD2&2\|)2,
(1.1)
где
sin Pi
Si
JU?i Я1>2
i|)i, ^2 — коэффициенты стеснения потока: ib1=0,75...0,83, ib2=
=0,9...0,95.
Треугольники скоростей могут быть построены вне схемы
рабочего колеса, но при этом следует соблюдать условие: за
направление радиуса принимается вертикаль, а за направлецие окружной
^скорости — горизонталь (рис. 1.6, а, б).
Окружная скорость определяется по формуле
U = nDn/60,
где D — диаметр окружности, на которой определяется скорость,
м; п — частота вращения рабочего колеса.
Кроме векторов скоростей (U, W и С), параллелограмм
включает элементы, основными из которых являются Сг — проекция
абсолютной скорости на направление радиуса и Си — проекция
абсолютной скорости на направление окружной.
По Сг определяется подача жидкой среды рабочим колесом
насоса.
Рис. 1.6. Треугольники скоростей:
а «=- входа; б — выхода
:20

1.4. Основное уравнение работы центробежного насоса
(уравнение Эйлера)
Если центробежный насос включить в работу при закрытом
запорном устройстве на напорном патрубке, жидкая среда не
протекает в каналах рабочего колеса, и частицы ее, вращаясь вместе
с колесом, имеют окружную скорость. В результате в
межлопаточных каналах рабочего колеса образуется осевой вихрь,
направленный против вращения колеса (см. правую часть рис. 1.7) в сторону
увеличения относительной скорости на тыльной стороне лопатки и
уменьшения ее на лицевой стороне. При открытом запорном
устройстве, когда насос перекачивает жидкую среду, интенсивность вихря
ослабевает, но в результате влияния его на перераспределение
относительных скоростей возникает циркуляция скорости вокруг
лопатки Гл. Таким образом, в межлопаточных каналах цроисходит
сложное движение, относительные скорости W в радиальных
сечениях каналов не одинаковы (см. левую часть рис. 1.7) и
параллелограммы скоростей входа и выхода потока на участках t\ и i2 {t —
„ шаг решетки лопастей) отличаются. Учесть все явления, происхо-
Рис. 1.7. Схемы осевого вихря и распределения
относительной скорости в цилиндрическом сечении
рабочего колеса
Рис. L8. Схема -условного рабочего колеса
21

дящие в рабочем колесе, при выводе основного уравнения работы
насоса не представляется возможным. Поэтому примем следующие
допущения.
1. Условное рабочее колесо (рис. 1.8) имеет бесконечно большое
число (г—оо) бесконечно тонких лопаток. Тогда можно считать,
что между лопатками будут элементарные потоки — струйки, и
относительное движение в таких элементарных каналах можно
характеризовать одним вектором скорости. Следовательно, при з=оо
все струйки в цилиндрических сечениях колеса имеют одинаковые
треугольники скоростей и энергию.
2.^ Жидкая среда, подаваемая условным рабочим колесом,
идеальна, т. е. совершенно несжимаема, и в ней отсутствуют силы
вязкости.
Приращение полного давления жидкой среды при прохождении
ее через рабочее колесо ^ '
Р,„ = (Л-Л) + -£-(С1-С?), (1.2)
где р2 — рг — приращение статического давления в рабочем
колесе, Па; р/2 (Cl — С?) — приращение динамического давления в
рабочем колесе, Па.
Приращение статического давления происходите счет
центробежной силы и за счет диффузорного эффекта в относительном
потоке (диффузорный эффект — повышение давления в жидкости
вследствие уменьшения скорости при ее движении в
расширяющемся (диффузорном) канале). Межлопаточные каналы имеют
расширяющуюся форму, значит, р2—р\=рц+Рд-
Определим повышение давления, обусловленное центробежной
силой:
F = ат = mQ2r,
где т — масса жидкой среды, кг; Q — угловая скорость вращения
рабочего колеса, с1; г — радиус вращения колеса, м.
Элементарная работа этой силы на бесконечно малом
расстоянии dr
dAn = mQ2rdr,
а полная работа на пути движения жидкой среды в рабочем колесе
от входа (г\) до выхода (г2)
Лц = Г mQPrdr.
К
Так как колесо вращается с постоянной угловой скоростью й== const
и пг=const,
An = mQ*r$rdr= — (rl-rb.
При условии, что m=pV (где V — объем, подаваемый насосом
22

в единицу времени, м3; р — плотность жидкой среды, кг/м3) и
Qr=£/, после подстановки и преобразований получим
4, =-f-(fi-tf).
но A4/V=pn. Тогда
*=-§- (ui-ui). (1.3)
Таким образом, давление центробежной силы зависит от
частоты вращения рабочего колеса и от его диаметра. Чем больше
частота вращения и чем больше радиус выхода потока из рабочего
колеса, тем больше окружная скорость U2 и больше рц.
Повышение давления вследствие диффузорного эффекта в
относительном потоке определяется выражением
рд==^.(1Г?_Г|). (1.4)
Откуда следует, что чем меньше относительная скорость на выходе
из рабочего колеса, тем больше повышается давление. Однако
чрезмерное увеличение диффузорности каналов приводит к отрыву ш>
тока от стенок проточной части рабочего колеса и снижению его
КПД.
Подставим значения рц и рд, рассчитанные по формулам (1.3)
и (1.4), в исходное уравнение (1.2):
U\-U\ W\-W\ С\-С\
Разделив правую и левую части последнего уравнения на pg\
получим теоретический напор Ятоо:
= HTOO = - . (1.5)
pg 2g 2g 2g
Из треугольников скоростей (см. рис. 1.6) на основании теоремы
косинусов следует:
W\ - U\ + С\ — 2UXCX cos ах;
Wz2 = Щ + Сз — 2[/2С2 cos а
2'
Вводя последние выражения в формулу (1.5) и учитывая, что
С! cos ai = Ci7b a Cocos а2=Сг/2, после преобразований получим
#тоо = — (t/2Cf/2 — UxCud*
Теоретический напор при z=qo больше напора при конечном
числе лопастей. Влияние.числа лопастей учитывается г
коэффициентом
az — #т/#тоо <С 1.
23

Существуют различные формулы для определения
коэффициента, учитывающего влияние конечного числа лопастей на напор
центробежных насосов. Приведем формулу академика Г. Ф. Проскуры:
1
Gz =
1
3,6
sinp2
г 1~(гг/г2)*
Обычно у центробежных насосов г=2...12, р2=15...40°, rjr2=
= 0,4...0,7, при этом crz==0,3; 0,9.
Рис. 1.9. Треугольник скоростей
входа при радиальном входе жидкой
среды в канал насоса
Потери напора в насосе характеризуются гидравлическим КПД
Т]г = #/#т,
поэтому действительный напор центробежного насоса
# =
<V)r
(Ufiu.-Ufivd.
(1.6)
Выражение (1.6) представляет собой основное уравнение
работы центробежного насоса.
Если жидкая среда из всасывающего трубопровода поступает
в насос без предварительной закрутки потока, абсолютная скорость
на входе направлена по радиусу: С\ = СГ\ (это соответствует
условию Yir=r]rmax). Тогда, согласно треугольнику скоростей (рис. 1.9) у
Си\=0 и уравнение (1.6) примет вид
Н =
07Пг
ВД/2.
(1.7)
Выражение (1.5) можно представить в виде
где Нс =
1/2-I/?
2g
+
■ w\
2g
выражение, которое определяет ста-
q2 q2
тическую часть напора насоса, а Яд = — - динамическую
часть напора.
Для сравнения различных насосов по их способности создавать
избыточное давление вводится понятие о коэффициенте статиче*
ского напора, или коэффициенте реакции:
24

kc = -^- = 1 - ■&- .
c Я H
Чем больше £c, тем большая часть напора насоса получается
в рабочем колесе в виде статического напора.
1.5. Влияние угла выхода потока на напор насоса.
[Формы лопаток
Угол выхода потока зависит от формы лопаток. Существуют три
вида лопаток: загнутые (по ходу вращения) назад (рис. 1.10,а);
с радиальным выходом (рис. 1.10, б); загнутые вперед (рис. 1.10, в).
При равных геометрических размерах колес и постоянном
значении U2 с возрастанием р2 увеличивается окружная составляющая
(Cm) абсолютной скорости. Следовательно, на основании
уравнения (1.6) можно сделать вывод, что с увеличением угла р2 напор
насоса увеличивается и у рабочего колеса с лопатками, загнутыми
вперед, он будет наибольшим. Однако в практике насосостроения
чаще всего используются рабочие колеса с лопатками, загнутыми
назад. Это объясняется следующими причинами.
Более совершенным является насос с большим коэффициентом
статического напора. Из рис. 1.10 следует, что с увеличением угла
J32 возрастает абсолютная скорость выхода потока С2.
Следовательно, увеличение напора происходит за счет возрастания дина-
fi2>90°
25

мической составляющей #д. Колесо с лопатками, загнутыми
вперед, имеет малый коэффициент статического напора (&с<0,5).
У рабочих колес с радиальными лопатками /гс = 0,5, а с лопатками,
загнутыми назад, &с>0,5.
Лопатки, загнутые назад, с гидродинамической точки зрения
более удобообтекаемы при переменном режиме работы насоса,
диапазон скоростей безотрывного обтекания значительно шире.
Следовательно, гидравлические потеря при движении жидкой среды па
каналам будут меньше, а КПД насоса выше. Обычно принимают
следующие значения углов входа и выхода для лопаток, загнутых
назад: р1=14...25° и р2=15...40°.
1.6. Идеальная и действительная подачи насоса
Идеальная подача насоса без учета стеснения потока
лопатками определяется как произведение площади сечения на выходе из
рабочего колеса на радиальную составляющую абсолютной
скорости (так как эта составляющая нормальна к площади сечения):
<2и = co2Cr2 = nD2b2Cr2, Qn = согСт1 = nD-Jy-^C^.
С учетом стеснения потока лопатками на основании уравнения (1.1)
Qn = nD2b2ty2Cr2 = nD^^C^. (1.8)
- Действительная подача Haqoca отличается от теоретической
объемными потерями:
Q-tjoQh, (1.9)
где цо — объемный КПД насоса.
Пример 1.1. При обмере рабочего колеса центробежного насоса получены
следующие значения: Di = 120 мм, D2=280 мм, &i=30 мм, Ь2—\0 мм, 5{=52=
=4 мм, z=7, Pi=20°, р2=25°. ^
Определить подачу, напор и мощность насоса при частоте вращения /г=
= 1440 об/мин. (Принять т)г=0,85, т]о=0,97, r]=0,8, <yz=0,79, рабочее колесо
насоса с радиальным входом.)
Подачу насоса определим по формуле (1.9), для чего по (1.1) подсчитаем ф*
И СОь
Si 0,004
nD — г -т-~- 3,14-0,12 — 7 -~—~
♦, = —- ^ = ^=0,782;
Tl 3iD± 3,14-0,12
щ = oiD161^1 = 3,14-0,12-0,03-0,782 = 0,00884 м2.
Чтобы подсчитать идеальную подачу Qn = coiCri, необходимо знать Сг\. По
условию задачи Сг\ — С\. Тогда из треугольника скоростей (см. рис. 1.9)
СП = VX tg Pl=^f tg fc = Г3'14-0:'2-1440 0,364 = 3,29 м/с.
60 60
Идеальная подача
QH = (огСГ1 = 0,00884-3,29 = 0,0291 м3/с;
26

действительная подача
Q = qhtj0 = 0,029Ь0,97 = 0,0282 м3/с
Напор насоса определим по формуле (1.7), для чего подсчитаем U2 и Си2-
nD^n 3,14-0,28.1440
U2 = —f- = — 77 = 21,1 м/с.
60 60 '
Из треугольника скоростей выхода (см. рис. 1.6, б) находим
CUt = Ut - WUe = U2- Cr2 ctg р2;
Г <** <?и 010291
оГ2 _ —— = - =- -— = - л пол \ = о,о/ м/с.
0)2
62(я02-г-т%~) 0,0l(3,14-0,28-7-^^1
V siup2/ V 0,4226,/
Тогда CU2= U2—Cr2 ctg р2=21Д— 3,57.2,145 = 13,45 м/с. _
Определяем напор насоса:
H=W^UC =0>79.0?85 2 134Б= 196
g "« 9,81
Мощность насоса
Д7 Р^Я 1000.9,81-0,0282.19,5 е„ п
N — — — = 6750 Вт.
т] 0,8
1.7. Высота всасывания. Кавитация
Высота всасывания насоса является важным параметром при
проектировании насосной установки. Она определяет высотное
расположение насоса по отношению к отметке уровня воды в
приемном резервуаре или источнике, из которого жидкая среда
перекачивается насосом. Неточности ее расчета могут привести к
ухудшению и даже полному срыву работы насоса.
Различают геометрическую и вакуумметрическую высоту
всасывания. Геометрическая высота всасывания равна разности
отметок двух горизонтальных плоскостей, одна из которых проходит
через точку полости всасывания насоса с минимальным давлением;
а вторая совпадает со свободной поверхностью перекачиваемой
среды в источнике.
Чтобы насос смог засосать жидкую среду, находящуюся ниже
отметки его установки, на входе в рабочее колесо он должен
создать вакуумметрическое давление. Разность атмосферного и
полного вакуумметрического давлений в метрах столба жидкости
представляет собой вакуумметрическую высоту всасывания:
л-(р1+р-7-)
"вак :
9S
где ра — атмосферное давление, Па; pi—давление йа входе в
насос, Па; Vi — скорость жидкой среды на входе в насос, м/с; р —
плотность жидкой среды, кг/м3.
27

Рис. 1.11. Всасывающая линия насоса
Определим геометрическую и вакуумметрическую высоты
всасывания на примере центробежного насоса (рис. 1.11). Уравнение
Бернулли, записанное для сечений О—О и /—/ относительно
плоскости сравнения О—О (при постоянном уровне жидкой среды в*
источнике v = 0)f будет иметь вид
Ра ^
pg
Pi
яР
+
+ /*п.ь
(1.10)
Pg " ' 2g
Отсюда определим геометрическую высоту всасывания:
н -a^/a + AUa
■"г.вс Г ~ "п.в*
pg \ pg 2g ]
Так как — (-^Н М = #вак> выражение (1.10) примет вид
pg V pg 2^r /
"г.вс == -^вак "п.в»
Из последнего равенства получим выражение для определения
вакуумметрической высоты всасывания: _
"вак = -"г.вс Т~ "п. в-
Таким образом, энергия, создаваемая насосом на всасывающей
стороне, соответствующая вакуумметрической высоте всасывания,,
расходуется на поднятие жидкой среды на геометрическую высоту
Нт. вс, создание динамического напора на входе в насос v\l(2g)
28

и преодоление потерь напора во всасывающем трубопроводе hu. в~
Теоретически при условии pi = 0 и Oi = 0 геометрическая
высота всасывания #г. Bc=/W(pg*) = 10 м. Однако в реальных условиях
ее предельное значение ниже по следующим причинам. Во
всасывающем трубопроводе при понижении давления до критического
значения (в практических расчетах за критическое давление
принимают давление насыщенного пара рп при данной температуре
перекачиваемой жидкой среды) из жидкой среды начинают
выделяться пузырьки пара и растворенного в ней газа. Увлекаясь далее
потокам в область повышенного давления, пар конденсируется и
пузырьки захлопываются. Описанное явление называется
кавитацией.
Конденсация пара происходит за очень короткий промежуток
времени, и при захлопывании пузырьков в результате
гидравлических ударов возникают ударные волны. При многократном
воздействии ударных волн обтекаемая жидкой средой поверхность
разрушается, т. е. происходит кавитационная эрозия. Поверхность
становится пористой, параметры шероховатости ее увеличиваются.
Особенно сильно кавитационной эрозии подвержены чугун и
углеродистая сталь, наиболее устойчивы нержавеющая сталь и бронза.
При возникновении кавитации нарушается сплошность потока, что
приводит к резкому снижению напора, подачи и КПД. Кроме того,
работа насоса в кавитационном режиме сопровождается
характерным потрескивающим шумом и вызывает вибрацию установки.
При расчете предельной геометрической высоты всасывания
необходимо исключать условия возникновения кавитации. Чтобы
не возникала кавитация, полный напор на всасывающей стороне
насоса должен быть больше напора насыщенного пара при данной
температуре на значение кавитационного запаса Ah:
98 28 9ё
Подставляя P\l(pg)+v2\f(2g) в (1.10), получим •
Я?£= Р*~Рп -M-/in.B. 0.11>
9g
Кавитационный запас Ah определяют по кавитационной
характеристике насоса.
Допускаемая геометрическая высота всасывания может быть
подсчитана по #2ак, которая обычно дается для нормального
атмосферного давления и температуры 20 °С. В этой случае
Я?°впс = ЯГ + АНР + AHt - ЛП.В1
где Явак" — допустимый вакуумметрический напор, м; ' ЛЯР=-
—Pa/(pg) — Ю — поправка на атмосферное давление с учетом
отметки размещения насоса над уровнем моря (см. ниже); AHt —
= 0,24—Pul(pg) — поправка на температуру перекачиваемой
жидкой среды (см. ниже); hm в — потери во всасывающей трубе, м.
2Ф

Высота над —600 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1500 2000
уровнем
моря, м
Ря
-£2- = Яа>м 11,3 10,310,210,110,09,89,79,69,59,49,39,2 8,6 8,4
pg
i, °С 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
— = #п,м 0,09 0,120,240,430,75 1,252,02 3,17 4,827,14 10,30
Pg
Различают понятия высота всасывания и высота
самовсасывания насоса. Высота всасывания обусловливается способностью
насоса создавать вакуумметрическое давление во всасывающей
полости в условиях жидкой среды, а высота самовсасывания — в
условиях газовой среды. Если высота всасывания центробежных
насосов составляет 4...8 м, то высота самовсасывания равна 0,15...
0,2 м.
Пример 1.2. Центробежный насос Д500-65, установленный на отметке 200 м
над уровнем моря, перекачивает воду с £=20°С. Диаметр его рабочего колеса
£)=465 мм, частота вращения п=1450 об/мин. При форсированном режиме
насос развивает напор Я—57 м при подаче Q = 600 м3/ч.
Определить предельно допустимую высоту всасывания насоса. (Потерю
напора во всасывающей трубе, подсчитываемую по формулам гидравлики, принять
/*п.в=0,5 м.)
Допустимая высота всасывания подсчитывается по формуле (1.11). Для этого
предварительно определяется атмосферное давление на отметке 200 м: pa/(pg) =
= 10,1 м; давление насыщенных водяных паров при /=20 °С: Рп/(р^) =0,24 м;
по характеристикам насоса Д500-65'при #=57 м и Q = 600 м3/ч по
зависимости №=f(Q) находят A/i = 6,5 м.
Тогда
' Н*°"=— — — Mi — hv.B= 10,1—0,24 — 6,5 — 0,5 = 2,86 м.
,в pg pg
1.8. Подобие насосов и формулы пересчета
основных параметров
При разработке новых конструкций насосов, при анализе
режимов работы насосов широко используется теория подобия нас'осов,
предполагающая механическое подобие движения реальной
жидкой среды. Она дает возможность достаточно точно определить
основные параметры проектируемого насоса по известным
параметрам модели. Основное положение теории подобия требует
соблюдения геометрического, кинематического и динамического подобия.
Геометрическое подобие заключается в
пропорциональности изменения всех линейных размеров при сохранении
равенства угловых размеров. При этом должен быть постоянным
^линейный коэффициент подобия:
DJDH = bjbn = ki = const,
где DM, Dh и Ьш, bH — диаметр рабочих колес и ширина лопаток
соответственно модели и натуры.
30

Геометрическое подобие также означает постоянство
отношений любых сходственных линейных размеров:
Vdm = bB/Da = k = const.
Кинематическое подобие применительно к
гидравлическим машинам означает подобие параллелограммов скоростей r
сходственных точках проточной части двух геометрически
подобных машин при одинаковых режимах их работы.
Рис. 1.12. Схемы рабочих колес и треугольники скоростей геометрически подобных
модельного и натурного насосов
Рассмотрим два геометрически подобных рабочих колеса: одно
из них модельное (рис. 1.12, а), другое — натурное (рис. 1.12, б).
При сходственных режимах работы параллелограммы скоростей
выхода будут подобными. Таким образом, при U2=nD2n/60
кинематическое подобие насосов можно выразить следующей
зависимостью:
^2М
"С/2м
Сг
2М
Сг2«
£*2НЛН
= const.
(1.12)
Динамическое подобие предполагает
пропорциональность сил, действующих в сходственных точках проточной части,,
при сохранении геометрического и кинематического подобия.
Динамическое ггодобие означает равенство критериев подобия,
которыми являются числа Эйлера, Рейнольдса, Фруда и Струхаля:
Еи = -^-
ру2
Re ; Fr = —; St = —
v * gl I
где / — характерный линейный размер (например, для рабочего
колеса насоса принимают l=D2)y м; v—кинематический
коэффициент вязкости, см2/с; t — время, с.
При динамическом подобии EuM=EuH, т. е.
31

рСгм рСГй
но CrttQ/D2, a p=pgH. Тогда
£#MD* £#НД* Qm Qh
или
Q£ Q^ ^2 Т/Ям d2V*h'
Последнее выражение имеет важное значение при
моделировании насосов, так как оно устанавливает зависимость между
энергетическими параметрами Q и Н модели и натуры.
На основании зависимостей подобия насосов получим
соотношения технических параметров модели и натуры.
Подачу центробежного насоса подсчитывают по формуле (1.9):
Q = jtY)0\()62D2Cr2.
Характерным линейным размером насосов является D2 —
внешний диаметр рабочего колеса. Тогда в геометрически подобных
насосах
^2М ^2М
&2Н ^2Н
Поэтому на основании уравнений (1.12) и (1.9)
Qm __ / £*2М \3 пм TJo.m "Фгм / j jg\
Qh V D2H j nH r\0M "ф2Н
т. е. подача подобных насосов прямо пропорциональна частоте
вр ;щения, объемному КПД, коэффициенту стеснения в первой
степени и диаметру колеса на выходе в третьей степени.
Напор насоса определяют по формуле (1.7):
я= ^-и2си2.
8
Для модели и натуры (7zm=<?zh, поэтому, используя равенство
'^1.12), можно получить следующую зависимость:
£*2МПМ \2 Лг.М /1 лл\
^2НПП 1 Лг.Н /
Нп К
т. е. напор подобных насосов прямо пропорционален произведению
диаметра колеса на выходе и частоты вращения во второй степени
"и гидравлическому КПД в первой степени.
Мощность насоса N=pgQH/r\J а г)=г]гГ]о'Пмех. Тогда с учетом
выражений (1.13) и (1.14) получим
^м _ / Аам\5 / Ам \3 Рм ^м Лмех.к /j jg\
Nh \ Dm ) \ пл ) рк г|)н Лмех.м
т. е. мощность подобных насосов прямо пропорциональна
диаметру колеса на выходе в пятой степени, частоте вращения в третьей
32

степени, плотности жидкой среды, коэффициенту стеснения в
первой степени и обратно пропорциональна механическому КПД в
первой степени.
В ПерВОМ Приближении МОЖНО ПрИНЯТЬ, ЧТО Г)0.м = Т1о.н, tlr.M =
=Лг.н, %1ех.м==г]мех.н, ^2m=i|)2h, т0ГДа в случае одной и той же
жидкой среды в каналах колес модели и натуры (рм=Рн) формулы
пересчета (1.13) —(1.15) упрощаются и имеют вид:
Нп ~~UJ (пи) ' (1Л?)
^г=та га ■ (М8)
1.9. Коэффициент быстроходности /
При проектировании насосов новых типов необходимо
определять по заданным значениям Q, Я и принятому п наиболее
рациональные уже исследованные формы рабочих колес насосов.
Сравнение колес различных типов производят по коэффициенту
быстроходности (fls).
Коэффициентом быстроходности называется частота вращения
такого модельного рабочего колеса, геометрически подобного
данному, которое при полезной мощности в_735,5 Вт (1 л. с.) и подаче
0,075 м3/с развивает напор в 1 м (при условии сохранения
кинематического подобия). s<
Обозначим все параметры этого эталонного колеса индексом
«S» и опустим индекс «н» для проектируемого колеса. После этого
уравнения (1.17) и (1.18) примут вид:
HS ___ ( D2S \2 ( ns У .
Н ' \ Dt ) \ п Ь'
No - [ D2 ) { п ) '
В мощность насоса (N0) КПД не входит, и второе уравнение
получается точным, а не приближенным.
Возведя первое уравнение в степень 2,5 и исключив из обоих
уравнений отношения диаметров в пятой степени, получим:
#!'5 /i» ^05 n* 4'5 "2 Nos
— или —
#2'5 4 ^о л| #2'5 п%
но на основании определения коэффициента быстроходности Nos=
= 735,5 Вт и #s= 1 м. Поэтому
N0
735,5Я2'5
3. Б. В. Карасев
33

со
Табл. 1.1. Типы рабочих колес различной быстроходности
Центробежные насосы
Показатель
тихоходные
нормальной
быстроходности
быстроходные
Полуосевые
(диагональные) насосы
Осевые насосы
150<л5 <300 300<я5 <500 500<я5 < 1500
Коэффициент 50<tts<80 S0<ns <150
быстроходности
Сечение
рабочего колеса
Соотношение
размеров-^- * 2'5 * 2 1>8"1'4 ^...М
0
Форма лопа- Цилиндрическая [ ^Пространственная на Пространственная Пространственная
стей входе, цилиндрическая
на выходе
Пространственная

Характеристики

а так как N0=pgQH (для воды р=Ю00 кг/м3),
3,65/гУо"
ns = яз/4 > ' (1.19)
где Q — подача, м3/с; Я — напор, м.
Для насосов с двусторонним входом в формуле (1.19) вместо
Q следует принимать Q/2.
Все лопастные насосы в зависимости от ns делятся на пять
типов, каждому из которых соответствуют определенные форма
колеса и соотношение D2/DQ (табл. 1.1). При малых Q и больших Я
(малое значение ns) колеса имеют узкую проточную часть и самое
большое D2/D0. С увеличением Q и уменьшением Я (ns возрастает)
пропускная способность колеса должна расти, поэтому его ширина
увеличивается.
В современном насосостроении стремятся увеличивать
быстроходность насосов не только с большой подачей, но и с большим
напором, так как это позволяет уменьшить их габариты. Согласно
формуле (1.19), при неизменных Q и Я с увеличением частоты
вращения коэффициент быстроходности возрастает. Увеличение п
приводит к уменьшению D2, так как на основании формулы (1.17)
при неизменном Я и увеличении п D2 уменьшается. Такой же
вывод можно сделать и при анализе формулы (1.16), рассматривая
изменение D2 в зависимости от п, когда прдача насоса постоянна.
1.10. Характеристики центробежных насосов
Общие сведения. При подборе центробежных насосов для
конкретных установок необходимо знать зависимость одних
параметров насоса от других. В качестве независимого переменного
параметра при построении характеристик принимают подачу
насоса, так как она непосредственно связана с расходом жидкой
среды в системе трубопроводов данной насосной установки.
Изменение; же остальных гидравлических параметров насоса (Н, N, ц)
зависит от подачи.
Таким образом, зависимости напора, мощности и КПД насоса
от его подачи при постоянной частоте вращения (п) рабочего
колеса называются характеристиками насоса:
Характеристики насосов могут быть представлены в виде
графических построений и аналитических зависимостей.
Графические характеристики. Их строят на основании
расчетных данных либо по данным лабораторных испытаний.
Для построения характеристики Яоо=/((?и) используем
уравнение
Лт.-=—ВД/2. (1.20)
3*
35

Из треугольника скоростей выхода (см. рис. 1.6,6) следует:
Подставляя это выражение в (1.20), получим
HToo==±Ul(l _ -^cosP2).
(1.21)
Из треугольника скоростей выхода также следует, что W2=i
= Cr2/sin р2. Используя уравнение (1.8), запишем
Qh
nD2b2^2 sin р2
(1.22)
Подставляя значение И?2, найденное по формуле (1.22), в
уравнение (1.21), получим
nD2b2ty2g
Обозначая Ui/g = Л0, а с g^2 2 = Л, получим уравнение
nD2b2ty2g
Нг
AQ*
Зависимость Hw=f(Qv) представляет собой уравнение прямой
линии. Следовательно, характеристика Q—Н для насоса с
бесконечно большим числом лопаток графически может быть
представлена в виде прямой линии.
На рис. 1.13 изображены теоретические характеристики Q—Я,
наклон которых зависит от угла р2 выхода потока. Характеристики
построены с условием, что жидкая 'среда, протекающая в рабочем
колесе, идеальна.
При конечном числе лопаток, что учитывается коэффициентом
GZ9 напор всегда будет меньше, и теоретическая характеристика
Рис. 1.13. Теоретические характеристики условных центробежных насосов
(штриховыми линиями показано изменение мощности, сплошными — напора)
36

//T=f(QH), изображенная на рис. 1.14 (линия а), пройдет ниже.
При рассмотрении напора в проточной части насоса учитывают
два вида потерь: на трение и на удар.
Движение жидкой среды в проточной части рабочего колеса
практически всегда происходит при турбулентном режиме с
числами Рейнольдса, соответствующими квадратичной зоне
сопротивления. Поэтому потери напора на трение будут изменяться
пропорционально квадрату скорости, и теоретическая характеристика
Потери напора
при конечном
числе лопаток.
Потеря напора
на трение
Потеря напора
ь^на удар
Рис. 1.14. Теоретические характеристики центробежного насоса
с учетом потерь напора на трение будет иметь вид параболы с
вершиной в начале координат (кривая Ь).
Потери на удар образуются в насосе в результате отклонения
вектора относительной скорости от направления касательной в
точке входа при изменении подачи. Чтобы не возникали потери на
удар, при некоторой подаче насоса Q0 (рис. 1.15) вектор
относительной скорости должен быть направлен по касательной к
поверхности лопатки в точке входа (рис. 1.15, а, параллелограмм из
векторов скоростей Uu Wi, Ci). При другом значении подачи,
отличном от Qo, и при t/i = const вектор относительной скорости будет
отклоняться от направления касательной на некоторый угол <р, что
вызовет удар потока о поверхность лопатки, а при больших
значениях угла отклонения возможен отрыв потока от поверхности
лопатки (рис. 1.15, б).
Так, при подаче Q'>Qo возрастает абсолютная скорость потока;
при неизменной скорости U\ вектор относительной скорости W\
отклонится от направления касательной на угол q/, поток будет
ударяться в тыльную поверхность лопатки, что вызовет потерю напора.
При уменьшении подачи (Q"<Qo) вектор-относительной скорости
37

будет отклоняться от направления касательной на угол ф", и поток
при входе в рабочее колесо будет ударяться в лицевую
поверхность лопатки. При небольшом отклонении потока (ф = 3...8°)
гидравлические потери напора на удар практически не наблюдаются.
Таким образом, потери на трение и на удар окончательно
определят вид теоретической характеристики H = f(Qn) (см. рис. 1.14,
кривая с).
При построении кривой с не учитывались утечки жидкой среды
через зазоры (объемные потери). Если их учесть, то напор Я будет
Рис. 1.15. Кинематика потока на входе в рабочее колесо при
изменении подачи насоса
соответствовать меньшим подачам, что приведет к некоторому
смещению действительной характеристики Q—Я влево (кривая d).
В зависимости от конструктивных особенностей рабочего
колеса, от его быстроходности получаются характеристики Q—Я трех
разновидностей: пологие (рис. 1.16, /), круто* падающие (рис.
1.16, II) и с выраженным
максимумом (рис. 1.16, III). Крутизна
характеристики определяется выражением
#о — нл
I =
Нх
^ 100,
Рис. 1.16. Типы характеристик
Q-H
где Я0 — напор насоса при нулевой
подаче; Нх — напор насоса при
максимальном кпд.
Пологие характеристики имеют
крутизну 8... 12%. Насосы с
такими характеристиками
используются в системах с широким диа-
38

пазоном изменения подач. Крутизна характеристик второго вида
составляет 25...30%. Ввиду большого изменения напора при
незначительном изменении подачи насосы с такими характеристиками
следует применять в системах, где не требуется менять расход
перекачиваемой жидкой среды. Рабочей зоной насосов с
характеристикой третьего типа является зона, расположенная вправо от
точки а (рис. 1.16). Зона слева от точки а в отдельных случаях
характеризуется неустойчивой работой насоса.
Теоретическая мощность насоса может быть определена по
формуле х
Л/т = PgQK#roo.
По зависимости HT^}(QU) можно построить характеристики
Л/т = ср(<2и). При различных углах р2 они показаны на рис. 1.13.
Характеристика QH—ЛГТ с учетом реальных условий (при конечном
числе лопаток и потерях мощности на сопротивления) показана на
рис. 1.14 штриховой линией.
Для каждой точки кривой Qm—Ят можно подсчитать
теоретический КПД по формуле
г) = №®*Нт
и построить графическую зависимость Qn—т]т (рис. 1.14, штрих-
пунктирная линия).
Рассмотренные выше характеристики насосов, полученные
расчетным путем, не полностью отражают действительную зависимость
0 100 200 300 400 5Q0 600мз/ч700
Q —
Рис. 1.17. Характеристики центробежного насоса Д500-65
39

параметров насоса от подачи, так как при расчете невозможно
учесть все факторы, влияющие на них, а все поправочные
коэффициенты, учитывающие реальные условия работы насоса, являются
приближенными. Чтобы определить истинный характер кривых
зависимостей Q—Я, Q—N и Q—ц при постоянной частоте
вращения рабочего колеса, насос подвергают энергетическим испытаниям
на специальном лабораторном стенде в соответствии с ГОСТ
6134—87. Характеристики, полученные в результате испытаний,
заносят в каталоги, которыми пользуются для подбора насосов при
проектировании насосных станций. Такие характеристики для
насоса Д500-65 изображены на рис. 1.17. Сплошной линией показаны
характеристики для рабочего колеса максимального диаметра,
штриховой — для обточенного колеса. На кривых #=f(Q)
волнистыми линиями выделена рабочая зона насоса в пределах снижения
максимального КПД на 2...3%.
Характеристики насоса в виде аналитических зависимостей.
Графические характеристики насоса дают наглядное
представление об изменении основных его параметров, однако не позволяют
использовать электронно-вычислительную технику для расчета
режимов работы насосов при проектировании насосных станций.
Анализируя характеристики большого числа насосов, Е. А. Пре-
гер установил, что наиболее точно напорную характеристику Q—Н
можно описать уравнением полной квадратичной параболы
H = a0±axQ + a2Q*t (1.23)
где а0 — положительная постоянная, равная напору, создаваемому
насосом при его нулевой подаче; а\ к а,2 — постоянные,
положительные или отрицательные, зависящие от формы напорной
характеристики насоса.
Если ограничить зону характеристики насоса пределами
рекомендуемой области его применения, с достаточной точностью
характеристику Q—Н можно выразить уравнением неполной
квадратичной параболы
H = a0-a2Q*. ' (1.24)
Для целого ряда канализационных насосов напорные
характеристики в пределах рекомендуемой области их применения по
форме близки к прямой. Тогда указанный участок характеристики
может быть описан уравнением прямой
H = a0 — a2Q. (1.25)
Уравнения (1.23) —(1.25) приобретают конкретный для
каждого насоса вид в том случае, если известны их постоянные. Для
определения постоянных уравнения (1.23) необходимо при
характеристике Q—Я, имеющейся в каталоге, установить значения
напора, создаваемого насосом, соответствующие трем его подачам, и
составить три уравнения:
40

H1 = a0 + a1Q1 + a2Q21;)
#2 = tfo + aiQ* + а&1; |
#з = я0 + axQz + a2Qi . I
Решая совместно систему трех уравнений, определяют
постоянные а<)> аи а2- Для определения постоянных уравнений (1.24), (1.25)
достаточно знать параметры Q и Я насоса для двух режимов его
работы. \
Расчет постоянных «о и а2 уравнения (1.24) на ЭВМ можно
произвести по следующей программе:
5_РКШТ_'ВВЕДИТЕ^Н1, И2, Ql, Q2<
ll^INPUT^Hl, Н2, Ql, Q2
22_A=(-Hl*Q2A2+H2*QlA2)/(—Q2A2+Q1A2)
33^A1=(H2—H1)/(Q1*Q1---Q2*Q2)
44 PRINT^A, Al
RUN...
Условные обозначения: a0 — A, a{ — Al, #i — HI, #2 — H2,
Qi-Ql, Q2-Q2.
Значения постоянных a<> и a2 для некоторых насосов и
воздуходувок приведены в прил. 2.
' Аналогичным образом можно выразить и характеристики Q—N
насосов уравнениями:
N = b0 + bxQ + b%(?-9 (1.26)
N=bQ + b±Q. (1.27)
Универсальная характеристика. Характеристики одного и того
же насоса зависят от частоты вращения рабочего колеса. Поэтому
в эксплуатационных расчетах, помимо частных характеристик,
используются совмещенные характеристики напоров, мощностей и
КПД для различных частот вращения. Такие характеристики
называются универсальными (рис. 1.18). Они Позволяют судить о Q,
#, N и т] при всех практически возможных частотах вращения
рабочего колеса.
Предположим, что по условию работы насоса требуется Q =
= 16 л/с при # = 25 м и нужно определить необходимую частоту
вращения, КПД и мощность, соответствующие данному режиму
работы.
В этом случае режимная точка а при Q== 16 л/с и #=25 м дает
п = 2500 об/мин, г] = 0,715 и N = 5,5 кВт. Если же при заданной
подаче напор получается меньше необходимого, частоту вращения
нужно повысить, а л, т| и JV определить интерполированием.
Для анализа работы насосов при переходных процессах (при
потере привода, при гидравлических ударах и др.) используются
чстырехквадрантные характеристики, показанные на рис. 1.19
сплошной линией при прямом вращении рабочего колеса, а
штриховой — при обратном.
41

Кавитационные характеристики. Кавитационной
характеристикой называется зависимость допустимого кавитационного запаса
от подачи насоса: AftAon=/YQ) (рис 1.20, а). Эту характеристику
получают при испытании насоса на специальном стенде путем
снятия частных кавитационных характеристик — зависимостей напора
Я от кавитационного запаса А/г при постоянной подаче для
расчетной частоты вращения (рис. 1.20,6). Снижение напора при
уменьшении кавитационного запаса происходит за счет возникновения
29QQoq/muh
ШОйЩмин
яи о
10 16 20 я/с 30
Q —
Рис. 1.18. Универсальная характеристика центробежного
насоса
кавитации. По частным кавитационным характеристикам
определяют критическое значение кавитационного запаса AftKp, которое
соответствует падению напора до 2% от первоначального.
Определив АйКр, подсчитывают предельный кавитационный запас:
где k — коэффициент запаса, который принимается в пределах
1,1..Л, 15 в зависимости от технических условий на изготовление
насоса с учетом его конструкции и условий работы.
Зная допустимый кавитационный запас, подсчитывают
допустимую вакуумметрическую высоту всасывания:
Я!
■Доп
fa-^ -ДЬ
pg
доп«
Проведя серию испытаний при различных значениях подачи,
строят зависимости Aftwn = /(Q) и #££ = / (Q).
42

80 -60 ' 4о / 20
/
А
-5
-10
О 20\
-3,7
-и-
Рис. 1.19. Четырехквадрантная характеристика
насоса К 290/18
б
"Л
Qmin @ном #/дах «
Рис. 1.20. Кавитациошше характеристики центробежного насоса:
а—-полная; б—<частные; У —при Qij 2 —при Q2
1.11. Влияние частоты вращения рабочего колеса
насоса на его характеристики
Заданные характеристики насоса, полученные при частоте
вращения п, можно пересчитать, используя формулы (1.16) —(1.18), и
построить ряд других характеристик для различных частот
вращения.
На рис. 1.21 показано построение новых характеристик при п2
по заданным характеристикам при щ. Если на напорной
характеристике (Q—H)rn взять произвольную точку (например, 1) с
параметрами Q\ и #ь то на основании уравнений (1.16) и (1.17) подача
и напор при частоте вращения п2
43

Q2 0, Q
Рис. 1.21. Построение характеристик насоса при изменении
частоты вращения рабочего колеса
Ч \ Ч J
Откладывая значения Q2 и Я2, находим точку, принадлежащую
характеристике при частоте вращения п2. Производя подобные
вычисления и построения для других точек и соединяя их плавной
кривой, получим новую напорную характеристику (Q—Н)П2 при
частоте вращения п2.
На основании формул (1.16), (1.17) можно записать
Н/Нх = Q*IQ\ или HXIQ\ = H/Q* = kx = const,
откуда
Из последнего уравнения следует, что переходная кривая при
пересчете параметров Q и И на другую частоту вращения является
квадратичной параболой с вершиной в начале координат. Эта
парабола называется кривой пропорциональности при различных
частотах вращения, она же одновременно является кривой
одинаковых значений КПД. Таким образом, при непрерывном изменении
44

частоты вращения от п{ до п2 значения Q и Я будут изменяться по
закону параболы, т. е. напорная характеристика будет
перемещаться (приблизительно) параллельно самой себе (при
увеличении частоты вращения — вверх, а при уменьшении — вниз).
Характеристика Q—т] будет перемещаться при уменьшении частоты
вращения влево, а при увеличении — вправо.
Аналогично пересчитывают и характеристику Q—N, используя
уравнения (1.16), (1.18). Кривая пропорциональности при этом
будет представлять Кубическую параболу N=k2Qz.
Рассмотренные выше построения выполняют в
эксплуатационных расчетах при регулировании подачи насоса изменением
частоты вращения рабочего колеса.
1.12. Влияние диаметра рабочего колеса насоса
на его характеристики (обточка рабочего колеса)
Насосы, выпускаемые заводами, имеют максимальный диаметр
рабочего колеса. В эксплуатационных условиях, для того чтобы
согласовать работу насоса с характеристиками сети, в которой
работает насос, возникает необходимость уменьшения (обточки)
диаметра рабочего колеса. Возможность обточки
предусматривается заводами-изготовителями. Изменение диаметра рабочего
колеса влияет на положение характеристик.
Определить параметры Q06, #ог>, ^об и ц0б для колеса,
обточенного до диаметра Д,п, можно с достаточной степенью точности по
формулам подобии:
Ноб/Н = {Do6/D?;
(1.28)
В первой формуле (1.28) принято отношение подач,
пропорциональное отношению диаметров во второй степени, а не в третьей,
как в выражении (1.13). Это возможно потому, что при обточке
колеса ширина лопатки на выходе практически не меняется
(&2 = &2об). Для рабочих колес с ns<150 при пересчете
характеристики Q—H более точный результат дают формулы:
(1.29)
Qo6/Q = Do6/D;
Ho6!H = (Do6/Df.
Из уравнений (1.28) следует
Qoo/Q = Но0/Н или #o6/Qo6 = k = const,
откуда
H=kQ. (1.30)
Следовательно, точки (определяющие Q и Н при обточке
колеса), удовлетворяющие уравнениям пропорциональности (1.28), рас-
45

полагаются на прямых, проходящих через начало координат (рис.
1.22).
При использовании выражений (1.29) для пересчета напорных
характеристик получаем уравнение пропорциональности
Н=кф9 (1.31)
т. е. режимные точки при обточке располагаются на параболах с
вершиной в центре координат.
Для определения с достаточной степенью точности оптималь-
аА а3 " а
Рис. 1.22. Изменение напорной характеристики Q—Н в
зависимости от D
ного КПД при обточке рабочего колеса можно использовать
формулу Муди
T)o6=l-(l-t,)(D/Do6)0'45. (1.32)
Чтобы установить нужный диаметр обточенного колеса
графоаналитическим методом, необходимо выполнить следующие
построения (рис. 1.22). Обточенному колесу соответствуют
параметры Qa и На. По уравнению (1.30) или (1.31) необходимо построить
прямую или параболу, проходящую через точку А до пересечения
с характеристикой насоса Q—Н в точке В. Определив координаты
Qb и Нв и зная Qa, Нл и D до обточки, по любому из уравнений
(1.28), (1.29) находим значение/)0б.
Диаметр обточенного рабочего колеса более просто можно
определить, используя аналитическую зависимость (1.24) напорной
характеристики:
Н = a0 — a2Q*.
Подставляя в это уравнение Н и Q из выражений (1.29), получим
4G

зависимость для определения искомого диаметра обточенного
колеса
(1.33)
Do^D]/*
об + а&1б
а0
Учитывая относительную неточность выражений (1.29), Е. А.
Прсгер рекомендует диаметр обточенного колеса, полученный по
формуле (1.33), уточнять в соответствии с графиком (рис. 1.23),
При обточке рабочего колеса центробежного насоса с коэффи-
Рис. 1.23. Корректирующий
фик к формуле (1.30):
гра-
• для колес с £>2=60..Л50 мм; 2 — для
колес с £> = 150...300 мм
"65 70 75 80 85 90 95 100
Вычисленное отношение
циентом быстроходности azs=60...200 на 10%, а с коэффициентом
быстроходности /2S=200...300 на 4% КПД уменьшается
приблизительно на 1%.
Установлены следующие целесообразные пределы обточки
рабочего колеса насосов: при 60</zs<120—15...20%: 120<ns<200—
11...15%;200<ns<300 — 7...11%.
flpuD/n
Рис. 1.24. Построение поля Q—H
47

В каталогах насосов приводятся характеристики,
соответствующие максимальному и минимальному значениям диаметра колеса
(см. рис. 1.17).
Область, ограниченная напорными характеристиками Q—H,
соответствующими предельным значениям диаметра, и
рекомендуемыми пределами уменьшения КПД, является полем Q—Я (рис.
1.24) —зоной наиболее экономичной работы насоса. Для всех
насосов составляют сводные графики полей Q—Я (см. прил. 3—8),
которыми пользуются при подборе насосов.
1.13. Работа центробежных насосов в системе трубопроводов.
Подбор насоса
Характеристика трубопровода (напорного водовода). Для
квадратичной зоны сопротивлений потери напора в трубопроводе
пропорциональны квадрату расхода жидкой среды: h = SQ2.
Следовательно, чтобы по трубопроводу (рис. 1.25) подать
жидкую среду с расходом Q в точку D и обеспечить при этом в ней
заданный напор Яг, насос должен создать напор Hc = Hr+SQc. В
общем случае
H=Hr + SQ*, (1.34
где S — сопротивление трубопровода.
Выражение, устанавливающее зависимость требуемого напора
от расхода в трубопроводе (системе трубопроводов), называется
характеристикой трубопровода. Зависимость (1.34) представляет
собой уравнение параболы, не проходящей через начало координат,
причем крутизна ветви параболы будет зависеть от сопротивления
S. Таким образом, характеристика трубопровода может быть
представлена семейством парабол в зависимости от его сопротивления.
Если водовод длиной / имеет постоянный диаметр d, то сопро-
0 0,25 0,5 0/5 %0
Qx/Oc ' -г^"
Рис. 1.25. К построению характеристики сети (трубопровода):
а — схема трубопровода; б — характеристика трубопровода; / — насос; 2 — водовод;
3 — водонапорная башня; 4 — пьезометрическая линия на участке нагнетания; 5 —
всасывающий трубопровод; 6 — пьезометрическая линия на участке всасывания
48

тивление трубопровода можно подсчитать по известной из
гидравлики формуле
S = AU
где А —удельное сопротивление: A=f(df А).
В том случае, если водовод сложный (рис. 1.25), т. е. состоит
из нескольких участков разных диаметров (всасывающий и
нагнетательный трубопроводы), то при расчете характеристики вводится
понятие о приведенном сопротивлении, соответствующем
суммарным потерям напора при расчетном расходе:
■S = SBC + Slt
Две
п2
SBc, ^н — сопротивление соответственно всасывающего и
нагнетательного трубопроводов; &вс, hn — потери напора соответственно во
всасывающем и нагнетательном трубопроводах, м; 2ЛЦ —
суммарные потери напора, м.
Таким образом, чтобы получить суммарную характеристику
сложного водовода, необходимо построить характеристики
отдельных его участков и сложить их графически (рис. 1.25).
Сопротивление водовода, состоящего из т одинаковых
параллельных линий, определяется по формуле
4исТ = Slm\
где 5 — приведенное сопротивление одной линии водовода.
При проектировании насосных и компрессорных станций
характеристики водоводов и воздуховодов рекомендуется строить по
предварительно определенным потерям напора при расчетном
расходе. Если известны потери напора hn при расходе Qc, то для
квадратичной зоны сопротивлений потери напора при любом значении,
расхода Qx можно определить по формуле
Kx=hn{QjQcf.
Задаваясь рядом значений Qx, подсчитаем соответствующие им
потери напора hux и построим характеристику трубопровода.
При расчете характеристик водоводов удобно пользоваться
табличным методом (табл. 1.2).
Номер расчетного
участка водовода
Табл. 1.2. Расчет характеристики водовода
Обозначение
потерь напора
Значение потерь напора (м) при относительном
расходе Qx/Qc> равном
0
0,25
0,5 | 0,75
г
1
2
'м
Яг
Яве
В. Карасев
Я=(1)+(2)-Ь..-КМ).
49

Для расчета на ЭВМ характеристик сети, состоящей из М
участков, предлагается следующая программа:
_5_DIM_H(10)
10_РЯШТ_'ВВЕДИТЕ_дНАЧ, QKOH, N, А, КОЛ-ВО4
1 15_INPUT_Q0, Q5, N, А, М
20_D=(Q5—Q0)/N
25_FORI = l_TO_M
30—PRINT—'ВВЕДИТЕ H(«; 1;')'
35_INPUT_H(1)
4(L_S=H(1)/(Q5*Q5)
45_K=Q5+D/2
50_PRINT_^_QS <__Н'
55_FOR_Q=Q0_TO_ K^STEP, D
60b_H=A+S*Q*Q
65_PRINT_Q, H
70_NEXT_Q
75_NEXT_1
RUN...
Условные обозначения: QHa4 — QHA4 — QO — начальное
значение расхода (принято QHa4=0); Qkoh — QKOH — Q5 — конечное
.значение расхода; N — количество участков при табулировании
(при составлении программы принято N = 4); Яг — А —
геометрическая высота подъема жидкой среды, м; М — количество участков
сети (количество значений потерь напора Н(1), Н(2), ..., Н(М) при
42кон) •
Насос для конкретной системы трубопроводов может быть
подобран путем графического построения характеристик насоса и
характеристики трубопровода (графический метод) либо с
помощью аналитических зависимостей (1.24), (1.34) (аналитический
метод).
Рис. 1.26. График подбора насоса
SO

Графический метод. При этом методе на одном графике строяг
характеристики насоса и в масштабе напорной характеристики
Q—Н наносят характеристику трубопровода (S), построенную па
уравнению (1.34) (рис. 1.26). Точка А пересечения напорной
характеристики насоса и характеристики трубопровода называется
рабочей (режимной) точкой. Ее координаты Q и Н соответствуют
предельному значений* подачи данного насоса в рассматриваемый
трубопровод с характеристикой S. Большего расхода, чем Qa, в
а >-
Рис. 1.27. К примеру 1.3
этот трубопровод этот насос подать не может, так как создаваемые
им напоры при любых значениях Q>Qa будут меньше требуемых.
Работа насоса на трубопровод при подачах меньших, чем QA>
нежелательна, так как режимы его работы будут неэкономичны.
В этом случае необходимо регулировать подачу.
При подборе насоса для совместной его работы на трубопровод
необходимо, чтобы рабочая точка А находилась в области
максимального значения КПД насоса (точка т]тах, рис. 1.26).
Пример 1.3. По известным параметрам Q=125 л/с и #=50 м подобрать
водопроводный насос.
По сводным графикам Q—H находим, что данные параметры лучше всего
могут быть обеспечены насосом Д500-65 (см. прил. 4). По рабочим
характеристикам (рис. 1.27), взятым из каталога, устанавливаем, что расчетная рабочая
точка А лежит ниже характеристики Q—Я рабочего колеса с диаметром £>==465 мм.
4* I 51
I

[Табл. 1.3. Результаты расчетов при обточке рабочего колеса насоса
£>=465 мм
Q, л/с
0
25
50
75
100
125
150
175
Я, м
55,5
72
75
74
72,5
68
61
53
П, %
0
22
48
60
71
77
73
62
£>=415,2 мм
Q, л/с
0
22,33
44,65
66,98
89,3
111,63
133,95
156,28
Я, м
44,26
57,42
59,81
59,01
57,82
54,23
48,64
42,24
И, %
0
17,94
45,3
57,92
69,49
75,8
71,6
60,02
Чтобы характеристика Q—Я проходила через точку Л, необходимо обточить
колесо.
По формуле (1.19) подсчитаем коэффициент быстроходности насоса:
_ 3,65/г VQ _q
' #0,75
65-1450 1/
1
500
2-3600 65°»75
= 60,9.
Следовательно, для пересчета характеристики надо использовать соотношения
(1.29). Как было установлено в параграфе 1.12, линией пропорциональности при
.пересчете характеристики будет парабола, построенная по уравнению (1.31).
На поле характеристики нанесем рабочую точку Л с параметрами Q==
= 125 л/с и #=50 м. Очевидно, эта точка будет принадлежать параболе с
коэффициентом k=#/Q2=50/1252=0,0032. Зададимся рядом значений Q (100; 125;
137,5; 150 л/с); по уравнению #=0,0032Q2 определим соответствующие значения
# и построим параболу до пересечения с характеристикой Q—# необточенного
рабочего колеса (рис. 1.27):
Q 100 125 137,5 150
# 32 50 60,5 72
Найдем параметры точки пересечения £(Q = 140 л/с, #=63 м) и по
второму соотношению выражения (1.29) определим диаметр обточенного колеса:
D06 = D
Qo6,
"от
= £>
Qa
Подсчитаем процент обточки:
465 — 415,2
465
125
= 465 = 415,2 мм.
140
100= 10,7%,
что соответствует пределам установленных норм.
Назначая ряд произвольных точек на характеристике с необточенным
рабочим колесом, по формулам (1.29) произведем пересчет параметров (табл. 1.3) и
построим характеристику для обточенного рабочего колеса (рис. 1.27).
Аналитический метод. Как было показано выше, в рабочей
точке А значения параметров QA и НА для насоса и сети
одинаковы, т. е.
QA = Qc = Q и нА = яс = я, (1.35)
тде Q и Я — соответственно подача и напор насоса; Qc и Яс —
расход и напор в сети. ,
Используя аналитические зависимости характеристик нАсоса
52

(1.24) и трубопровода (1.34) с учетом равенств (1.35), получим
Яо — аъ0.л = #г + SQj..
Решая последнее уравнение относительно Qa, получим
Определив Qa, по уравнению (1.24) рассчитаем значение НА'.
HA:==aQ — а&л •
По уравнению характеристики мощности (1.26) установим
мощность насоса, соответствующую режимной точке Л,
а по формуле
NA=b, + bxQA>
PSQa^a
Па =
10(ШЛ
КПД насоса.
Определенные аналитически параметры QA, #а, Л/а и ца при
необходимости можно сверить с характеристиками из каталога.
1.14. Регулирование подачи центробежных насосов
Регулирование подачи задвижкой (дросселирование). При
монтаже центробежного насоса на его нагнетательном трубопроводе
всегда устанавливают задвижку, которая выполняет запорно-ре-
гулирующие функции. С ее помощью можно изменять подачу
насоса от нуля до Qa. Рассмотрим сущность и экономичность этого
метода регулирования, пользуясь графическими характеристиками
насоса и трубопровода (рис. 1.28, а).
При полностью открытой задвижке режимная точка А\ будет
находиться на пересечении характеристик трубопровода S\ и
насоса Q—Н, подача насоса при этом определяется значением Qai.
&
i
г1
1
1
\ _
,
J
' 1
_
ъ
\
-с:
>
/
/
У
С^-ч
уУ-h
Ми
<*А2
Qm
Рис. 1.28. Характеристики насоса и трубопровода при регулировании подачи:
а — дросселированием; б — изменением частоты вращения рабочего колеса
53

Отрезок йТ1 соответствует потере напора на трение при подаче Qai*
Чтобы уменьшить подачу, предположим, до значения QA2,
необходимо частично прикрыть задвижку. Так как сопротивление
задвижки входит в общее сопротивление трубопровода, значение
последнего с прикрытием задвижки возрастает и характеристика
трубопровода пойдет круче (82)- Напорная характеристика насоса Q—Я
будет занимать прежнее положение, так как частота вращения
рабочего колеса (п) остается неизменной. Следовательно, при
закрытии задвижки режимная точка перемещается по характеристике
Q—Я, подача жидкой среды насосом уменьшается и при QA2
режимная точка займет положение Л2. При подаче Qa2<Qai
скорость потока в трубопроводе уменьшится и потеря напора на трение
будет определяться отрезком Лт2, насос же при подаче Qa2 создает
напор Я2. Следовательно, отрезок Л3д будет представлять потерю
напора в задвижке.
Так как при прикрытии задвижки напор Я2, создаваемый
насосом, не полностью используется в сети, а часть его расходуется
на преодоление сопротивления задвижки, то КПД насосной
установки уменьшается. Мощность, теряемая при дросселировании,
aiy 1000rj2 '
где Qa2 — подача насоса при прикрытой задвижке, м3/с; й3д —
потеря напора в задвижке, м; т]2 — КПД насоса при подаче QA2-
Можно сделать вывод, что метод регулирования подачи с
помощью задвижки относительно прост, но неэкономичен, так как
часть энергии, потребляемой насосом, гасится в задвижке сразу же
на выходе жидкой среды из насоса. Поэтому его рекомендуется
использовать для регулирования подачи насосов малой и средней
мощности.
Регулировать подачу насоса можно задвижкой, установленной
и на его всасывающей стороне. Однако дросселирование потока на
всасывании может вызвать чрезмерное понижение его давления,
что приведет к возникновению кавитации и срыву работы насоса.
Этот метод в практике, как правило, используется редко.
Регулирование подачи изменением частоты вращения рабочего
колеса. На рис. 1.28,6 показано положение напорных
характеристик (Q—H)i и (Q—Н)2 соответственно при частотах вращения
рабочего колеса n2<«i. Так как положение запорных органов
задвижки остается неизменным, общее сопротивление трубопровода
и положение его характеристик не меняются. При уменьшении
частоты вращения рабочего колеса режимная точка А будет
перемещаться по характеристике S, подача и напор насоса будут
уменьшаться.
При частоте вращения рабочего колеса п2 режимная точка
займет положение Д2, подача и напор насоса соответственно будут *'
иметь значения QA2 и Я2. С уменьшением подачи насоса скорость
движения жидкой среды уменьшится и потери напора в трубопро-
54

воде снизятся до значения Ат2. Напор, создаваемый насосом при
частоте вращения п2, полностью используется в трубопроводе для
поднятия жидкой среды на геометрическую высоту Нт и
расходуется на потери /iT2 при подаче Qa2- Сравнивая рассматриваемый
метод регулирования подачи насоса с методом дросселирования,
можно сделать вывод, что регулирование изменением частоты
вращения рабочего колеса более экономично. При этом отсутствуют
потери на дросселирование потока мощности и экономится
электрическая энергиягОднако изменение частоты вращения рабочего
колеса насоса связано с определенными техническими
трудностями, о чем будет сказано ниже.
Этот метод регулирования используется для насосов большой
мощности, когда затраты на устройство той или иной системы
изменения частоты вращения меньше затрат на потерю мощности при
дросселировании.
Способы изменения частоты вращения рабочего колеса насоса.
Частоту вращения вала насоса непосредственно можно изменять
при жестком его соединении с валом приводного двигателя. Этот
способ может быть использован, если в качестве привода насоса
применяются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), паровые или
газовые турбины, частота вращения вала которых изменяется
путем дозирования рабочегохтела (горючей смеси — ДВС, пара —
паровая турбина, продуктов сгорания жидкого топлива — газовая
турбина). Однако ДВС и турбины не получили распространения в
качестве привода насосов на водопроводных и канализационных
насосшых станциях. В отдельных случаях на водопроводных
станциях небольших населенных пунктов при наличии одного
источника электроэнергии устанавливают противопожарные насосы с
приводом от ДВС.
Относительно легко можно изменять частоту вращения вала
насоса, если приводом его является электродвигатель постоянного
тока, частота вращения ротора которого изменяется с помощью
реостата, включенного в электрическую цепь ротора. Но
электродвигатели постоянного тока в качестве привода насосов
целесообразно использовать только в тех условиях, когда имеются
относительно мощные электросистемы постоянного тока (промышленные
комплексы, заводы и т. д.). Устройство специальной системы для
преобразования тока (из переменного в постоянный) с целью
питания электродвигателей на водопроводных и канализационных
-станциях общего назначения экономически невыгодно.
Наибольшее применение в качестве привода насосов получили
асинхронные электродвигатели переменного тока. Имеется
несколько способов регулирования частоты вращения их ротора
(переключение числа пар полюсов, изменение активного
сопротивления в цепи ротора, изменение частоты питающего тока, устройство
коллекторных двигателей). Но использование этих способов
сопряжено с техническими трудностями и дополнительными
материальными затратами; В отдельных случаях усложняется конструкция
электродвигателей, увеличивается их стоимость или ухудшаются
55

механические характеристики. В настоящее время эти способы
регулирования частоты вращения асинхронных двигателей
переменного тока не нашли еще широкого применения.
Изменение частоты вращения рабочего колеса насоса с
помощью промежуточных передач. В этом случае частота вращения
двигателя остается неизменной (рис. 1.29). В качестве
промежуточной передачи используются гидравлические и электромагнитные
муфты.
Гидравлическая муфта (рис. 1.30) состоит из двух колес
(насосного и турбинного), имеющих форму полутора. Рабочие полости,
разделенные радиальными лопатками, заполняются жидкостью
шшмтШшШшшшшш.
Рис. 1.29. Схема насосного агрегата с промежуточной передачей:
/ — насос; 2 — промежуточная передача; 3 — двигатель
Рис. 1.30. Конструктивная схема гидромуфты:
/ — турбинное колесо; 2 — ведомый вал; 3 — насосное колесо; 4 •
ведущий вал
56

(маслом, водой). Насосное колесо гидромуфты закрепляется на
ведущем валу, соединенном с валом приводного двигателя, а
турбинное — на ведомом и соединяется с валом насоса. Насосное
колесо, вращаясь с частотой щ, через лопатки сообщает энергию
жидкой 'Среде, которая под действием центробежной силы
перемешается к периферии и, поступая на лопатки турбинного колеса,
передает полученный запас энергии, заставляя его вращаться с
частотой п2 (циркуляция рабочей жидкой среды в полостях
гидромуфты показана стрелками).
Частота вращения п2 несколько
меньше п\ в результате
относительного проскальзывания колес.
Скольжение, а следовательно, и
частота вращения ведомого вала
зависятх>т степени заполнения
полостей гидромуфты рабочей
жидкой средой. При максимально
заполненных полостях и полной
нагрузке скольжение составляет
около 3%, что соответствует КПД
гидромуфты, равному 0,97. При
полностью опорожненных
полостях скольжение составляет 100%,
ведомый вал не вращается.
Внешняя характеристика
гидромуфты (рис. 1.31) представляет собой
зависимость ее крутящего момента, мощности и КПД от частоты
вращения турбинного колеса п2 при постоянной частоте вращения
насосного колеса щ. Ее строят по результатам испытаний. При п%
приближающейся к пь КПД гидромуфты стремится к единице, но
так как передаваемая при этом мощность близка к нулю, то даже
при очень малых механических потерях КПД не может достигнуть
единицы. При я2, близкой к пи КПД гидромуфты составляет
0,96...0,98, а при уменьшении частоты вращения до п2= (0,75...0,7)/Zi
КПД снижается до 0,75...0,7. Поэтому при использовании
гидромуфты в качестве промежуточной передачи для привода насоса
необходимо производить технико-экономический расчет с
использованием характеристики гидромуфты и определять г|н.уст (КПД
установки) при различных условиях работы и способах привода
насосных агрегатов.
Применение гидромуфт позволяет плавно регулировать частоту
иращения рабочего колеса насоса в широком диапазоне, дает
возможность запускать и останавливать центробежный насос с
открытом задвижкой, позволяет относительно просто автоматизировать
управление всеми насосами станции с одного пульта.
Промежуточной передачей может служить электромагнитная
муфт (рис. 1.32), состоящая из двух дисков (якоря, индуктора),
механически не связанных между собой. Якорь соединен с ведущим
палом иршюда, а индуктор — с ведомым валом насоса, на котором
Рис. 1.31. Внешняя характеристика
гидромуфты
57

имеются контактные кольца. Через обмотку возбуждения на
индукторе пропускается постоянный электрический ток. При
вращении якоря с частотой п\ и пропускании через обмотку тока
возбуждения между якорем и индуктором возникает электромагнитная
связь, в результате чего (с некоторым скольжением) приводится
во вращение индуктор с частотой п2. Скольжение (6=(1—n2Mi)
зависит от силы тока возбуждения. Таким образом, с изменением
силы тока возбуждения от номинального значения до нуля будет
К
насосу
КдЬигшпелю
Рис. 1.32. Схема электромагнитной муфты:
/ — якорь; 2 — обмотка возбуждения; 3 — индуктор; 4 — контактные кольца; о — ведомый
вал; 6 — ведущий вал
меняться скорость вращения ведомого вала от максимального
значения до полной его остановки. Использование электромагнитных
муфт позволяет плавно изменять частоту вращения вала насоса,
легко разъединять валы насоса и приводного двигателя, применять
дистанционное управление и автоматизацию.
1.15. Совместная работа группы центробежных насосов
в системе трубопроводов
Параллельная работа насосов. Необходимым условием для
слияния двух или более напорных потоков жидкой среды является
равенство их напоров в месте слияния. Таким образом, условием
параллельной работы двух или нескольких насосов с одинаковыми
или различными подачами на общий водовод будет равенство их
напоров, т. е.
Я,
»//==
я„
(1.36)
Чтобы найти режимную точку параллельно работающих на
общий трубопровод насосов, необходимо построить их суммарную
напорную характеристику, пересечение которой с характеристикой
трубопровода и определит положение режимной точки.
58

На рис. 1.33, а приведены характеристики водовода 5,
разнотипных насосов / и // и их суммарная напорная характеристика
Па основании условия (1.36) началу совместной параллельной
работы насосов соответствует точка В. Далее суммарную
характеристику получают путем сложения абсцисс, определяющих
подачи насосов при одинаковых напорах. Рабочей точкой
параллельной работы насосов*/ и // на водовод с характеристикой S является
Рис. 1.33. Построение суммарной характеристики двух разнотипных насосов при
их параллельной работе:
а — характеристики; б — схема установки
точка Л, которая определяет суммарную подачу Qi+n при напоре
На. Горизонтальная линия, проведенная из точки Л, пересекает
напорные характеристики насосов в точках / и 2, которым
соответствуют подачи насосов Q/и Q// при их параллельной работе.
Из анализа характеристик следует, что если бы насосы на
данный водовод работали раздельно, то их подачи Qi и Qu были бы
больше (точки 7 и 8).
Следовательно, общая подача группы параллельно работающих
на водовод насосов уменьшается по сравнению с суммарной
подачей этих насосов, работающих на тот же водовод раздельно.
Причем чем больше в группе параллельно работающих насосов, тем
больше снижение их подачи. Поэтому чрезмерное увеличение числа
насосов при их одновременной параллельной работе неэффективно.
При совместной параллельной работе насосов достигается
увеличение их подачи и напора. Напор II при совместной работе
насосов больше каждого из напоров насосов, работающих
индивидуально. Причем эффект увеличения подачи тем больше, чем положе
характеристика сети. С увеличением крутизны характеристики тру-
Счшрсжоди уменьшается эффект увеличения подачи и возрастает
суммарный напор.
59

По перпендикулярам, опущенным из точек 1 и 2 до пересечения
с характеристиками (Q—N)If (Q—N)IIf (Q—v))i и (Q—ц)117
определяются соответственно мощности (точки 3 и 5) и КПД (точки 4
и 6) насосов при их совместной работе.
На рис. 1.34 показан графический способ определения
параметров общей режимной точки А при параллельной работе трех
одинаковых насосов с подачей в один водовод. Режимная точка
определится пересечением суммарной напорной характеристики
Рис. 1.34. Параллельная работа трех одинаковых насосов (подача в
один водовод):
а — характеристики; б ~- схема водовода и насосной станции
(Q—H)I+II+IIi с характеристикой водовода 5. Общая подача QA =
= 3Qj, где Qi — подача каждого из трех параллельно работающих
насосов. КПД насоса будет определяться по точке 3.
Насосы водопроводных и канализационных насосных станций
чаще всего подают воду в водоводы, состоящие из двух линий, реже
из трех (в порядке развития системы). При совместной
параллельной работе насосов необходимо учитывать возможность включения
всех линий водовода и выключения их отдельных участков (при
ремонте или аварии) либо полностью одной из линий. При
построении характеристик водовода, состоящего из двух линий (рис. 1.35),
для определения диаметров труб его линий принимается расход,
равный половине расчетного. Характеристика S соответствует
работе насосов на водовод в две линии, характеристика S\ — в одну
линию, a Sa—при отключении аварийного участка или при
ремонте в точке р. Из схемы также следует, что при наличии перемычек
на водоводе из двух линий увеличивается пропускная способность
водовода в случае его ремонта.
В случае отсутствия перемычек при неисправности одного из
участков необходимо выключать полностью одну линию водовода,
режим работы насосов при этом определяется по точке Ль Кроме
60

^Насосная станция
"ПН
Перемычки
ptKh-ttbj *—
4^з-н*^
«-r-ewf-
-T-tW—•—t№j
P
4^~**ь~
Рис. 1.35. Параллельная работа трех одинаковых насосов при подаче в водовод
из двух линий:
а — характеристики; б —• схема водовода и насосной станции
Риг. 1.;и>. К определению режимной точки при параллельной работе двух одина-
кииых насосов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга:
а — характеристики; б — схема расположения насосов

значительного снижения подачи (до Qai), режим работы насосов
переходит в область низких КПД (точка 3). При отключении одно-
то участка подача снижается незначительно (снижение подачи
зависит от числа перемычек на водоводе) и режим работы насосов
остается в области высоких значений КПД (точка 4).
Параллельная работа двух насосов, находящихся на
значительном расстоянии друг от друга. В водопроводных системах
возможны случаи, когда отдельные насосы или группа параллельно
работающих насосов, подающих воду^в один главный водовод,
находятся на значительном расстоянии / друг от друга (рис. 1.36,6).
Для нахождения режимной точки А суммировать характеристики
<)—Н насосов I я II в этом случае нельзя, так как часть напора
насоса // до слияния потоков в точке а теряется на преодоление
сопротивления трубопровода длиной /. Чтобы учесть потерю
напора насоса // на участке /, строится характеристика трубопровода
S2 (рис. 1.36, а). Затем, отняв от ординат характеристики насоса
(Q—Н)ц ординаты характеристики трубопровода S2, строят
характеристику насоса (Q-H)na, приведенную к узловой точке а.
Такая характеристика называется дроссельной. Складывая
абсциссы характеристик насосов fQ—#)х и (Q—H)IIa при одинаковых
напорах, получают суммарную характеристику и определяют
рабочую точку А.
Если уровни жидкости в источниках ^ и §г различные,
то при построении характеристики (Q—#)ца это нужно учитывать
следующим образом: а) при ^1>^2 разность отметок
вычитается из ординат характеристики (Q—H)IIa\ б) при ^<4^ разность
отметок прибавляется к ординатам характеристики (Q—Н)11а.
Определение режимов параллельно работающих насосов
аналитическим методом. Если т одинаковых насосов работают на общий
водовод, то для получения их суммарной характеристики EQ—Я
необходимо сложить их подачи при одинаковом напоре. Решим
уравнения характеристик насосов (1.24) относительно Q и
проведем их сложение:
<2/ = Q// = --- = Qm= V^1* (1.37)
где Н— напор, равный для всех параллельно работающих насосов;
Qi = Qii = .~=zQm— подачи параллельно работающих насосов.
Суммарная абсцисса при напоре Н
^Q^Qj + Qu+^'+Qm^mY^L . (1.38)
Решая уравнение (1.38) относительно Я, приведем его к виду,
62

аналогичному уравнению характеристики Q—Н для
индивидуального насоса:
H = a0--^(2Qf. (1.39>
Выражение (1.39) является уравнением суммарной напорной
характеристики т параллельно работающих одинаковых насосов.
Для определения параметров общей режимной точки Qa = %Q
и НА решим совместно уравнения (1.39) и (1.34).
Для режимной точки А справедливы условия НА = НС и Qa = Qc*
где НА и Qa — соответственно напор и подача насосов; Нс и Qc —
напор и расход в трубопроводе.
Тогда
a0~^(2QHy = HP+SQ2c.
Решая последнее уравнение относительно QA, при условии?
SQh=Qc=Qa получим
Q _ ./ *о-"г
Ча V s+^.
Определив QA, по уравнению (1.39) вычисляем напор На'-
Подсчитав параметры режимной точки QA и НА, можно
определить подачу каждого из параллельно работающих насосов. Для
этого в уравнение (1.37) необходимо подставить значение НА:
_ Q=Va°-H* .
По уравнению (1.27) определяют мощность насоса.
КПД насосов подсчитывают по формуле
П - PgQH/N.
Если дли параллельной работы используются разные насосы, та
их суммарная напорная характеристика выражается уравнением
л и V а01а21Г\' V^oTT^aT „ fl2/*2// . „ „
Уа21 + Уа2ПУ (У «2/ +У«2//)2
(72/ — постоянные параметры характеристики первого насоса; а0// №
<Ь// — второго насоса; £ — поправочный коэффициент: & =
2 У а0/ д0//
"о/ + аоп
Если параллельно работающие насосы находятся на значитель-
6$

ном расстоянии друг от друга, то дроссельную характеристику
насоса // (приведенная к точке а) получают путем вычитания из
уравнения напорной характеристики насоса // уравнения
характеристики соединяющей линии, т. е.
#а = ifhn — a2!IQ2n) — [{fi — Ь) + S2Q]f]
или
#а = До// — (11 — I г) + (<кп — Sa) Qih
Уравнение суммарной напорной характеристики параллельно
работающих насбсов получают сложением уравнений дроссельной
характеристики насоса // и уравнения характеристики насоса /.
Рис. 1.37. Построение суммарной характеристики двух различных насосов при их
последовательной работе:
а — характеристики; б — схема установки
Последовательная работа насосов. Последовательным
называется такое включение, при котором напорный патрубок первого
насоса соединяется со всасывающим патрубком второго (рис.
1.37,6).
Насосы соединяются последовательно для увеличения напора в
сети. На рис. 1.37, а приведены характеристики трубопроводов 5i
и Si+S2, разнотипных насосов (Q—H)i и (Q—Н)и и построена их
суммарная напорная характеристика (Q—H)i+u. Последнюю
получают путем сложения ординат напоров насосов при одинаковых их
подачах. Например, чтобы определить положение точки Л',
принадлежащей суммарной характеристике насосов, необходимо при
64

подаче Qi слояшть отрезки Qi—Аг и Qi—/. Повторяя
аналогичные построения для других точек, получим суммарную
характеристику (Q—H)WI.
Каждый из насосов при раздельной работе на трубопровод с
характеристикой Siv (жидкая среда поступает в бак Би задвижка
г закрыта) имеет подачу Qi и Qu при напорах Hi и Нп.
Мощность и КПД первого насоса определяются по точкам 2 и 5, а
второго— 3 и 6. При совместной работе насосов на тот же трубопро-
Рис. 1.38. Влияние геометрической высоты подъема жидкой среды на работу
насоса:
а — характеристики; б — схема насосной установки
вод режим их работы характеризуется рабочей точкой А со
следующими параметрами: подача Qi+ц, напор Hi+ц. Из анализа
характеристик следует, что последовательное включение насосов
приводит не только к увеличению напора, но и подачи, которая
возрастает, если ее не ограничивать.
Если по условиям задачи требуется сохранить прежний расход
(например, Qi), но поднять жидкую среду на высоту 2#г, в 2 раза
большую (жидкая среда поступает в бак Б2 при закрытой
задвижке в), то характеристика сети трубопроводов изобразится кривой
Si + S2> а рабочая точка перейдет в положение А'. Этой точке
соответствует подача насосов QT при суммарном напоре Н1 + Нц.
Мощность и КПД насоса / по-прежнему характеризуются точками
2 и 5, а насоса II — точками 4 и 7.
Последовательное соединение насосов на одной насосной
станции в практике водоснабжения осуществляется редко по следую-
Г). Б. В. Карассв
65

щим причинам: замена двух последовательно соединенных насосов
одним (большим одноступенчатым), обеспечивающим суммарный
напор, всегда экономически более целесообразна; для создания
высоких напоров промышленностью выпускаются
многоступенчатые насосы.
Влияние изменения геометрической высоты подъема жидкой
среды на работу насоса. Геометрическая высота подъема может
изменяться за счет колебания уровня воды в источнике или напор-
Рис 1.39. К анализу неустойчивости работы насоса
но-регулирующих емкостях (резервуары чистой воды,
водонапорные башни и т. д.). В летний и зимний периоды уровень воды в
поверхностном источнике понижается, а в паводковый —
повышается. Изменение геометрической высоты подъема жидкой среды
может вызвать неэкономичный режим работы насоса, и это
необходимо учитывать при проектировании насосных станций.
На рис. 1.38 показаны характеристики и схема насосной
установки с напорным баком. Предположим, что геометрическая высота
подъема жидкой среды Нт определяется уровнем а—а. Тогда
режим работы насоса характеризуется точкой Л. При увеличении
геометрической высоты подъема до значения Нт (уровень а'—а')
характеристика трубопровода займет положение 5/ и рабочая
точка переместится в положение А\ Из анализа характеристик
следует, что повышение уровня жидкой среды в напорном баке приводит
к уменьшению подачи насоса и снижению мощности (точки / и 3),
а режим работы насоса может перейти в область низких значений
кпд.
66

Устойчивость работы насоса в сети. Рассмотрим подачу воды в
резервуар при переменном значении Яр насосом с характеристикой
Q—Я, имеющей выраженный максимум (рис. 1.39). Если расход
воды из резервуара в сеть меньше, чем поступление ее в бак, то
уровень Яр повышается, а подача насоса уменьшается. Переход от
Нб к Ягтах вызовет перемещение характеристики трубопровода 5
в положение S\ с рабочей точкой Ль При этом геометрическая
высота подъема воды Ягтах будет равна Я0 — напору насоса при
нулевой подаче. До этого положения характеристики 5 работа
насоса будет устойчивой. При дальнейшем повышении требуемого
напора характеристика трубопровода переходит в зону неустойчивой
работы насоса. Геометрическая высота подъема воды может
достигать предельного значения Япр, так как при QA2 напор насоса
будет максимальным. Но за счет'инерции жидкой среды,
движущейся в напорном трубопроводе в сторону резервуара, уровень
может повыситься до значений, больших, чем Япр, и тогда
требуемый напор станет больше максимального напора насоса
(характеристика 52). Это приведет к нарушению материального и
энергетического баланса системы насос — водовод. При восстановлении
равновесного состояния системы режимная точка Л2 перемещается
в точку Л3 — зону отрицательных расходов. Это вызовет быстрое
изменение направления движения воды в напорном трубопроводе.
Вода будет перетекать в нижний водоем, и уровень в резервуаре
понизится. Режимная точка /43 переместится в точку В, в которой
Q = 0. Но при этом напор, развиваемый насосом, будет больше, чем
требуемый, и поэтому почти мгновенно насос снова начнет подавать
воду в напорный бак, а режимная точка В переместится в точку
А\. В дальнейшем при изменении уровня Яр рассмотренное
явление, называемое компажем, может повториться.
Неустойчивость работы насоса в сети с характеристикой S2
может быть вызвана случайными небольшими изменениями подачи
AQ при колебании требуемого напора. Предположим, насос
работал в режиме Л 2 и произошло некоторое увеличение подачи AQ
(рис. 1.39). При этом требуемый напор будет меньше напора
насоса ДЯ = Ятр—Ян<0, т. е. возникает отрицательная разность на-
поров.х Это приведет к нарушению материального и энергетического
равновесия. Восстановление равновесного состояния может быть
достигнуто только за счет изменения кинетической энергии потока,
т. е. в системе будет произвольно изменяться скорость движения
воды. При уменьшении подачи возникнет положительная разность
напоров, что также приведет к изменению скорости потока в
системе. Такие же явления могут происходить при работе насоса в
режиме, соответствующем точке Л 2. Все это приводит к нарушению
устойчивости и надежности работы системы.
Условие устойчивой работы системы насос—водовод
характеризуется выражением
dHTV dHu
dQ dQ
5*
67

При подборе насосов с ns<100, у которых характеристика
Q—Я имеет выраженный максимум, следует исключать
возможности их работы в неустойчивой зоне: прежде всего соблюдать
уСЛОВИе Ягтах^Я0,.
1.16. Использование вычислительной техники для расчета
режимов работы центробежных насосов
Расчет постоянных уравнений характеристик насоса.
Использование характеристик насоса в виде аналитических зависимостей
позволяет применять электронно-вычислительные машины для
решения различных задач, связанных с использованием насосного
оборудования (см. параграф 1.10).
Поле Q—Я, представляемое в каталогах заводов-изготовителей
в виде графической характеристики (см. рис. 1.24), ограничено
напорной характеристикой Q—Я, соответствующей нормальному
диаметру рабочего колеса DmdiX (кривая 2—3); напорной
характеристикой Q—Я, соответствующей обточенному (до Z)min) рабочему
колесу (кривая 1—4); кривой одинаковых значений КПД при щ
(кривая 1—2)\ кривой одинаковых значений КПД при т]2 (кривая
3—4).
Таким образом, поле Q—Я насоса может быть описано
четырьмя аналитическими зависимостями:
кривая 2—3 Н = а0 — a2Q2\ (1.40)
кривая 1—4 Я == а'о — a2Q2\ (1.41)
кривая 1—2 Н^^СУ; (1.42)
кривая 3—4 Я = £2Q2. (1.43)
Уравнения (1.40) — (1.43) приобретают конкретный для
каждого насоса вид в том случае, если известны их постоянные. Для
уравнений (1.40), (1.41) они могут быть вычислены по
зависимостям:
ч2 П2 ' а0 = #1 + ^2Ql = #2 + a2Q2,
где Н\ и Я2— напор, развиваемый насосом при подаче
соответственно Q\ и Q2 (принимают по каталогу).
Например, Н\ и Я2 — ординаты точек 2, 3 (см. рис. 1.24), a Qb
Q2 — абсциссы соответствующих точек.
Постоянные зависимостей (1.42), (1.43) найдем по уравнению
k = H/Q2, где Я — напор, развиваемый насосом при подаче Q.
На рис. 1.40 представлена схема алгоритма расчета постоянных
величин рассмотренных уравнений.
Подбор насосов с помощью ЭВМ. Насос может работать в
конкретной системе трубопроводов, если рабочая (режимная) точка
68

расположена в поле Q—H насоса (см. рис. 1.24). При подборе
насоса с помощью ЭВМ могут быть варианты, когда требуемая
подача (Qrv) находится в пределах:
Qi<Qtp<Q2> (1-44)
Q2<QTP<Q4> (1-45)
Q4<Qtp<Q.3. (1.46)
Для каждого случая возможны три
комбинации, зависящие от требуемого напора.
Если требуемым расход больше Q\ но
условию (l.'M), но меньше Q>> (ем. рис. 1.24),
нагое сможет работах!) и системе трубопроводов
и области оптимальных КПД; если требуемый
напор будет больше напора, вычисленного по
формуле
^2
и меньше напора
= ClQ-
a2Q>
тр»
н„
'^Утр?
то режимная точка будет находиться в поле
Q—Н насоса, ограниченном пространством
1—2 Г) (ем. рис. 1.24).
При соблюдении неравенства (1.45)
требуемый напор должен находиться в пределах
"max — #0 '
Л2
" #2 Утр
'л2
" #2Чтр»
Вычисление
Goi, dzh <*ol,
a2i> K1I> Kzi
т. е. режимная точка попадет в область,
ограниченную пространством 2—6—4—5.
Пели справедливо неравенство (1.46),
насос может работать в данной системе, когда
требуемый напор лежит в интервале
**т\п == ^гУтр
И
■''max == ^о ^2Чтр-
Рабочая точка лежит в области 3—4—6.
Таким образом, при подборе насоса с помощью
г) ИМ машина должна проанализировать два
условия: но подаче и напору. Для реализации
первого необходимо знать абсциссы 1—4 поля
Q I/ насоса, они могут быть найдены путем
решения следующих систем уравнений.
ГВыЬод ОоЦ
С
Коней,
Рис.
L40. Схема
горитма
69

Для точки 1
Решение дает координаты:
Нг = k±Q2u
Нг = ao — a2Q2i.
( Начало J
Вдод п
L-.4
JE
Вдод а0{и
К
Л
'*2i,a'oi.*2<]
l.=L+1
Qrp, Ип
з:
Вычисление
Q,
%i
. Печать: / / Печать
'насос дайно] марка
го шала не насособ
подходит ' '
С Конец Л
Рис. 1.41. Схема алгоритма подбора насосов с помощью ЭВМ
70

Для точки 2
Я2 = k,Qh
Н2 — а0 — a2Q2,
откуда
Qs=/-
Для точки 3
откуда
&1 + а2 &1 + а%
Н3 = а0— a2Qs,
#0&2
' k* •+• tf«
Для точки 4
&2 ~f" ^2 ^2 "Ь а2
#4 = &2Q4,
откуда
ft
#4 = ао — a2Q4
г k2 + a9
a0k2
:2 + «2 ^а + a2
Загрузив в память машины постоянные уравнений (1.40) — (1.43)
для насосов разных марок, можно автоматически выполнять
подбор насоса. Схема алгоритма решения задачи представлена на рис.
1.41, программа — в прил. 20.
Анализ работы насосной станции второго подъема в системе
водоснабжения с башней. Определение регулирующей
вместимости водонапорной башни. Во времени водопотребление в системе
водоснабжения колеблется, это сопр ов о ж дается изменением уровня
воды в резервуаре чистой воды (РЧБ) и баке водонапорной
башни. В результате подача насосов второго подъема изменяется в
соответствии с геометрической высотой водоподъема (рис. 1.42).
При увеличении водоотбора из сети и понижении уровня воды
в баке башни подача насосов будет увеличиваться и наоборот.
Таким образом, если при определении регулирующей
вместимости водонапорной башни не учитывать изменения подачи насосов,
то она оказывается завышенной. Кроме того, завышается и
требуемая высота водонапорной башни, что приводит к неправильному
подбору насосов и неэкономичному режиму их работы.
Во избежание этого следует производить анализ совместной
работы водопроводных сооружений в течение суток. Поскольку
такой анализ требует громоздких расчетов, его удобно выполнять
с помощью ЭВМ.
71

Для решения этой задачи необходимы следующие исходные
данные:
водопотребление по часам суток, на основании которого
составляют график работы насосной станции второго подъема;
технико-экономический и гидравлический расчет водоводов и
водопроводной сети для двух характерных случаев водоотбора и
питания (максимальное водопотребление и максимальный транзит
в башню);
Рис. 1.42. Расчетная схема водопроводной сети с контррезервуаром:
/—режим при максимальном транзите в башню; 2 — при средних уровнях воды в
резервуарах; 3— режим максимального водопотребления
приведенное сопротивление коммуникаций насосной станции
SK = hK/QH,
где hK — потеря напора в коммуникациях насосной станции (для
практических расчетов Ак = 3...4 м);
сопротивление водовода
■^в == ^h.b/Qh)
где Лн. в — потери напора в водоводе при подаче насоса QH, м;
параметр аналитической характеристики сети
р _ ^С2^н1 ~~ frciQH2
где ftci, hc2—потери напора в сети при подаче насосов
соответственно Qhi, Qh2, м; Qhi, Qh2 — подача насосной станции в час
максимального водопотребления и транзита воды в водонапорную
башню; Qci, Qc2 — водоотбор из сети при подаче насосов соответственно
Qhi, Qh2 (определяется из графика водопотребления), м3/ч;
приведенное сопротивление сети
О ^С1 __ ™С2 .
72

площади резервуаров водонапорной башни и РЧВ (соь сог), м2;
расчетные отметки, соответствующие искомому расчетному
напору насосов (рис. 1.42), м;
средняя геометрическая высота водоподъема
И — Ч — Ч *з + г4 _ ' "
iir.cp г - — zcp — гср«
Среднюю отметку уровня воды в баке водонапорной башни
можно определить следующим образом:
*ср = 2Д + #тр + 2АС,
где гд — отметка земли в диктующей точке; Ятр — требуемый
свободный напор в диктующей точке; 2/г0 — потери напора в
трубопроводе от диктующей точки до места подключения водонапорной
башни при максимальном водопотреблении. (Если точек схода
потоков несколько, 2^р следует рассчитывать для каждой из них и в
дальнейших расчетах, использовать максимальное значение.)
Исходя из этих данных определяется расчетный напор насоса
для каждой ступени .(например, для двухступенчатого графика):
tfpi = 4.ср + <&i [SH + SB + Sc(1 - P)];
#p2 = #,.cp + Qh^[Sk + SB + Sc (1 - P)].
По значениям Qu\; Яр! и QH2, Hv2 подбирается насосное
оборудование и производится анализ совместной работы водопроводных
сооружений, а также определяется регулирующая вместимость
водонапорной башни.
При анализе совместной работы для каждого часа суток
вычисляют: | ,
подачу насосов
л fcto-Hri±PQ2ciSc
V а2 + SK ■
где а0 и а2 — параметры аналитической характеристики насосов;
изменение отметки уровня воды в баке башни ,
ли l_ Qh? — Qa . !
; ааИ Г" " >
1 ©1 | s
i ' \
изменение отметки уровня^ воды в РЧВ • 1
J_ Qui Qh!
<0о
АЯ2,-
где Qui — подача насосной станции первого подъема;
мощность насосоз
N = b0 + bC£9
где bo, b, а — параметры энергетической характеристики насосов;
73

напор, развиваемый насосами,
о
i*i = #о — flfev^H/i
геометрическую высоту подъема воды для (i+1) ч
24 24 24
суммы 2^i» 2^Hf' 2^'
t=l
/=1
IE
^(f/i %> ^i» &o> azt Ъа% Вг
I
Вычисление
'ВыбодОмМ
iQHlxW f
С Конец j
Рис. 1.43. Схема алгоритма анализа работы насосной станции
второго подъема в системе водоснабжения с водонапорной башней
74

Л/С
320
300
280
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
1
( ,
\^i
CJLt
~l_.
...:•••
т—
...
i
L,j
г ■
i
..j
i—
i
__]—
V
i~
-~U
•f
=j~
T1
~u.
1
J I
::-
—
—
;
-1 1
H 1
i
i
i
i
i i
i
1 \
1
1
U. 1
Ы
J L-.
:...i ]
4 6 в 10 12 14
Часы суток
Услобиые обозначения:
16 18 20 12 24
Ьтодого подъъма
работа насосной_ станции но первому Варианту
. •••••••«•• работа насосной станции по второму барианту
Рис. 1.44. Совмещенный график потребления и подачи воды
Расчет заканчивается, когда выполняется условие
Яг1 — #г25 ^ Л#> ;
где ДЯ — допустимая погрешность вычисления геометрической
высоты подъема воды.
Если условие не выполняется, то определяется новое значение
геометрической высоты водоподъема к началу первого часа для
очередного приближения по формуле
2
я,
г1
Схема алгоритма рассмотренной задачи представлена на рис*
1.43, программа — в прил. 21.
Пример 1.4. Выполнить анализ работы водопроводной сети населенного пункта
с максимальным суточным водопотреблением 20 811 м3. В результате
предварительных расчетов получен график водопотребления, приведенный на рис. 1.44.
75

Принимаем режим работы насосной станции второго подъема в две ступени:
/ — от 22 до 5 ч с подачей насосов QHi = 124 л/с; 2 — от 5 до 22 ч с подачей
Qh2=289 л/с. За сутки насосы подадут 20 811,6 м3 воды, что составляет 100%
водопотребления населенного пункта.
После гидравлического расчета водоводов и водопроводной сети на случай
максимального часового водопотребления (с 9 до 10 ч) и максимального
транзита воды в башню (с 21 до 22 ч) получены следующие данные: потери напора при
подаче насосов QH2—289 л/с в коммуникациях насосной станции hK—3,4 м, в
водоводах /iB=7,5 м, в водопроводной сети при максимальном водопотреблении
от точки примыкания водовода к водопроводной сети до водонапорной башни
Ас1=16,2 м, при максимальном транзите воды в башню ftC2=30,5 м.
Подсчитаем сопротивления отдельных участков системы: коммуникаций
насосной станции второго подъема
SK =
водоводов
5В =
водопроводной сети
Aci
пк
<&
К
'"В
3,4
2892
7,5
2892
= 0,0000407 (с/л)2-м;
= 0,0000897 (с/л)2-м;
16 2
?0-7 = ~QH22-PQC2, = 289*-0.413.332,8* = 0,°0043 ^^
где Р—параметр аналитической характеристики сети:
/*c2Qh2 — hclQl2 30,5 • 2892 —16,2- 2892
= ^caQfi— hciQc2 = 30,5-332,82—16,2.173,62 =0,
Подачу насосов первого подъема принимаем равномерной в течение суток:
Qgvt 20 811,6 л лл ,
q = ^сут = --!— = 240,9 л/а
чп 24-3,6 24-3,6 '
Геодезические отметки определяем из схемы вертикальной планировки:
земли у водонапорной башни
земли в диктующей точке
среднего уровня воды в РЧВ
г3.б= 136,3 м;
гд= 133,6 м;
гср = 128,8 м.
Средняя отметка уровня воды в баке водонапорной башни составляет
2ср = гД + ^тр + SAc,
где Ятр — требуемый свободный напор в диктующей точке (принимаем Ятр =
= 18 м), м; 2Лс — сумма потерь напора в трубопроводе от диктующей точки до
места подключения водонапорной башни при максимальном водопотреблении
(принимаем 2/10=7,3 м).
Тогда.средняя отметка воды в баке водонапорной башни
гср = 133,6 + 18,0 + 7,3 = 158,9 м;
•средняя геометрическая высота подъема воды • >
яср = zc'p — г"ср = 158,9 — 128,8 = 30,1 м;
76

Табл. 1.4. Параметры аналитических характеристик насосов

Водопотребление,
л/с
138,8
107,0
109,3
109,9
159,1
273,3
301
311,4
311,4
332,8
311,4
311,4
292,3
273,3
273,3
292,3
286
273,3
298,7
298,7
299,1
173,6
133,1
110,5
Марка
насоса
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Количество
насосов
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
Параметры
До
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80,7
80т?
80,7
80,7
80,7
80,7
1
1
«2
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
0,00084
Ь0
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
29,824
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
28,824
ь
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
2,397
а
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
0,725
Табл. 1.5. Гидравлические и геометрические данные
so
и
* 2
о S
х <и
а «Я
85
8*
§12
о 5г
Е в
о
си
я
п 6
к
Я °
с «
58
о,
В
&
о
S
о.
&
6
я
§
г
о
»
О)
и
к и
за
Сопротивление
коммуникации насосной станции
1 второго подъема SR
8 -
«о
к*!
£ я
сил
Площадь
а
к
1
ее
со »
аЗ
S
«1
3
•0
о а>
Допустимая погрешнс
вычисления геометрич
ской высоты ЛЯ, м
240,9 0,00043 0,4130,0000897 0,0000407 30,1 100 900 0,001
расчетный напор насосов первой ступени
Ярх = #ср + <g, [5К + SB+ SG.y (1 — Р)] => 30,1 + 1242-0,0000407 +
+ 0,0000897 + 0,00043 (1 — 0,413) = 36,0 м;
второй ступени
Яра = #ср + Ql2 [Sk + SB + Sc.y (1 - P)] = 30,1 + 2892- 0,0000407 +
+ 0,000897 + 0,00043 (1 — 0,413) = 62,1 м.
77

Таким образом, на первой ступени работы насосная станция должна подавать
QHl=124 л/с при напоре #р1 = 36 м, а на второй — Qh2=289 л/с при напоре
Яр2=62,1 м.
Из полученных параметров следует, что возможны несколько вариантов
установки насосного оборудования. Для анализа примем два варианта.
1. На первой ступени работает один насос Д500-65, на второй — два насоса
этого же типа. Параметры аналитических характеристик: ао=80,7, а2==
==0,00084 м-с2/л2, &0=28,824, 6=2,397, а=0,725.
2. На первой ступени работает один насос Д500-36 с параметрами
аналитических характеристик: а0=41,7 м, а2=0,00028 м-с2/л2, Ь0=Ы, 6=^1,627, а=
=0,871; на второй — один насос Д1250-65 с параметрами аналитических
характеристик: ао=76?5 м, а2=0,0001 м-с2/л2, 60= 104,8, 6=0,413, а=1.
Для выбора наиболее рационального варианта следует выполнить анализ
совместной работы сооружений по первому и второму вариантам. Решим эту задачу,
используя программу «W.BAS» (прил. 21), составленную в соответствии со схемой
на рис. 1.42. Ввод исходных данных осуществляется из двух файлов, которые
предварительно записываются на магнитный диск (можно работать в режиме
диалога). В табл. 1.4 и 1.5 представлены примеры подготовки исходных данных.
Результаты расчета совместной работы насосов, водоводов и
водопроводной сети с контррезервуаром по двум вариантам приведены в табл. 1.6,
1.7 и на рис. 1.44. Высота водонапорной башни
Часы
суток
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
П
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Марка
насоса
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500г65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
Д500-65
#б
Табл.
Количество
насосов
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
= 158,9—136,3 =22,6 м.
1.6. Результаты расчетов

Геометрическая высота
подъема, м
41,7615
42,7579
44,7005
46,4017
47,9344
47,7679
46,7606
45,1542
43,4487
41,9109
39,9851
38,7803
37,689
37,1953
37,2511
37,3016
36,8^44
36,5962
36,7092
36,14
35,6237
35,1447
38,2138
39,6792
Подача
насоса, л/с
173,921
168,955
164,99
161,318
163,118
244,877
254,832
261,711
265,907
275,464
274,23
277,067
274,817
271,456
271,322
275,731
275,284
272,884
278,69
280,013
281,305
257,059
180,514
175,615
Напор
насоса, м
55,2913
56,7216
57,8339
58,8403
58,3498
68,1074
67,0627
66,3166
65,8516
64,7651
64,9075
64,5791
64,8398
65,2255
65,2407
64,7342
64,786
65,0622
64,3896
64,2345
64,0822
66,8234
53,3284
54,7939
Затраты
электроэнергии,
кВт-ч
129,731
127,634
125,947
124,376
125,147
214,121
218,707
221,848
223,752
228,059
227,506
228,778
227,769
226,258
226,198
228,179
227,978
226,901
229,504
230,095
230,671
219,726
132,49
130,443
Примечание. За сутки потребление энергии составит 4731,82 кВт-ч,
водопотребление — 20 811,6 м3, подача насосов^-20 811,9 м3. Регулирующий объем
бака башни—-1454,8 м3, РЧВ — 1790,46 м3. Высота бака башни— 14,548 м„
РЧВ— 1,98939 м.
78

Табл. 1.7. Результаты расчетов
Часы
суток
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Марка
насоса
Количество
насосов

Геометрическая высота
подъема, м
Д500-36 1 35,4317
Д500-36 1 33,7664
Д500-36 1 33,3069
Д500-36 1 32,8827
Д500-36 1 32,5478
Д1250-65 1 30,954
Д1250-65 1 32,0883
Д1250-65 1 32,3958
Д1250-65 1 32,411
Д1250-65 1 32,4247
Д1250-65 1 31,9076
Д1250-65 1 31,9712
Д1250-65 1 32,0286
Д1250-65 1 32,5632
Д1250-65 1 33,5331
Д1250-65 1 34,4027
Д1250-65 1 34,6957
Д1250-65 1 35,1184
Д1250-65 1 35,8223
Д1250-65 1 35,8077
Д1250-65 1 35,7946
Д1250-65 1 35,7729
Д500-36 1 39,1256
Д500-36
1
36,6706
Подача
насоса, л/с
107,377
108,902
111,855
114,089
127,433
298,418
302,677
304,73
304,693
310,683
305,941
305,783
300,526
294,307
291,801
294,484
292,057
287,658
292,555
292,593
292,736
264,149
82,5036
92,546
Напор
насоса, м
38,4716
38,3793
38,1968
38,0554
37,153
67,5947
67,3387
67,2139
67,2162
66,8476
67,14
67,1497
67,4684
67,8384
67,9852
67,8279
67,9703
68,2253
67,9412
67,939
67,9305
69,5225
39,7941
39,3019
[Затраты элект-
1 роэнергии,
| кВт»ч
146,568
147,749
150,03
151,751
161,94
228,047
229,806
230,654
230,638
233,112
231,154
231,089
228,917
226,349
225,314
226,422
225,42
223,603
225,625
225,641
225,7
213,893
126,969
134,962
Примечание. За сутки потребление энергии составит 4881,35 кВт-ч,
водопотребление—-20 809,4 м3. Подача насосов — 20 809,8 м3. Регулирующий объем
бака башни — 512,159 м3, РЧВ — 3385,77 м3. Высота бака башни — 5,12159 м,
РЧВ — 3,76197 м.
Регулирующий объем бака башни по первому варианту
по второму
W'6 = 1454,8 м3,
Wl = 512,2 м3.
При сопоставлении результатов расчета видно, что потребление энергии
незначительно больше по второму варианту, однако регулирующая вместимость
башни приблизительно в 3 раза меньше, чем по первому.
Выбор экономичного режима работы насосной станции второго
подъема в безбашенной системе водоснабжения. Подача насосов,
питающих безбашенную систему водоснабжения, в течение
каждого часа суток равна водопотреблению из сети.
Поскольку подача изменяется каждый час, то и напор,
развиваемый нерегулируемыми насосами, колеблется в широких
пределах, часто намного превышая требуемый. Это приводит к созданию
и системе водоснабжения излишних напоров и перерасходу
электроэнергии. Требуемый напор у насосов для каждого часа суток
#тр = Hvi + hKi + hBi + 2ft,
Cii
79

где Hvi — геометрическая высота подъема воды; hKi — потери
напора в коммуникациях насосной станции; hBi — потери напора в
водоводах; 2йСг'—потери напора в водопроводной сети (от точки
подключения водоводов до диктующей точки).
Геометрическая высота подъема воды
Нц — zn — 2ср + Azt + #Тр.д>
где 2Д — отметка земли в диктующей точке; гср — отметка оси
насосов; Агг- — изменение уровня воды в РЧВ; Ятр.д — требуемый
напор в диктующей точке.
Изменение уровня воды в РЧВ
где Qui — подача воды насосной станцией первого подъема; QCi —
водоотбор из сети; со2 — площадь резервуара чистой воды.
Откуда
Ятр = 2д-гд+ Q»i-Q«i +HJX+Q2ci[SK + S}i + Sc(l-P)l
Напор, развиваемый насосом (или группой насосов),
Hi = ао — (hQZi.
С уменьшением водоотбора из сети, а следовательно, и подачи
воды требуемый напор насоса для обеспечения требуемого напора в
диктующей точке также уменьшится, а фактически развиваемый
напор увеличится. Для максимального приближения в различные
часы суток фактически развиваемого насосом напора к требуемому
целесообразно регулировать подачу насоса изменением частоты
вращения его рабочего колеса.
Требуемая частота вращения колеса у регулируемого насоса
определяется по формуле
ПреГ = »Ворм]/^-(Яг~ЯТР0- <L47>
При выборе экономичного режима работы насосной станции
следует рассчитать требуемые напоры для каждого часа и
характер их изменений при колебаниях водоотбора, затем приступать к
подбору насосного оборудования и анализу его работы. Здесь
возможны различные варианты: работает один нерегулируемый насос;
работает один регулируемый насос; попеременно работают
несколько насосов различных типов; параллельно работает группа
однотипных нерегулируемых насосов; параллельно работает группа
однотипных насосов, часть из которых регулируется. Рассмотрим
второй и последний варианты.
Работает один регулируемый насос. Марка его подбирается по
максимальному часовому водопотреблению (Qcimax) и
требуемого

му в этот час напору (Ятр г). Частота вращения колеса
определяется по формуле (1.47), расход электроэнергии по уравнению
Другой вариант более сложный, для его реализации
необходимо ответить на следующие вопросы: сколько всего насосов должно*
работать в различные часы суток; сколько всего насосов
целесообразно регулировать в различные часы суток; каким способом
следует определять требуемую частоту вращения колеса у
регулируемых насосов и расход электроэнергии, потребляемой всеми
насосами.
Марку насоса подбирают таким образом, чтобы напор насоса
был равен или превышал наибольший требуемый, т. е. #^#Tpimax.
Поскольку рассматривается вариант установки однотипных
насосов, параметры аналитических характеристик их равны ао, а2*
Подача одним нерегулируемым насосом (в час максимального водо-
потребления)
о* =У-
а0— #тргтах
а2
Откуда можно определить количество насосов для подачи:
Qc % max, соответствующей часу максимального водопотребления:
ж Qczmax
т0
Qui
Полученный результат округляют до ближайшего большего
значения.
При анализе работы насосной станции следует решить, сколько'
всего насосов целесообразно регулировать. Наилучший вариант-
выявляется путем сравнения различных комбинаций насосов.
Обозначим количество регулируемых насосов mv, тогда
количество нерегулируемых
Подача одного регулируемого насоса составит:
Qx>i =
а частота вращения его колеса
Qci-твУ a,
l/ #тр* + a2 [Qa — гпяу
a0 — Я.
трг
Lvev "норм
a0
Расход электроэнергии, потребляемой всей группой насосов за*
рассматриваемый час, равен сумме расходов энергии,
потребляемой регулируемыми и нерегулируемыми насосами:
6. Б. В. Карасев
8L

Начало
I
}
Ввод SC,P,
Вычисление
1
B6/6od
fypi
I
'a0, az%b0A
HZ
Вычисление
zW
±
Вычисление
Qpi >nperh #b
=3
Вывод
(Qcf.topt&tJ
С Конец j
Рис. 1.45. Схема алгоритма анализа работы станции второго
подъема в безбашенной системе водоснабжения

n "I/ a0— #трг
+ в( n»e* )2~a\Qci~m»V
\ %орм / L mP
После расчетов всех вариантов производят их сопоставление. К
проектированию следует принять наиболее экономичный. На рис.
1.45 представлена схема алгоритма анализа параллельной работы
с-кд.1
Резврбиар
- =g- Q
о
i-awnuf'
Резервуар;
Скб.т W.(m-i) Ск6.э Ш.2 №1
Скб.т
Рис. 1.46. Схемы размещения водопроводных скважин:
а «— концентричного; б — рядного
нескольких насосов, часть из которых регулируемые, программа —
в прил. 22.
Расчет группы насосов на скважинах с подачей воды по одному
водоводу в напорный резервуар. Расчет подачи насосов из
нескольких скважин в один напорный резервуар зависит от взаимного
расположения скважин и схемы подсоединения их к общему
напорному водоводу. Если скважины расположены по схеме,
приведенной на рис. 1.46, а, то при равных условиях (одинаковых насосах,
удельных дебитах скважин и сопротивлениях коммуникаций)
подача воды из всех скважин будет одинаковой.
Требуемый напор у насоса
Hi = Яг + -2L + 5KQ? + SB (mQif,
где #г — геометрическая высота подъема воды; Qi — дебит
скважины; q — удельный дебит одной скважины; р — коэффициент^
учитывающий уменьшение удельного дебита скважины из-за
взаимного влияния скважин; т — количество скважин.
Подача насоса из каждой скважины (рис. 1.46, а) может быть,
рассчитана по зависимости
Qt-
УШ
+ 4(a0-Hr)(a2 + S1{+mzSByr
1
?Р
*(<h + Sx + m*SB)
Большие трудности возникают при расчете совместной работы не-
66*
83

скольких скважин, присоединенных к общему водоводу по схеме
(рис. 1.46, б), и при различном их взаимодействии.
Режим совместной работы всех сооружений таких систем
подачи воды определяется по уравнениям, полученным для насосов
каждой скважины:
т
(2*)'».
s„ = -
/=1
*SBm —-
S —
°В2
т
(2*)
/=1
(2<ь)Ч+
«=1
■(2*
*=1
Qi
-Qx)2^
-Q,)2
*//+••
*//
t
•+&sm
где SBm — условное сопротивление, (с/л)2-м, всех общих участков
водовода для каждой из т скважин при отборе из нее воды с
расходом Qi, л/с.
Подача каждого насоса Qi для заданной высоты водоподъема
НТг при известном SBi определяется по формуле
Qi —
г rг
2(SKi+ai« + SB«)
При расчетах SBi можно определить, только зная дебиты
скважины Qi, поэтому расчет ведут методом последовательного
приближения с помощью ЭВМ. Для его выполнения в память
машины вводятся исходные данные q%, fr, SKi, Si9 aoi7 a2u Hv% и
задают начальные значения Qi (можно брать любые положительные
числа). После пуска на счет машина определяет очередные
значения 5В£ и Qi. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет
достигнута требуемая точность:
|Qfi-Qi(/+i)l<AQ,
где AQ — заранее введенное в машину значение, зависящее от
требуемой точности.
Схема алгоритма решения задачи приведена на рис. 1.47,
программа — в прил. 23.
,.84

If
1 I
5
=1
=0
ддоо qi%piti
fSKi,Si,ao[,a2i]
S:=S+Q(
L~l + 1
1:4
i-1
5
Вычисление
5вц, QfOH),
1QU
I
*w+f
/:=/+*
/: =
//0/7?
Да
/to?
Печать. 7
'требуемая I
. точность *
] не doc ma- j
гается
Рис. 1.47. Схема алгоритма расчета скважин, работающих на один
напорный резервуар

1.17. Основные детали и конструктивные узлы
центробежных насосов
Конструкции центробежных насосов весьма разнообразны.
Однако все они включают следующие основные детали: рабочее
колесо, подвод, отвод (корпус), вал, уплотнения, подшипники.
Рабочее колесо предназначено для преобразования
энергии и передачи ее подаваемой жидкой среде. Существует несколько
конструкций рабочих колес. Закрытое рабочее колесо с
односторонним входом (рис. 1.48) состоит из заднего (внутреннего) диска,
который к центру переходит в ступицу для закрепления колеса к
валу, и переднего (внешнего) диска. Между дисками размещены
лопатки, имеющие цилиндрическую либо пространственную
форму. У рабочих колес водопроводных насосов обычно 6—8, а у
канализационных 1—4 лопатки. Для небольших насосов иногда вы-
Рис. 1.48. Рабочее колесо центробежного насоса с односторонним входом:
а — разрез; б — общий вид; 1 —■ передний (внешний) диск; 2 — лопатка; 3 — задний
(внутренний) диск; 4 — ступица
Вид к
Рис. 1.49. Рабочее колесо центробежного насоса
открытого типа:
У— лопатка; 2 —задний диск; 3 — ступица
86

полняются рабочие колеса открытого типа (рис. 1.49).
Отличительной их особенностью является отсутствие переднего диска.
При этом колесо с малым зазором сопрягается с передней крышкой
насоса. Такие насосы имеют пониженный КПД ввиду увеличения
гидравлических потерь.
Рабочие колеса с двусторонним входом (рис. 1.50) имеют
большие подачи, чем рабочие колеса одностороннего входа при
одинаковых диаметрах D. На рис. 1.51 представлено колесо канализаци-
Рис. 1.50. Рабочее колесо центробежного насоса с двусторонним входом:
а — разрез; б — общий вид; 1 — внутренний диск со ступицей; 2 — лопатка; 3 —
внешний диск
онного насоса. В большинстве случаев рабочие колеса
изготовляются путем заливки металла в форму и только в отдельных
случаях для крупных насосов диски и лопатки получают отдельно
и соединяют путем сварки. Для изготовления рабочих колес в
основном используется чугун, обеспечивающий достаточную
прочность, позволяющий упростить технологию производства и
сократить их стоимость. У крупных насосов в рабочих колесах при
вращении от действия центробежной силы возникают большие
напряжения, способные разрушить металл. В этом случае колеса
выполняются литыми из обычной
углеродистой стали, прочность
которой по сравнению с чугуном
значительно выше. Для
специальных насосов (багерные,
землесосы), перекачивающих жидкую
среду, содержащую абразивные
материалы, рабочие колеса
выпускаются из марганцовистой и
другой легированной стали,
обладающей повышенной твердостью.
В отдельных случаях для
специальных насосов поверхности
проточной части рабочего колеса
футеруются, т. е. облицовывают- рис< L5l. Рабочее колесо канали-
ся различными материалами зационного насоса
87

(эластичными, антикоррозийными и т. д.). Для подачи жидкой
среды с повышенными коррозирующими свойствами используются
насосы с рабочими колесами из бронзы. В кислотных насосах
применяются рабочие колеса из специальных сплавов (железокрем-
ниевый, железохромистый, титановые). В последние годы для
изготовления рабочих колес широко используются различные
пластмассы и полимерные материалы.
Рис. 1.52. Конструктивные схемы подводов:
а — осевой цилиндрический; б — осевой конфузорный; в — осевой диффузорный; г —
боковой; д — полуспиральный
Подвод (подводящее устройство), устанавливаемый на
всасывающей стороне насоса, обеспечивает вход жидкой среды во
всасывающую полость рабочего колеса с наименьшими
гидравлическими потерями. У центробежных насосов подводы бывают
осевые (рис. 1.52, а—в), боковые (рис. 1.52, г) и полуспиральные
(рис. 1.52, д). Осевые подводы могут быть цилиндрическими (рис.
1.52, а), коническими сходящимися (конфузорными) (рис. 1.52, б)
и коническими расходящимися, т. е. диффузорными (рис. 1.52, в).
Осевой подвод выполняется в виде патрубка, отлитого как одно
целое с передней крышкой насоса. Наименьшие гидравлические
потери обеспечиваются при осевом подводе, однако он увеличивает
габариты насоса в осевом направлении и поэтому используется
для насосов небольших размеров. Боковой подвод (рис. 1.52, г)
более компактен, но отличается наибольшими гидравлическими
потерями, чаще используется для многоступенчатых насосов.
Полуспиральный подвод (рис. 1.52, д) делают у насосов с
двусторонним входом и у некоторых многоступенчатых насосов. К фланцу
подвода крепится всасывающая труба.
Отводы у центробежных насосов конструктивно объединены
с корпусом насоса. Они предназначены для отвода жидкой среды,
выбрасываемой рабочим колесом в напорный трубопровод.
Отводы выполняются в виде спирального или кольцевого канала либо
в виде направляющего аппарата.
Спиральный отвод (рис. 1.53, а) представляет собой канал по
окружности рабочего колеса, площадь поперечного сечения
которого при возрастании угла 0 увеличивается пропорционально
объему жидкой среды, поступающей из рабочего колеса. В спи-
88

Рис. 1.53. Схемы отводов:
■ спиральный; б — кольцевой (цилиндрический)
ральном отводе центробежного насоса не происходит
преобразование динамического напора потока в статический, так как
расширение канала отвода подбирается таким (в зависимости от
быстроходности колеса ns), чтобы средняя скорость (vCn) движения воды
в спирали была постоянной. Преобразование энергии
осуществляется в диффузоре отвода. Формы сечений каналов спиральных
отводов современных насосов показаны на рис. 1.54. Спиральные
отводы имеют наименьшие гидравлические потери и ввиду
простоты конструкции используются в одноступенчатых и
многоступенчатых насосах, предназначенных для подачи чистых жидких сред.
Насосыт предназначенные для перекачивания жидких сред с
механическими, включениями, оборудуются отводами кольцевого
типа с постоянной площадью поперечного сечения (см. рис. 1.53, б).
У многоступенчатых насосов отвод жидкой среды от рабочего
Рис 1.54. Формы сечений каналов
отводов:
а — круглая; б — очерченная дугой круга
и двумя пересекающимися прямыми; в —
форма сектора
Рис. 1.55. Направляющий аппарат:
/ — диск; 2 — лопатка; 3 — рабочее
колесо насоса
89

колеса осуществляется с помощью неподвижного направляющего
аппарата (рис. 1.55), состоящего из двух дисков, между которыми
расположены лопатки, образующие диффузорные каналы.
Направляющий аппарат, кроме отвода жидкой среды, преобразует
ее динамический напор в статический. Число лопаток у
направляющего аппарата такое же, как у рабочего колеса, или отличается
на одну единицу.
Вал насоса предназначен для передачи крутящего момента от
двигателя к рабочему колесу. Форма и конструкция вала опреде-
Рис. 1.56. Сальник с
гидравлическим уплотнением:
/ — корпус; 2 — трубка подвода воды;
3 —• натяжной болт; 4 — крышка; 5 —
кольцо гидроуплотнения; 6 — набивка;
7 — грундбукса; 8 — вал; 9 —
защитная втулка
ляются конструкцией насоса. Материалом для его изготовления
служит конструкционная сталь. Для насосов, перекачивающих
жидкие среды повышенной агрессивности, валы выполняются из
специальной легированной стали. Рабочее колесо крепится к валу
шпоночным соединением. На одном из концов вала (также на
шпоночном соединении) крепится полумуфта для соединения с валом
двигателя.
Уплотнения применяются для предотвращения утечек
жидкой среды через зазоры при сопряжении вращающихся и
неподвижных частей насоса. При сопряжении вала с корпусом
насоса используются сальниковые уплотнения. Большинство
современных насосов снабжены сальниками с гидравлическим
уплотнением (рис. 1.56). Корпус сальника отливается как одно целое с
крышкой или корпусом насоса. На вал навинчивается защитная
втулка, предохраняющая его от изнашивания. В отдельных
случаях (насосы с двусторонним входом и многоступенчатые) с
помощью предохранительных втулок крепятся рабочие колеса. Чтобы
исключить изнашивание корпуса сальника, в него
запрессовывается бронзовая грундбукса. В пространство сальника
закладывается хлопчатобумажный просаленный жгут, который поджимается
крышкой с натяжными болтами. С помощью металлического
кольца, к которому от отвода насоса под давлением подается вода по
трубке, обеспечивается самоуплотнение сальника.
Для уменьшения перетекания жидкой среды из области с поло-
90

жительным давлением в область всасывания с внешней стороны
рабочего колеса используются уплотнения, показанные на рис.
1.57. Снижение расхода перетекаемой жидкой среды в таких
уплотнениях достигается за счет значительных потерь напора в
зазоре А уплотнения. Величину зазора выбирают в зависимости от
диаметра рабочего колеса. Чем больше путь протекания жидкой
среды в зазоре, тем надежнее уплотнение. Поэтому уплотнения
кольцевого типа (рис. 1.57, а) используются в низконапорных на-
Рис. 1.57. Конструкции уплотнений:
а — кольцевое; б — угловое; в — лабиринтное; / — рабочее колесо; 2 — вращающееся
уплотнительное кольцо; 3 — уплотнительное кольцо (неподвижное); 4 — корпус насоса
сосах, углового типа (рис. 1.57, б)—в средненапорных и
лабиринтного типа (рис. 1.57, в)—в высоконапорных насосах. Такие
уплотнения значительно повышают объемный КПД насоса.
В насосах используются подшипники качения
(шариковые, роликовые) и скольжения. Тип подшипника определяется
конструкцией насоса. Для уменьшения трения и предотвращения
разрушения подшипники смазываются консистентным (солидол,
литол и др.) или жидким (автол, турбинное масло) смазочным
материалом. В последнем случае для подшипника делается
специальная камера (масляная ванна), куда заливается масло.
Подшипники скольжения с лигнофолевыми или резиновыми вкладышами
смазываются водой без примеси песка или других абразивных
включений.
1.18. Сила осевого давления и способы ее уравновешивания
Несимметричность рабочего колеса с односторонним входом
приводит к возникновению осевой силы, направленной в сторону,
противоположную потоку жидкой среды при входе в колесо. Эта
сила смещает рабочее колесо, и, если ее не уравновесить, колесо
войдет в соприкосновение с корпусом, что вызовет его поломку.
Для уравновешивания осевой силы давления в современном на-
сосостроении существуют различные способы. Одним из наиболее
эффективных является применение рабочих колес с двусторонним
входом. Случайные небольшие осевые силы, которые могут
возникать в результате неравенства давлений с противоположных сто-
91

рон входа, воспринимаются установочными кольцами или ради-
ально-упорными подшипниками,
В одноступенчатых насосах с рабочими колесами
одностороннего входа на внешней стороне заднего диска имеется уплотнение
с таким же диаметром, как на входе. Через отверстия в заднем
диске жидкая среда, протекающая через зазор уплотнения, отводится
во всасывающую полость. Таким образом, давление под
уплотнением будет близко к рь что исключает возникновение осевой силы.
Рис. 1.58. Конструктивная схема уравновешивающего устройства
(гидравлической пяты):
1 — вал; 2 — рабочее колесо; 3 — кольцевой зазор; 4 — промежуточная камера; 5 —
трубка; 6 —разгрузочная камера; 7 — уравновешивающий диск; 8 — защитная втулка
Для восприятия случайных.осевых сил используются радиально-
упорные подшипники.
В многоступенчатых насосах уравновешивание осевой силы
давления достигается зеркальным и попарно симметричным
расположением колес. Этот способ эффективен, но приводит к
значительному усложнению конструкции и увеличению массы корпуса
насоса.
В многоступенчатых секционных насосах осевая сила давления
уравновешивается специальным устройством — уравновешивающим
диском (гидравлической пятой) (рис. 1.58). Рабочие колеса
насоса и уравновешивающий диск в осевом направлении закреплены
на валу защитными втулками. Разгрузочная камера трубкой
соединена со всасывающей полостью первой ступени, а промежуточная
камера через кольцевой зазор сообщается с напорной полостью
последней ступени насоса. Давление р'*>ри следовательно, сила
давления на диске будет направлена против силы осевого давления
и уравновешивает ее. Рассмотренная система уравновешивания
характеризуется саморегулирующей способностью: при
возникновении случайной силы, превышающей силу уравновешивания,
зазор между камерами уменьшится, что приведет к повышению р', и
сила осевого давления снова уравновесится.
Недостатком рассмотренного способа является снижение
объемного КПД насоса ввиду повышенных утечек жидкой среды через
зазор.
92

1.19. Горизонтальные центробежные насосы
Горизонтальные центробежные насосы составляют наиболее
обширную группу лопастных насосов, используемых во всех
отраслях народного хозяйства. Конструктивное исполнение их
весьма разнообразно. В данном параграфе рассматриваются
горизонтальные центробежные насосы, широко применяемые в водопро-
водно-канализационных системах.
На рис. 1.59 показан одноступенчатый центробежный
консольный насос типа К. Его рабочее колесо с односторонним входом с
Рис. 1.59. Горизонтальный центробежный насос (тип К):
а — разрез; б — общий вид; / — ввод (всасывающий патрубок); 2 — пробки отверстий для:
подключения приборов, измеряющих давление; 3 — рабочее колесо; 4 — пробка отверстия
для подключения вакуум-насоса; 5 — напорный патрубок; 6 — корпус (спиральный отвод) -г
7 — кронштейн; 8 — грундбукса; 9 — защитная втулка; 10 — набивка сальника; 11 — крышка
сальника; 12 — вал; 13 — шариковый подшипник; 14 — распорная втулка; 15 — щуп; 16 —
корпус подшипников с масляной ванной; 17 — распорная втулка; 18 и 19 — полумуфты;
20 — шпонка; 21 — крышка подшипника; 22 — станина; 23 — кольцо гидроуплотнения; 24 —
корпус сальника; 25 —защитные кольца; 26 — пробка; 27 — крышка; 28 — накидная гайка;
29 — шпонка; 30 — разгрузочные отверстия; 31 — уплотняющие кольца
93

помощью цилиндрической шпонки и накидной гайки закреплено на
валу, на противоположном конце которого имеется полумуфта. Вал
вращается на двух опорах — шариковых подшипниках,
установленных в корпусе. Для смазывания подшипников в корпусе
имеется масляная ванна. Рабочее колесо размещается в корпусе
накоса, который представляет собой чугунный спиральный отвод.
С торцевой стороны корпус закрывается съемной крышкой,
выполненной как одно целое со всасывающим патрубком (подво-
Рис. 1.60. Разрез горизонтального центробежного моноблочного насоса
(тип КМ):
/ — иасос; 2 ■— вал; 3 — фонарь; 4 — фланцевый щит; 5 — электродвигатель
дом). Напорный патрубок у всех насосов типа К в зависимости от
условий монтажа может быть повернут на 90°, 180 и 270°. Вал
насоса, защищенный от изнашивания втулкой, проходит через
сальник, корпус которого отливается вместе с корпусом насоса. Для
уравновешивания осевой силы давления на рабочем колесе
имеются двустороннее уплотнение и разгрузочные отверстия. Для за-
Болнения корпуса насоса жидкой средой перед запуском в верхней
его части предусмотрено отверстие. Через сливное отверстие,
закрытое пробкой, производится опорожнение корпуса насоса.
Сальник насоса имеет гидравлическое уплотнение.
Отличительной особенностью центробежного консольного
моноблочного насоса (рис. 1.60) является отсутствие опорной стойки.
Корпус насоса через фонарь непосредственно крепится к
фланцевому щиту электродвигателя, на удлиненном валу которого
закреплено рабочее колесо. Благодаря такой конструкции насоса
значительно сокращается длина агрегата (насос —
электродвигатель).
Насосы типа К и КМ (ГОСТ 22247—76) предназначены для
подачи чистой воды и других чистых жидких сред температурой
до 105 °С. Подача их составляет 4,5...360 м3/ч при напоре 8,8...90 м.
.Эти насосы в соответствии с ГОСТ имеют следующие маркировки:
<94

Рис. 1.61. Горизонтальный центробежный насос с двусторонним входом (тип Д):
а *—< разрез; б — общий вид; / — радиально-упорный шариковый подшипник; 2, 15 — радиальные подшипники скольжения; 3 — корпус
сальника; 4 — гайка специальная; 5 — грундбукса; 6 — защитно-упорная втулка; 7 — трубка гидравлического уплотнения; 8 — крышка корпуса
насоса; 9 — полуспиральный подвод; 10 — защитно-уплотняющее кольцо; // — рабочее колесо; 12 — шпонка; 13 — пробка отверстия для
подключения вакуум-насоса; М — вал; 16 «—корпус подшипника; 17 —пол у муфта; /5 —резиновые втулки; 19 — шпонка; 20 — кольцо гидро-
уплогнения; 21 — спиральный отвод; 22 — кронштейн; <# — масляная ванна; 24'— подвижное кольцо; 25 — крышка подшипника ' '

K-Q/H и KM-Q/ff (К—консольный; КМ — консольный
моноблочный; Q — подача, м3/ч; Н — напор, м, при максимальном значении
КПД).
Относительно большой группой представлены одноступенчатые
насосы консольной конструкции типа ХО (химический
обогреваемый) (ГОСТ 10168—75). Они предназначены для перекачивания
мимически активных и нейтральных жидких сред с твердыми
включениями размером до 0,2 мм, концентрация которых не более 0,1%.
'12 4 3 V
S
Рис. 1.62. Схемы движения
жидкой среды в
многоступенчатых насосах:
а — типа М; б — типа МД; в —
типа МС
Плотность перекачиваемой среды не более 1850 кг/м3, температура
ют —40 до 200 °С. Насосы выпускают с подачами 2...360 м3/ч при
«апоре 10...150 м.
В отличие от насосов типа К У насосов типа ХО в передней
крышке имеется полость, через которую пропускается горячая
вода для подогрева перекачиваемых жидких сред. Вал насоса
имеет двойное торцевое уплотнение.
Маркировка насосов: XO-QJH (X —химический консольный
на отдельной стойке; О — обогреваемый; Q4 — подача, м3/ч; Н —
напор, м).
Горизонтальный центробежный насос с двусторонним входом
типа Д (ГОСТ 10272—87) показан на рис. 1.61. Его рабочее
колесо закреплено на стальном валу с помощью цилиндрической
шпонки и защитно-упорных втулок. Вал вращается в двух подшипниках
скольжения с кольцевым смазыванием. Случайные осевые силы
.давления воспринимаются радиально-осевым шариковым подшип-
- ником. Корпус насоса имеет горизонтальный разъем по оси вала,
что значительно облегчает разборку насоса. Все корпусные детали
и рабочее колесо выполнены из чугуна. Насосы типа Д предназна-4
чены для подачи воды и других чистых жидких сред температурой
до 100 °С от 200 до 12 500 м3/ч при напоре от 12 до 137 м.
В соответствии с ГОСТ они маркируются Д Q4-H (Д —
двусторонний вход; Q4 — подача, м3/ч; Н — напор, м, при максимальном
КПД).
мм
■*! 2 Ъ 4
S6

pi
рз
to
•О
Рис. 1.63. Разрез многоступенчатого горизонтального насоса (тип Щ

21 20 19
17 16
15 К
Рис. 1.64. Разрез многоступенчатого горизонтального секционного насоса (тип МС):
/ — задняя крышка с напорным патрубком; 2 —' направляющий аппарат; 5 —корпус секции; 4 —шпилька стяжная; 5 — защитно-уплот-
нительное кольцо; 6 — резиновое кольцо; 7 — передняя крышка со всасывающим патрубком; 8 — канал гидроуплотнения; 9 — упругая
муфта; 10 — сферический радиальный роликовый подшипник; И — кронштейн; 12 — сальник; 13 — кольцо гидроуплотнения; 14 — грундбукса:
15 — распорно-защитная втулка; 16 — рабочее колесо; 17 — вал; 18 ~ призматическая шпонка; 19 — канал к гидроуплотнению; 20 —
дистанционная втулка; 21 — втулка; 22 — гайка специальная; 23 — уплотнение подшипника; 24 — уравновешивающий диск; 25 — трубка для
соединения разгрузочной камеры со всасывающей полостью первой ступени; 26 •— защитно-уплотняющее кольцо

Многоступенчатые насосы применяются для получения высоких
напоров, которые достигаются за счет последовательной работы
нескольких рабочих колес, объединенных в одном корпусе.
Возможные схемы движения перекачиваемой жидкой среды в
ступенях насосов показаны на рис. 1.62. Промышленностью
выпускаются горизонтальные многоступенчатые насосы трех типов: М
(колеса подключаются по схеме на рис. 1.62, а); МД (по схеме на
рис. 1.62, б, одно колесо с двусторонним подводом); МС (по схеме
на рис. 1.62, в).
Конструкция отдельных узлов многоступенчатого
горизонтального насоса типа М (рис. 1.63) аналогична ранее рассмотренным.
Такие насосы имеют горизонтальный разъем корпуса. Жидкая
среда из первой ступени (колесо 1) по левому перепускному каналу 2
поступает во вторую ступень (колесо 5), затем по каналу 7
подводится к третьей ступени (колесо 5), откуда по правому
перепускному каналу 2 — к четвертой ступени (колесо 4) и из напорного
патрубка подается в трубопровод. Насос имеет спиральные отводы
от каждой ступени. Ротор насоса (все вращающиеся детали)
полностью уравновешен от осевой силы давления за счет попарно
противоположного размещения рабочих колес. Случайные осевые силы
давления воспринимаются радиально-упорным подшипником 6.
У насосов типа МД аналогичная конструкция, с той разницей,
что две ступени с односторонним входом заменяются одной
ступенью двустороннего входа.
Многоступенчатый горизонтальный насос типа МС (рис. 1.64)
в отличие от насосов М и МД имеет секционную конструкцию с
вертикальным разъемом каждой секции, которая включает корпус
с направляющим аппаратом и кольцевым отводом и рабочее
колесо. Все секции вместе с передней и задней крышками, между
которыми укладываются уплотнительные резиновые кольца,
скрепляются стяжными шпильками. Относительная сложность разборки
является конструктивным недостатком насосов^ типа МС. Их
преимущество в возможности увеличения напора путем установки
дополнительных секций, при этом изменяется только длина вала и
стяжных шпилек. Ввиду того что все рабочие колеса с
односторонним входом размещены в одном направлении, возникает осевая
сила давления, для уравновешивания которой насосы типа МС
обеспечиваются уравновешивающим диском. Насосы такого типа
марки ЦНС (ГОСТ 10407—83) изготовляют с числом ступеней от
2 до 10.
Насосы типа М, МД и МС предназначены для подачи воды и
других чистых жидких сред температурой до 105 °С (в отдельных
случаях 120...150°С). Подача и напор их соответственно
составляют: для насосов типа М—Q = 700...1200 м3/ч, #=240...730 м;
типа МД —Q-90...320 м3/ч, Я-138...725 м; типа МС — Q = 6.„
1000 м8/ч, #=40...2000м.
Маркируются насосы следующим образом. Тип М—аМ —
tosXt (а — диаметр входного патрубка, мм; М— многоступенчатый;
<ds — коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз; i —
7*
99

Рис. 1.65. Одноступенчатый центробежный горизонтальный канализационный насос (типСД):
а — разрез; б — общий вид; / — ввод (всасывающий патрубок); 2 — крышка люка; 3, 6 — защитно-уплотняющие кольца; 4 — рабочее колесо;
5 — обтекатель; 7 — корпус-отвод; 5 —трубка гидроуплотнения сальника; 9 —-набивка сальника; 10 — крышка сальника; 11, 14 — радиальные
шариковые подшипники; 12 — корпус подшипника; 13 — радиально-упорный подшипник; 15 — станина; 16 — вал; 17—-кольцо гидроуплотнения; 18 —
кольцевой (цилиндрический) отвод

число рабочих колес). Тип МД — аМД — (osXi (а — диаметр
входного патрубка, мм; М — многоступенчатый; Д — двусторонний
(первое колесо двустороннего входа); cos — коэффициент
быстроходности, уменьшенный в 10 раз; i — число ступеней). Тип МС—
ЦНС Q4 — H (ГОСТ 10407—83) (Ц — центробежный; Н — насос;
С — секционный; Q4 — подача, м3/ч, Н — напор, м, при
максимальном значении КПД).
Центробежные горизонтальные канализационные насосы типа
СД (рис. 1.65) предназначены для подачи жидкой среды с м,еха-
Рис. 1.66. Центробежный насос-дробилка (тип ИД Г):
а — общий вид; б — рабочее колесо; J — люк для установки резцов; 2 — насос; 3 —
лопатка; 4 — окно; 5 — втулка; 6 — передний диск; 7 — задний диск; 8 — ступица
ническими включениями. Конструктивными особенностями их в
сравнении с насосами типа К является применение кольцевого
(цилиндрического) отвода и рабочего колеса с уширенной проточной
частью (см. рис. 1.51). На всасывающем патрубке
предусматривается люк для прочности входной части насоса. Аналогичные люки
делаются и на отводах.
В соответствии с ГОСТ 11379—80* выпускаются одно- и дву-
ступенчатые центробежные насосы типа СД (для сточных жидких
сред динамический). Они предназначены для перекачивания
жидких сред с рН = 6...8,5 плотностью 1050 кг/м3, с содержанием
абразивных частиц размером до 5 мм не более 1% (по массе). Их
подача составляет 6,84...10 000 м3/ч при напоре 5,5...ПО м.
Для перекачивания бытовых и производственных сточных вод
плотностью до 1050 кг/м3, а также осадков из первичных
отстойников промышленностью серийно выпускаются горизонтальные
центробежные насосы-дробилки трех типоразмеров (НДГ 45/7, НДГ
190/9 и НДГ 320/17) (рис. 1.66). Отличительной конструктивной
особенностью насоса-дробилки является устройство на входе в
рабочее колесо дробильного узла в виде стальной втулки с входными
окнами шириной 16 мм. Последние имеют режущую кромку. Втул-
* До 1980 г. по ГОСТ 11379—73 изготовляли насосы ФГ и ФВ
(фекальные горизонтальные и вертикальные).
101

ка прикреплена к рабочему колесу и вращается вместе с ним.
В подводе (всасывающем патрубке) неподвижно закреплен резец,
который подходит к внутренней поверхности втулки с зазором
0,05... 1 мм (зазор регулируется). Острая кромка резца
ориентирована в сторону, противоположную вращению рабочего колеса.
Таким образом, все крупные включения дробятся между режущими
кромками и только тогда с потоком перекачиваемой жидкой среды
проходят через насос.
Использование насосов-дробилок может значительно упростить
конструкцию канализационных насосных станций, исключая
необходимость установки сравнительно , громоздкого и энергоемкого
оборудования (решетки, дробилки и др.).
Промышленностью выпускается ряд специальных
горизонтальных центробежных насосов (кислотные, баггерные, грунтовые, пес-
ковые), особенности конструкций и подробные технические
характеристики которых приводятся в специальных
справочниках-каталогах.
1.20. Вертикальные центробежные насосы
При проектировании наземных насосных станций различного
назначения с большими подачами при определенных условиях
целесообразнее использовать насосы с вертикальным
расположением вала. Для оборудования систем водоснабжения из подземных
источников используются только вертикальные насосы.
Конструкции всех основных деталей вертикального
центробежного насоса типа В (рис. 1.67) принципиально не отличаются от
конструкции аналогичных деталей консольного насоса
горизонтального исполнения. Вес вращающихся деталей воспринимается
упорным подшипником (подпятником) электродвигателя,
расположенного над насосом. Радиальной опорой вала 4 насоса служит
подшипник 3 с лигнофолевыми вкладышами, смазываемыми водой.
Вал насоса соединяется с валом 6 электродвигателя жесткими
муфтами через ряд секций трансмиссионного вала 5, число
которых зависит от расстояния между электродвигателем и насосом.
Спиральный отвод (корпус) 2 имеет тавровые ребра жесткости и
опирается на фундаментные плиты / опорными лапами 7. Насосы
типа В (ГОСТ 19740—74) предназначены для подачи чистой воды
от 3600 до 125 000 м3/ч при напоре 22...110 м температурой до 35 °С.
Они маркируются ДНВ—Q4/H (Дп — диаметр напорного патрубка;
В — вертикальный; Q4 — подача, м3/ч; Я — напор, м, при
максимальном КПД).
Скважинные насосы предназначаются для подачи воды
из подземных источников. Агрегаты со скважинными насосами
подразделяются на две группы: полупогружные, к которым относятся
насосы типа А, НА и ЦТВ, и погружные — типа АП и ЭЦВ. У
полупогружных насосов электродвигатель-привод размещается над
скважиной и соединяется с насосом трансмиссионным валом,
длина которого зависит от глубины скважины. Чтобы исключить виб-
102

рацию, трансмиссионный вал насоса типа А (рис. 1.68)
размещается в промежуточных подшипниках с резинометаллическими
вкладышами, смазываемыми водой. Верхняя секция
трансмиссионного вала соединяется с валом электродвигателя вертикального
исполнения полумуфтами. Вес вращающихся деталей насоса и
трансмиссии воспринимается опорной пятой с радиально-упорными
шариковыми подшипниками, а вес всего насосного агрегата —
опорным корпусом, установленным над скважиной. Насосы типа
А выпускаются одноступенчатыми с подачей от 600 до 1200 м3/ч
при напоре 28...45 м, насосы типа НА — с числом ступеней 3...5, по-
Рис. 1.67. Вертикальный центробежный насос (тип В):
а — разрез; б — вид сверху
103

дачей 150 м3/ч при напоре 33...
55 м. Они предназначены для
подачи воды температурой до 30 °С.
Маркируются соответственно
dcA—(usxi и dcHA—(uSxi (dc —
диаметр обсадной трубы
скважины, уменьшенный в 25 раз и
округленный; |cos — коэффициент
быстроходности, уменьшенный в
10 раз; / — число ступеней).
Насосная установка типа
УЦТВ (Ц — центробежный
насос; Т — с трансмиссионным
валом, В — водяной) в соответствии
с ГОСТ 14835—75
предназначается для подачи чистой воды от
25 до 1000 м3/ч при напоре 25...
175 м. Марка насоса —ЦТВ
dc-Q4-H (dc — диаметр
обсадной трубы, мм, уменьшенный в
25 раз; Q4— подача, м3/ч; Н —
напор, м).
Недостаток насосов с
трансмиссионным валом в том, что
наличие трансмиссии сильно
усложняет монтаж насоса и
увеличивает гидравлические потери в
водоподъемном трубопроводе.
Более удобны в эксплуатации
погружные насосы типа АП (рис.
1.69) и ЭЦВ (рис. 1.70). Насосы
ЭЦВ (Э—электроприводной; Ц—
центробежный; В —
водопроводный) на современном этапе явля-
Рис. 1.68. Полупогружной центробежный
насос (тип А):
/ — приемная сетка; 2 — всасывающий
патрубок (ввод); 3 — гайка и контргайка; 4 —
защитно-уплотнительное кольцо; 5 — рабочее
колесо; 6 — корпус секции; 7 — направляющий
аппарат; 8 — защитная втулка; 9У 15 —
вкладыши подшипников резинометаллические;
10, 16 — обтекатели; И ~ вал; 12, 18, 19 —
секции водоподъемной трубы; 13 —
крестовина; 14 — защитная втулка; 17 — муфта; 20 —
трубка подвода воды для смазывания
подшипников; 21 — опорный корпус; 22 —
сальник: 23 — резервуар для масла; 24 —масло-
указатель; 25 — корпус опорной пяты; 26 ~
крышка опорной пяты; 27 — шарик
контрреверса; 28 — полумуфта насоса; 29 —
полумуфта электродвигателя; 30 ~
электродвигатель; 31 — уплотнение; 32 — фонарь для
установки электродвигателя

ются наиболее совершенными. В соответствии с ГОСТ
10428—79 отечественными гидромашиностроительными заводами
выпускаются такие насосы 197 типоразмеров с подачей от 0,63 до
7=4
Рис. 1.69. Погружной
центробежный насос (тип АП):
/ — насос; 2 — электрокабель;
3 — электродвигатель
ш
-Г
^£Г
—15
Рис. 1.70. Погружной центробежный насос (тип ЭЦВ):
/ — напорный патрубок; 2 — корпус радиального подшипника; 3 •— шаровой обратный
клапан; 4 — подшипник; 5 — корпус ступени; 6 — направляющий аппарат; 7 — рабочее
колесо; 8 — радиальный подшипник; 9 — стяжка; 10 ~ подвод; 11 — решетка; 12 — статор
электродвигателя; 13 — ротор электродвигателя; 14 — радиально-упорный подшипник
скольжения; 15 —»диафрагма; /5 —шпилька; 17 — днище
105

1000 м3/ч при напоре 12...680 м для скважин диаметром от 100 до
402 мм. Марка насоса — ЭЦВ dc-Q-H (Э—привод от
погружного электродвигателя; Ц — центробежный; В — подача воды;
dc — внутренний диаметр обсадной трубы, мм, уменьшенный в
25 раз; Q — подача, м3/ч; Н — напор, м, при максимальном
значении КПД). Сводные поля насосов типа ЭЦВ приведены в прил. 16.
На рис. 1.71 показан вертикальный канализационный насос
типа СДВ (ГОСТ 11379—80). Его рабочее колесо 7 —закрытое,
четырехлопастное с торцевыми радиальными лопатками —
прикреплено шпильками к фланцу вала. Осевая сила и масса
Рис. 1.71. Разрез вертикального канализационного насоса (тип СДВ)
.106

вращающихся деталей воспринимаются пятой электродвигателя.
Корпус насоса, выполненный в виде кольцевого отвода, сверху
закрыт крышкой 3, а снизу — крышкой 8, к которой крепится
всасывающая труба. Стальной вал вращается в подшипнике
скольжения, смазываемом водой, подведенной по трубе. Для
разборки и осмотра подшипника предусмотрены два люка 4 и 5, а для
прочистки рабочего колеса и отвода — люки 1, 2 и 6.
Насосы такого типа предназначаются для перекачки
хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод при подаче 36
10 000 м3/ч и напоре 13...68 м.
В настоящее время отечественной промышленностью
выпускаются канализационные погружные насосы ЭЦК16/6, ЭЦК50/10 и
ЭЦКЮО/10 (Э — электрический, Ц — центробежный, К
—канализационный; числитель — подача, м3/ч; знаменатель — напор, м)
Рис. 1.72. Центробежный
погружной насос (тип ЭЦК):
/ -i корпус насоса; 2 — рабочее
колесо; 3 — электродвигатель;
4 — цепь подвесная
Рис. 1.73. Переносной насос (тип ГНОМ):
/ — ручка; 2 — нагнетательный патрубок; 3 —
электродвигатель; 4 — торцевое уплотнение; 5 —
кольцевой отвод; 6 — рабочее колесо; 7 —
решетка
107

(рис. 1.72) в двух исполнениях — для стационарных установок и
переносные. Насос представляет собой вертикальный моноблок
насос—электродвигатель в герметичном исполнении. Рабочее
колесо насоса одноканальное, имеет одну лопатку в виде спирали,
поэтому насосы этого типа мало засоряется.
Для откачки загрязненных вод с температурой до 35 °С при
рН = 5...Ю плотностью до 1250 кг/м3, содержащих до 10% (по
массе) механических примесей (песок, цемент, глина и др.) с
частицами размером до 5 мм, широко используются переносные насосы
ГНОМ (рис. 1.73). Отечественные заводы выпускают такие насосы
ч(етырех . типоразмеров: ГНОМ10-
10, ГНОМ16-15, ГНОМ25-20 и
ГНОМ 100-25 (Г —для грязной
воды; Н — насос; О —
одноступенчатый;
сло-
м).
М — моноблочный; первое чи-
— подача, м3/ч; второе — напор,
Электронасос — вертикальный;,
погружной. Насосный агрегат'—q
приводом от встроенного
трехфазного асинхронного
электродвигателя, узлы которого входят в
конструкцию насоса. Электродвигатель
охлаждается перекачиваемой
жидкой средой, протекающей по
кольцевому каналу между корпусом
насоса и статором электродвигателя.
Насосная часть состоит из
открытого рабочего колеса и обрезинен-
ного отвода, по которому поток
отводится в кольцевой канал. К
напорному патрубку насоса
присоединяется резинотканевый рукав.
Насосы типа ГНОМ широко
используются для отлива воды из
котлованов, траншей при
строительстве и для отлива дренажных вод
при эксплуатации сооружений, а в
сельском хозяйстве — для
орошения и осушения земель.
Для перекачивания сточных жидких сред влажностью не менее
60% из животноводческих помещений применяют погружные
вертикальные электронасосы ЦМФ (Ц — центробежный; М —
моноблочный; Ф — фекальный) (рис. 1.74). Их подача составляет
160 м3/ч, напор— 10 м, мощность — 20 кВт, масса — 340 кг.
Характерной конструктивной особенностью является размещение
плоского полуоткрытого рабочего колеса в свободной камере,
благодаря чему насос может перекачивать жидкую среду,
содержащую довольно крупные твердые включения (типа соломы, навоза)
размером 100X60 мм.
Рис. 1.74. Моноблочный
погружной насос (тип ЦМФ):
/ — электродвигатель; 2 — рабочее ко-
всасывающее окно; 4 — на-
лесо; 3
гнетательный патрубок
108

Рис. 1.75. Разрез вертикального насоса фирмы «Флюгт» (тип С):
/ — подвеска; 2 — кабель; 3 — клеммная коробка; 4 — шарикоподшипник 5 —
электродвигатель; 6 — уплотнение; 7 — выравниватель давления; 8 —• масляная камера; 9 — кожух
насоса; 10 — рабочее колесо
На рис. 1.75 показан канализационный центробежный насос
серии С фирмы «Флюгт» (Швеция). Особенностью таких насосов
является использование одноканального рабочего колеса,
способного перекачивать сточные воды с крупными механическими
включениями.
109

1.21. Испытания центробежных насосов
Общие сведения. Испытания всех динамических насосов
проводятся в соответствии с ГОСТ 6134—87. Этот стандарт
предусматривает следующие виды испытаний: предварительные заводские;
приемочные; испытания установочной партии; приемосдаточные;
периодические; типовые; определительные испытания на
надежность.
В зависимости от вида испытаний получают следующие
характеристики: напорную (Q—#); энергетические (Q—N), (Q—ц);
кавитационную (Q—A/i); виброшумовую (при необходимости);
внешних утечек; тепловых испытаний (при необходимости);
самовсасывания или самовсасывающей способности насоса;
электрических испытаний по ГОСТу (для электронасосов); контрольных или
исследовательских испытаний на надежность (по специальной
программе).
В данном параграфе рассматриваются только методы
проведения параметрических испытаний с целью получения напорной,
энергетических и кавитационной характеристик центробежных
насосов.
Испытания насосов проводятся на специальных стендах, ооору-
дованных соответствующей измерительной аппаратурой и
позволяющих установить необходимые зависимости.
Энергетические испытания центробежных насосов. Испытания
с целью получения напорной и энергетических характеристик
проводятся на прямоточном (открытом) стенде (рис. 1.76). В состав
стенда входят испытуемый насос 2 с электродвигателем 3,
установленным на качающейся платформе; всасывающий 1 и напорный 6
Рис. £76. Схема установки для энергетических испытаний центробежных
насосов
ПО

Табл. 1.8. Допустимые предельные относительные погрешности (ГОСТ 6134—71)
Измеряемый параметр
(приведенный)
Допустимые предельные относительные погрешности
приведенных результатов, %, для испытаний
параметрически х
малых и
средних
насосов
крупных
насосов
в условиях

эксплуатации
контрольных
на стенде
в условиях

эксплуатации
на
надежность
Скорость вращения вада
Подача насоса
Напор насоса
Мощность насоса
КПД
0,2
2
1
1,6
2,5
0,2
1,6
1
1
2
0,5
2,5
1
2
3,2
1
2,5
2
—
—
1
3,2
2
—
—
1
3,2
2,5
3,2
4
трубопроводы; вакуумметр и манометр 5; оттарированный бак 7
для замера подачи; резервуар 8, обеспечивающий независимый
водооборот. Для регулирования подачи при испытаниях на
напорном трубопроводе предусматривается задвижка 4.
Перед началом испытаний подсчитываются предельные
допустимые погрешности результатов испытаний, измеряются все
постоянные величины (диаметры трубопроводов в местах измерений,
положение манометров) и вычисляются постоянные расчетные
коэффициенты.
Относительная предельная погрешность приведенных
результатов испытания на номинальном режиме не должна превышать
значений допустимых погрешностей, указанных в табл. 1.8.
Относительные предельные погрешности результатов
испытаний подсчитывают по следующим формулам:
для подачи
AQ = УSQ2 + бя2 ,
где 5Q и 6п — относительные предельные погрешности измерения
подачи и скорости вращения;
для напора
АН = Уб#2+46п2,
где 6# — относительная предельная погрешность измерения
напора:
ьн=V Ьк)21(6/?м/7м)2+{ьр«р»)2]+bpZ +bz2 {^i^)2>
р — плотность жидкой среды, кг/м3; Я — напор насоса, м; брм и
брв — относительные предельные погрешности приборов для
измерения давлений на выходе и входе, насоса; рмирв — показатели
приборов, измеряющих давление на выходе и входе насоса, Па;
5р — относительная предельная погрешность определения
плотности жидкой среды; бг—относительная погрешность измерения
расстояния по вертикали между приборами для измерения давления;
111

zu и zB — расстояния по вертикали от точек подключения до
приборов;
для мощности насоса
AN = УбЛР + 96п2,
где 8N — относительная предельная погрешность измерения
мощности;
для КПД
Ат) = Vb№ + 6Q2 + 8#2 + 8р2.
Замеры показаний приборов производятся при установившемся
режиме в течение периода времени, не превышающего 15 с.
Снятие показаний приборов на отдельных режимах осуществляется
через возможно малые и одинаковые промежутки времени. При
этом последовательность записи показаний должна быть одна и та
же, а количество режимов при испытании — не менее 16.
Изменение температуры жидкой среды при снятии характеристик не
должно превышать 10 °С.
Получение напорной и энергетических характеристик
производится одновременно, начиная с нулевой подачи (при закрытой
задвижке) .
При каждом режиме замеряются и записываются в протокол
испытаний частота вращения вала насоса, подача насоса, давление
на входе и выходе насоса, крутящий момент или мощность насоса,
температура жидкой среды. По данным замеров рассчитываются
подача, напор, мощность и КПД насоса при постоянной частоте
вращения.
Измерение частоты вращения (пои, об/мин) производится
тахометром, соединенным с валом насоса передачей, не допускающей
проскальзывания.
Определение подачи на открытом стенде осуществляется с
помощью тарированного мерного бака, который заполняется жидкой
средой из напорного трубопровода с помощью струеотклонителя.
Подачу подсчитывают по формуле
Qon = Vft,
где V — объем жидкой среды, м3; t — продолжительность
заполнения объема V (определяется секундомером).
Манометрический напор насоса определяют по формуле (В.1).
Если скорости 0i и v2 выразить через подачу и подсчитать
постоянные коэффициенты, формула примет вид
Яоп = 0,102 J*±2*. + 0,0827Qo2„ (-± ±-\ + (zu- гв),
где рм — показание манометра, Па; рв — показание вакуумметра,
Па; Qon — подача насоса, м3/с; d\ и d2 — диаметры всасывающего
и напорного трубопроводов в местах измерения давления, м; zM и
гъ — высота расположения приборов, измеряющих давление, м.
112

Измерение давления на входе в насос может производиться
механическим или жидкостным (ртутным) вакуумметром. Высота
расположения прибора определяется расстоянием от оси
всасывающего патрубка до трехходового крана (через который трубка
заполняется жидкой средой) у механического вакуумметра и до
нулевой отметки шкалы у жидкостного. Давление на выходе
замеряется механическим манометром. Класс точности приборов
выбирается в зависимости от вида испытаний. Давление измеряется в
Рйс. 1.77. Схема установки для измерения
момента:
1 — весы; 2 — призма; 3 — электродвигатель; 4 —
качающаяся платформа
сечениях на расстоянии, равном двум диаметрам патрубков, от
входного и выходного фланцев насоса.
Определение мощности насоса осуществляется с помощью ба-
лансирного электродвигателя или электродвигателя,
установленного на качающейся платформе (рис. 1.77), путем измерения
момента.
Подсчет производится по формуле
ли —
30 000
ПоаНР — Р^
где / — плечо балансирного двигателя или качающейся
платформы, м; Р — сила воздействия на весы, Н; Ро — начальная сила
воздействия на весы, включая усилие, вызываемое
вентиляционным моментом, Н.
КПД насоса подсчитывают по формуле
pQon #оп
т] = 0,981
NQ
Подача Q, напор Н и мощность N приводятся к номинальной
скорости вращения по формулам (1.16) —(1.18):
Q = Qon -*=■; я = яоп f-^-)2; N = лгоп (-*l)3.
«on \ Won / \ Леш- /
%. Б. В. Карасев
11S

Измерение мощности насоса также можно производить путем
измерения электрической мощности оттарированного
электродвигателя.
По данным подсчетов строятся графические характеристики:
M = fi(Q). N=f2(Q),i\=fz(Q).
Кавитационные испытания центробежных насосов.
Кавитационные испытания центробежного насоса производят на замкнутом
(закрытом) стенде (рис. 1.78), в состав которого входят испытуе-
'777777777777777
Рис. 1.78. Схема установки для кавитационных испытаний центробежных
насосов
мый насос 1, напорный трубопровод 2, вакуумный бак 5 и
всасывающий трубопровод 7. Указанные элементы стенда образуют
-замкнутое кольцо для движения воды. Подачу насоса регулируют
задвижкой 4 и измеряют с помощью сужающего устройства 3
(диафрагма, сопло, водомер Вентури). Давление на напорной
стороне определяют манометром 10, а на всасывающей — мановакуум-
метром 9. Температуру замеряют термометром 8. Для создания в
системе вакуумметрического давления используют вакуум-насос 6.
При снятии кавитационной характеристики центробежного
насоса устанавливают зависи-
При Q min
Рис. 1:79. Частные кавитационные
характеристики центробежного насоса
мость допустимого кавитаци-
онного запаса от подачи в
рабочем интервале подач путем
снятия частных кавитационных
характеристик (рис. 1.79). Их
снимают для минимальной,
номинальной и максимальной
подач с отклонением не более
5%. Снятие частной кавитаци^
онной характеристики
начинается при давлении
всасывания, исключающем кавитацию,
и заканчивается при полном
срыве потока, о чем свидетель-
114

ствует резкое падение напора. Число точек для построения частной
характеристики должно быть не менее 16, причем в области от
начала кавитации до полного срыва — не менее 8.
Порядок снятия частной кавитационной характеристики еле-
, дующий. С помощью задвижки 4 (см. рис. 1.78) устанавливают
.' подачу, постоянство которой контролируется дифманометром 11 с
точностью визуальных наблюдений. Давление в баке 5 ступенчато-
f изменяют вакуум-насосом 6, поддерживая с помощью задвиж-
) ки 4 постоянной подачу. По данным испытаний, опытное значение
кавитационного запаса (в метрах) подсчитывают по формуле
ДЛ0П = 0,102 Рб±/?в~Рп + ^ + 00827 J?on ^ (1.48>
Р d\
1 где рб — барометрическое давление, Па; рв — показание прибора,,
измеряющего давление на входе в насос, Па; рп—упругость паров
перекачиваемой жидкой среды, Па; zB — превышение размещения
прибора, измеряющего давление на входе в насос, над верхней
точкой области кавитационных явлений, м.
Знак «+» в формуле (1.48) соответствует положительному
избыточному давлению, знак «—» — разрежению.
Опытное значение кавитационного запаса приводится к
номинальной частоте вращения по формуле
ДА = Д/гоп (njn0nf.
1.22. Монтаж и эксплуатация центробежных насосов
Установка центробежных насосов. Перед установкой насосного
агрегата проверяют наличие необходимой технической
документации: паспорта, технических условий, монтажно-установочных в
Рис. 1.80. Знаки для установки насосов:
а — плашка для горизонтальной и вертикальной осей; б —- репер, приваренный к
арматуре; в — репер, залитый в бетон
7*
115

тмонтажно-сборочных чертежей, заводских монтажных инструкций
и т. д. Далее проверяют комплектность насосного оборудования.
Консольные насосы обычно поставляются заводами с
электродвигателями, смонтированными на чугунной фундаментной плите.
Крупные насосы типа Д поставляются отдельно от
фундаментной рамы, которую изготовляют из швеллерного и углового
проката.
Перед установкой насоса производят его расконсервацию и
внешний осмотр, проверяют
состояние подшипников,
сальников и других узлов.
Корпусные детали проверяют на
отсутствие на них каких-либо
повреждений, забоин и трещин.
Насосный агрегат
помещают на фундамент, который
перед этим также должен быть
проверен на отсутствие трещин,
раковин и пустот. Размеры
фундамента устанавливаются
техническими условиями и
зависят от типа и размера насоса.
Отклонение размеров
фундамента от проектных
допускается ± 15 мм. Высотные
отметки опорных плоскостей
фундамента должны быть на 30...40
мм ниже подошвы опорных
рам-дая установки монтажных подкладок и последующей подливки
бетона.
Для правильной установки насосного агрегата на фундаменте
указывают продольные и поперечные оси и высотные отметки.
Знаки, определяющие положение осей, называются плашками (рис.
1.80, а), а высотных отметок — реперами (рис. 1.80, б, в). Верхняя
часть репера устанавливается на заданной отметке относительно
постоянного репера, находящегося вне сооружения, с точностью
0,2 мм.
После подготовки фундамента, очистки его от строительного
мусора, грязи и пыли на него устанавливают фундаментную
плиту или раму с использованием специальных подкладок или клиньев,
расстояния между которыми по периметру принимаются 400...
600 мм. Высота подкладок должна быть не менее 25...30 мм и не
более 60...70 мм, а ширина — 60...80 мм. Плиту крепят к
фундаменту с помощью глухих или анкерных болтов (рис. 1.81), для
чего при изготовлении фундамента в нем оставляют специальные
колодцы (шанцы). После установки плиты в соответствии с
чертежами производят заливку фундаментных болтов и подливку
бетона, при затвердении которого (обычно 3—4 дня) окончательно
затягивают гайки фундаментных болтов и производят контроль-
Рис. 1.81. Установка и крепление
фундаментной рамы:
1 — лапа насоса; 2 — рама; 3 —
подкладка; 4 — подливка бетоном; 5 —
фундаментный болт; 6 — колодец; 7 —
фундамент
116

25U5
570
530
J 4 '5
Рис. 1.82. Установка насоса Д 800-57 на фундаменте:
/ — насос; 2 — анкерный болт; 3 — ограждение муфты; 4 — шанцы, залитые цементным раствором; 5 — электродвигатель; 6 —
нагнетательный патрубок; 7 — всасывающий патрубок; 8 — сварная рама; ОН —» ось насоса; Р — расстояние от оси насоса до
плоскости лап крепления

ную проверку расположения валов насоса и электродвигателя.
Пример установки агрегата с насосом типа Д приведен на рис. 1.82.
Ответственной операцией при установке агрегата является
центровка валов, которая заключается в установке насоса и
двигателя так, чтобы оба вала были строго соосны. Соосность валов
проверяется замерами радиальных зазоров по окружности
полумуфт и торцевых зазоров между ними.
Перед центровкой необходимо окончательно проверить
плавность и легкость вращения валов насоса и двигателя путем их про-
Рис. 1.83. Схемы замера радиальных зазоров при центровке валов:
а — с помощью скобы; б — индикатором; 1 — полумуфта насоса; 2 — вал насоса; 3
скоба; 4 — полу муфта электродвигателя; 5 — вал электродвигателя; 6 — индикатор
кручивания. Полумуфты должны быть плотно насажены на валы.
Центровка валов осуществляется при помощи специальной скобы
(установленной на полумуфте) и щупа или индикатора (рис. 1.83).
Вначале обычно устанавливается насос горизонтально на
требуемой отметке, затем — электродвигатель. Прикладывая плотно
линейку сверху, снизу и с боков полумуфты, замеряют зазоры
между линейкой и полумуфтой. Перемещая электродвигатель по
фундаменту, добиваются соосности полумуфт, а также проверяют
равенство зазоров между полумуфтами.
При окончательной центровке валов по полумуфтам
радиальные зазоры замеряют с помощью скобы и щупа или индикатора.
При этом полумуфты устанавливают так, чтобы совпадение
отверстий под пальцы было наилучшим, и это положение маркируют.
Затем замеряют торцевые зазоры между полумуфтами в
диаметрально противоположных т'очках горизонтальной и вертикальной
плоскостей и соответственно радиальные зазоры между
полумуфтой и скобой. При одновременном проворачивании валов через
каждые 90° замеры повторяют. Правильность замеров проверяют
по равенству сумм замеренных диаметрально противоположных
зазоров при каждом положении валов. Неравенство сумм
допускается не более 0,02 мм. После центровки полумуфты соединяют.
Запуск и остановка центробежных насосов. Центробежные на-
118

сосы запускаются в работу при закрытой задвижке на напорной
стороне, при этом потребляемая мощность у них минимальна.
Малые насосы можно запускать и при открытой задвижке, так как
они агрегатируются с электродвигателями, имеющими достаточный
запас мощности.
Перед запуском всасывающая труба и корпус насоса должны
быть залиты перекачиваемой жидкой средой. Прежде чем
запустить в работу насосный агрегат с принудительной системой
смазки и охлаждения соответствующих узлов, необходимо включить в
работу эти системы. После их запуска включают систему
гидравлического уплотнения сальников. При разгоне агрегата до
номинальной частоты вращения ротора открывают задвижку на
напорной стороне насоса. Остановка центробежного насоса производится
в обратной последовательности.
Смазка насосных, агрегатов. Смазка элементов поверхностей
между вращающимися и неподвижными деталями уменьшает
затраты энергии на трение, предотвращает перегрев и коррозию
поверхностей трущихся пар, значительно снижает износ деталей.
В качестве смазочных материалов для подшипников скольжения
используются жидкие минеральные масла и вода: жидкими
маслами смазываются подшипники с баббитовыми вкладышами, а
водой — с резиновыми и лигнофолевыми. Подшипники качения в
зависимости от скорости вращения вала смазываются пластичным
смазочным материалом (солидолом) либо жидкими маслами.
Опыт эксплуатации показывает, что узлами, определяющими
продолжительность бесперебойной работы насосов, являются
подшипники и сальники, поэтому уходу за ними должно уделяться
особое внимание.
У агрегатов с баббитовыми вкладышами в первый месяц после
их установки смазочный материал заменяется свежим через
каждые 10 дней, в дальнейшем смена масла производится через
каждые 2—3- месяца. В процессе работы постоянно контролируется
его температура.
Для смазывания подшипников должна подаваться чистая вода
без примесей твердых частиц. В процессе работы контролируется
ее давление и объем. Контроль за подачей воды осуществляется с
помощью струйного реле.
Профилактический осмотр и ремонт. При эксплуатации
насосного агрегата необходимо постоянно контролировать правильность
работы отдельных его узлов, фиксируя любые неисправности,
которые устраняются при первой же остановке агрегата;
систематически производить профилактические осмотры. Замеченные
неисправности отмечаются в сменном журнале, который является
первичным документом, характеризующим техническое состояние
оборудования. По этому журналу определяются сроки, характер
осмотра и объем ремонта, своевременность которых обеспечивают
сохранность оборудования и бесперебойность работы насосного
агрегата.
Ресурс работы отдельных узлов и деталей приведен в табл. L9.
119

Табл. 1.9. Ресурс работы деталей насосов (ГОСТ 6812 — 78)
Деталь и узлы насоса
Ресурс работы, ч, при мощности, кВт
до 100 | 100...500 | ^00... 1000 | более 1000
Защитные втулки, уплот-
нительные кольца, грунд-
буксы
Механические торцевые
уплотнения
Рабочие колеса и валы
Корпус, крышки
5 000
10 000
10 000
20000
5 000
8 000
15 000
30 000
5 000
5 000
20 000
40 000
5 000
5 000
25 000
50 000
Средний ресурс работы насоса должен быть не меньше ресурса
работы корпуса и крышек.
В зависимости от характера и степени износа, установленного
при осмотре, определяют вид ремонта — текущий, капитальный
или аварийный.
Текущий ремонт является планово-предупредительным.
Он производится в плановом порядке 1—2 раза в год для
устранения или предупреждения возможности остановки агрегата из-за
неисправностей отдельных узлов. При текущем ремонте
производится только частичная разборка отдельных узлов и устраняются
незначительные повреждения, возникшие в результате
изнашивания.
Капитальный ремонт также является плановым. -Его
проводят 1 раз в 3—5 лет с целью устранения крупных
неисправностей путем восстановления или замены отдельных деталей и
узлов. При капитальном ремонте производится полная разборка
и иногда демонтаж насосного агрегата. После этого оборудование
должно соответствовать техническим требованиям, предъявляемым
к новому оборудованию.
Аварийный ремонт является неплановым и проводится
с целью восстановления и замены узлов, пришедших в негодность
в результате аварии, или устранения неисправностей, которые
могут вызвать аварию.
После каждого ремонта производят опробование и испытание
отдельных агрегатов, а также испытание насосного агрегата
в целом.
Текущий ремонт производится с использованием ремонтных
средств, имеющихся на насосных станциях. Капитальный ремонт
насосного оборудования осуществляется в специализированных
ремонтных мастерских или на ремонтных заводах. Там же
производятся послеремонтные испытания.
120

2. ОСЕВЫЕ НАСОСЫ
2.1. Схема и принцип работы осевых насосов
В осевых насосах при взаимодействии лопастей с потоком
возникает подъемная сила, за счет которой жидкая среда
перемещается вдоль оси колеса насоса. На рис. 2.1 показана схема осевого
«асоса -с вертикальным
расположением вала. Жидкая среда из
всасывающей трубы 1 поступает в рабочее
•колесо 2 и, взаимодействуя с
лопастями 3, закрепленными на втулке 4,
получает приращение энергии.
Пройдя через спрямляющий аппарат 5 и
колено 6, она поступает в напорный
трубопровод 7.
Осевые насосы применяются,
когда требуется обеспечить большую
подачу при сравнительно малых
напорах. От центробежных их отличает
компактность установки.
Недостатком является малая высота
всасывания (до 2 м) из-за низких кавита-
ционных качеств. Это объясняется
тем, что вследствие большой подачи
скорость движения жидкой среды
в проточной части насоса также
большая. Обычно рабочие колеса
осевых насосов устанавливаются под
нижний уровень перекачиваемой
жидкой среды с целью создания
подпора — увеличения давления на
входе в колесо, чтобы не было
кавитации. Рис. 2.1. Схема осевого насоса
2.2. Элементы теории, напор и подача осевых насосов
В основе теоретического и экспериментального исследования
рабочего процесса осевых насосов лежит понятие о плоской
решетке элементарных профилей.
- Если рассечь рабочее колесо насоса двумя цилиндрами
радиусами Vi и Гг+Аг, соосными с втулкой, и развернуть их на плоскость,
получим решетку элементарных профилей. Решетки профилей с
достаточной степенью точности позволяют заменить исследование
сложного пространственного потока в проточной части насоса
исследованием более простых плоских потоков в объемах высотой
Ari и длиной 2яГг. На рис. 2.2 показаны схемы элементарных
решеток периферийного (/4=rmax) и корневого (п = гтт) сечений.
Обозначения скоростей (за исключением Свд — меридиональная ско-
121

рость, направленная вдоль оси рабочего колеса) и углов на них
такие же, как и для центробежных насосов. Окружные скорости
входа и выхода рабочего колеса осевого насоса одинаковые, так
как все точки рассматриваемого профиля, расположенные на
радиусе Гг, перемещаются с одинаковой угловой скоростью.
Помимо треугольников скоростей, решетки характеризуются
следующими параметрами: Ь — длина хорды элементарного
профиля (расстояние по прямой от его носика до задней кромки, м);
6 С„ У!2
Рис. 2.2. Решетки элементарных профилей осевого насоса:
а — периферийного сечения; б — корневого сечения
/ — шаг решетки (расстояние по прямой между смежными
точками двух профилей, м); Wm — средняя векторная скорость, м/с; <р —
угол установки профиля (угол между осью решетки и хордой
профиля); а — угол атаки; Ф—угол отклонения потока решеткой:
#=Рг—Рь Р — полная сила воздействия потока на профиль, Н;
А — подъемная сила (составляющая силы Р, перпендикулярная к
Wm)9 Н; В — сила сопротивления (составляющая силы Р,
параллельная Wm), Н; Рп — нормальная составляющая силы Р,
перпендикулярная к оси решетки, Н; Р* — тангенциальная составляющая,
параллельная оси решетки, Н.
Теоретический напор, создаваемый осевым насосом, может быть
определен на основании теоретических или экспериментальных
исследований решеток профилей по подъемной силе и силе
сопротивления, которые подсчитаваются по формулам:
W2 W2
А = pFCA —2- ; В = pFCB —^ >
122

где С а и Св — коэффициенты подъемной силы и силы
сопротивления, зависящие от b/t, кривизны и толщины профиля и углов ф
и a; F — площадь профиля: F = bAr.
Теоретическая мощность потока в решетке
NT = zPt U.
С другой стороны,
ЛГТ = pgQtf т,
где Q=ztArCM-
Поэтому теоретический напор, развиваемый решеткой
профилей,
PtU
pgtkrCu
»
саРв
I/
/
4
у
с.
з-
г
J&
\
12°
10
8
8
4 9-
2
О
Ц -2
О Z
6 В 10°
Рис. 2.3. Гидродинамические
характеристики насосной решетки профилей
Нт
В настоящее время нет
точного аналитического
метода определения
зависимости С а, Св и Ф от всех
перечисленных выше величин.
Поэтому ее определяют
путем построения
гидродинамических характеристик на
основании
экспериментальных исследований
решеток профилей в
гидродинамических трубах (рис. 2.3).
В результате
исследования воздействия профилей
яа поток можно вывести
формулу, аналогичную
уравнению (1.6), для центробежных насосов. Но в
рассматриваемом случае U2=Ui = U, поэтому
Н= 3LU(Cu2-Cm).
g
Если предварительная закрутка потока на входе отсутствует
<ai = 90°),
Я = -^ UCu
ё
Профилирование лопастей осуществляется таким образом,
чтобы в каждом сечении напор был постоянным, т. е. чтобы U(Cm—
—Cin)=const или £/Cz72=const. Это достигается за счет изменения
кривизны, толщины и длины хорды профиля по радиусу колеса, а
также угла установки ф. Идеальная подача осевого насоса может
быть подсчитана по формуле
4
где D — внешний диаметр рабочего колеса, м; d — диаметр
втулки, м; «ф — коэффициент стеснения потока лопатками.
'С/2-
Q* = CM-Z-(D*-d?)yp,
123

щ\
Действительная подача насоса
Q =r]oQu.
2.3. Характеристики осевых насосов. Регулирование подачи
Характеристики осевого насоса, так же как и центробежного,
представляют собой зависимости основных технических
параметров (напора, мощности и КПД) от подачи при постоянной частоте
вращения рабочего колеса. Эти характеристики для одного угла ф
установки лопастей показаны на рис. 2.4. Из зависимости N =
==:f(Q) следует, что для осевого насоса в отличие от
центробежного требуется наибольшая мощность при нулевой подаче. С
увеличением подачи мощность насоса уменьшается.
Ввиду того что у
большинства насосов
предусматривается возможность изменять угол
установки лопастей, для
подбора насосов пользуются
совмещенными хар актеристика-
ми, полученными при
различных значениях угла ср. Такие
характеристики называются
универсальными. На
универсальной характеристике
насоса ОПВ 3-110 штриховыми
линиями показаны области
значений кавитационного запаса,
жирной выделено поле Q— Н
данного насоса (рис. 2.5).
Чтобы рабочая точка при подборе насоса не попала в область
неустойчивой работы, на характеристике показана линия
максимального статического напора Нт (при заполненном напорном
трубопроводе во время пуска насоса). Регулирование подачи жест-
колопастных насосов осуществляется изменением частоты
вращения рабочего колеса, а поворотно-лопастных — изменением угла
установки лопастей. Регулировать подачу осевых насосов методом
дросселирования с помощью задвижки на напорной стороне
неэкономично, так как при этом с увеличением сопротивления самого
рабочего колеса и задвижки поглощается значительная часть
напора насоса.
Рис. 2.4. Характеристики осевого
насоса
2.4. Конструкция и маркировка осевых насосов
В соответствии с ГОСТ 9366—80 отечественной
промышленностью выпускаются осевые насосы двух типов: тип О — с жестко
закрепленными лопастями рабочего колеса и тип ОП — с
поворотными лопастями рабочего колеса. Расположение вала может быть
горизонтальным (Г) и вертикальным (В).
Поворотно-лопастные насосы по сравнению с жестколопастны-
124

2 2^ 2,8 5,2 Д6 4 4,4 4,6 5,2 5,6 в 6,4 м3/с 72
Рис. 2.5. Универсальная характеристика, насоса ОПВ 3-110
ми имеют значительно больший диапазон изменения технических,
параметров при сохранении высокого КПД, так как в случае
изменения подачи лопасти рабочего колеса устанавливаются под
оптимальным углом атаки.
На рис. 2.6 показан разрез осевого насоса типа ОП. Его
рабочее колесо, состоящее из втулки и лопастей (число лопастей от 4
до 6) и закрепленное на валу, располагается в сферической или
цилиндрической (при £><700 мм) камере. Внутри полого вала
насоса проходит шток, с помощью которого обеспечивается работа
механизма поворота лопастей, размещенного во втулке рабочего
колеса. Вал вращается в двух подшипниках с лингофолевыми или
резиновыми вкладышами, смазываемыми водой. Осевая сила и вес
вращающегося ротора воспринимаются пятой электродвигателя.
Выпрямляющий лопаточный аппарат, установленный за рабочим
колесом, устраняет закрутку потока, что уменьшает потерю напора.
Отвод в виде колена выполнен под углом 60° (у малых насосов —
под углом 90°) в одной отливке с опорным узлом верхнего
подшипника и сальника. Корпус подшипника и сальника имеет осевой
разъем.
Основным отличием конструкции жестколопастного насоса от
поворотно-лопастного является жесткое крепление лопастей
к втулке.
Конструкции насосов типа О и ОП нормализованы. Предусмот-
125^

рена возможность использования насоса одного и того же размера
в сочетании с различными лопастными рабочими колесами при
разных частотах их вращения, что позволяет при одном размере
осевого насоса получить разные его характеристики.
В соответствии с ГОСТом осевые насосы выпускаются для
перекачивания чистой воды или других жидких сред, сходных с водой
Л10 вязкости и химической активности, температурой не более 35 °С
«с подачей 0,072.,.40,5 м3/с при напоре 2,5...26 м. По согласованию
*с заказчиком допускается изготовление насосов для подачи воды
Рис. 2.6. Осевой насос типа ОП:
.1 — всасывающая труба; 2 — камера; 3 — рабочее колесо; 4 — выправляющий аппарат;
5 — лопатка выправляющего аппарата; 6 — вал; 7 — обтекатель; 8, 12 — штуцера для
-подвода воды к подшипникам; 9, 11 — подшипники с лигнофолевыми вкладышами; 10 —
шток поворота лопастей рабочего колеса; 13 — колено (отвод)
126

Рис. 2.7. Разрез диагонального насоса:
1 — втулка рабочего колеса; 2 — лопасть; 3 — выправляющий аппарат; 4 — трубки
подвода и отвода смазочного материала; 5 — торцевое уплотнение; 6 — уплотняющее кольцо;
7 — вал
более высокой температуры, агрессивной воды, а также воды с
повышенным содержанием механических примесей.
Осевые насосы выпускают семи моделей (2, 3, 5, 6, 8, 10, 11)
и восьми модификаций: К — с камерным подводом; МК —
малогабаритный с камерным подводом; МБК — моноблочный с камерным
подводом; Э — с электроприводом разворота лопастей; ЭГ — с
электрогидропрлводом разворота лопастей; КЭ — с камерным
подводом и с электроприводом разворота лопастей; МЭ —
малогабаритный с электроприводом разворота лопастей;
МДЭ—малогабаритный с камерным подводом и с электроприводом разворота
лопастей. Обозначение насоса, например, ОПВ 11-260 ЭГ означает:
О — осевой; П — поворотно-лопастный; В — вертикальный; 11 —
номер модели; 260 — диаметр рабочего колеса, см; ЭГ — с
электрогидроприводом разворота лопастей.
127

Диагональные (полуосевые) насосы (рис. 2.7) по параметрам
Q и Н занимают промежуточное место между центробежными и
осевыми. Отличительной их особенностью является то, что поток
жидкой среды в рабочем колесе проходит под^углом к оси вала
насоса (по диагонали). По конструкции диагональные насосы
сходны с осевыми, В подавляющем большинстве они являются
оптимальными для диапазона напоров 20...40 м.
3. НАСОСЫ ТРЕНИЯ
3.1. Вихревые насосы
Вихревой насос — это насос трения, и работа его
осуществляется следующим образом. Каждая частица жидкой среды, попадая
на вращающееся рабочее колесо, получает от него приращение
энергии и выбрасывается в кольцевой канал, .откуда снова
попадает в пазы рабочего колеса, где дополнительно получает
приращение энергии. Таким образом, в проточной части насоса
образуется вихревой жгут, энергия которого от входа до выхода
возрастает за счет многократного приращения энергии каждой частицы
жидкой среды.
На рис. 3.1, а показана принципиальная схема вихревого
насоса. Его рабочее колесо 1 размещено в корпусе 2. Жидкая среда к
рабочему колесу подводится через всасывающий патрубок 4 и
отводится через напорный 5. От всасывающего до напорного
патрубка по ходу вращения колеса в корпусе насоса имеется канал 3.
В верхней части насоса между патрубками колесо с минимальным
зазором подходит к корпусу.
У вихревых насосов бывают рабочие колеса двух типов:
закрытое (рис. 3.1, б) и открытое (рис. 3.1, в). Закрытое рабочее колесо
Рис. 3.1. Схемы вихревого насоса (а) и его рабочих колес
(б, в)
128

представляет собой металлический диск со своеобразными
лопатками (от 12 до 24 лопаток), образованными с обеих сторон за счет
пазов, а открытое колесо — это цилиндрическая ступица с
плоскими радиальными лопатками (от 18 до 30).
Вихревые насосы по сравнению с центробежными при равных
диаметрах рабочих колес и одинаковой частоте вращения создают
напор в 1,5—2 раза выше. Кроме того, вихревые насосы
характеризуются большой высотой самовсасывания (до 4 м). Однако
ввиду значительных затрат энергии на трение они имеют низкий КПД
(т]=:0,25...0,48).
Напор вихревого насоса определяют по формуле
Я = \|>
2£
где «ф — коэффициент напора: для закрытого типа \|э = 3,5...4,5; U —
окружная скорость рабочего колеса на внешнем радиусе, м/с.
Из характеристики вихревого насоса (рис. 3.2, а) видно, что
в общем случае насос следует запускать в работу при открытой
задвижке на напорной стороне, так как потребляемая мощность
Рис. 3.2. Разрез (а) и характеристики (б) вихревого насоса типа В:
1 — ршншч' колесо; 2 — внешняя крышка; 3 — внутренняя крышка; 4 — дополнительная
крышка (у обогреваемых насосов); 5 — колпак; 6 — воздухоотвод; 7 — вал; 8 — опорная
стойка
9. Б. В Карассв
129

при этом минимальна. Подачу насоса можно регулировать методом
дросселирования, но более экономично применять метод перепуска
части жидкой среды из напорной линии во всасывающую с
помощью перепускного трубопровода (байпаса).
На рис. 3.2, а приведен продольный разрез самовсасывающего
вихревого наСоса. Ввиду того что всасывающий и напорный
патрубки насоса размещены в верхней его части, рабочая полость
насоса всегда заполнена жидкой средой и заливка перед
запуском не требуется. Для улучшения самовсасывающей способности
насос на напорной стороне оборудуется специальным колпаком и
устройством для отвода воздуха.
В соответствии с ГОСТ 10392—80 Е вихревые и центробежно-
вихревые йасосы выпускаются следующих типов: В — вихревой с
проходным валом; ВС — то же, самовсасывающий; ВК — вихревой
консольный; ВКС — то же, самовсасывающий; ВКО — то же,
обогреваемый (охлаждаемый); ЦВ — центробежно-вихревой; ЦВС—
то же, самовсасывающий.
Вихревые насосы имеют подачу 1,8...22,7 м3/ч при напоре от 16
до 40 м.
Сочетание центробежной и вихревой ступеней (рис. 3.3) в одном
насосе (двухступенчатый насос) позволяет значительно повысить
1&)дачу, напор и высоту самовсасывания. Центробежно-вихревые
насосы имеют подачу 14,4...22,7 м3/ч при напоре 80... 160 м. Высота
саморсасывания — 6 м.
Марка вихревого насоса, например, ВС-6,3/30 означает: ВС —
тип насоса; 6,3 — подача, л/с; 30 — напор, м.
Вихревые и центробежно-вихревые насосы предназначаются для
перекачивания жидких сред, не содержащих твердых включений.
Для хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод с
содержанием абразивных частиц размером до 5 мм отечественные
заводы начали выпускать насосы типа СДС (для сточной
жидкости, динамические, свободно-вихревые) (ГОСТ 11379—80).
3.2. Струйные насосы
Струйный насос работает по принципу использования
кинетической энергии струи рабочего тела, подводимого к смесительной
камере, и передачи этой энергии потоку перекачиваемой жидкой
среды. Рабочим телом в струйных насосах могут быть жидкая
среда (гидроэлеваторы), газ или пар (эжекторы).
На рис. 3.4 показана принципиальная схема струйного насоса.
Рабочее тело в нем от источника энергии 1 (источником энергии
могут служить вода в напорном баке, отдельный насос, сжатый
воздух, сжатый пар) по подводящей трубе 2 подается к соплу <?,
при выходе из которого поток приобретает максимальную
кинетическую энергию. В сечении //—// создается вакуум метрическое
давление, благодаря чему жидкая среда по всасывающей трубе 7
поступает в камеру 49 где происходит турбулентное смешение
рабочего и присоединенного потоков. Поднятая жидкая среда рабочим
9*
131

потоком через диффузор 5 уносится в отводящий трубопровод 6.
В диффузоре часть кинетической энергии преобразуется в
потенциальную, т. е. повышается статический напор. Если для сечений
/—/ и //—// относительно плоскости сравнения^—0 записать
уравнение Бернулли, то после несложных преобразований получим
выражение, по которому подсчитывают вакуумметрическии напор в
камере 4:
И Щ» I 1 ~ 1+0
где Qp — подача рабочего тела от источника энергии, м3/с; £—
Рис. 3.4. Схема струйного насоса
коэффициент сопротивления участка между сечениями /—/ и //—
//; d — диаметр выходного отверстия сопла, м; D — диаметр
подводящего трубопровода, м.
КПД насоса может быть подсчитан как отношение мощности,
затраченной на подъем жидкой среды, к мощности струи в сопле:
Рр gQp #р
Для гидроэлеватора pg = ppg и
Qp #р
где Q и Qp — соответственно расход жидкой среды, всасываемой
насосом, и рабочего потока, ма/с; Я и Яр — высота подъема и
рабочий напор, м.
Отношение Q/QP=a называется коэффициентом подмешивания
(инжекции), а Я/Яр=р — коэффициентом напора. Тогда t] = ap.
Действительное значение КПД струйных насосов составляет
0,25...0,3.
Имеется несколько методов расчета струйных насосов, на
основании которых определяются основные геометрические размеры
132

Рис. 3.5. Схемы гидроэлеваторов:
а — сварного; б — чугунного
насоса: оптимальный диаметр сопла, диаметр и длина камеры
смешения, размеры диффузора. Эти методы приводятся в специальной
литературе.
Струйные насосы используют для подъема сточных и грунтовых
вод, для отсоса воздуха из всасывающей линии при запуске
больших центробежных насосов, для удаления ила из отстойников,
для транспортировки грунтовой массы при гидромеханизации
земляных работ, транспортировки золы и шлака в котельных
установках и т. д.
На рис. 3.5 показаны схемы сварного гидроэлеватора с подачей
15...30 л/с при высоте подъема жидкой среды от 4...20 м и
чугунного цельнолитого гидроэлеватора типа ВСН-50 с подачей 14...
17 л/с.
Преимуществом струйных насосов является простота их
конструкции, а недостатком — низкий КПД.
3.3. Шнековые насосы (гидроподъемники)
Основным рабочим органом шнекового насоса (рис. 3.6)
является ншек, представляющий собой сплошной или пустотелый
цилиндр (ступица) с навитой на него двух- или трехзаходной
спиралью. Шнек размещается в лотке и вращается в двух
подшипниках. Лоток выполняется из металла или железобетона, имеет
133

Рис. 3.6. Шнековый насос:
/ — шнек; 2 — лоток; 3 — вал; 4 — передача; 5 — электродвигатель; 6 —
отводящий лоток; 7 — верхний подшипник; 8 — нижний подшипни
закрытую либо открытую конструкцию. Шнек приводится во
вращение от электродвигателя через передачу, частота его вращения
составляет 25...115 об/мин. Подача насоса зависит от диаметра
шнека (0,28...3 м) и равна 0,01...2,7 м3/с при подъеме жидкой среды
на высоту 2,25...5,2 м. КПД насоса составляет 0,56...0,75.
Большим преимуществом шнековых насосов является простота
конструкции. Их применение дает возможность значительно
упростить конструкцию некоторых канализационных станций.
Институтом Гипрокоммунводканал разработаны типоразмеры
Табл. 3.1. Параметры шнековых насосов
Параметр
Диаметр шкека D, мм
Подача насоса Q, м3/сут
Высота подъема жидкой
среды Я, м
Частота вращения шнека я,
об/ мин
Мощность электродвигателя,
N, кВт
Угол установки шнека а, град
Рабочая длина шнека L, м
Шаг лопастей S, мм
Диаметр ступицы шнека d> мм
Число заходов лопастей шнека
Расчетный зазор между
шнеком и корпусом б, мм
Тип мотор-редуктора
Масса насоса, кг
Установки объектов
отдельно стоящих
400
100
4
92
0,4
55
5,1
320
219
3
1
500
200
4
74,5
1,5
55
5,16
440
299
3
1,5
МП02-7В
1030
1323
550
400
4
74,5
3
50
5,58
440
299
3
1,5
550
700
4
74,5
3
45
6,08
440
299
3
1,5
МПО2-10В
1364
1375
общего назначения
550
4200
2,45
75
5,5
30
5,7
555
299
3
2,8
2371
550
3840
4
76,7
5,5
35
7,2
555
299
3
2,8
800
9980
2,45
60
7,5
30
5,7
800
396
3
4,3
МП02-15Щ
—
1361
134

Табл. 3.2. Номинальные параметры шнековых насосов серии УВА
Параметр
Установки
малогабаритные
крупногабаритные
Диаметр шнека (типоразмер) D, мм
Номинальная подача Q, м3/сут
Максимальная высота подъема жидкой
среды Ятах, м
Глубина слоя жидкости, мм:
на входе в насос #'
на выходе из насоса #"
Частота вращения шнека п, об/мин
Мощность, кВт:
полезная
максимально потребляемая
Угол установки шнека а, град
КПД (ориентировочный)
Рабочая длина шнека L, мм
Расчетный зазор между шнеком и
корпусом б, мм
280 410 500 600 720
864 2160 3460 5443 8640
2,25 2,75 3 3,25 3,5
880 1050 1280 1550 1850 2250
13824 21600 34600 54430 86400 138240
3,75 4 4,25 4,75 5 5
178
93
114
0,22
0,67
30
0,63
4670
2,5
272
134
90
0,4
1,2
30
0,63
5776
3,5
334
163
80
1,18
1,9
30
0,7
6342
4,0
400
198
72
2
3,2
30
0,72
6904
5,0
475
238
65
3,43
4,4
30
0,73
7474
6,0
565
285
58
5,88
9,1
30
0,75
8060
7,0
685
346
52
9.81
15,1
30
0,75
8678
7,0
827
424
47
17,8
24,6
30
0,78
9306
8,0
1030
515
43
29,3
43,4
30
0,78
10530
10,0
1200
610
39
49
70,5
30
0,8
11180
12,0
1415
740
35
78,4
113
30
0,8
—
и Н
Примечание. Полезная мощность определена по значениям Q и #шах, а максимально потребляемая — по Qmax = 1,15Q
max*

шнековых насосов, основные технические параметры которых
приведены в табл. 3.1.
В табл. 3.2 приведены основные показатели шнековых насосов
серии УВА, изготовляемых предприятием «Интерсигма» (ЧССР).
3.4. Вибрационные насосы (гидроподъемники)
Вибрационные насосы — насосы трения, в которых жидкая
среда перемещается в процессе возвратно-поступательного движения
рабочего органа (рис. 3.7). Основными их
элементами являются электромагнитный
вибратор, водоподъемная труба и обратный
клапан.
Электромагнитный вибратор,
соединенный с водоподъемной трубой, сообщает ей
возвратно-поступательное движение с
большой частотой, в результате чего в
перекачиваемой жидкой среде создаются
попеременно усилия сжатия и разрежения. В момент
разрежения жидкая среда через обратный
клапан поступает в водоподъемную трубу,
а инерционные силы, возникающие при
работе, перемещают ее вверх. Электромагнит
подлючается к сети переменного тока с
напряжением 220 В через селеновый
выпрямитель и обеспечивает 3000 колебаний в
минуту.
Показанный на рис. 3.7 вибрационный
насос московского завода «Динамо» имени
С. М. Кирова с поверхностным вибратором
типа ВП4-1 способен поднять воду с
глубины на высоту до 20 м и обеспечивает
подачу 2...3 м3/ч при мощности 500 Вт.
Преимуществом вибрационных насосов
является то, что для них не требуется
большая глубина воды в колодце. Минимальный
Рис. 3.7. Вибрационный насос типа ВП4-1:
/ — электромагнитный вибратор; 2 — опорная пружина; 3 —
опорное кольцо; 4 — водоподъемные трубы; 5 —
обратно-приемный клапан; 6 — обсадная труба
уровень ее может доходить до уровня предельного заглубления
клапана. Недостатком является низкий КПД (0,25...0,35).
3.5. Воздушные водоподъемники (эрлифты)
В эксплуатационную трубу буровой скважины (рис. 3.8)
помещается водоподъемная труба, на нижнем конце которой
установлен смеситель, представляющий собой участок
перфорированной трубы, плотно опоясанный кожухом. К кожуху смесителя
136

Табл. 3.3. Зависимость КПД эрлифта от погружения
ft >H+h
h- н
9,7
6,46
4,8
3,91
3,25
ТТнШ>%
89,8
84,5
79,5
74,5
69,5
V %
26,5
31
35
36,6
37,7
1 ъ-п + ь
1 н
2,86
2,45
2,19
1,96
...... inn п/
h + H 100*/о
65
59,2
54,4
49
V %
36,8
34,5
31
26,5
подсоединяется воздухопровод. В верхней части водоподъемной
трубы устанавливается воздухоотделитель (сепаратор).
Сжатый воздух по воздухопроводу подводится к смесителю,
находящемуся ниже динамического уровня на глубине А, и через
отверстия в нижней части водоподъемной трубы перемешивается
с водой, образуя воздушно-водяную смесь. Плотность смеси
меньше плотности воды. На основании свойств сообщающихся сосудов
и законов гидравлики давление в сечении /—/ должно быть
равным* во всех точках, поэтому столб воды высотой h вне
водоподъемной трубы должен уравновешиваться столбом воздушно-водяной
смеси большей высоты с
меньшей плотностью внутри
трубы.
Объем непрсрывно^дода-
ваемого воздуха должен г ;i|—' . ужатый
быть таким, чтобы столб -'—^т^-г£:нк >„ >> ШУК
воздушно-водяной смеси
выходил на поверхность земли.
В воздухоотделителе,
помещенном на верхнем конце
водоподъемной трубы,
воздух легко отделяется от
воды, выходя в атмосферу, а
вода по отводящей трубе
поступает в резервуар.
Эффективность работы
эрлифта во многом зависит
от правильности выбора
заглубления смесителя,
характеризуемого коэффициентом
Рис. 3.8. Воздушный
водоподъемник (эрлифт):
/ — эксплуатационная труба; 2 —
смеситель; 3 — воздухопровод; 4 —
водоподъемная труба; 5 —
воздухоотделитель; 6 —• отводящая труба
6
п \
У/
^
1
1
-с:
1
"'",
£
\
ий
к
ц
1
4
А
А
Ц
1 \
\
\
А
ц_
J?v|
к
п
и
Л
1
1^5
[
1//у /А
г
г
к От.цр.
W
г
Ik-4
JT Динур.
L-з
k
r
I 1
у
к
137

Табл. ЗА. Погружение эрлифта в зависимости от высоты подъема
п~ и
3,33.
2,94.
2,5.
2.
1,81.
1,66.
..2,94
..2,5
..2
..1,81
..1,66
..1,49
h
h + H
70.
66.
60.
50.
45.
40.
юо,%
..66
..60
..50
..45
.40
.33
Я,
До
15.
30.
60.
90.
120.
м
15
.30
.60
.90
.120
.150
погружения k=(H+h)/H или процентом погружения h/(h-{-H)l00
(табл. 3.3).
В табл. 3.4 приведены рекомендуемые величины погружения в
зависимости от высоты подъема жидкой среды.
Определим объем воздуха, необходимого для подъема воды.
КПД эрлифта определяется следующим отношением:
ц
PgQH
(3.1)
где Q — расход подаваемой воды, м3/с; Я— высота подъема воды,
м; А — работа струи сжатого воздуха у смесителя, Дж/с.
По известной из термодинамики формуле
A = PxVxIn EL9
Pi
(3.2)
где p\ — начальное давление воздуха, Па; V\ — расход воздуха
при давлении ри м3/с; р2 — давление воздуха у смесителя, Па.
Подставляя значение Л, найденное по формуле (3.2), в
выражение (3.1), получим формулу для определения расхода воздуха,
подаваемого в скважину для подачи воды Q на высоту Я:
V,=
PgQH
Т)э Pi In —L
Pi
Если принять р=Ю00 кг/м3, g = 9.81 м/с2, pi^98 100 Па и
давления р! и р2 выразить через напор, т. е. pi = 10 м, a p2 = h+l0 м,
то
QH
V,
10
(3.3)
Из соотношения Vi и Q получим формулу для определения
удельного расхода воздуха (м3/с) на 1 м3 воды, поднимаемой на
высоту Я:
v.— "
Пэ Ю In
h+ 10
10
138

Из формулы (3.3) следует, что расход воздуха зависит от КПД
эрлифта, глубины его погружения и высоты подъема Н.
Начальное пусковое давление (при запуске водоподъемника в
работу) определяется по формуле pu=pg (H+h—#01+2), а рабочее
давление pp^pgh+Zp, где Sp —суммарные потери давления в
воздухопроводе.
На рис. 3.9 показана характеристика эрлифта, из которой
видно, что подъем воды начинается при некоторой минимальной пода-
Рис. 3.9. Характеристика
воздушного водоподъемника
Рис. 3.10. Воздушные
^водоподъемники:
а — нагнетательный с внутренним
расположением воздухопровода; б—
всасывающий
/(бащм-
иасоси
7P7f/
че воздуха (VWi), обеспечивающей его устойчивую работу.
Максимальная подача воды не совпадает с максимальным КПД.
Дальнейшая подача воздуха (после Ушах) приводит к уменьшению
подачи воды из-за снижения плотности поднимаемой воздушно-
водяной смеси.
По конструктивному исполнению существуют воздушные
водоподъемники трех типов: нагнетальные с внешним расположением
воздухопровода (см. рис. 3.8), с внутренним расположением
(рис. 3.10, а) и всасывающие (рис. 3.10, б).
К преимуществам эрлифтов относятся простота их
конструкций, возможность использования для подъема жидкой среды с
механическими примесями и установки в искривленных скважинах.
Недостатком эрлифтов следует считать их низкой КПД. Ими
нельзя подавать воду непосредственно в сеть. Для их работы
необходима большая глубина воды в скважине.
Эрлифты применяют для подъема воды из скважин, а также
для промывки и прокачки скважин в процессе их сооружения.
139

4. ОБЪЕМНЫЕ НАСОСЫ
4.1. Общие сведения
Объемными называются насосы, в которых жидкая среда
перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею
камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса
(ГОСТ 17398—72). Объемные насосы делятся на
возвратно-поступательные (поршневые, плунжерные и диафрагмовые) и роторные,
которые в свою очередь делятся на роторно-вращательные
(зубчатые и винтовые) и роторно-поступательные (шиберные и роторно-
поршневые).
В зависимости от конструктивного исполнения рабочих органов
и привода имеется много типов объемных насосов. В настоящей
главе рассматриваются только те насосы, которые относительно
часто используются в водопроводно-канализационных системах.
4.2. Поршневые насосы
Классификация и принцип работы поршневых насосов. Порт-
невыми называются возвратно-поступательные насосы, у которых
рабочие органы выполнены в виде поршня. Поршневые насосы
классифицируются по ряду признаков: по числу поршней —
на одно-, двух-, трех- и многопоршневые; по роду
действия — на насосы одностороннего и двустороннего действия; п о
расположению рабочих органов — на односторонние,
оппозитные, V-образные, звездообразные, одно-, двух- и
многорядные; по расположению оси цилиндра — на
горизонтальные и вертикальные; по виду привода — на насосы
с механическим приводом, нрямодействующие (поршень насоса на
одном штоке с поршнем паровой машины), с ручным приводом.
На рис. 4.1 изображена схема однопоршневого насосу
одностороннего действия. Вращающийся кривошип 1 приводит в
движение шатун 2, который преобразует вращательное движение
кривошипа в возвратно-поступательное движение ползуна 3. Шток 4 и
поршень 5 перемещаются возвратно-поступательно.
Рис. 4.1. Схема однопоршневого насоса одностороннего действия
140

ж
Г7\
&
ш
Ж
Шш
V
Назовем крайнее левое положение поршня верхней мертвой
точкой (ВМТ), крайнее правое — нижней мертвой точкой (НМТ).
Расстояние между ними 5 = 2/? — ход поршня; R — радиус
кривошипа; L — длина шатуна.
При перемещении поршня в цилиндре 6 слева направо в
рабочем! камере 7 создается разрежение, вследствие чего открывается
нсасывающий клапан 11 и жидкая среда по всасывающей трубе 10
поступает в камеру (под поршень). После НМТ поршень
совершает обратный ход и выталкивает
жидкую среду в напорный
трубопровод 8. Нагнетательный
клапан 9 открывается при движении
поршня справа налево тогда,
когда давление в рабочей камере
становится больше, чем в
напорном трубопроводе.
В насосах одностороннего
действиям за один оборот кривошипа
в напорный трубопровод
выталкивается один объем
перекачиваемой среды У 1'Х, гДе
/'"—площадь nopuiifci, м2.
В насосах двустороннего
действия (рис. 4.2) две рабочие
камеры / и //, шитому ;tn одни оборот кривошипа' будет выталки-
илты-и объем V V, \ Vtl FS+(F—f)S= (2F—f)S, где / —
площадь поперечного сечения штока.
У миогопоршневых насосов с общими всасывающей и напорной
трубами за один оборот кривошипа вытесняется объем V=mFSt
где m — число рабочих камер.
Подача и графики подачи поршневых насосов. Вследствие
неравномерности движения поршня жидкая среда поступает в
напорный трубопровод неравномерно, т. е. в течение хода поршня
подача насоса изменяется. Поэтому поршневые насосы
характеризуются средней подачей и подачей, соответствующей какому-то
положению поршня или углу поворота кривошипа.
Если за один оборот "кривошипа насос одностороннего
действия подаст перекачиваемую среду объемом V==jPS, то за п
оборотов в минуту V=FSn. Отсюда его секундная идеальная подача
QH = FSn/60.
Для насосов двустороннего действия
Рис. 4.2. Схема однопоршневого
насоса днустороннсго действия
Ци~ 60 '
-I дли миогопоршневых
Q*
mFSn
60
141

Действительная средняя подача
Q = По Q* г
где т]о — объемный КПД, учитывающий утечки и перетекания
перекачиваемой среды, которые зависят от плотности прилегания
клапанов, продолжительности их открытия и закрытия, а также от
уплотнения поршня и штока; в поршневых насосах г)0 = 0,9...0,95.
Каждому углу поворота кривошипа а соответствует подача
Q = FC, где С — скорость движения поршня, м/с.
Из кинематики кривошипно-шатунного механизма известно,
что скорость поршня переменна в зависимости от радиуса
кривошипа /?, его угловой скорости Q, длины шатуна и угла поворота
кривошипа а:
C = RQ(s'ma + — sin2a \. (4.1)
Обычно у насосов R/L^.0,2. Поэтому, пренебрегая вторым
слагаемым в формуле (4.1), получим:
С = RQ sin а;
Qa = .FT? Q sin а.
Следовательно, при а=0° С=0, а при а = 90° С=Стах=#Й.
Тогда
Графики подачи поршневых насосов (рис. 4.3) представляют
собой синусоиды, построенные по радиус-вектору, равному Qmax-
Из графиков следует, что наиболее равномерная подача у трех-
поршневых насосов одностороннего действия. У этих насосов за
счет относительного смещения кривошипа на 120° суммирование
подач при различных углах а дает наиболее плавное изменение
QacyM = / (&) .
Отношение максимальной подачи жидкой среды насосом к
средней идеальной называется коэффициентом неравномерности
подачи:
б = Qmax/Q и •
Так как £2 = я/г/30, a S = 2R, то у однопоршневых насосов
одностороннего действия
0 60 я RQ 60nRn о 1 л
о = = = Я = о, 14.
FSn 3(Ь2Ял
У однопоршневых насосов двустороннего действия (при
пренебрежении площадью поперечного сечения штока /) 6=1,57, а у
трех- и четырехпоршневых одностороннего действия
соответственно 6=1,11 и 6=1,05.
Неравномерность подачи является одним из основных
недостатков поршневых насосов, так как при этом в проточной части
142

насоса и в трубопроводах (всасывающем и напорном)
наблюдается неравномерное и неустановившееся движение перекачиваемой
среды, в результате чего возникает инерционный напор, который
периодически изменяет давление под поршнем, что приводит к
ухудшению работы установки.
Для уменьшения инерционного напора и создания более равно-
!\ с?,
Ход нагнетания
\030 60 90 12.0 150Щ Ш 2f0 270 ЗООШШо'
1 Ход касыЗаиая
\030 60 90120 150 180&QM 270300 310
Нагнетание из Нагнетание из
цилиндра I , цилиндра ц
360°&
QmaxiF~f)R&
\0 30 60 90 120 ЩЩШ40ШО033В36&Ы ~
{нагнетание ицияиндШ Щнетанжт цилиндра л
нагнетание из цилиндра II
Г* 2T0-J
\0 30 60 90 120150 МО 210 240270300330
нагнеюание из Нагнетание из
цилиндра I J^ цилиндра ///
Нагнетание из
цилиндра iv
Нагнетание из
цилиндра н
той
Нагнетание из
цилиндра Ш
Рис. 4.3. Графики подачи насосов:
а «— однопоршневого одностороннего действия; б — однопоршневого двустороннего
действия; в — трехпоршневого одностороннего действия; г — четырехпоршневого одностороннего
действия
143

мерного движения перекачиваемой жидкой среды в трубопроводах
перед поршневыми насосами и после них устанавливаются
герметически закрытые камеры, частично заполненные воздухом,—
воздушные колпаки. Обычно они являются частью конструкции
самого насоса. На рис. 4.4 показана схема насоса со всасывающим
(ВВК) и нагнетательным (НВК) воздушными колпаками.
Полный объем нагнетательных воздушных колпаков в
зависимости от типа насоса должен составлять (в долях от рабочего объ-
Сжатый
Воздух
Разреженный
доздух
ВВК
Рис. 4.4. Схема поршневого
насоса с воздушными колпаками
Рис. 4.5. Характеристика
Q—Я поршневого насоса
ема цилиндра FS) для однопоршневых насосов одностороннего
действия VU=33FS, двустороннего действия Vh=13,5jFS, для трех-
поршневых насосов одностороннего действия VH = 0,75FS. Объем
воздуха равен примерно 2/3 полного объема колпака.
Полный объем всасывающих воздушных колпаков независимо
от типа насоса принимается Ув=(15—30)FS; они должны быть
заполнены воздухом на 1/3 полного объема.
Регулирование подачи поршневых насосов. У поршневых
насосов при постоянной частоте вращения кривошипа подача не
зависит от напора и характеристика H=f(Q) представляет собой
прямую линию (рис. 4.5). В области больших напоров происходит
повышенная утечка перекачиваемой среды через сальники,
поэтому прямая несколько отклоняется в сторону уменьшения Q. При
напорах, больше расчетных, возможна поломка деталей насоса или
его привода. Регулировать подачу поршневых насосов задвижкой
невозможно, так как Q при этом не изменяется, а лишь изменяется
сопротивление сети и, следовательно, давление под поршнем.
Регулирование подачи поршневых насосов осуществляется
изменением хода поршня за счет изменения радиуса кривошипа
(вручную либо автоматически), частоты его вращения и за счет
144

Рцс. 4.6. Разрез поршневого насоса

перепуска части перекачиваемой среды из напорного трубопровода
во всасывающий с помощью байпаса.
В случае возрастания давления выше расчетного в поршневых
насосах для предотвращения их поломки устанавливаются
предохранительные клапаны, которые автоматически открываются, если
давление достигает максимального значения.
Пуск поршневых насосов производится только с открытой
задвижкой. Если невозможно плавно увеличивать частоту вращения
кривошипа при пуске, перепускной клапан держат открытым.
Конструкция поршневых насосов. В зависимости от назначения
и от вида привода конструкции поршневых насосов могут быть
разнообразными: однопоршневйми и многопоршневыми с
односторонним, оппозитным, П-образным, звездообразным расположением
рабочих органов, однорядными и многорядными.
Поршневой насос (рис. 4.6) двустороннего действия ПР-5/6
(П — поршневой; Р — регулируемой подачи; 5 — подача, м3/ч; 6 —
давление нагнетания, кгс/см2' (0,6 МПа)) предназначен для подачи
растворов извести, глинозем-а, ила и других подобных гидросмесей.
Основными его деталями являются блок 1, в котором размещен
цилиндр с поршнем 10, а также всасывающие и нагнетательные
клапаны. В станине 4 находится планетарно-кривошипный
механизм, состоящий из зубчатой передачи 6, шатуна 3, ползуна 7 и
штока 2. Смазывание механизма производится разбрызгиванием
масла, залитого в станину. Регулирование кривошипа — с помощью
червячной передачи 5. Сальники 8 снабжены резиновыми
манжетами, которые непрерывно промываются водой. В верхней части
блока расположен нагнетательный воздушный колпак 9.
Предохранительный клапан 11 при достижении давления в цилиндре
более чем 0,6 МПа перепускает перекачиваемую среду в полость
всасывания. Насос приводится в действие от электродвигателя через
упругую муфту.
Преимуществом поршневых насосов является высокое давление
нагнетания, независимое от подачи и частоты вращения
кривошипа. К недостаткам относятся сложность их конструкции, наличие
клапанов, неравномерность подачи, тихоходность, приводящая к
увеличению габаритов при больших подачах.
4.3. Плунжерные насосы
Плунжерные насосы отличаются от поршневых лишь
конструкцией выталкивающего органа — поршня. У плунжерных насосов
■ плунжер (поршень) выполнен в виде цилиндрического стержня,
ч который, кроме уплотняющих, выполняет направляющие функции.
Это приводит к упрощению конструкции насоса, так как не
требуется устройство ползуна.
Для более равномерной подачи плунжерные насосы иногда
выполняются с дифференциальным плунжером (рис. 4.7). В отличие
от насосов одностороннего действия у них при ходе нагнетания
(справа налево) выталкиваемая жидкая среда объемом V разде-
146

Рис. 4.7. Схема плунжерного
насоса с дифференциальным
плунжером:
/ — рабочая камера; // —
дифференциальная камера
ляется на две части. Одна
из них V2= (F—f)S
занимает освобождающуюся
полость в камере //, а
вторая V\ = fS поступает в
напорный трубопровод.
Во время хода
всасывания объем У2 также
выталкивается в напорный
трубопровод. В дифференциальном насосе зга один оборот
кривошипа в напорный трубопровод поступает жидкая среда объемом
V= V\ + У2=-Р5, но двумя порциями, т. е. более равномерно.
Плунжерный насос типа НД (насос-дозатор) (рис. 4.8) широко
используется в реагентных хозяйствах станций очистки вод для
дозирования растворов коагулянтов. Подача у насосов этого типа
составляет 160...1000 л/ч при» максимальном давлении 1 МПа. Для
перекачки ила на станциях очистки сточных вод используются
также двухплунжерные и, многоплунжерные насосы.
Рис. 4.8. Плунжерный насос-дозатор типа НД:
1 — электродвигатель; 2 — полумуфта; 3 — редуктор; 4, 5 — регулировочные кольца; 6 —
предохранительный клапан; 7 — кронштейн; 5 — плунжер; 9 — сальник; 10 — цилиндр;
Л — нагнетательный клапан; 12 — всасывающий клапан
10*
147

4.4. Диафрагменные насосы
У диафрагменных насосов (рис. 4.9) рабочие органы выполнены
в виде упругой диафрагмы 4, герметично закрывающей рабочую
камеру 3, к которой присоединены всасывающий / и напорный 6
патрубки. Диафрагма прикреплена к штоку 5, совершающему
возвратно-поступательное движение. При^Чгеремещении штока вверх
в рабочей камере создается разрежение и через отверстие
всасывающего клапана 2 перекачиваемая
среда поступает в насос. При ходе
штока вниз давление под
диафрагмой повышается и через отверстие
нап^етательного клапана 7
перекачиваемая среда выталкивается в
напорный трубопровод, соединенный
с патрубком 6.
Диафрагменные насосы
применяются для Ьерекачивания как
чистых, так и загрязненных жидких
Рис. 4.9. Схема диафрагменного сРеД без крупных механических
насоса включений. В последнем случае
используются шаровые клапаны, а не
тарельчатые. Применение деталей из химически стойких
материалов позволяет использовать насосы для перекачки жидких
агрессивных сред.
Средняя подача диафрагменного насоса может быть
подсчитана по формуле
Q = Ло — »
^ 10 60
где V — рабочий объем насоса, м3; п — число двойных ходов
штока в минуту.
Диафрагменные насосы пригодны для небольших напоров.
4.5. Зубчатые насосы
Зубчатыми называются роторно-вращательные насосы, у
которых перекачиваемая среда перемещается в плоскости,
перпендикулярной к оси вращения рабочих органов. К ним относятся
шестеренные, коловратные и шланговые насосы.
Шестеренные насосы бывают двух- и многошестерен--
ными, с внешним и внутренним зацеплением. Двухшестеренные
находят более широкое применение; конструктивная схема такого
насоса показана на рис. 4.10. Он состоит из находящихся в
зацеплении ведущей 1 и ведомой 2 шестерен, которые с минимальным
зазоров размещены в корпусе 3 насоса. Зубья при вращении
захватывают перекачиваемую среду и переносят ее во впадинах от
всасывающей полости к напорной. Обратное движение
перекачиваемой среды практически невозможно из-за плотности зацепления
148

шестерен, а для устранения
запирания ее при обкатывании
зубьев в крышке корпуса выфре-
зерованы разгрузочные канавки
4, соединяющие места запирания
между зубьями с нагнетательной
или всасывающей полостями.
Средняя подача шестеренных
насосов может быть подсчитана
по формуле
~ Vn zFbn
Q = T)o-7T" =rlo-
60
30
Рис. 4.10. Схема шестеренного
насоса
где г — число зубьев шестерен;
F — площадь впадины, м2; Ь — ширина шестерни, м; п — частота
вращения, об/мин.
Если считать, что объе'м зубьев равен объему впадин, то для
приближенных расчетов можно использовать упрощенную формулу
QTibn /rs2 г^2 ч
^^l^{De~Di)'
Подача шестеренные насосов в соответствии с ГОСТ 19027—73 Е
составляет 0,22...58 м3 при давлении 0,6...2,5 МПа. Они предназна-
чены-для перекачивания жидких сред с кинематической вязкостью
0,2...100 см2/с и температурой от —40° до +250 °С.
На насосных станциях шестеренные насосы используются во
вспомогательных системах (системы смазки, гидроавтоматики
и др.).
Коловратные насосы (рис. 4.11) выполняются с двумя
роторами 1, являющимися рабочими органами. Каждый из роторов
Рис. 4.11. Схема коловратного насоса
Рис. 4.12. Схема шлангового насоса
149.

имеет по два кулачка (зуба) специальной формы. Роторы
размещены в корпусе 2 с минимальным зазором. В отличие от
шестеренного насоса роторы коловратного разгружены, т. е. крутящий
момент от ведущего к ведомому передается не через кулачки, а
через дополнительные синхронизирующие шестерни, насаженные
на валы роторов. Рабочий процесс коловратного насоса
осуществляется аналогично рабочего процессу шестеренного.
Коловратные насосы в соответствии с ГОСТ 13528—78 имеют
подачу 6... 160 м3/ч при максимальном давлении до 1,6 МПа и
предназначены для перекачивания жидких сред с кинематической
вязкостью 0,2...2000 см2/с при температуре до 250 °С.
У шланговых насосов (рис. 4.12) основным рабочим
органом является ротор 1, представляющий собой металлический
диск, на внешней стороне которого размещены вращающиеся
зажимные ролики 2 (их может быть два и более). Ротор вращается
в подшипниках, установленных в станине 4. К этой же станине
прикрепляется шланг 3 из эластичного материала (резины,
пластмассы), к которому с одной стороны подключается всасывающий, а с
другой — напорный трубопроводы. Перемещение перекачиваемой
среды по ходу вращения ротора производится за счет
выдавливания защемленных в шланге ее объемов.
Подача такого насоса приближенно может быть определена
по формуле
Q = 0,78d2n
[n(D— у) — zdp ]*1о.
где d — внутренний диаметр шланга, м; п — частота вращения
ротора, об/мин; D — внешний диаметр ротора, м; dv— диаметр
ролика, м; z — число роликов.
Регулирование подачи осуществляется изменением частоты
вращения ротора. Шланговые насосы используются как насосы-
дозаторы. В зависимости от материала шланга они могут
применяться для перекачки как нейтральных, так и химически активных
жидких сред.
4.6. Винтовые насосы
Винтовые насосы представляют собой роторно-вращательные
насосы, у которых благодаря специальному профилю нарезки
винтов (роторов) обеспечивается полное разобщение всасывающей и
напорной полостей. Они бывают одно-, двух-, трех- и
многовинтовыми, горизонтального и вертикального исполнения.
Рабочими органами одновинтового вертикального насоса (рис.
4.13) являются однозаходный стальной винт и двухзаходная
резиновая обойма, запрессованная в стальную трубу (корпус). При
вращении винта перекачиваемая среда герметически замыкается в
свободные пространства между винтом и обоймой и перемещается
из всасывающей в нагнетательную полость. Подачу одновинтового
насоса приближенно можно определить по формуле
Q = 4edtm\Q, г
150

щ
\v X
щ
II
4
где е — эксцентриситет, м; d— диаметр сечения винта, м; t — шаг
винта, м; п — частота вращения винта, об/мин.
Одновинтовые насосы по ГОСТ 18863—73 Е имеют подачу
0,3...60 м3/ч при наибольшем давлении
нагнетания 0,5...2,5 МПа и предназначены для
перекачивания чистых и загрязненных жидких
сред, в том числе и химически активных, при
кинематической вязкости 1000 см2/с и
температуре до80°С.
Одновинтовой вертикальный насос типа
1ВВ-1,6/16 (см. рис. 4.13) укомплектован
погружным электродвигателем и используется
для подачи воды из артезианских Скважин.
На рис. 4.14 показан разрез трехвинтового
насоса с односторонним подводом
перекачиваемой среды. Средний вигнт / является
ведущим, а два боковых 4 — ведомыми. Нарезные
части винтов заключены в обойму 5, в которой
они вращаются, как в подшипнике скольжения.
Для разгрузки осевых сил давления торец
ведущего винта упирается в разгрузочный
поршень 2, а торцы ведомых винтов — в
разгрузочные стаканы 3.
Геометрическое соотношение нарезки
винтов выбрано таким, чтобы не только
обеспечивалась герметичность рабочих органов, но
и отсутствовала передача крутящего момента
с ведущего винта на ведомые. Последние не
производят полезной работы, а служат в
качестве уплотнителей и в процессе работы
вращаются благодаря давлению перекачиваемой
среды.
Подача трехвинтовьтх насосов (м3/ч)
определяется по формулам:
Q = 248,8- W~Qndl40 при t= 10/3dH;
Q = 124,4- 1(Гв/и#т)в при t = 5/3dBy
где п—частота вращения ведущего винта,
об/мин; <2Н —- наружный диаметр ведомого
винта (равен внутреннему диаметру ведущего
винта), см; t—ход винтовой нарезки.
Трехвинтовые насосы в соответствии с
ГОСТ 20883—83Е имеют подачу 0.4...400 м3/ч
и давление нагнетания до 25 МПа. Предназна-
Рис. 4.13. Одновинтовой вертикальный насос:
/ — корпус; 2 — обойма; 3 — винт; 4 — эксцентриковая муфта,
5 — электродвигатель; 6 — сечение обоймы; 7 — сечение
винта; 8 — обратный клапан
151

н
Рис. 4.14. Разрез трехвинтового насоса
чены для перекачивания жидкой среды без абразивных примесей,
обладающей смазывающей способностью, с кинематической
вязкостью 0,1...60 см2/с и температурой 100 °С.
4.7. Шиберные насосы
Роторно-поступательные насосы, у которых рабочие органы
выполнены в виде шиберов, называются шиберными. Если
шиберы имеют вид пластин, насос называется пластинчатым, а если
фигурный профиль — фигурно-шиберным.
В корпусе 1 шиберного пластинчатого насоса (рис. 4.15)
эксцентрично расположен ротор 2. В пазах ротора свободно
перемещаются прямоугольные пластины 3, прижимающиеся к внутренней
поверхности корпуса за счет центробежной силы, а иногда
дополнительно специальными пружинами. Рабочей камерой насоса
является полость /, уплотненная на участке А—Б, равном расстоянию
между двумя соседними пластинами.
По ходу вращения ротора до точки А рабочие полости
расширяются и ввиду того, что до этой точки они через канал 4
сообщаются со всасывающей полостью, происходит заполнение рабочих
камер перекачиваемой средой. При положении шибера,
соответствующем точке Л, происходит замыкание рабочего объема.
При дальнейшем вращении ротора от точки А начинается вытес-
152

нение перекачиваемой среды, так как впереди идущая пластина в
точке Б размыкает рабочий объем и каналом 5 соединяет его с
нагнетательной полостью.
Средняя подача пластинчатого насоса (м3/с) определяется по
формуле
Q = Sf2- Ч» (4-2)
где R — радиус внутренней окружности корпуса, м; b — ширина
пластины, м; е — эксцентриситет, м; п — частота вращения
ротора, об/мин.
ьсъ™ЬЯ!*ие
Ъ^%^5
Рис. 4.15. Схема шиберного (пластинчатого) насоса
Формула (4.2) справедлива для насосов, у которых пазы
пластины, попеременно сообщаясь со всасывающей и нагнетательной
полостями, перемещаясь в радиальном направлении, подкачивают
жидкую среду. Если же пластины в пазах не выполняют функций
дополнительных насосов, то при определении средней подачи
нужно учитывать объем, занимаемый пластинами. Тогда
п __ (2яЯ - zS) ben
где z — число пластин; S — толщина пластины, м.
Регулируемая за счет изменения эксцентриситета подача
шиберных насосов составляет до 3,5 л/с, давление нагнетания до
7 МПа.
153

5. МАШИНЫ ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ И СЖАТИЯ ГАЗОВ
5.1. Общие сведения о воздуходувных
и компрессорных машинах
В системах водоснабжения и водоотведения для осуществления
многих технологических процессов (при работе аэротенков станций
аэрации, для воздушно-водяной промывки фильтров, для
обеспечения работы эрлифтов и др.) широко используется сжатый
воздух. Сжатие и перемещение воздуха по трубам (воздуховодам)
осуществляется с помощью машин, которые называются
воздуходувными и компрессорными. Те и другие (сходные по принципу
действия) имеют небольшие конструктивные различия, а
разделение их принято условно по предельно создаваемому давлению:
воздуходувки — до 0,3 МПа, компрессоры — более 0,3 МПа.
Классификация воздуходувных и компрессорных4 машин по
принципу их действия и другим признакам аналогична
классификации насосов. Они подразделяются на динамические и объемные.
К динамическим относятся лопастные (центробежные и осевые),
к объемным — поршневые, пластинчатые и др. Те и другце могут
быть одно- и многоступенчатыми.
В настоящей главе приводится описание лишь тех воздуходув-
но-компрессорных машин, которые используются в системах
водоснабжения и водоотведения.
Одной из главных особенностей расчета и исследования
рабочего процесса воздуходувных и компрессорных машин по
сравнению с насосами является учет сжимаемости перекачиваемой
среды и связанных с этим термодинамических процессов.
К основным параметрам, характеризующим работу
воздуходувок и компрессоров, относятся подача объемная (Q, м3/с) или
массовая (M = pQ, кг/с); начальное давление (р\7 Па); конечное
давление (р2, Па); степень повышения давления (e=p2/Pi); мощность
(iV, кВт).
1000 г)
где р — плотность газа, поступающего в машину, кг/м3; Q —
подача газа, м3/с; L — удельная энергия сжатия газа, Дж/кг; х\=-
полный КПД: 'п^^о'Пм'П^ (г\0 — объемный, г]м — механический, щ —
термодинамический).
В отличие от насосов эффективность воздуходувных и
компрессорных машин нельзя оценивать только по энергетическому КПД.
Сжатие газа при различных условиях теплообмена
сопровождается различными термодинамическими процессами. Совершенство
процесса оценивается относительным термодинамическим КПД:
изотермическим ч\яз = Ьиз/Ь или изоэнтропическим r\a = LJL, где Lиз
и La — удельная энергия соответственно изотермического и изо-
энтропического процесса; L — удельная энергия действительного
политропного процесса, протекающего в машине, с показателем п\
154

Pi
/ =*:
■л1Ч£) * - ']•■
k — показатель степени, равный отношению теплоемкостей
сжимаемого газа при постоянном давлении и постоянном объеме: k =
= Ср/Су-
Изотермический КПД (т|Из = 0,65...0,85) используется для
оценки работы компрессоров с интенсивным водяным охлаждением
(поршневые, шиберные), изоэнтропический (г]а=0,8...0,9) более
точно характеризует работу воздуходувок и компрессоров с
неинтенсивным охлаждением (центробежные, осевые).
Характеристиками динамических лопастных воздуходувно-комп-
рессорных машин являются зависимости конечного давления (или
степени повышения давления е), мощности внутреннего (поли-
тропного или изотермического) КПД от подачи при заданной
частоте вращения рабочего колеса.
Пересчет характеристик при изменении частоты вращения
ротора с достаточной степенью точности можно произвести
следующим образом. Заданные характеристики при частоте вращения па
требуется пересчитать на характеристики при частоте пь, а также
неизменных составе газа и начальных параметрах.
Для пересчета подачи пользуются формулой
пропорциональности
Пересчет подачи по этой формуле дает тем большую погрешность,
чем выше степень повышения давления машины.
Степень повышения давления пересчитывают по формуле
6к =
+&г-<к-.>]••
Определив значения 8& при разных подачах, вычисляют
давления ръ = Р\гь и строят характеристику p2 = f(Q)-
Мощность пересчитывают по формуле
Nb=£L(JlL)3Na.
Ра \ Па J
Лопастные воздуходувные машины, как и насосы, допускается
соединять параллельно и последовательно при работе на один
воздухопровод. Поэтому методика подбора воздуходувных машин
и анализа их совместной работы аналогична методике,
рассмотренной в параграфе 1.15.
155

5.2. Динамические воздуходувно-компрессорные машины
Широкое применение в системах водоснабжения и водоотведе-
ния получили многоступенчатые центробежные воздуходувки типа
ТВ "(рис. 5.1). Отечественные заводы изготовляют такие
воздуходувки 11 типоразмеров. Их маркировка включает буквенные и
числовые обозначения. Например, ТВ-175-1,6 (ТВ —
турбовоздуходувка; первое число — подача, м3/мин; второе — конечное абсолютное
давление, кгс/см2). Каждая ступень воздуходувки состоит из
рабочего колеса сварной конструкции, лопаточных направляющего и
обратнонаправляющего аппаратов. Ввиду того что скорости
движения воздуха в проточной части воздуходувок не превышают
80...100 м/с, плотность перекачиваемой среды практически не
изменяется, поэтому размеры всех ступеней одинаковы. Воздух к
рабочему колесу первой ступени подводится через спиральный
подвод, а из последней ступени выходит также в спиральный отвод.
Корпус воздуходувки литой, чугунный, с горизонтальным
разъемом. В нижней его части размещены всасывающий и
нагнетательный патрубки, направленные горизонтально. Такое
расположение патрубков и горизонтальный разъем корпуса по оси вала
обеспечивают удобную сборку и разборку машины без нарушения
центровки с валом электродвигателя. Ротор машины состоит из
вала, рабочих колес, разделенных между собой гайками и
контргайками. Рабочие колеса посажены на призматические шпонки. За
последней ступенью на валу имеется пята (думмис) для разгрузки
ротора от осевой силы. Опорами вала служат подшипники
качения, размещенные в чугунных корпусах, образующих масляные
ванны. Смазка подшипников жидкостная, через смазочные кольца,
расположенные на валу. Расход масла на одну заливку для
воздуходувок всех типоразмеров составляет 4 л. В корпусах
подшипников имеются водяные камеры, в которые подается вода с расходом
0,6 л/с для охлаждения масла. Вследствие относительно небольшой
степени сжатия воздуха температура его не превышает 150...200°С.
Поэтому охлаждающие устройства у воздуходувок не
предусматриваются.
Турбовоздуходувки по направлению вращения вала разделены
на две группы: I группа с вращением против хода часовой стрелки,
II — по ходу часовой со стороны электродвигателя. Номинальная
частота вращения ротора для воздуходувок всех размеров п =
-3000 об/мин.
Характеристики воздуходувок типа ТВ приведены в прил. 17,
а параметры аналитических характеристик — в прил. 3.
Кроме рассмотренных воздуходувок, для сжатия и подачи
воздуха в аэротенки используются нагнетатели марок 360-22-2,
360-21-1 и 750-23-6 соответственно с подачей 270, 375, 750 м3/мин
и конечным давлением 0,175; 0,18; 0,165 МПа.
На рис. 5.2 показан центробежный шестиступеичатый
компрессор. В отличие от воздуходувок скорости движения-воздуха в его
проточной части таковы, что плотность газа уве-личнв"~аётся~поэто-
156

Рис. 5.1. Воздуходувка (тип ТВ):
а —- продольный разрез; б — вид со стороны всасывающего патруба; 1 — корпус радиально-упорного подшипника; 2 — вал;
3 — концевое уплотнение; 4 — разгрузочная пята; 5 — дистанционная втулка; 6 — крышка; 7 — корпус; 8 — диафрагма; 9 — рабочее
колесо; 10 — уплотнение; // — гайка; /2 — контргайка; 13 — чехол термометра; 14 — радиальный подшипник; 15 — ограждение муфты;
16 — масляная ванна; 17 — всасывающий патрубок; 18 — нагнетательный патрубок; 19 — лапы крепления; 20 ~ рым-болт; 21 —
направляющая колонка; 22 — установочный винт; 23 — маслоуказатель; 24 — разгрузочная труба

му размеры ступеней по ходу движения перекачиваемой среды
уменьшаются. Процесс сжатия воздуха в компрессоре
сопровождается выделением значительного количества теплоты, которую
необходимо отводить. С этой целью компрессор разделен на три
секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками.
Отбор сжимаемой среды для охлаждения производится после второй
(7) и четвертой (9) ступеней. Из холодильников охлажденная
среда по каналам 12 и 13 подводится к третьей (8) и пятой (10)
ступеням для дальнейшего сжатия. Конечное сжатие происходит в
шестой (11) ступени, после которой сжатая газовая среда через
спиральный отвод поступает в технологические воздуховоды.
Регулирование центробежных воздуходувок и компрессоров
может преследовать две цели: обеспечение постоянства давления
при переменной подаче; обеспечение постоянства подачи при
переменном давлении. Наиболее экономичным способом регулирования
является изменение частоты вращения ротора. Регулирование
можно производить методом дросселирования потока на
нагнетательной или всасывающей линиях с помощью затворов, всасывающих
клапанов и направляющих аппаратов. В этом случае в отличие от
насосов предпочтительнее регулирование со стороны всасывания.
Ввиду того что степень повышения давления осевой ступени
значительно меньше центробежной, осевые компрессоры имеют большее
число ступеней. Каждая ступень (рис. 5.3) состоит из
вращающегося венца рабочих лопаток и неподвижного венца направляющих.
Рабочие лопатки закреплены на дисках или барабане ротора,
направляющие жестко посажены в пазы корпуса компрессора. У ком-
Рис. 5.2. Центробежный компрессор:
J — вал; 2, в, 8, 9—11 — рабочие колеса; 3, 7 — кольцевые диффузоры; 4 — обратный
направляющий канал; 5 — направляющий аппарат; 12, 13 — канал для подвода газа из
холодильников; 14 — всасывающий патрубок
158

Рис. 5.3. Осевой компрессор:
/ — опорный подшипник; 2 —» барабан; 3 —- рабочая лопатка; 4 — корпус; 5 — лопатка-
направляющего аппарата; 6' —патрубок промежуточного отбора; 7 —диффузор; 5
—переходный патрубок; 9 — опорно-упорный подшипник; 10 — фланец жесткой муфты
прессора предусмотрен промежуточный отбор сжатого воздуха
через патрубок 6 после восьмой ступени. Ротор компрессора
вращается на двух подшипниках скользящего трения, которые
смазываются жидким минеральным маслом.
Изменение параметров Q и р (регулирование) осевых
воздуходувок и компрессоров производится за счет изменения частоты
вращения ротора, а в отдельных случаях за счет направляющего
аппарата с подвижными лопатками на входе в первую ступень.
5,3. Объемные воздуходувки и компрессоры
Группа объемных воздуходувно-компрессорных машин более
многочисленна, чем динамических. Рассмотрим лишь некоторые
из них.
Водокольцовыо машины широко используются в
системах водопровода и канализации. Они предназначены для
создания вакуумметрического (вакуум-насосы) или избыточного
(воздуходувки, компрессоры) давления. В качестве рабочей жидкости
применяется вода.
Рассмотрим работу водокоЛьцевого вакуум-насоса (рис. 5.4).
Ротор U представляющий собой цилиндр с радиальными
лопатками, эксцентрично расположен в цилиндрическом корпусе 2,
который частично заполнен водой. При вращении ротора за счет
центробежной силы вода отбрасывается к стенке корпуса, образуя
водяное кольцо 3 и серповидную полость 4. Объем рабочих камер,
замкнутых втулкой ротора, внутренней поверхностью водяного
15&

/
кольца и лопатками, при
вращении pOTqpa изменяется от Vma.x
до нуля. Рабочие камеры через
окна 6 и 5 в боковых крышках
сообщаются соответственно со
всасывающим и нагнетательным
патрубками. Когда камеры
сообщаются со всасывающим
патрубком по ходу вращения ротора, их
объем увеличивается, происходит
всасывание перекачиваемой
газовой среды/ Максимально
наполненные камеры замыкаются и по
ходу вращения ротора
переносятся в область уменьшения их
объема, т. е. сжатия и выталкивания.
Для обеспечения нормального
рабочего процесса в корпус насоса
непрерывно должна подаваться вода из сети или циркуляционного
бачка. Расход воды должен быть таким, чтобы в верхней части
втулки рабочего колеса водяное кольцо касалось ее поверхности,
а в нижней части лопатки погружались на некоторую глубину а.
При подаче вакуум-насосом 1 м3/мин воздуха расход воды
составляет 0,2...0,3 м3/ч.
Подачу перекачиваемой газовой среды (м3/с) при нормальной
работе вакуум-насоса определяют по формуле
Рис. 5.4. Схема водокольцевого
куум-насоса
в а-
{т^-
■2а)2
Do2]-
<('i-a)Sj
bn
60
Чоу
тде Z)p — внешний диаметр ротора, м; а — глубина погружения
лопатки, мм; Z)0— диаметр втулки ротора, м; г — число лопаток;
1\ — толщина водяного кольца в сечении /—/, м; 5 — толщина
лопатки, мм; п — частота вращения ротора, об/мин; ц0 — объемный
КПД: ло = 0,7...0,8.
Водокольцевые воздуходувки (компрессоры) отличаются от
вакуум-насосов (рис. 5.5) при одинаковых подачах размерами и
размещением распределительных окон, что дает возможность
несколько уменьшить удельные затраты мощности при работе
компрессора.
Водокольцевые машины в соответствии с ГОСТ 20889—80
выпускаются двух типов (В — простого действия; ДВ — двойного
действия) и в двух исполнениях (ВН — для работы в качестве
вакуум-насоса; К — для работы в качестве компрессора
(воздуходувки)). Основные их параметры приведены в табл. 5.1 и 5.2.
Пластинчатые (шиберные) компрессоры по
конструкции аналогичны шиберным насосам. На рис. 5.6 показан
поперечный и продольный разрезы двухступенчатого пластинчатого
компрессора, конструктивно объединенного с охлаждающим устрой-
160

К о
0 л
PQ
1 О
S I
О о*
-~Ч CQ
О <©
О
о
о .*
« ев
•=2
О
PQ
ю
ю
.«л
о *я
'8
11. Б. В. Карасев

Табл, 5.1 Основные параметры водокольцевых вакуум-насосов (ГОСТ 20889—80)
Типоразмер
Подача
номинальная,
м3/мин
Вакуум при
номинальной
подаче, %,
не менее
Максимально
достигаемый
вакуум, %,
не менее
Удельная
мощность,
кВт/м3/мин,
не более
Масса, кг,
не более
ВВН-0,75
ВВН-1,5
ВВН-3
ВВН-6
ВВН-12
ВВН-25
ВВН-50
ДВВН-100
ДВВН-150
0,75
1,5
3
6
12
25
50
100
150
60
70
70
70
70
70
70
65
65
85
90
90
95
95
95
95
85
85
2,8
2,2
2
2
7,7
1,7
1,7
1,8
1,8
50
ПО
120
320
475
1300
3000
8000
1200
Табл, 5.2. Основные параметры водокольцевых воздуходувок
(компрессоров) (ГОСТ 20889 — 80)
Типоразмер
Подача
номинальная,
м3/мин
Конечное
давление сжатия при
номинальной
подаче, МПа, не менее
Максимально
достижимое
давление сжатия,
МПа, не менее
Удельная
мощность,
кВт/м3/мин
Масса- кг,
не более
ВК-0,75
ВК-1,5
ВК-3,0
ВК-6
ВК-12
ВК-25
ВК-50
двк-юо
ДВК-150
0,75
1,5
3
6
12
25
50
100
150
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
—
,8
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
—
2,2
2,2
2,2
2,2
2
2
2
2
50
ПО
120
320
475
1300
3000
8000
1200
ством. Воздух, сжатый в первой ступени, поступает в трубы
охладителя, в межтрубном пространстве которого циркулирует
охлаждающая вода. Далее охлажденный воздух подводится во вторую
ступень и, получив дополнительное сжатие, повторно поступает в
охладитель, после чего— к потребителю. Кроме холодильника вода
циркулирует в охлаждающей рубашке корпуса и крышек
компрессора. Для уменьшения потерь энергии на трение концов пластин
о корпус в каждой ступени помещают по два свободно
вращающихся разгрузочных кольца. К наружной поверхности колец
подводится смазочный материал. При вращении ротора пластины с
проскальзыванием упираются во вращающиеся разгрузочные
кольца. С целью уменьшения сил трения пазы пластин наклонены по
отношению к радиусу на 1... 10° в сторону вращения ротора.
Регулирование подачи пластинчатых компрессоров
осуществляется изменением частоты вращения ротора (наиболее
экономично), дросселированием потока на всасывающей стороне и
перепуском части сжатого воздуха из нагнетательного трубопровода во
всасывающий.
162

Рис. 5.6. Пластинчатый компрессор:
/ — ротор; 2 — корпус; 3 — трубы для подвода и отвода охлаждающей воды; 4 — охладитель; 5 — разгрузочное кольцо;
6 — охлаждающие трубы; 7 — пластина (шибер) второй ступени; 8 — подшипник; 9 — пластина первой ступени; 10 — крышка

Пластинчатые компрессоры имеют подачу до 500 м3/мин и
давление до 1,5 МПа.
Поршневые компрессоры, как и насосы, по
конструктивным признакам представляют собой наиболее многочисленную
Рис. 5.7. Поршневой компрессор:
/ — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — поршень; 4 — рабочий цилиндр; 5 — крышка
цилиндра; 6 — нагнетательный клапан; 7 — нагнетательный трубопровод; 8 — воздухозаборник.;
9 — всасывающий клапан; 10 — подвод охлаждающей воды
164

группу машин. С целью сокращения числа разновидностей
поршневых компрессоров проведена их нормализация. Заводами выпуг
скаются компрессоры стандартизированного номенклатурного ряда
с унифицированными узлами (поршни, цилиндры, валы, рамы к
др.). Это дает возможность выпускать компрессоры с различными
параметрами (Q, р) при меньших затратах.
Основным отличием одноступенчатого поршневого компрессора
(рис. 5.7) от насоса является наличие камеры охлаждения
цилиндра, в которую подается вода. В поршневых компрессорах также
не предусматриваются колпаки.
В поршневой ступени в наибольшей степени достигается
повышение давления (до е = 7), а следовательно, температура сжатого
воздуха будет наибольшей. Поэтому в многоступенчатых
компрессорах предусматривается охлаждение воздуха в водяных
охладителях после каждой ступени сжатия.
Регулирование подачи одноступенчатых поршневых
компрессоров проводится изменением частоты вращения вала компрессора,
дросселированием при всасывании, отжиманием пластин
всасывающего клапана, изменением объема мертвого пространства,
перепуском сжатого воздуха из всасывающего в нагнетательный
трубопровод. При регулировании подачи многоступенчатых поршневых
компрессоров необходимо изменять подачу всех ступеней
одновременно. Если же регулировать подачу только на первой ступени
сжатия, автоматически перераспределяется работа между всеми
ступенями и температура конца сжатия в нерегулируемых
ступенях достигает недопустимых значений.

ЧАСТЬ 2. НАСОСНЫЕ И ВОЗДУХОДУВНЫЕ СТАНЦИИ
6. НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
6.1. Классификация водопроводных насосных станций
Насосная станция является звеном системы водоснабжения и
представляет собой довольно сложный энергетический узел,
обеспечивающий подачу воды потребителям в необходимом объеме с
требуемым напором. На насосной станции размещаются главные
насосные агрегаты, для обеспечения нормальной работы которых
имеется целый ряд вспомогательных систем: система
всасывающих и напорных трубопроводов с необходимой арматурой;
системы запуска насосов, смазки, электроснабжения, автоматики,
управления, контроля и др. На современных насосных станциях
^используются системы автоматики, телемеханики и электроники.
Все водопроводные насосные станции подразделяются на
группы по ряду признаков.
По расположению в общей схеме системы водоснабжения и
назначению они делятся на станции первого подъема, второго
подъема, повысительные и циркуляционные.
Станции первого подъема подают воду из
источника на очистные сооружения, а если очистка воды не требуется,—
в регулирующие емкости или непосредственно в сеть потребителя.
Станции второго подъема перекачивают воду из
резервуаров чистой воды в сеть потребителя. В отдельных случаях
насосы первого и второго подъемов могут располагаться в одном
здании. Повысительные станции предназначены для
повышения напора в сети (отдельные многоэтажные здания, районы
с застройкой, повышенной этажности, зонные водопроводы,
водопроводы промышленных предприятий). Циркуляционные
станции входят в состав системы технического водоснабжения
(промпредприятия, теплоэлектростанции).
Насосные станции систем коммунального водоснабжения по
степени обеспечения подачи воды подразделяют на три категории
(СНиП 2.02.04—84):
1) допускается снижение подачи на хозяйственно-питьевые
нужды не более чем на 30%, а на производственные — до предела,
установленного аварийным графиком. Продолжительность
снижения лодачи — не более 3 сут. Перерыв в подаче воды или снижение
подачи за установленный предел — не более чем 10 мин;
2) снижение подачи воды то же, что и для станций I категории,
но длительность не должна превышать 10 сут. Перерыв в подаче
или снижение ее за установленный предел допускается не более
чем на 6 ч;
1%

3) снижение подачи воды то же, что и для станций I категории,
но длительность не должна превышать 15 сут, а перерыв в
работе — 24 ч.
По типу здания насосные станции подразделяются на назем-,
ные, заглубленные и глубокие (шахтные).
По характеру управления станции бывают с ручным
управлением; полуавтоматические, когда
автоматизированная система включается оператором с пульта управления;
автоматические, на которых система автоматики станции
включается и выключается от первичных сигналов, получаемых от
датчиков (давления, уровня и т. д.); с управлением на
расстоянии, когда включение, выключение агрегатов, контроль за
их работой производятся из центрального диспетчерского пункта,
расположенного на значительном расстоянии от насосной станции.
6.2. Насосные станции первого подъема на поверхностных
источниках
Схемы насосных станций первого подъема. Принципиальная
компоновка и конструктивное выполнение насосных станций
первого подъема разнообразны и зависят от вида источника
водоснабжения, от топографических, геологических условий
выбранного места водозабора. Конструктивное выполнение станции
определяется также типом насосного оборудования (центробежные,
осевые, горизонтальные, вертикальные насосы и т. д.).
На рис. 6.1, а показана схема насосной станции первого
подъема берегового типа, совмещенной с водозаборным сооружением.
Станшш круглая в плане, глубокая, оборудованная четырьмя
вертикальными центробежными насосами.
На рис. 6.1, б приведена схема береговой станции,
оборудованной горизонтальными насосами, совмещенной с водозаборным
сооружением. В плане станция имеет прямоугольную форму.
Схема станции; показанной на рис. 6.1, в, отличается от
предыдущей тем, что ее здание частично заглублено и насосы при
нижнем уровне воды в источнике работают с положительной высотой
всасывания.
Насосные станции по схемам на рис. 6.1, а—в сооружают в том
случае, если при благоприятных геологических и топографических
условиях вблизи от берега обеспечивается достаточная глубина,
требуемая для водозабора. При неблагоприятных условиях
станция сооружается на некотором расстоянии от берега, и вода к ней
подводится по каналу (рис. 6.1, г).
На рис. 6.1, д показана схема насосной станции берегового
типа, но раздельной с водозаборным сооружением.
При значительном колебании уровней воды в реке иногда
выполняются насосные станции первого подъема, совмещенные с
русловым водозаборным сооружением типа «Криб» (рис. 6.1, е).
Такое сооружение имеет относительно большую стоимость по
167
t

сравнению с насосными станциями других типов и встречается
редко. ^
Окончательное решение выбора схемы насосной станции
первого подъема принимают на основании технико-экономических
расчетов при сравнении различных вариантов.
Режим работы и подача насосных станций первого подъема.
Вода в поверхностных источниках всегда требует соответствующей
очистки. Поэтому режим работы насосной станции системы
хозяйственно-питьевого водоснабжения связан с режимом работы
очистных сооружений. С целью сокращения размеров сооружений и
стабилизации процесса очистки воды режим работы насосной
станции назначают равномерным в течение суток. Подача ее_опре-
деляется средним часовым расходом в сутки максимального
потребления с учетом собственных нужд (промывка водоприемных
сооружений, техническое водоснабжение насосной станции и т. д.).
При относительно небольшом объеме водопотребления и при
наличии соответствующих очистных установок, допускающих
перерывы в работе, режим работы станции первого подъема может отли-
Рис. 6.1. Схемы насосных станций первого подъема:
/ — здание насосной станции; 2 —- нагнетательный трубопровод; 3 — всасывающий
трубопровод; 4 — водоприемник; 5 — насос; 6 — подводящий канал
\ьъ

чаться от равномерного. От режима работы насосной станции
первого подъема зависит объем резервуаров чистой воды.
Подачу насосной станции первого подъема определяют по
формуле
Q&Qmax сут
Q
где а — коэффициент собственных нужд: а= 1,04...1,1; Qmax сут —
максимальный суточный объем водопотребления, м3; Т —
продолжительность работы насосной станции в сутки, ч (при
равномерном режиме Г=24 ч). ,л.
mm
г -
■Ж-. -
,./ У У /У ////// /М
пхп:
v/////////////////////// яг^т
'*• М<,\ ёсч^?»^****8»
Рис. 6.2. К определению напора насосной станции первого подъема:
/ — пьезометрическая линия на участке всасывания; 2 — всасывающая труба; 3 — насос;
4 — водомер; 5 — нагнетательный водовод; 6 — пьезометрическая линия на участке
нагнетания; 7 — очистные сооружения
Дл'я окончательного решения вопроса о выборе режима
работы, а следовательно, и подачи насосной станции первого подъема
необходимо технико-экономическое обоснование принятого
варианта с учетом технологического процесса очистки воды.
Режим работы и подача насосных станций первого подъема в
системах технического водоснабжения, перекачивающих воду без
ее очистки, зависят от типа системы. В прямоточных системах
объем перекачиваемой воды должен соответствовать ее потреблению
на технологические нужды производственных цехов. При
равномерном графике водопотребления подача насосной* станции
рассчитывается по среднечасовому водопотреблению. Если же водо-
потребление в течение суток неравномерное, подача насосной
станции должна назначаться по максимальному часовому
водопотреблению (при отсутствии регулирующей емкости) или по
среднечасовому водопотреблению (при наличии регулирующей
емкости).
В системах оборотного водоснабжения (системы охлаждения
тепловых электростанций и т. д.) насосные станции первого подъ-
169

ема подают воду в бассейны охлаждающих сооружений (градирни,
брызгальные бассейны)\е объеме, необходимом для
восстановления безвозвратных потерь. Подача насосной станции назначается
равной среднечасовому расходу на восстановление потерь.
Напор насосных станций первого подъема. Расчетный напор
насосов станции первого подъема в каждом отдельном случае
определяется по схеме вертикальной планировки с учетом потерь
напора во всасывающей и напорной линиях. Например, напор
станции, перекачивающей воду на очистные сооружения (рис. 6.2),
Я = Яг + 2йвс + 2Аа + Яр,
где Нг — геометрическая высота подъема, равная разности
отметок максимального уровня воды в смесителе и минимального
расчетного уровня в водозаборном сооружении, м; E/iBc — потери
напора во всасывающей линии, м; S/iH — потери напора в напорной
линии, включая потери в водомере (ЛВм), м; Яр—рабочий напор
излива; #р=1...1,5 м.
Основное и резервное оборудование насосных станций первого
подъема. Основные рабочие насосы подбирают по расчетным
значениям Q и Н с учетом совместной работы насосов и водовода.
Расчетная подача насосов зависит от их количества. При подборе
насосов необходимо руководствоваться требованиями, указанными в
§ 6.4, а при выборе их количества учитывать следующее: 1)
увеличение числа насосов приводит к возрастанию строительного
объема здания насосной станции, к усложнению условий его
эксплуатации; 2) при совместной работе в общий водовод подача насоса
уменьшается по сравнению с подачей при индивидуальной его
работе, и чем больше насосов работают вместе, тем больше
снижение их подачи; 3) чем меньше насос, тем ниже его КПД.
С учетом указанных обстоятельств рабочих насосов на
станциях первого подъема должно быть как можно меньше (но не
менее двух) при большей их мощности. В насосных станциях II и III
категории при соответствующем обосновании допустима установка
одного рабочего насоса.
Тип насоса выбирают в зависимости от общей мощности
насосной станции. На крупных станциях целесообразнее использовать
вертикальные центробежные или осевые насосы, так как они
требуют меньшей площади машинного зала. На средних и малых
станциях используются насосы типа Д или К- В отдельных
случаях на станциях с большим заглублением целесообразно
применять скважинные насосы. Рабочие насосы на станции должны
быть однотипными.
При проектировании насосных станций первого подъема,
учитывая, что их расширение (в связи с перспективой развития
водоснабжения) связано с большими техническими трудностями,
предусматривают место для установки дополнительных агрегатов
либо увеличивают размеры фундаментов, чтобы можно было
установить насос большей мощности.
17G

Табл. 6.L Резерв насосного оборудования
Количество рабочих
агрегатов одной группы
Количество резервных агрегатов в насосных
станциях категории
III
До 6
Свыше 6 до 9
Более 9
Примечание. В число рабочих агрегатов включаются противопожарные
насосы.
Резерв насосного оборудования выбирают в соответствии со
СНиП 2.02.04—84 (табл. 6.1). /
На станциях первого подъема, подающих воду в системы
оборотного водоснабжения, допускается установка одного резервного
агрегата. Резервные агрегаты выбирают такого же типа, как и
основные.
Противопожарные насосы на станциях первого подъема. На
насосные станции первого подъема объединенных систем
хозяйственно-питьевых и противопожарных водопроводов возлагается
функция пополнения израсходованного неприкосновенного запаса,
который хранится в резервуарах чистой воды насосных станций
второго подъема.
Возможность восстановления противопожарного запаса воды за
расчетный период учитывается при определении полной подачи
насосной станции. Израсходованный противопожарный запас может
быть восстановлен форсированием работы основных насосов;
включением хозяйственных насосов, если они работают не круглые
сутки; включением резервных насосов; основными насосами за счет
сокращения водопотребления. На период восстановления
противопожарного запаса воды СНиП 2.02.04—84 допускается снижение
хозяйственно-питьевого водопотребления до 70% и
производственного — по аварийному графику. В случае, если перечисленными
способами нельзя восстановить противопожарный запас,
необходимо устанавливать специальный противопожарный насос. При
восстановлении противопожарного запаса основными хозяйственными
насосами полная подача насосной станции определяется по
формуле
л 3Qn + 2Qmax — 3Q i
Q = Qi Н >
где Qi — среднечасовая подача насосной станции первого
подъема, м3/ч; 3Qn — полный объем воды за 3 ч тушения пожара, м3
(3 ч —расчетная продолжительность тушения пожара); 2Qmax —
суммарный объем воды, расходуемой на хозяйственно-питьевые
нужды за 3 ч наибольшего водопотребления, м3 (по графику
водопотребления); 3Qj — объем воды, поступающей за 3 ч от насосной
171

станции первого подъема, м3 (принимается в расчет, если
гарантирована бесперебойная подача воды насосной станцией первого
подъема); Т — максимальная продолжительность восстановления
противопожарного запаса, ч.
СНиП 2.02.04—84 устанавливаются следующие максимальные
нормы времени восстановления противопожарного запаса воды:
24 ч — в населенных пунктах и на промышленных предприятиях с
производствами, отнесенными по пожарной опасности к
категориям А, Б, В; 36 ч — на промышленных предприятиях с
производствами, отнесенными по пожарной опасности к категориям Г и Д;
72 ч — в сельских населенных пунктах и на сельскохозяйственных
предприятиях.
Для промышленных предприятий с пожарным расходом воды
на наружное пожаротушение 20 л/с и менее допускается
увеличивать время пополнения запаса воды для производств категорий Г,
Д и Е до 48 ч, категорий В — 36 ч.
Подача специальных противопожарных насосов определяется
по формуле
п 3Qn + 2Qmax — 3Q j
Qn.n — ~ •
Размещение насосных агрегатов на станциях первого подъема.
Размещение насосных агрегатов определяется формой машинного
зала в плане, типом насосов и способом подвода к ним воды.
Насосные станции первого подъема на поверхностных
источниках чаще всего бывают заглубленными, и их строительство
осуществляется в сложных геологических и гидрогеологических
условиях. Поэтому компоновка оборудования должна способствовать
уменьшению размеров здания станции с учетом возможности
увеличения ее мощности на будущее. Размещение насосного
оборудования и трубопроводов также должно обеспечивать удобство,
безопасность, оперативность их обслуживания и ремонта.
Размещение насосов в вертикальной плоскости на станциях
первого подъема прежде всего зависит от типа насосов.
Вертикальные центробежные и осевые насосы монтируют так, чтобы их
корпуса находились ниже минимального уровня воды в источнике.
Горизонтальные центробежные насосы типа Д и К также
предпочтительно устанавливать на таких отметках, чтобы корпуса
насосов заливались водой самотеком при минимальных расчетных
уровнях воды в источнике. Их можно монтировать выше
минимального уровня воды в источнике на отметках, не превышающих
допустимую высоту всасывания, рассчитываемую по формуле
(1.11). В этом случае необходимо предусматривать устройство для
заливки насосов перед запуском.
На рис. 6.3 показаны наиболее характерные схемы
расположения насосных агрегатов.
Расстояния между агрегатами принимают не менее 1 м; между
агрегатами и стенами — в наземных станциях не менее 1 м, в за-
172

глубленных — не менее 0,7 м; между неподвижными
выступающими частями оборудования — 0,7 м.
Для уменьшения габаритов станции используются насосы,
допускающие установку электродвигателя с обоих концов вала (рис.
6.3, <Э), но при этом рабочее колесо должно вращаться только в
одном направлении.
Рис. 6.3. Схемы размещения насосных агрегатов на станциях первого подъема:
а — кольцевое расположение горизонтальных насосов типа Д на станции, совмещенной с
водозабором; б — кольцевое расположение вертикальных насосов на станции, совмещенной
с водозабором; в — рядное расположение горизонтальных насосов на станции, совмещенной
с водозабором; г — однорядное расположение горизонтальных насосов в прямоугольном
здании, совмещенном^ с водозабором; д, ж< — двухрядное размещение горизонтальных насосов в
здании станции раздельного типа; е — однорядное размещение горизонтальных насосов в
прямоугольном зданий станции раздельного типа; 1 — насос; 2 — нагнетательные
трубопроводы; 3 — электродвигатель; 4 — всасывающие трубы
Проектирование всасывающих и напорных трубопроводов
насосных станцдй первого подъема. Всасывающие
трубопроводы являются наиболее ответственными элементами
насосных установок,^так как от правильности их расчета, конструкции
и эксплуатации зависит экономичность работы дасосов. Чаще всего
всасывающие трубы работают в условиях вакуумметрического
давления.
Наилучшим условием для нормальной работы насосов является
обеспечение каждого насоса индивидуальной всасывающей
трубой. Однако это возможно только при использовании осевых,
вертикальных центробежных и небольшого числа (до четырех)
горизонтальных насосов. При числе горизонтальных центробежных
насосов более четырех на станциях раздельного типа (см. рис. 6.1, д)
значительно увеличиваются габариты водозаборного сооружения,
усложняется устройство всасывающих трубопроводных
коммуникаций, что приводит к удорожанию строительства гидроузла в
173

целом. В этом случае можно принимать количество всасывающих
труб вне здания меньше числа насосов при условии устройства
общего коллектора, к которому подключают насосы. Количество
внешних всасывающих линий на насосных станциях первой и
второй категории надежности не должно быть менее двух. При этом
каждая из линий должна быть рассчитана на полный расчетный
расход для станций первой и второй категории и 70% расчетного
расхода — для станций третьей категории.
а
j
i
УГТ7Т7-
%
*S.
—
/
1l
i
I
-^
1 I
\/ья\
L
',
m
i
i
Z7fr №
*///////S/SSSJ/SS/S'/SJS/JM\
Рис. 6.4. Схемы размещения всасывающих труб в камере:
а — при одной всасывающей трубе; б — при двух трубах
При конструировании всасывающих трубопроводов необходимо
учитывать следующие требования: 1) всасывающая линия должна
быть герметична для исключения проникновения воздуха внутрь
трубы, так как нерастворенный в воде воздух резко влияет на
подачу насоса. Подсасывание 1% воздуха на 1 м3 перекачиваемой
воды снижает подачу на 5... 10%, при этом снижается напор;
2) конструкция всасывающей линии должна исключать
возможность скопления в ней воздуха (образование воздушных «мешков»).
Верхняя образующая длинных трубопроводов должна иметь уклон
в сторону от насоса не менее 0,005. Если всасывающие трубы
нескольких насосов объединены общим коллектором (рис. 6.3, ж)у
всасывающая линия должна состоять из труб различных диаметров.
Во избежание скапливания воздуха трубы различных диаметров
соединяют с помощью косых вставок; 3) для уменьшения потерь
напора всасывающие трубопроводы должны быть возможно
меньшей длины и с наименьшим числом арматуры и фасонных частей.
Всасывающие трубопроводы как в пределах насосной станции,
так и вне выполняются из стальных труб на сварке с применением
фланцевых соединений для присоединения к арматуре и
насосам.
Диаметры трубопроводов определяются по экономичным
скоростям: при v3= (0,6...1) м/с —диаметр до 250 мм; при иэ =
= (0,8...1,5) м/с d= (300...800) мм и при уэ= (1,2...2,0) м/с—
rf>800 мм.
174

Запорную арматуру на всасывающих трубах устанавливают в
случаях, когда насосы размещены ниже уровня воды в источнике
или когда они подключены к общему коллектору. (Методика
расчета потерь напора в трубных коммуникациях насосных станций
приведена в § 6.4.)
Всасывающие трубопроводы и коллекторы на станциях первого
подъема (заглубленных и шахтных) чаще всего укладывают по
полу машинного зала на бетонных подставках с устройством
переходных мостиков над трубами. В отдельных случаях при
соответствующем технико-экономическом обосновании допускается
укладка в каналах, размеры которых приведены в § 6.4. В любом
случае к всасывающим трубам должен обеспечиваться свободный
доступ для их осмотра и периодической подтяжки болтовых
соединений.
Приемные концы всасывающих труб в камерах водоприемных
сооружений должны размещаться таким образом, чтобы был
обеспечен свободный и равномерный подвод воды (рис. 6.4). Для
снижения сопротивления при входе потока к всасывающим
трубопроводам привариваются приемные конусы, диаметр входного
отверстия которых принимается DBX= (l,25...1,5)rf, где d — диаметр
всасывающей трубы. Центральный угол конусности воронки ср =
= 8...16°. Во избежание воронкообразоваиия и засасывания
воздуха обрез приемного конуса погружается на минимальную глубину
Лтш= (0,6...1,2) м. В случае, если эту глубину погружения
обеспечить нельзя, на концах приемных конусов устраивают экраны,
представляющие собой металлические пластины размером не
менее 2Z)BX. Расстояние от входного отверстия до пола камеры
должно быть не менее 0,8Z)BX. Приемные клапаны устанавливают на
всасывающих трубопроводах диаметром не более 200 мм. При
больших диаметрах слишком большой вес клапана приводит к
повышенным потерям напора.
Основные геометрические размеры камер всасывающих труб
определяют по кратности водообмена:
L W ^ kQ
~~ вн ' вн '
где W — объем воды в камере, м3; Q — средняя подача насоса,
м3/с; k — кратность водообмена: k=W/Q= 15...20.
Всасывающие трубы осевых и вертикальных центробежных
насосов имеют сложную форму (рис. 6.5). Они выполняются из
металла и поставляются совместно с насосами либо делаются из
бетона при сооружении подводного блока здания насосной
станции.
Напорные трубопроводы насосных станций
предназначаются для подачи перекачиваемой жидкой среды от насо-
оои к водоводам. Чаще всего количество отходящих от станции
водоводов бывает меньше числа насосов, поэтому напорные тру-
175

Ось лопаемого
колеса насоса
бопроводы объединяют в общий коллектор. Все напорные
трубопроводы и коллекторы внутри насосной станции выполняются
из стальных труб на сварке с использованием фланцевых
соединений для крепления их к насосам и арматуре; -Трубы разных
диаметров соединяют прямыми переходами. Диаметры напорных
трубопроводов определяют по расчетному расходу воды и
экономичным скоростям, которые принимают: иэ= (0,8...2,0) м/с для труб
диаметром до 250 мм; уэ=
= (1,0...3,0) м/с при d=(300...
800) мм; иэ=(1,5...4,р) м/с
при й>800мм.
На напррной стороне у
каждого насоса
устанавливается обратный клапан,
который препятствует обратному
току .перекаливаемой воды в
случае прекращения подачи
энергии к электродвигателю
насоса (аварийный случай), а
также при выключении насоса,
если система рассчитана на
запуск и остановку насоса при
открытой задвижке. На
напорных трубопроводах имеются
необходимое число задвижек,
водомеры (индивидуальный на
каждый насос или суммарный
в начале водовода), гасители
Phc.j6.5. Изогнутая всасывающая труба
(подвод) осевого насоса
энергии гидравлического удара (при необходимости) и контрольно-
измерительная аппаратура.
Укладка напорных трубопроводов на станциях первого подъема
производится по полу машинного зала на опорах из бетона с
устройством переходных мостиков. В шахтных станциях напорный
коллектор можно подвешивать к перекрытиям или закреплять на
консолях к стенам. Это позволяет уменьшить габариты машинного
зала. Расстояние от пола до коллектора подвесной конструкции
должно быть не менее 2 м. Задвижки и другую арматуру
устанавливают на бетонные подушки таким образом, чтобы их вес не
передавался на патрубки насосов.
На рис. 6.6 показаны схемы наиболее характерных компоновок
всасывающих и напорных трубопроводов насосных станций
первого подъема. На станции раздельного (рис. 6.6, а) типа каждый
насос оборудуется индивидуальными всасывающими и напорными
трубопроводами. В отдельных случаях всасывающие и напорные
трубопроводы могут быть объединены соответственно
всасывающими и напорными коллекторами. На рис. 6.6, б показана
компоновка с напорным коллектором, расположенным на полу машинного
зала. Схема с его размещением на полу верхнего (над машинным
залом) помещения показана на рис. 6,6, в. На рис. 6.6, г приведена
176

Ри<\ 6.6. Схемы компоновок всасывающих и напорных трубопроводов насосных
станций первого подъема с насосами типа Д:
/ — всасывающий трубопровод; 2 — задвижка; 3 — косой переход; 4 — обратный клапан;
б — напорный трубопровод; 6 -~ напорный коллектор
схема с подвесным напорным коллектором, а на рис. 6.6, д — с
напорным коллектором, закрепленным к стене на консолях.
На участках напорных трубопроводов от коллектора до камеры
подключения к водоводам непосредственно у здания станции или
на небольшом расстоянии от него необходимо сооружать камеры
для установки водомеров, предохранительных клапанов или
гасителей энергии гидравлического удара, в отдельных случаях —
обратных клапанов. Размещение предохранительных и обратных
клапанов вне здания заглубленных станций уменьшает возможность
их затопления при аварии на трубопроводах внутри станции.
12. Б. В. Карасев
177

Схемы переключений всасывающих и напорных трубопроводов
насосных станций первого подъема. Бесперебойность подачи воды
насосной станцией первого подъема в большой степени зависит от
наличия запорной арматуры на всасывающих и напорных
трубопроводах в необходимом количестве. Ее размещение должно
обеспечивать замену или ремонт любого насоса и основной
арматуры трубопроводов с учетом возможного снижения подачи воды
в соответствии с категорией сооружения.
Рис. 6.7. Схемы переключений всасывающих и напорных
трубопроводов станций первого подъема
В зависимости от конкретных условий схемы переключения
трубопроводов могут быть разнообразными. На рис. 6.7 показаны
схемы переключений на насосных станциях совмещенного типа,
оборудованных горизонтальными , (схемы а и б) и вертикальными
/схемы в и г) насосами. ч
Устройство спаренной всасывающей трубы (схемы а я в) для
одного (среднего) из насосов позволяет обеспечивать постоянную
работу двух насосов-при отключении на ремонт любой из
водоприемных камер. _ Л тт *
Здания насосных станций первого подъема. В здании насосной
станции, кроме служебных и бытовых помещений, размещается
178

все гидромеханическое, электрическое и вспомогательное
оборудование. Здания насосных станций первого подъема (рис. 6.8, а—в —
совмещенные, г — раздельные) чаще всего бывают заглубленного
типа. Они состоят из подземной части (/) и верхнего строения (II).
Здания станций подразделяются на камерные (рис. 6.8, а, б, г)
и блочные (рис. 6.8, в). Причем в зависимости от используемого
насосного оборудования камерные здания могут быть с сухой (рис.
6.8, а, г) и мокрой (рис. 6.8, б) камерами.
Рис. 6.8. Типы зданий насосных станций первого подъема
В зданиях, выполненных по схеме, приведенной на рис. 6.8, а\
могут быть использованы как горизонтальные, так и вертикальные
центробежные насосы; в зданиях, выполненных по схеме б,—
только вертикальные осевые насосы, а по схеме г — только
горизонтальные центробежные.
Вода из источника через водоприемные окна поступает в
водоприемную камеру, где проходит первичную очистку от крупных
механических включений и водорослей, а далее через всасывающие
трубы перекачивается насосами по назначению. Во всех
помещениях насосных станций, в которых установлено оборудование,
имеются грузоподъемные механизмы.
Учитывая, что подземная часть здания находится в сложных
гидрогеологических условиях, при которых трудно обеспечить ее
водонепроницаемость, камеры выполняют из монолитных бетонных
и железобетонных стеновых конструкций с усиленной
гидроизоляцией. В отдельных случаях (чаще для станций раздельного типа)
подземная часть камерных зданий может сооружаться из сборных:
железобетонных конструкций. Подземную часть здания блочного^
12*
179^

Б-Б
Рис. 6.9. Береговая станция первого подъема, "совмещенная с сегментным
водоприемником:
/ — водоприемник; Л — камера всасывающих труб; Ш — машинный зал; IV — помещение
для решеток; V" — служебное помещение; / — источник; 2 — водоприемные окна; 3 — паз
ремонтного затвора; 4 — сетка; 6—7, 11 — грузоподъемные механизмы; 8 — нагнетательный
трубопровод; 9 — нагнетательный коллектор; 10 — насос; 12 — всасывающая труба; 13 —
трубы технического водоснабжения станции

типа делают в виде монолитного бетонного блока, при сооружении
которого одновременно выполняют всасывающие трубы насосов.
Здания такого типа служат для крупных водопроводных станций.
Размеры подземной части здания в плане определяются
прежде всего типом и компоновкой насосного оборудования и
трубопроводных коммуникаций с учетом установленных СНиПом
расстояний между ними. Заглубление зависит от максимальной
амплитуды колебания уровня воды в источнике, а также от
расположения оси насосов относительно минимального уровня воды.
Верхнее строение здания насосной станции представляет собой
сооружение промышленно-цехового типа. В большинстве случаев
оно выполняется из кирпича или сборных железобетонных
конструкций. В наземной части здания размещаются все служебные и
бытовые помещения, трансформаторная подстанция, а на
станциях, оборудованных вертикальными насосами, размещается
также зал электродвигателей (рис. 6.8, б, в). При благоприятных
климатических условиях насосные станции первого подъема могут
сооружаться без верхнего строения на открытых площадках.
Вертикальные размеры помещений насосных станций,
оборудованных стационарными грузоподъемными механизмами для
подъема и транспортирования грузов, выбирают с учетом размещения
платформы транспортных средств, длины строп (0,5... 1 м),
наибольших габаритов транспортируемой детали или узла и условий
транспортирования с таким расчетом, чтобы расстояние между
транспортируемым узлом и установленным оборудованием было
не менее 0,5 м. Высота машинных помещений без кранового
оборудование принимается не менее 3 м. Окончательные размеры
зданий (в плане и вертикальные) уточняются по СНиПу.
Примеры насосных станций первого подъема на поверхностных
источниках. Здание насосной станции первого подъема берегового
типа, показанной на рис. 6.9, заглубленное, круглое в плане,
камерного типа с сухой камерой. Проектом предусмотрена
возможность установки четырех насосов двух марок Д5000-50 или
Д4000-22, при которых полная подача станции составляет
4,5...6 м3/с. Вода из источника через водоприемные окна,
размещенные в два яруса, попадает в приемную камеру и, пройдя через
вращающиеся сетки, поступает в камеры всасывающих труб. При
необходимости воду к водоприемнику можно подводить по
самотечным линиям. Сооружением допускается амплитуда колебания
уровня воды до 8 м. Вращающиеся сетки промываются водой из
напорных трубопроводов станции. Напорный коллектор уложен
по полу машинного зала.
Машинное помещение оборудуется радиальной кран-балкой
грузоподъемностью 10 т. В верхнем помещении над машинным
залом предусмотрен монорельс с электроталью грузоподъемностью
10 т. Верхнее помещение водоприемника оборудуется ручной
подвесной кран-балкой с ручной кошкой грузоподъемностью 5 т. Для
подъема ремонтных затворов водоприемных окон вне здания
предусмотрен монорельс с ручной кошкой грузоподъемностью 2 т.
181

А-А
ПОР
План на отметке-12,2
, 4 Ф1000
Рис 6.10. Береговая насосная станция первого подъема с внутренним
водоприемником:
/ — вращающаяся сетка; 2 — кран-балка (5 т); 3 — радиальная кран-балка (10 т); 4 —
нагнетательный трубопровод; в — нагнетательный коллектор; 6 — насос; 7 — всасывающая
труба; 8 — дренажная установка
Рис. 6.11. Береговая насосная станция с осевыми насосами:
/ — водоприемное окно; 2 — решетки; 3 — ремонтный затвор; 4 — вращающаяся сетка; 5 —
полукозловой кран; в — мостовой кран; 7 — привод сетки; 8 — электродвигатель; 9 —
нагнетательный трубопровод; 10 —> осевой насос; 11 — всасывающая труба

10,65
AzA.
тн
16950
4900
p- План на отметке 0,0
4500 4500
4Ш

Подземная часть станции выполняется из монолитного
железобетона, а верхнее строение — из кирпича.
На рис. 6.10 показана береговая станция первого подъема с
водоприемником в центральной части здания. Водоприемник с
окнами в три яруса разделен на две секции. В нем установлены
вращающиеся сетки с лобовым подводом воды. Станция оборудована
четырьмя насосами марки Д3200-55, ее подача составляет 5...6 м3/с
Амплитуда колебания уровня воды — до 10 м.
Насосы объединены попарно напорными коллекторами,
расположенными у стен машинного зала на высоте 4 м. Водомеры и
гасители энергии гидравлического удара, установленные на
напорных водоводях, размещены вне здания в специальных камерах.
В машинном^ помещении имеется радиальный мостовой кран
грузоподъемностью 10 т. Для обслуживания затворов и вращающихся
сеток в верхнем "помещении установлена кран-балка
грузоподъемностью 5 т.
Подземная часть станции представляет собой круглый колодец
из монолитного железобетона, который сооружают опускным
способом. Верхняя часть здания выполнена из кирпича.
В подземной части, кроме машинного зала и водоприемника,
размещаются все служебные помещения: электрическая
подстанция, мастерская, диспетчерская, склады запасного оборудования
и др. Для откачки дренажных вод из машинного зала в нем
установлены два дренажных насоса. Промывка вращающихся сеток
производится водой из напорных трубопроводов. В водоприемнике
предусмотрены струйные насосы для удаления ила.
Типовая насосная станция первого подъема (рис. 6.11)
оборудована четырьмя вертикальными осевыми насосами марки ОПВ2-87
с подачей 3 м3/с каждый при напоре 13,6 м. Водоприемник
разделен на четыре секции по числу насосов. Вода к насосам подводится
через прямоугольные окна с решетками. Внутри камер
установлены вращающиеся сетки с лобовым подводом воды. Амплитуда
колебания уровня воды — 5,5 м.
Здание насосной станции прямоугольное в плане. Его
подземная часть блочного типа из монолитного железобетона с
использованием сборных элементов. Это значительно уменьшает
стоимость строительства. Подвод в виде всасывающей трубы выполнен
как одно целое с подземным блоком. Наземная часть здания
станции каркасной конструкции также из сборных элементов. В ней
размещены вертикальные электродвигатели насосов и механизмы
привода вращающихся сеток. В машинном зале предусмотрено
подъемно-транспортное оборудование в виде мостового крана с
электроприводом грузоподъемностью 10 т. Монтаж насосного
оборудования производится этим же краном через монтажные люки.
Для обслуживания щитового хозяйства вне здания насосной
станции предусмотрен полукозловой кран, привод которого также
электрифицирован.
184

6.3. Насосные станции первого подъема на подземных
источниках
Общая схема водозаборного сооружения первого подъема. Для
забора воды из подземного источника каждое водозаборное
сооружение (скважина, шахтный колодец) оборудуют индивидуальной
насосной установкой. Все насосы подключают к общему
коллектору или водоводу, по которому вода транспортируется на очистные
сооружения, а если очистка не требуется — в резервуары чистой
воды. Количество установок, входящих в общую систему
водозабора первого подъема, зависит от объема водопотребления и
мощности водоносных пластов.
В отдельных случаях при относительно небольшом объеме
водопотребления и при наличии водообильных пластов можно обойтись
одной-двумя установками.
В состав водозаборного сооружения первого подъема (рис. 6.12)
входят восемь насосных установок 1 на скважинах, которыми вода
Рис. 6.12. Схема водозаборного сооружения первого подъема на
подземном источнике
по напорным трубам 2 перекачивается на очистное сооружение 3
(при необходимости) и в резервуар чистой воды 4, откуда насосами
станции второго подъема подается потребителю.
Режим работы, определение подачи и напора. При
использовании подземных источников водоснабжения режим работы
насосных установок первого подъема в течение суток в большинстве
случаев назначается равномерным. Равномерный режим позволяет
стабилизировать работу скважины, полнее использовать
эксплуатируемый водоносный пласт, уменьшать отбор воды из скважины
по сравнению с ее расчетным дебитом, а следовательно, и размеры
насосного оборудования.
Общая подача всего водозаборного сооружения первого
подъема рассчитывается по формуле (6.1), а подача каждой насосной
установки определяется в зависимости от дебита скважины с
учетом совместной работы этих установок на общий напорный
водовод.
185

Расчетный напор каждой насосной установки определяют как
разность максимальной отметки горизонта воды в резервуаре, -
куда она подается, и минимальной отметки динамического уровня
воды в скважине с учетом потерь напора на всем участке движения
воды, перекачиваемой насосом.
При расчете режима работы насосных установок на скважинах
необходимо учитывать-следующее. Заводы-изготовители в
паспортах скважинных насосов приводят характеристики без учета
потерь напора в водоподъемной трубе в пределах скважины, так как
длина этой трубы в каждом конкретном случае бывает различной,
Рис. 6.13. Насосная установка заглубленного типа на скважине:
1 — устье скважины; 2 — электродвигатель; 3 — эксплуатационный люк; 4 — монтажный
люк; 5 — вантуз; 6 — вентиляционная труба; 7 — напорный трубопровод; 8 — задвижка;
9 — обратный клапан; 10 — дренажный насос
186

Рис. 6.14. Насосная установка первого подъема наземного типа на скважине:
1 — устье скважины; 2 — задвижка; 3 — напорный трубопровод; 4 — обратный клапан; 5 —
монтажный люк; 6 — вантуз
т. е. дают зависимости Q, N, ц от напора Я, развиваемого насосом,
относительно сечения на выходе из насоса (сечение /—/ на рис.
6.16), Следовательно, чтобы получить зависимость подачи насоса
от напора Я на выходном патрубке водоподъемной трубы,
необходимо построить дроссельную характеристику насоса
относительно сечения //—Я.
Характеристика водоподъемной трубы может быть выражена
зависимостью
пп = nlsQ2,
где п — число секций водоподъемной трубы; / — длина секции, м;
s — удельное сопротивление водоподъемной трубы.
187

Для погружных насосов сопротивление водоподъемной трубы &
(м3/ч) зависит только от ее диаметра:
а, мм 50 75 100 125 150
s (на 10 м трубы) 0,01 0,0015 0,00025 0,000075 0,000028-
AM
При расчете подачи насосных установок первого подъема
необходимо также учитывать возможность их использования для
пополнения израсходованного»
противопожарного запаса вод*>1.
Последний может быть пополнен
за счет форсирования работы
насосных установок, подающих
воду для хозяйственных нужд. Если
форсированный режим
невозможен, необходимо
предусматривать специальные
противопожарные скважины с полным
комплектом оборудования. Подача
насосов с учетом пополнения
неприкосновенного противопожарного»
запаса подсчитывается по
формулам (6.2), (6.3).
Примеры насосных станций
(установок) первого подъема на
подземных источниках. Насосные
установки первого подъема
сооружают над устьем водозаборных
скважин. Помещение для
установок в зависимости от
гидрогеологических условий выполняют в.
виде заглубленной камеры или
наземного павильона. В нем
находится устье скважины,
электродвигатель (если скважина
оборудована насосом с
трансмиссионным валом), запорно-регулирую-
щая и предохранительная арма-
Рис. 6.15. Насосная установка пер вот
подъема на скважине в заглубленной
камере колодезного типа:
/ — погружной насос; 2 — напорная труба;-
3 — фундамент; 4 — устье скважины; 5 —
трехходовой кран; 6 — манометр; 7 — скобы;
8 — железобетонные кольца; 9 — гнездо для
деревянной крышки; 10 — крышка, 11 —
вентиляционная труба; 12 — силовой кабель; 13 —
задвижка; 14 — отметка динамического уровня
188

тура, контрольно-измерительные приборы. Размеры помещения в
плане зависят от размещения оборудования (обычно 3X3 м),
высота должна быть не менее 2,5 м.
На рис. 6.13 приведена насосная установка первого подъема на
скважине, оборудованная насосом с трансмиссионным валом.
Помещение для установки выполнено в виде заглубленной подземной
камеры. Ограждающие конструкции таких камер изготовляются иа
монолитного или сборного железобетона.
Рис. 6.16. Схемы оборудования скважин центробежными насосами:
а — с трансмиссионным валом; б — с погружным агрегатом; / — всасывающая сетка; 2 —
насос; 3 — водоподъемные напорные трубы; 4 — эксплуатационная труба скважины; 5 —
опорная рама; 6 — электродвигатель; 7 — манометр; 8 — напорный патрубок; 9 —
задвижка; 10 — кабель силовой; 11 — отметка динамического уровня
Кроме электродвигателя, в камере имеются запорная и
предохранительная арматура, а также измерительные приборы. Для
удаления просочившейся через стены и неплотности соединений воды
предусмотрен дренажный самовсасывающий насос. Питание
электрической энергией группы таких установок обычно
осуществляется от общей силовой трансформаторной понижающей подстанции.
189

Электроэнергия к каждой установке подводится по воздушной или
кабельной линии.
Монтаж и демонтаж оборудования производят автокраном или
с помощью треноги с полиспастом через монтажный люк.
Управление работой агрегата осуществляется из диспетчерского пункта.
Насосная установка первого подъема на скважине (рис. 6.14)
оборудована погружным насосом. Ее здание выполнено в виде
наземного павильона. В нем предусмотрено помещение для
установки силового трансформатора и комплектного распределительного
устройства. Ограждающие конструкции павильона выполняют из
кирпича, шлакоцементных блоков, сборного железобетона и других
материалов.
Рис 6 17, Водоструйная установка (типа ВН-2-8) на скважине:
J - водоструйный насос (гидроэлеватор); 2 -^напорный трубопровод; 3 -. «^У™2:
мая тоуба скважины 4 — хомут; 5 — отводящий трубопровод; 6 — задвижка, 7 ман°мДР>
8- центробежный насос; 9 - электродвигатель; 10 - водоподъемная труба; // - отметка
динамического уровня в скважине
190

Насосная станция на скважине с помещением в виде камеры
колодезного типа, оборудованная погружным насосом типа ЭЦВ,.
показана на рис. 6.15.
Насосные установки над скважинами в виде наземных
павильонов по сравнению с подземными удобнее в эксплуатации, в них
надежнее сохраняются оборудование и аппаратура. Однако
необходимость их обогрева в зимнее время приводит к усложнению
эксплуатации и увеличению расхода электрической энергии.
В районе с благоприятными климатическими условиями
оборудование устья скважины может быть размещено на открытой
площадке без ограждающих конструкций. Оборудование при этом
накрывается металлическим колпаком, предохраняющим его от
пыли и атмосферных осадков.
На рис. 6.16 показаны насосные установки с вертикальными
центробежными насосами для оборудования скважин.
В сельскохозяйственном водоснабжении для подъема воды из
скважин находят применение водоструйные установки — сочетание
струйных насосов с центробежными (рис. 6.17). Струйный насос
(гидроэлеватор) погружают в скважину под динамический уровень..
Его нагнетательный патрубок соединяется водоподъемной трубой
со всасывающим патрубком центробежного насоса, смонтирован-
ного на поверхности земли. При работе установки часть воды по
напорному трубопроводу поступает от центробежного насоса к
струйному, что обеспечивает работу последнего.
Водоструйная установка проста по конструкции и надежна в
эксплуатации. Все механизмы, требующие технического ухода,
находятся на поверхности земли. Установка может поднимать воду
из скважин глубиной до 100 м, развивая напор над осью
центробежного насоса до 50 м. Подача ее зависит от высоты поднятия
воды и в среднем составляет 15...20 м3/ч.
6.4. Насосные станции второго подъема
Режимы работы и подача насосных станций второго подъема.
Экономичность работы станции второго подъема во многом
зависит от правильности выбора режима ее работы. Поскольку
станция второго подъема подает воду непосредственно в сеть
потребителя, режим ее работы будет определяться режимом водопотреб-
ления и наличием напорно-регулирующих сооружений системы
водоснабжения.
На рис. 6.18, а сплошной линией показан ступенчатый график
водопотребления при коэффициенте неравномерности /(=1,35.
Если в сети водопотребителя нет напорно-регулирующего
сооружения (башни), то для обеспечения потребителей водой в час
максимального потребления (по графику от 9 до 10 ч) часовую
подачу станции необходимо принимать по максимуму, т. е. равной
5,6% об7>ема суточного водопотребления. При рассматриваемом
графике такой вариант будет неэкономичен, так как
продолжительность максимального водопотребления невелика. Подача насос-
19!

г 4
6 в, Ю 12 14 16 1в 20 22 24
часы суток
ной станции по максимальному значению часового водопотребле-
ния расчетного графика принимается в том случае, если максимум
потребления имеет продолжительный период и амплитуда его
колебания невелика. Такие графики характерны для крупных
городов с большим объемом суточного водопотребления.
Общую подачу, а
следовательно, и мощность насосной
станции можно уменьшить, если
в сеть потребителей включить
водонапорную башню с
регулирующей емкостью. На рис. 6.18, а
штрихпунктирной линией показан
график равномерной в течение
суток подачи воды насосной
станцией.
Часовая подача насосов Q=
,=а00/24=4,17% объема
суточного водопотребления.
Сравнение графиков подачи
насосов и водопотребления
показывает, что за период от 0 до 6
и от 23 до 24 ч водопотребление
меньше подачи и избыточный
объем воды поступает в бак
водонапорной башни. За время от 6
до 23 ч (исключая период от 13
до 15 и от 17 до 18 ч) в
дополнение к подаче насосов
потребитель получает воду от
водонапорной башни. Таким образом
осуществляется суточное
регулирование подачи воды потребителю.
При равномерной подаче
регулирующий объем определяется
площадью, ограниченной графиком
водопотребления, расположенной
Рис. 6.18. Совмещенные графики во- под линией> характеризующей
недопотребления и подачи насосной ДачУ насосов (заштрихованная.
станции второго подъема площадь), составляет 6,98%
объема суточного водопотребления.'
Однако при наличии в системе регулирующей емкости не всегда
можно подачу насосной станции назначить равной
среднесуточному водопотреблению. При большом коэффициенте
неравномерности или значительных объемах суточного водопотребления
регулирующая^ емкость водонапорной башни может получиться непомерно
большой. Ее строительство окажется экономически
нецелесообразным.
Для уменьшения регулирующей емкости принимают
ступенчатый график подачи насосной станции, приближая его тем самым
2 4
6~в 10 12 14 16 18 20 22 24
Часы суток
192

Табл. 6.2. Расчет регулирующей вместимости водонапэрнэ* башчя
при равномерной и ступенчатой работе насосной станции второго подъема
Часы
суток
О
S*
о *
О (U
1 1 2
Подача воды
насосами, %

равномерная
3 1 4
Равном ер

поступление в бак
5
ная подача, %
СО
а
еС
О
X со
о М
6
8-
Н -я
И Л (U
н feC м
О О СО
о мю
7
Ступенчатая подача, %

поступление в бак
8
i
9
8-
Чч
О О я
О a vu
10
0,
1.
2.
3.
4.
5
6.
7.
8.
9.
10.
И.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19..
20..
21..
22..
23..
..1
..2
..3
..4
..5
..6
..7
..8
..9
..ю
..н
..12
..13
.14
.15
.16
.17
.18
.19
.20
.21
.22
.23
.24
\ ТОГО
3
3,2
2,5
2,6
3,5
4,1
4,5
4,9
4,9
5,6
4,9
4,7
4,7
4,1
4,1
4,4
4,3
4,1
4,5
4,5
4,5
4,8
4,6
3,3
100
4,17
4,17
4,17
4,17
4,17
4,17
4,17
4,17
4,17
4,17
4,17
4,17
4,17
4,17
4,17
4,17
4,16
4,16
4,16
4,16
4,16
4,16
4,16
4,16
100
2,5
2,5
2,5
2,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
100
1,17
0,97
1,67
1,57
0,67
0,07
—
—
—
—
—
—
—
0,07
0 07
-
—
0,06
—
—
—
__
-
V6
7,18
—
—
—
—
—
—
0,33
0,73
0,73
1,43
0,73
0,53
0,23
—
—
0.23
0,14
—
0,34
0,34
0,34
0,64 ■
0,44 •
—
7,18
1,17
2,14
3,81
5,38
6,05
6,12
5,79
5,06
4,33
2,9
2,17
1,64
1,41
1,48
1,55
1,32
1,18
1,24
0,90
0,56
0,22
-0,42
-0,86
0,00
—
—
—
—
1,0
0,4
—
—
—
—
—
—
0,1
0,4
0,4
0,1
0,2
0,4
—
—
—
—
—
1,2
4,2
0,5
0,7
—
0,1
—
—
—
0,4
0,4
1,1
0,4
0,2
—
—
—,
—
—
—
—
—
—
0,3
0,1
—
4,2
-0,5
—1,2
-1,2
— 1,3
—0,3
0,1
0,1
—0,3
-0,7
—1,8
—2,2
-2,4
-2,3
— 1,9
— 1,5
—1,4
-1,2
—0,8
—0,8
-0,8
—0,8
—1,1
— 1,2
0,00
к графику водопотребления. Обычно число ступеней графика
подачи назначают не более трех, так как его увеличение приводит к
увеличению количества насосов, что снижает экономические
показатели насосной станции. Работа насосной станции по
ступенчатому графику показана на рис. 6.18, а (штриховая линия).
От 0 до 4 ч работает первая группа насосов с подачей 2,5%,
а с 4 до 24 ч к первой группе подключается вторая группа
насосов, и полная их часовая подача равна 4,5% объема суточного
водопотребления. При наличии в системе водонапорной башни при
ступенчатой подаче будет осуществляться суточное регулирование.
При ступенчатой подаче по сравнению с равномерной подачей peiy-
«пирующий объем будет значительно меньше — 2,5% объема
суточного водопотребления.
Более точно регулирующий объем подсчитывается табличным
способом. В табл. 6.2 приведен расчет двух вариантов работы
насосной станции второго подъема в соответствии с графиками на
13. Б. В. Карасев
193

рис. 6.18, а. Получаемые в результате сравнения данных граф 2,
3, 4 значения заносят в соответствующие графы 5, 6 или 8, 9, В
результате сложения (при поступлении воды в бак) или вычитания
(при расходе воды из бака) значений граф 5, 6 и 8, 9 заполняются
графы 7 и 10, характеризующие нарастание или убывание
регулирующего объема воды в баке. Регулирующий объем (Wp) определяется
как сумма абсолютных значений наибольших положительных и
отрицательных чисел: при равномерной подаче насосов WP = 6,12+
+ |—0,86|=6,98%, при ступенчатой Wp=Q,l+ |— 2,41 =2,5%.
Регулирующий объем при равномерной работе насосной
станции составляет 8...15%, а при ступенчатой — 2,5...6% объема
суточного водопотребления.
Иногда для определения регулирующего объема пользуются
интегральными (суммарными) графиками подачи и
водопотребления (рис. 6.18, б). Они представляют собой зависимости
нарастания подачи или водопотребления за сутки. Таким образом,
последняя ордината, соответствующая 24 ч, в масштабе графика
будет определять суточный объем водопотребления (равный
суточной подаче насосной станции). Тангенс угла наклона линии,
характеризующей работу насосной станции, представляет собой подачу
насосов в данный момент времени (tgaH:=Qn==0,0417$7cyT —
подача насосов при равномерном графике работы; tgaHi = Qni =
=0,025\^Сут — подача насосов первой ступени; tgaH2=QH2==
= 0,0451ГСут — подача насосов второй ступени при ступенчатом
графике работы насосной станции).
Аналогично тангенс угла наклона касательной в любой точке
кривой водопотребления определяет расход водопотребления в
момент времени, соответствующий точке касания.
Регулирующий объем определяется отрезком по вертикали меж-
ду касательными, проведенными к кривой водопотребления
параллельно линии подачи насосов, и самой линией подачи. На рис. 6.18, б
Wptt7% при равномерной и Wp&2y5% при ступенчатой работе
насосов.
Графический способ определения объема регулирующей емкости
не обеспечивает высокой точности и может быть рекомендован для
случаев водопотребления с относительно большим коэффициентом
часовой неравномерности.
При отсутствии графиков водопотребления и подачи насосной
станции регулирующий объем определяют по формуле
^Р = QcyT так [(1 ~Кп) + (*ч ~ 1) (^Г^ ] '
где QcyT max — расход воды в сутки максимального потребления,
м3/сут; Кч — коэффициент часовой неравномерности
водопотребления или отбора воды из регулирующей емкости: Кч=Ячт&х/<1чсрл9
Яч max — максимальный часовой расход воды в сутки
максимального водопотребления, м3/ч; q4. Ср — средний часовой расход воды в
194

сутки максимального водопотребления, м3/ч; Кп — коэффициент
часовой неравномерности подачи воды насосной станцией в
регулирующую емкость: Ка=Ча тах/<7ч. ср*, ?нтах — максимальная часовая
подача насосной станции в расчетные сутки, м3/ч.
Оборудование насосных станций центробежными насосами,
обладающими способностью саморегулирования, позволяет
использовать системы водоснабжения без регулирующих емкостей при
любом значении коэффициента часовой неравномерности. Но при-
=р
_L
Рис. 6.19. План размещения сооружений второго подъема:
I — резервуары чистой воды; 2 — всасывающий водовод (внешний); 3 — насосная станция
второго подъема; 4 — водомер; 5 — нагнетательный водовод; 6 — камера подключения
водовода к сети; 7 — сеть магистральных трубопроводов; 8 — водонапорная башня
меднение безбашенных систем экономически целесообразно только
при относительно небольших коэффициентах часовой
неравномерности водопотребления, в противном случае возрастают затраты
электроэнергии вследствие необходимости подавать воду в часы
малых расходов при напорах, значительно превышающих
требуемые.
Окончательно выбор варианта подачи насосной станции второго
подъема, а также необходимость включения в систему
регулирующей емкости устанавливают на основании сравнения
технико-экономических показателей при различных вариантах.
Определение напора насосных станций второго подъема. Напор
насосной станции второго подъема определяют по ситуационному
плану и схеме вертикальной планировки сооружений системы (от
резервуаров чистой воды до диктующей точки). Он зависит от
расчетного свободного напора в диктующей точке, от наличия и места
расположения водонапорной башни в системе и от режима работы
системы. Напор станции второго подъема может быть определен
только после расчета водопроводной сети, определения высоты
водонапорной башни и места ее расположения.
На рис. 6.19 показан общий ситуационный план размещения
водопроводных сооружений второго подъема. Для определения
требуемого напора насосной станции намечают самый длинный из
возможных путь движения воды от резервуаров чистой воды (точка
13*
195

Р) до диктующей точки Б. (На плане он обозначен жирной линией.)
Весь путь Р—Б разбивают на характерные участки для
определения потерь напора на них.
Требуемый напор насосов в общем случае для открытых систем
подсчитывают по формуле
Я = Яг + 2ft = Яг + йв.в + ftH.c + Кы + Vb + К
где Нг — геометрическая высота подъема воды, м; lin п — потери
напора во всасывающем водоводе (на участке Р—/Св), м; Ан. с —
во всасывающих и напорных коммуникациях внутри насосной
станции (на участках Къ—Яв и Яп—В), м; Лвм — в водомере, м; Ад. в — в
нагнетательном водоводе (на участке В—К), м; hc — потери напора
на одном" из направлений (с наибольшими потерями) сети, м.
Геометрическую высоту подъема воды определяют по схеме
высотной планировки сооружений. Потери напора во всасывающем и
нагнетательном водоводах с достаточной степенью точности можно
определить, пользуясь таблицами Ф. А. Шевелева [33], по
формулам:
Лв.в = (1,1 ... 1,15)1000 «в.в;
V» = (l,06 ... 1,1) Ю00i7M.
В круглых скобках указаны поправочные коэффициенты,
учитывающие местные потери на расчетных участках. Потери напора в
коммуникациях насосной станции (Л1Т с) складываются в основном
из потерь в местных сопротивлениях, которые для выбранного
расчетного направления определяют раздельно, а затем суммируют.
Этот расчет сводится в таблицу вида табл. 6.3.
Следует иметь в виду, что потери в коммуникациях насосных
станций могут быть рассчитаны в том случае, когда известно
количество подобранных насосов и спроектирована схема переключения
всасывающих и нагнетательных трубопроводов. Поэтому расчет
потерь Лц. с по рассмотренной методике может быть использован
как поверочный. В предварительных расчетах напора насосных
станций второго подъема потери во внутренних коммуникациях
Табл. 6.3. Расчет потерь напора в коммуникациях насосной станции
Наименование
узла местного
сопротивления

Количество
однотипных
узлоз
d , мм
Q, л/с
С
V, м/с
, м
2g
•*<-£
Всасывающие коммуникации (участок Кв — Яв)
Нагнетательные коммуникации (участок Нн — В)
196

принимают ориентировочно: на всасывающем участке hB =
= (0,5... 1) м, на нагнетательном /гяат— (2...3) м.
Потери напора на участке сети (hc) учитывают в том случае,
если водонапорно-регулирующие сооружения (башня и др.)
выполняют роль контррезервуаров или в системе вообще отсутствуют
напорно-регулирующие сооружения. Эти потери принимают
равными потерям на главном направлении от точки /( до диктующей
точки Д (см. рис. 6.19) (при режиме максимального водопотребле-
Рйс. 6.20. Схема высотной планировки сооружений второго подъема с башней в
начале сети:
1 — резервуар чистой воды; 2 — насос; 3 — водомер; 4 — нагнетательный водовод; 5 —
водонапорная башня; 6 —-потребитель; 7 — водопроводная сеть; 8 — пьезометрическая
линия на участке всасывания; 9 — всасывающая труба
ния) или до точки Б (при режиме подачи максимального транзита
воды в башню).
На рис. 6.20 показана схема высотной планировки сооружений
системы с башней, расположенной до потребителя. В этом случае
для определения напора хозяйственных насосов рассматривается
один режим, при котором часть воды, подаваемой насосами,
поступает в башню. Необходимый напор
Я = Яг + 2Л = ЯР.вс + 2б + Яб + Яр + 1;Лв + 2Лнаг,
где Яг. вс — расчетная геометрическая высота всасывания, м; zq—>
разность геодезических отметок земли у основания башни и оси
насоса, м; Яо—высота башни, м; Яр—высота резервуара (разность
отметок максимального уровня воды и дна резервуара), м; SftB—
суммарные потери напора во внешних и внутренних всасывающих
коммуникациях, м; 2/гнаг — суммарные потери напора в
нагнетательных коммуникациях (от насоса до башни), м.
Если башня расположена в противоположном от насосной стан-
197

ции конце сети (за потребителем), для определения расчетного
напора необходимо рассматривать два режима: максимального водо-
потребления и максимального транзита воды в башню.
Пьезометрические линии при- этих режимах показаны на схеме высотной
планировки (рис. 6.21).
Напор насосов в первом случае будет определяться по
выражению
H=Hr + 2h = Яг.вс + *д + Ясв + 2АВ + 2йнаг,
где гд — разность геодезических отметок диктующей точки и оси
насоса, м; Ясв — свободный хозяйственный,напор в диктующей
точке (определяют по этажности застройки), м.
Во втором случае напор насосов
#тр — Яг тр + 2Л = #г.вс + гб + Яб + Яр + 2йвс + 2паг#тр.
В зависимости от конкретных условий наибольший из напоров Я
или Ятр принимается в качестве расчетного для подбора
хозяйственных насосов второго подъема.
Выбор числа основных агрегатов и резерв оборудования. При
выборе числа основных агрегатов второго подъема необходимо, как
и на станциях первого подъема, стремиться к укрупнению их
единичной мощности, так как это повышает экономичность строитель-
Рис. 6.21. Схема высотной планировки сооружений второго подъема системы с
контррезервуаром:
1 — резервуар чистой воды; 2 — насос второго подъема; 3 — водомер; 4 — водовод; 5 —
камера подключения водовода к сети; 6 — потребитель; 7 — напорная башня; 5 —
водопроводная сеть; 9 — пьезометрическая линия на участке всасывания; 10 — всасывающая труба
198

ства и эксплуатации насосных станций. Однако если станция
второго подъема работает по ступенчатому графику, количество
агрегатов должно отвечать условию возможности отключения одного
или нескольких насосов в периоды небольшого водопотребления.
Каждый насос должен работать с максимальным КПД, который
уточняется на основании анализа совместной работы насосов и
водопроводной сети при различных режимах водопотребления.
При подборе насосного оборудования руководствуются
следующими основными требованиями. Выбранные насосы должны:
обеспечивать расчетные напор и подачу; работать в области
максимального КПД; быть однотипными (желательно). Однако если
более экономичная работа имеет место при разнотипных насосах,
целесообразно устанавливать разнотипные агрегаты: они должны
быть серийного производства; иметь наибольший коэффициент
быстроходности, так как при этом уменьшаются габариты насосов, а
следовательно, и объем здания станции.
На станциях второго подъема резерв насосного оборудования
принимается в зависимости от количества основных насосов и
категории надежности по табл. 6.1. Если на станции в одной группе
агрегатов установлены насосы с различными характеристиками,
количество резервных агрегатов принимают для насосов с большей
подачей, как указано в табл. 6.1, а резервный насос меньшей
подачи необходимо хранить на складе.
[ Резервные насосы должны быть'такой же марки, как и
основные.
Противопожарные и специальные насосы станций второго
подъема. Насосные станции второго подъема должны обеспечить в
любой точке водопроводной сети расчетный противопожарный расход
воды в момент максимального водопотребления. Расход воды на
пожаротушение подсчитывают по норме расхода на один пожар и
расчетному количеству одновременных пожаров.
Продолжительность тушения пожара принимается равной 3 ч. Напор
противопожарных насосов зависит от типа противопожарных сетей.
Последние по способу тушения пожара подразделяются на сети низкого и
высокого давления.
Противопожарная сеть низкого давления должна
обеспечивать в расчетных точках тушения пожара необходимый
противопожарный расход воды при напоре не менее 10 м. Такой напор
принимается, чтобы избежать возможности образования в сети
вакуумметрического давления при подключении к гидрантам
мобильных пожарных насосов, которые создают напор для
образования струй необходимой высоты.
Сеть противопожарного водопровода высокого
давления должна обеспечивать в расчетной точке тушения пожара как
необходимый расход воды, так и напор для получения из гидрантов
струй с компактным участком высотой не менее 10 м.
Методика определения напора для пожарных насосов такая же,
как и для хозяйственных: для расчетной точки тушения пожара
назначают требуемый противопожарный напор, который определяет
199

Рис. 6.22. Характеристики совместной работы насосной станции и сети при
тушении пожара:
а —основными хозяйственными насосами; б —основными хозяйственными и
дополнительным пожарным насосами; в —- специальным пожарным насосом

геометрическую высоту подъема воды (Яг. п). Прибавляя к Яг. п
соответствующие противопожарному режиму работы потери,
определяют необходимый напо{* (Яп). Если противопожарный напор
(при объединенной сети хозяйственно-питьевого и
противопожарного водопровода) меньше или равен хозяйственному напору, то,
учитывая возможность снижения при пожаре геометрической высо-1
ты подъема воды, на основании анализа работы хозяйственных
насосов при Яг. п устанавливают возможность обеспечения ими
расчетного расхода воды (рис. 6.22, а). Если расход воды не
обеспечивается, подбирают дополнительные пожарные насосы (один или
несколько) с напором, равным хозяйственному (рис. 6.22, б).
В том случае, когда противопожарный напор больше напора
хозяйственных насосов, необходимо устанавливать дополнительно
отдельный пожарный насос или группу насосов, обеспечивающих
противопожарный напор при противопожарном и максимальном
хозяйственном расходах воды (рис. 6.22, в).
Часто на станциях второго подъема используют специальные
насосы, предназначенные для промывки фильтров очистной станции.
Подачу промывных насосов определяют в зависимости от
размеров и интенсивности промывки фильтров, а напор — по схеме
вертикальной планировки сооружении с учетом сопротивления фильтра
при промывке.
В отдельных случаях в заглубленных и полузаглубленных
насосных станциях предусматривают установку специальных насосов для
откачки воды при возможных авариях. Подачу таких насосов
определяют ил условия откачки из машинного зала воды при ее слое
0,5 м за время не более 2 ч. При этом предусматривают один
резервный агрегат.
Размещение насосного оборудования на станциях второго
подъема. Насосные станции второго подъема в большинстве случаев
выполняются прямоугольными в плане и оборудуются
горизонтальными насосами типа Д или К- Исключение составляют весьма
крупные станции, на которых устанавливаются насосы типа В. Поэтому
в практике проектирования этих станций в основном встречается
следующее размещение насосных агрегатов: однорядное,
параллельное продольной оси здания (рис. 6.23, а, б); однорядное,
перпендикулярное к продольной оси здания (рис. 6.23, в); двухрядное
шахматное (рис. 6.23, г); двухрядное параллельное (рис. 6.23, д).
Вид ^.азмещения определяется типом насосов, расположением
насосной станции относительно резервуаров чистой воды и других
сооружений, удобством компоновки всасывающих и
нагнетательных трубопроводов с наименьшим числом их поворотов. При
небольшом числе Насосов типа Д (4—5) целесообразно принимать
однорядное их размещение, так как при этом ширина здания
получается наименьшей* При относительно большом числе агрегатов
(более 5) принимается двухрядное, шахматное или симметричное
размещение насосов, что позволяет сократить длину здания. При
использовании насосов консольного типа более целесообразно
размещать агрегаты в один ряд, перпендикулярно к продольной оси
201

Рис. 6.23. Схемы размещения насосных агрегатов на станциях второго подъема и переключения трубопроводов:
а — однорядное с фронтальным подводом н отводом воды; б — однорядное с боковым подводом и фронтальным отводом воды; в —
однорядное с односторонним расположением всасывающего и нагнетательного коллекторов; г — двухрядное шахматное с фронтальным подводом и
отводом воды; д — двухрядное симметричное с боковым подводом и отводом воды; 1 — всасывающая труба; 2 — задвижка; 3 —
всасывающий коллектор; 4 — всасывающая подводка; 5 — насос; 6 — электродвигатель; 7 — обратный клапан; 8 — нагнетательная подводка; 9 —
нагнетательный коллектор; 10 -— нагнетательный водовод

здания, длина которого при этом также сокращается. Однорядное
^размещение перпендикулярно к продольной оси станции
используют и для насосов типа Д при относительно большом их количестве,
в случае одностороннего размещения всасывающего и напорного
коллекторов (рис. 6.23, в).
При проектировании насосных станций второго подъема могут
встречаться и другие виды размещения агрегатов различных групп
(двухрядное, параллельное продольной или поперечной оси здания;
оси агрегатов могут быть размещены под углом к продольной оси
здания; комбинированное).
В схеме вертикальной планировки сооружений насосы должны
размещаться под заливом от расчетного уровня воды в емкости:
пожарного запаса на один пожар; среднего уровня пожарного
запаса на два и более пожаров; среднего уровня при отсутствии
пожарного запаса (СНиП 2.04.02—84).
Если насосы размещены не под залитом, необходимо
предусматривать систему залива насосов перед их запуском.
Проектирование всасывающих, напорных труб и схем их
переключений на станциях второго подъема. Всасывающие и напорные
трубы станций второго подъема выполняют те же функции, что и
на станциях первого подъема, и при проектировании к ним
предъявляются такие же требования. Основными требованиями к
всасывающим трубам, обеспечивающим нормальный запуск и работу
насосов, являются полная их воздухонепроницаемость и исключение
возможности образования воздушных «мешков». Последнее
достигается за счет монтажа всасывающей линии таким образом, чтобы
верхняя образующая трубы по всей длине имела уклон от насоса
не менее £=0,005. При соединении всасывающих труб разных
диаметров необходимо использовать косые (эксцентричные) переходы.
Всасывающие и напорные трубы в пределах насосной станции
выполняют стальными и соединяются сваркой. Фланцевые
соединения используют только для подключения к насосам и арматуре.
Диаметры напорных трубопроводов определяют по расчетным
расходам воды и экономичным скоростям потока:
) ' d = TAQ/(m;e),
где иэ — экономичная скорость, м/с (см. § 6.2).
Диаметры коллекторов принимают равными диаметрам
соответствующих всасывающих и нагнетательных водоводов. Если к
коллекторам подключается относительно много насосов, их
целесообразно выполнять с переменным диаметром, уменьшая его к
концевым участкам. <•
Укладка всасывающих и напорных трубопроводов внутри
станции производится по полу на подставках с устройством над ними
переходных мостиков. В отдельных случаях при благоприятных
гидрогеологических условиях и если это не вызывает значительного
удорожания строительства, допускается укладка труб в каналах.
Габариты канала устанавливаются в зависимости от диаметра труб
(табл. 6.4).
203

Табл. 6А. Размеры каналов под трубы
Диам'етр трубы,
d, мм
Глубина канала, мм
Ширина канала, мм
Высота подставки, мм
До 400 d + 400 -d + 600 150
500 и более d + 600 d + 800 250
В местах установки арматуры размеры канала соответственно
увеличиваются.
Иногда на станциях второго подъема для размещения
всасывающих и напорных трубопроводов большого диаметра (800 мм и
более) устраиваются специальные подвальные помещения.
На напорной линии каждого насоса во всех случаях
устанавливают запорную арматуру и обратные клапаны (между насосом и
задвижкой). При необходимости используют монтажные вставки,
которые размещают между обратными клапанами и запорной
арматурой. На всасывающих линиях запорную арматуру
устанавливают в том случае, если насосы находятся под заливом или
подключены к общему всасывающему коллектору.
На напорных трубопроводах также устанавливают
измерительную (водомеры) и предохранительную (гасители энергии
гидравлического удара, клапаны) арматуру.
На рис. 6.24 приведены наиболее часто встречающиеся схемы
размещения всасывающих и напорных трубопроводов на станциях
второго подъема.
Для обеспечения надежности работы насосной станции на
всасывающих и напорных трубопроводах устанавливают такое
количество запорной арматуры, чтобы можно было производить ремонт
или замену любого насоса, обратного клапана или основной
задвижки.
При проектировании схем переключения всасывающих и
напорных трубопроводов, кроме указанных выше условий, необходимо
руководствоваться следующими требованиями: 1) обеспечивать
подачу воды любым насосом в любой трубопровод; 2)
предусматривать возможность быстрого оперирования задвижками при
аварии; 3) обеспечивать свободный доступ ко всем задвижкам для их
осмотра и ремонта.
На рис. 6.23 показаны некоторые схемы переключений
трубопроводов станций второго подъема. При схеме а в случае ремонта
любой из задвижек обеспечивается работа только одного агрегата.
Использование схемы б при ремонте любой задвижки обеспечивает
работу двух насосов из четырех, в число которых входят и
резервные насосы. Схема д при ремонте позволяет обеспечить работу трех
насосов, схема г — четырех насосов из шести. Минимальную
надежность обеспечивает схема в; при ремонте правого агрегата и
задвижек на коллекторах станцию необходимо останавливать.
Здания насосных станций второго подъема. Здания насосных
станций второго подъема чаще всего бывают наземного или
полузаглубленного (до 5 м) типа и реже глубокого (шахтные).
204

Здания наземных станций представляют собой сооружения про-
мышленно-цехового типа. Фундаменты зданий ленточного типа
выполняют из сборных железобетонных элементов. Фундаменты под
насосы делают независимыми (свободными) монолитными. Здания
в подавляющем большинстве бывают каркасного типа из сборных
Рис*. G.24. Схемы размещения всасывающих и нагнетательных трубопроводов на
станциях второго подъема:
а — .'i.'iiviyftjiciiHoro типа со всасывающим и напорным коллекторами; б — наземного типа;
а * мл глубинного типа с односторонним расположением коллекторов; 1 — всасывающая
'||>уп;<; 1! шчюывающий коллектор; 3 — сварное соединение; 4, 7 — косой (эксцентричный)
• перскод; Л - фланцевое соединение; 6, 11 — задвижки; 8 — насос; 9 — обратный клапан;
10 — Moimixiiimi пггавка съемная; 12 — переходный мостик; 13 — нагнетательный коллектор;
14 — иипич'п 1глышп трубопровод; 15 — подставки; 16 — фундамент; 17 — вал
электродвигателя; 18 — вал насоса
205

железобетонных конструкций и редко, при соответствующем
обосновании, кирпичные. Пролеты зданий имеют размеры 6, 9, 12, 15,
18, 21, 24 м при шаге колонн 6, 12 м. Длину бескаркасных зданий •
принимают кратной 1,5 м. Покрытие сборной конструкции делают
из железобетонных плит с последующим утеплением и укладкой
нескольких слоев (2—3 слоя) рубероида на битумной мастике.
Здания заглубленного типа состоят из двух частей: подземной
и верхнего строения. Ограждающие конструкции подземной части
одновременно служат фундаментом для верхнего строения.
Подземную часть выполняют из сборных железобетонных блоков и
реже в виде монолитной конструкции. Отметку верха подземной
части выводят над уровнем поверхности земли на 0,3...0,5 м. При длине
подземной части до 9 м размеры в плане прямоугольных
сооружений принимают кратными 1,5 м, а для крупных насосных станций—,
3 м. При наличии грунтовых вод с внешней стороны ограждающие'
конструкции имеют гидроизоляцию. В том случае, если уровень
грунтовых вод выше пола машинного зала, основание подземной
части выполняют в виде сплошной железобетонной монолитной
плиты. Фундаменты под насосы представляют собой одно целое с
плитой.
Размеры зданий в плане зависят от размеров основного и
вспомогательного оборудования с учетом принятой компоновки
оборудования и трубных коммуникаций. П#и этом следует соблюдать
требования СНиПа, регламентирующего расстояния между
отдельными элементами. Размеры арматуры и всех монтажных элементов
приводятся в справочной литературе [20, 21]. При проектировании
плана насосной станции необходимо предусматривать ремонтную
площадку, которую размещают на уровне поверхности земли в
торце здания на полу машинного зала или на конструкциях
балконного типа. Размеры ремонтной площадки определяют из условия
размещения наибольшего из агрегатов при наличии свободного
прохода около него шириной не менее 1 м. Необходимо также
учитывать максимальное приближение крюка грузоподъемного
механизма. Пол машинного зала выполняют с уклоном в сторону
колодца для сбора дренажных вод.
Размеры верхнего строения зданий определяются из условий
эксплуатации насосной станции; безопасного производства
монтажных и ремонтных работ с использованием предусмотренных на
станции грузоподъемных механизмов. Строительная высота зданий
определяется суммой размеров частей здания, оборудования и
механизмов, обеспечивающих демонтаж установленного оборудования.
Уровень пола машинного зала устанавливается в зависимости
от расчетной отметки уровня воды в резервуарах чистой воды
(РЧВ), от расположения оси насоса относительно расчетного
уровня в РЧВ и от конструкции всасывающей линии (см. рис. 6.23).
Строительную высоту верхней наземной части здания (рис. 6.25)
определяют по формуле
#стр = h + hx + h2 + hc + Лгр + Л3 + Атр, (6.1)
206

где h — монтажный запас, принимают 0,1...0,2 м; h\ — высота
кранового оборудования (от верхней его точки до головки
подкранового рельса); h2 — минимальная длина полностью втянутого
грузового троса; hc — высота строп (0,5...1 м); /irp — высота
транспортируемого груза;--й3 — размер, зависящий от типа здания,
принимается конструктивно, но не может быть менее 0,5 м; Атр — высота
грузовой платформы транспорта.
Рис. 6.25. Схема к определению высоты верхнего строения насосной станции:
/ — транспортное средство; 2 — установленное оборудование; 3 — фундамент под монтаж
агрегата; 4 — транспортируемый груз; 5 — подъемно-транспортный механизм
Определенный по формуле (6.1) размер Ястр округляют до
стандартного значения (м): 3,0; 3,6; 4,2; 4,8; 5,4; 6,0; 7,2; 8,4; 9,6; 10,8;
12,6; 14,4; 16,2; 18,0.
Высота верхнего строения и помещений, не оборудованных
стационарными подъемно-транспортными механизмами, должна быть
не меньше 3 м.
Машинное помещение должно иметь хорошее естественное
освещение, для чего общая площадь оконных проемов должна быть не
менее 12,5% площади пола. Размеры окон: ширина 300 см при
высоте каждой секции 120.или 180 см. В высоких зданиях окна
устраивают в два ряда — выше и ниже подкрановых балок. Ширина окон
во вспомогательных помещениях может быть 90, 120, 150 см. В
машинном зале необходимо предусматривать ворота для подвоза
оборудования на монтажную площадку. Размеры ворот зависят
от максимальных габаритов оборудования и транспортных средств,
доставляющих это оборудование: 3X3 м; 3,6X3,6; 4X3; 4><4,2;
4,8X5,4; 4,7X5,6 м. Ворота должны быть утеплены. В машинном
зале, так же как и в других помещениях, предусматривается необ-
207

-0.150
"3L
ГшцшшТт,Гшш2Л
-Я-
^sr
3,100
±0.00
D D П О
ШщЖ
-чз^&д&з^
О
зез
"Я" "£г^
15500
27000
6000
3000
План
ВсасыВающие 8,
трубопроводы Щ
/-/
//-//
ЛУРА
Напорные трудопро-
б оды бсетъ
Рйс. 6.26. Водопроводная насосная станция второго подъема (типовая):
/ - подвеской кран (I т); 2 - машинный зал: 3 -^операторская; 4 - мастерская; 5 — щитовая: 6 - камеры
силовых трансформаторов: 7 - санузел: а'- коридор; 9 - иасос KI60 20, 10 - дренажный насос НЦС-3

*
дсасыбающие трубопроводы
I 4Ф-600 П
Г"
0000
Рис. 6.27. Водопроводная насосная станция второго подъема (типовая):
/ — машинные зал; 2 — насосные агрегаты; 3—6 — служебные помещения; 7 — ячейки для трансформаторов

Ъш^-зам
Рис. 6.28. Насосная станция второго подъема
(индивидуальный проект)
ходимое количество дверей следующих размеров: высота 240 см
при ширине 100, 150, 200 см.
В зданиях насосных станций, кроме машинного зала,
предусматривается ряд вспомогательных помещений: мастерские,
диспетчерская, административные, лаборатории, трансформаторная
подстанция и др. Размеры этих помещений определяют в зависимости от
мощности насосной станции.
Тип здания насосной станции окончательно выбирают на
основании сравнения показателей технико-экономических вариантов.
Примеры насосных станций второго подъема. Водопроводная
насосная станция второго подъема, показанная на рис. 6.26,
оборудована пятью насосами марки К160/20 (три хозяйственных, два
противопожарных). Общая ее подача составляет 360 м3/ч. Вода к
210

На промыдку Фильтров
насосам, установленным под заливом, подводится через общий
всасывающий коллектор по двум линиям диаметром 300 мм. Насосы
подают воду в сеть через общий напорный коллектор по двум
водоводам диаметром 250 мм. Машинный зал оборудован подвесным
краном грузоподъемностью 1 т.
Здание станции — заглубленного типа. Подземная часть и
фундаменты — из сборных бетонных блоков, стены верхнего строения—
кирпичные. Покрытие — из сборных железобетонных плит,
кровля — четырехслойная рубероидная.
На станции предусмотрена система хозяйственно-питьевого
водоснабжения для собственных нужд от напорного трубопровода
с понижением напора до 11 м. Сточные воды от станции
сбрасываются в сеть канализации или выгреб. Вентиляция — приточно-вы-
14*
211

V
тяжная с естественным и механическим побуждением.
Электроснабжение обеспечивается двумя вводами напряжением 6... 10 кВ с его
понижением до 380/220 В.
Типовая водопроводная насосная станция второго подъема,
показанная на рис. 6.27, оборудована четырьмя насосами Д1250-65 с
электродвигателями типа А114-4. Принято двухрядное шахматное
размещение агрегатов. Насосы устанавливаются под заливом и пуск
их производится при закрытых задвижках на напорной стороне.
Каждый насос оборудован индивидуальной всасывающей трубой.
Напорные трубопроводы объединены общим коллектором.
Строительные конструкции и инженерное оборудование аналогичны
станции, показанной на рис. 6.26. Станция предназначена для
хозяйственно-питьевого, противопожарного и производственного
водоснабжения по I и II классам надежности действия.
На водопроводной насосной станции второго подъема,
выполненной по индивидуальному проекту (рис. 6.28), принято
однорядное размещение двух групп насосов: четыре насоса Д2000-100 —
хозяйственные и два насоса Д12500-24 для промывки фильтров
•очистной станции. Для заливки насосов перед запуском
предусмотрена вакуумная система с двумя насосами ВВИМ2. Машинный зал
оборудован мостовым электрифицированным краном
грузоподъемностью 10 т. ^
Здание станции — заглубленного типа, подземная часть
выполнена из бетонных плит, а верхнее строение — сборно-каркасной
конструкции.
6.5. Циркуляционные и повыейтельные насосные станции
Циркуляционные насосные станции входят в
состав систем оборотного водоснабжения энергетических и
промышленных предприятий. Они предназначены для создания циркуляции
воды в системах охлаждения рабочих машин и агрегатов. Группа
циркуляционных насосных станций наиболее разнообразна, так как
тип, число насосов, компоновка оборудования и трубопроводов
зависят от системы водоснабжения, ее назначения, от вида
охлаждающих сооружений.
Станции циркуляционных систем охлаждения тепловых и
атомных электростанций, металлургических комбинатов по степени
надежности работы относятся к первой категории. Даже
кратковременные перерывы в их работе не должны допускаться, так как это
может быть сопряжено с тяжелыми последствиями. Надежность
работы насосных станций систем охлаждения атомных
электростанций обеспечивается за счет трехкратного дублирования
энергопитания, числа агрегатов и надежных схем переключения
трубопроводов.
Параметры для подбора насосов определяют по тем же
методикам, что и для насосных станций систем коммунального
водоснабжения. Однако при определении подачи в отдельных случаях
необходимо учитывать температуру охлаждаемого рабочего тела, а
212

также сезонное колебание температуры воды в источнике. Режим
работы циркуляционных насосных станций в большинстве случаев
постоянный. Рассмотрим особенности некоторых из них.
Источником воды для систем охлаждения тепловых
электростанций нередко служат водохранилища-охладители. В таких
системах подача охлаждающей воды из водохранилища на
электростанцию осуществляется блочными или центральными насосными
станциями.
В блочных насосных станциях (рис. 6.29, а) для каждого блока
(турбина-генератор) устанавливают по два циркуляционных насо-
Рис. 6.29. Схемы циркуляционных насосных станций^
■а — блочной; б — центральной; 1 — насосная станция; 2 — напорный водовод; 3 — слив из
конденсатора; 4 — конденсатор; 5 — здание электростанции; 6 — отводящий канал; 7 —
колодец переключения; 8 — камера переключений
са. От каждого насоса к конденсаторам турбин подводятся
отдельные напорные водоводы. Ох/лаждающая вода из конденсаторов по
сливным трубам поступает в канал и отводится в водохранилище.
Особенностью таких станций является отсутствие запорно-регули-
рующей арматуры и обратных клапанов на трубопроводах.
Задвижки устанавливают лишь на сливных трубах конденсаторов.
Это снижает общие энергозатраты и стоимость эксплуатации. Для
возможности регулирования подачи воды станцию оборудуют
осевыми поворотно-лопастными насосами (см. рис. 6.11). Блочные
насосные станции размещают фронтально к машинному залу
электростанции.
На центральных станциях (рис. 6.29, б) устанавливают не менее
четырех насосов с суммарной подачей, равной максимальному
расчетному расходу охлаждающей воды. Резерв насосов не
предусматривают.
213

Вода от насосов через камеру переключений поступает в два
или более напорных магистральных водовода, к которым
подключают конденсаторы турбин. Такая схема компоновки при наличии
запорно-регулирующей арматуры обеспечивает надежность работы
станции. Регулирование подачи воды осуществляется не только
поворотом лопастей насосов, но и числом их включений. Центральные
насосные станции оборудуют насосами типа ОП, а при повышенных
нацорах используют насосы типа Д.
Общий напорный водовод позволяет размещать насосную
станцию в некотором удалении от здания электростанции. Насосные
станции, как правило, совмещают с водозаборными сооружениями.
При проектировании зданий и водозаборных сооружений
циркуляционных насосных станций руководствуются СНиП 2.04.02—84,
Недостатком системы охлаждения с центральной насосной
станцией является относительно большое число арматуры, что
приводит к увеличению гидравлических потерь, а следовательно, и
эксплуатационных затрат.
На промышленных предприятиях циркуляционные насосные
Охлажденная
йода д цех
Горячая бода
1 ; рГ- 11200Q ?
деда на
градирни
Пжнна \/ 4.000 а0.000
Горячая 8о{
ш цеха
-0.150 _________
Тжъ
и
О/лажденная-
6000}Щ. 9000 \5000l 6000 \ Wda'dm
f * > ^ градирен
Рис. 6.30. Циркуляционная насосная станция оборотного водоснабжения
(типовая):
/ — насосы холодной воды; 2 — насосы горячей воды; 3 —• дренажные насосы
214

станции систем охлаждения с градирнями и брызгальными
бассейнами несколько отличаются от рассмотренных выше.
На рис. 6.30 показана типовая насосная станция оборотного
водоснабжения с подачей воды 2000 м3/ч. Отличительной
особенностью таких станций является установка двух групп насосов. Четыре
насоса марки Д1250-60 предназначены для подачи охлажденной
воды в технологические цеха, а четыре насоса марки Д1000-40
перекачивают горячую воду, поступающую из цехов, в охлаждающие
сооружения. Для предотвращения образования карбонатных
отложений и биологических обрастаний трубопроводов и
технологических аппаратов охлаждающая вода обрабатывается серной
кислотой, гексаметафосфатом, хлором и медным купорос'ом, для чего на
станции предусматривается специальное помещение. Строительная
часть проекта рассматриваемой насосной станции выполнена с
учетом возможности применения ее без установки для обработки
воды.
Подземная часть здания и камеры для приема охлажденной и
горячей воды выполнены из монолитного железобетона, верхнее
строение каркасной конструкции: колонны сборные,
железобетонные, а стены — панельные из легкого бетона.
Повысительные насосные станции предназначены
для повышения напора в водопроводной сети. Необходимость
повышения напора может возникнуть для отдельных зданий или целого
микрорайона с застройкой повышенной этажности. Вода насосами
таких станций забирается непосредственно из сети и, получив в
насосе соответствующее приращение напора, подается в сеть.
Повысительные насосные станции для отдельных зданий в
подавляющем большинстве случаев оборудуют центробежными консольными
насосами и размещают в подвальном помещении или в
специальном помещении первого этажа здания. Повысительные станции для
микрорайонов устраиваются в отдельных зданиях.
Напор повысительной станции
Я = Ятр — Яс,
где #Тр — требуемый напор для здания или расчетный свободный
напор микрорайона; Яс — сетевой напор в месте подключения
насосов, м.
Управление повысительными насосными станциями чаще всего
бывает автоматизировано.
6.6. Насосно-компрессорные водопроводные станции
Насосно-компрессорные станции сооружают в том случае, когда
подземные водозаборы (скважины) оборудованы воздушными
подъемниками — эрлифтами. Эти станции объединяют первый и
второй подъемы. Жидкая среда в виде воздушно-водяной эмульсии,
выходящая из эрлифта, не может быть подана в водопроводную
сеть. Поэтому с помощью эрлифтов через воздухоотделители вода
215

подается в резервуар чистой воды, откуда насосами второго
подъема перекачивается потребителю.
На рис. 6.31 приведены схема (а) и ситуационный план (б)
насосно-компрессорной станции. Компрессорами через воздушные
котлы и воздухораспределительный щит воздух по трубопроводам
подается к скважинам, оборудованным эрлифтами. От эрлифтов
вода поступает в резервуар и насосами подается в сеть к
потребителю.
Рис. 6.31. Схема и ситуационный план насосно-компрессорной водопроводной
станции:
/ — компрессор; 2 — всасывающий воздухопровод; 3 — воздушный фильтр; 4 — напорный
воздухопровод; 5 — воздухораспределительный щит; 6 — воздушный котел; 7 —
воздухопровод к эрлифту; 8 — резервуар чистой воды; 9 — водоотводящая труба; 10 — скважина,
оборудованная эрлифтом; 11 — всасывающий трубопровод; 12 — насос; 13 — водовод к
потребителю; 14 — насосно-компрессорная станция
Параметры компрессоров и их количество выбирают в
зависимости от расчетного объема воздуха, необходимого для работы
эрлифта, и количества одновременно работающих скважин.
6.7. Насосные станции с пневматическими установками
В отдельных случаях роль водонапорных башен в системах
водоснабжения могут выполнять пневматические установки
переменного и постоянного давления. В поселковом и сельскохозяйственном
водоснабжении довольно широко используются пневматические
установки переменного давления. Установки постоянного давления
вследствие сложности их эксплуатации используются очень редко,
только при соответствующем технико-экономическом обосновании.
На рис. 6.32 показана принципиальная схема пневматической
установки переменного давления. Насос 1 подает воду из источника
к потребителю по трубопроводу 7, к которому подключен
герметичный воздушно-водяной котел 6. В процессе работы вода заполняет
котел и сжимает в нем воздух, создавая напор, равный напору в
сети.
Если подача насосов равна расходу, вся вода поступает в сеть.
216

воителю
Если же расход воды меньше
подачи насосов, избыточный ее
объем заполняет бак, давление в
котором повышается. Когда
давление достигает определенного
заданного значения, реле 5,
установленное в верхней части котла,
отключает магнитный пускатель
3 электродвигателя 2 и насос
останавливается. В период, когда
насос не работает, вода подается
потребителю из бака под
напором сжатого воздуха и давление
уменьшается. Обратный ток воды
в трубопроводе 7 в сторону
насоса исключается за счет установки
обратного клапана 8. При
минимальном давлении реле 5
включает магнитный пускатель
электродвигателя и насос вновь
начинает работать. Пневмоустаиовки
комплектуются центробежными, вихревыми (горизонтальными
или погружными) или водоструйными насосами. Во время
работы пневматической установки происходят потери воздуха
из-за растворения его в воде или вследствие утечек через зазоры
соединений. Пополнение запаса воздуха в баке производится раз в
неделю по трубе 4 от компрессора с ручным или электрическим
приводом, а в отдельных случаях с помощью специальных
бескомпрессорных устройств. Регулирующий объем в баках пнёвматиче-
^ ских установок рекомендуется определять по формуле
Рис. 6.32. Схема
ской установки
пневматичс-
пвременного
давления
\ = Qh/(4«),
где QH — номинальная подача одного насоса или наибольшего по
подаче в группе поочередно включающихся рабочих насосов, м3/ч;
п — максимальное число включений насосов в час, в зависимости
от мощности и типа электродвигателя насоса п=6...12.
Пневматические установки компактны и достаточно надежны в
работе. Однако небольшая вместимость воздушно-водяного котла
не обеспечивает полного регулирования расхода водопотребления
и не позволяет хранить аварийный и противопожарный запасы
воды. Поэтому область применения пневматических
установок ограничена. Полная автоматизация насосных станций с
пневматическими установками значительно снижает расход энергии и
расширяет область их применения.
217

7. НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ СИСТЕМ ВОДООТВЕДЕНИЯ
(КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ)
7.1. Классификация и схемы канализационных насосных станций
Канализационные насосные станции классифицируются по
следующим признакам. По надежности действия на три категории: не
допускающие перерывов или снижения расчетной подачи сточных
вод; допускающие перерыв подачи сточных вод не более 6 ч;
допускающие перерыв подачи сточных вод не более 1 сут. По
расположению в общей системе водоотведения станции делятся на
главные, которые размещают на главных коллекторах систем
водоотведения для перекачивания из них сточных вод на очистные
сооружения; районные, перекачивающие сточные воды в главный или
близрасположенный коллектор с части канализуемой территории
(района); сетевые, расположенные непосредственно на коллекторе,
заглубление которого превышает допустимые по СНиПу нормы, и
предназначенные для подъема сточных вод из
нижележащего'самотечного коллектора в вышележащий; местные, перекачивающие
сточные воды от отдельных объектов (здания, сооружения,
предприятия и т. д.).
По роду перекачиваемой сточной жидкости станции
подразделяют на четыре группы: для хозяйственно-бытовых стоков (входят
в состав общей системы водоотведения города, поселка и т. д.); для
производственных стоков (входят в состав систем водоотведения
промышленных стоков); для ливневых стоков (входят в состав-
систем водоотведения атмосферных осадков); для перекачки илов
(входят в состав очистных сооружений).
По характеру управления станции подразделяются на
автоматические (управляемые с помощью приборов и средств
автоматизации) и с ручным управлением (включение и выключение
агрегатов производится обслуживающим персоналом).
По конструкции канализационные насосные станции чаще всего-
бывают заглубленного и шахтного типа, совмещенные с приемным
резервуаром или раздельные.
На рис. 7.1 показаны схемы совмещенной (а) и раздельной (б)
конструкций, предназначенные для главных и районных
канализационных насосных станций. В подавляющем большинстве эти
станции выполняются совмещенными, так как это всегда приводит к
снижению строительной их стоимости и эксплуатационных
расходов. Станции раздельного типа применяются только при
соответствующем технико-экономическом обосновании с учетом
санитарных и местных геологических условий.
На рис. 7.1, б приведена сетевая канализационная станция,
оборудованная шнековыми насосами, что значительно упрощает
конструкцию здания. В этом случае не требуется сооружения
помещения решеток. Сточные воды из нижнего коллектора поступают в ка-
218

Рис. 7.1. Схемы канализационных насосных станций:
1 — машинное отделение; // — приемный резервуар; III — верхнее строение; / — подводя-
жций коллектор; 2 —«всасывающая труба; 3 — насос; 4 — напорный трубопровод; 5 —
отводящий коллектор; 6 ~~ илопровод от отстойников
меру, выполняющую роль регулирующей емкости. В ней же
установлены шнековые насосы, перекачивающие сточные воды в
верхний коллектор.
Схема станции для перекачки ливневых стоков показана на рис.
7.1, д. В большинстве случаев ливневые канализационные станции
оборудуются осевыми насосами, так как поступление атмосферных
•сточных вод носит залповый характер, и, чтобы обеспечить их
откачку, необходимы насосы с относительно большой подачей.
Высокого напора при этомчне требуется.
Насосные станции для перекачки ила и осадка (рис. 7.1, г)
могут быть оборудованы центробежными, осевыми, плунжерными
.или шнековыми (для подачи активного ила в аэротенки) насосами.
219

7.2. Выбор места размещения канализационных
насосных станций
В системах водоотведеиия с нормальным (5...8 м) заложением
коллекторов главную канализационную насосную станцию
размещают в конце главного самотечного коллектора, т. е. в наиболее
пониженной зоне канализуемой территории, куда целесообразно
сточную воду отводить самотеком. От главной насосной станции
все поступающие к ней сточные воды перекачиваются на очистные
сооружения по напорному водоводу. Место расположения главной
канализационной станции назначается с учетом возможности
устройства аварийного выпуска. В системах водоотведеиия с
глубоким заложением коллекторов главную насосную станцию
целесообразно размещать непосредственно на площадке очистных
сооружений. При этом отпадает необходимость сооружения напорных
водоводов значительной длины, что приводит к снижению
мощности станции. j
Аналогично главной выбирается место расположения и
районных канализационных станций в пределах района, от которого
поступают стоки к данной станции. Если при сооружении
самотечного коллектора, подводящего воду к главной или районной насосной
станции, встречаются естественные (река, овраг и т. д.) или
искусственные препятствия, станцию следует располагать до
препятствий. Это позволит сократить капитальные затраты, так как
стоимость строительства (на единицу длины) напорного водовода всегда
меньше, чем самотечного коллектора или специального сооружения
(дюкера и т. д.).
Главные и районные канализационные станции следует
размещать вне зоны застройки жилыми кварталами. Если же они
находятся в жилой зоне, между жилыми зданиями и зданием
канализационной насосной станции должен предусматриваться санитарный
разрыв 20...25 м с защитными зелеными насаждениями.
Места расположения насосных станций для перекачки сточных
вод в каждом случае должны быть согласованы с органами
санитарно-эпидемиологической службы.
В зданиях насосных станций, располагаемых в затопляемой
местности, отметки порогов их входов должны быть не менее чем
на 0,5 м выше уровня нагона ветровой волны при максимальных
горизонтах паводковых вод обеспеченностью 3%.
Сетевые канализационные станции размещают на самотечных
коллекторах в местах, где дальнейшее заглубление коллектора
становится экономически нецелесообразным.
Ливневые канализационные насосные станции целесообразно
устраивать на пониженных участках площадей водосборов вблизи
водоемов, куда атмосферные воды отводятся без предварительной
очистки.
Количество различных канализационных насосных станций в
общей схеме водоотведеиия города или населенного пункта опреде-
220

ляется с учетом планировочных, топографических и геологических
условий местности на основании технико-экономических расчетов
различных вариантов.
7.3. Режим работы и подача канализационных насосных станций
Поступление сточных вод в систему хозяйственно-бытовой
канализации и характер распределения их суточных расходов, так же
как и водопотребление, неравномерны и зависят от степени
благоустройства зданий и от числа жителей населенного пункта.
В табл, 7.1 приведено примерное распределение среднесуточного
расхода бытовых сточных вод по часам суток при среднем
секундном их расходе 100 л/с и общем коэффициенте неравномерности
водоотведения Кобщ=1Д В течение каждого часа расход водоот-
ведения условно принимается равномерным.
Характер притока сточной воды к насосной станции определяет
режим ее работы. В условиях неравномерного притока для
обеспечения нормальной работы насосов на канализационных станциях
устраивают приемные резервуары достаточной вместимости, что
позволяет в течение некоторого времени накопить определенный
объем сточных вод при неработающих насосах, а затем после их
включения откачать скопленную воду на очистные сооружения.
После откачки насосы отключают и цикл повторяется вновь.
Суммарная подача насосов канализационных насосных станций,
перекачивающих хозяйственно-бытовые сточные воды, назначается
равной максимальному часовому стоку по графику. Частота
включения насосных агрегатов зависит от характера управления ими:
при автоматическом управлении назначается до пяти включений в
час, а при ручном — три. С увеличением мощности агрегата число
включений в час уменьшается. Так, при мощности более 50 кВт при
автоматическом управлении рекомендуются три включения
агрегатов.
Табл 7.1. Распределение среднесуточного расхода бытовых сточных вод
Часы суток
Часовой
расход, 'Ус
Часы суток
Часовой
расход, %
Часы суток
Часовой
расход, %
0.
1.
2.
3.
4.
5.
6
/.
.1
.2
.3
.4
..5
.6
. 7
.8
1,55
1,55
1,55
1,55
1,55
4,35
5 95
5,8
8..
9..
10 .
П..
12..
13..
14.
15..
9
10
11
12
13
14
15
16
6,7
6,7
6,7
4,8
3,95
5,55
6,05
6,05
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
.17
.18
.19
.20
.21
.22
.23
24
5,6
5,6
4,3
4,35
4,35
2,35
1,55
1,55
Итого
100
221

7.4. Определение регулирующей вместимости приемного резервуара
Регулирующую вместимость приемного резервуара
рассчитывают в соответствии с режимом работы и общей подачей насосной
станции.
Если регулирующая вместимость будет мала, не обеспечится
равномерность работы станции. Если же она окажется слишком
велика, появится опасность выпадения большого объема
взвешенных веществ из сточной жидкой среды, что приведет к быстрому
заилению приемного резервуара и возможному загниванию сточной
жидкости. Необходимую регулирующую вместимость удобно
определять графическим способом при совмещении графиков притока
сточных вод и работы насосов.
Учитывая циклический режим работы канализационных
насосных станций (частые включения и выключения насосов), для
определения регулирующей вместимости используют суммарный
график часового притока и откачки сточных вод (рис. 7.2).
По вертикальной оси графика откладывают расходы сточных
вод, выраженные в процентах от суточного их приток^-, а по
горизонтальной — продолжительность притока в минутах. Если принять,
что приток (расход) сточных вод к насосной станции в течение часа
остается неизменным, то в соответствии с табл. 7.1 графики,
характеризующие часовые притоки, будут иметь вид прямых линий. Так,
графиком максимального часового притока (6,7%) будет прямая
0£, минимального (1,55%)—прямая 0е\ среднего
/3,35%)—прямая Ое и т. д. Для определения регулирующей вместимости
графики притока сточных вод необходимо совместить с графиками их
откачки. Как было отмечено выше, суммарная подача
канализационной насосной станции назначается равной максимальному
часовому притоку. Следовательно, в часы максимального притока
регулирующей емкости не требуется (g4ma.x=Qn. с). Во все остальные
часы суток с притоком, меньшим максимального, суммарная
подача насосов окажется больше притока и нормальная работа их
нарушится. Чтобы обеспечить равномерную работу насосов, практи-'
куют периодическое наполнение и откачку приемного резервуара.
Примем за расчетный час со средним притоком (<7ч=3,35%,
линия Ое) и назначим трехкратное за час опорожнение (откачку)
резервуара. Поделив отрезок Ое на три равные части, получим точки
б, а, е, соответствующие моментам полного опорожнения
регулирующей емкости, а следовательно, и моментам выключения
насосов. Отрезки аб, вг, де, параллельные линии 0£, будут
представлять собой графики откачки. Отрезки Оа, бв, гд соответствуют
периодам времени, в течение которых насосы не работают и,
следовательно, происходит наполнение приемного резервуара.
Максимальная регулирующая вместимость (в процентах от суточного притока)
при выбранных QH с (6,7%), интенсивности притока (3,35%) и
режиме работы насосов (три выключения) определится одним из
равных отрезков — а—1, в—2 или д—3. Точки а, в и д соответст-
222

вуют моментам включения насосов, т. е. началам опорожнения
емкости, а линия Оабвгде представляет собой часовой график работы
насосов.
Аналогично в час с минимальным притоком <7ч=1,55% (линия
Ое') при трехкратном выключении насосов график их работы будет
характеризоваться линией Оа'б'в'г'д'е'\ а регулирующая
вместимость — одним из равных отрезков а!—Г, в'—2\ дг—3'. Для часа
с притоком q4=5,6% регулирующая вместимость характеризуется
Ю 20 30 40 50 мин 60
Рис. 7.2. Часовые графики притока и откачки сточных вод
одним из равных отрезков а"—Г\ в"—2" или д"—3". Анализ
совместных графиков притока и откачки показывает, что
необходимая наибольшая регулирующая вместимость получается в период
с притоком, равным 50% максимального. Определенная таким
образом регулирующая вместимость уточняется в соответствии с
требованиями СНиПа.
По требованиям СНиП 2.04.03—85 регулирующая вместимость
приемного резервуара должна быть не менее пятиминутной
максимальной подачи одного из насосов'. Учитывая это, график откачки
сточных вод для расчетного часа с притоком, равным 50% ?чтах,
можно построить следующим образом.
При графике распределения среднесуточного расхода сточных
вод (табл. 7.1), характеризуемого /Собщ=1,6 и q4 max=6,7%, Wmm=
22$

= (6,7 : 60)-5=0,56%. Полученное значение откладывают по
вертикальной оси (рис. 7.2), из полученных точек проводят штриховые
линии параллельно оси абсцисс до пересечения с линией притока
Ое. Точки пересечения /, 2, 3 соответствуют моментам наполнения
резервуара, 0, а, б, г, е — моментам опорожнения. Опустив ^ из
точек 1, 2, 3 перпендикуляры к горизонтальным линиям, получим
точки а, в, д, соответствующие моментам включения насосов.
Линии, проведенные из точек а, в, д параллельно линии 0£, образуют
график откачки сточных вод.
Из его анализа следует, что при увеличении числа включений
насосов в течение 1 ч отрезки а—1, в—2 и д—Зу соответствующие
регулирующей вместимости, будут уменьшаться.
При известном числе включений насосов за 1 ч минимальная
вместимость приемного резервуара может рассчитываться по
формуле
W7 ^чтт /1 Я ч mm
где W4 mm —. объем сточных вод в час минимального притока
(численно совпадает с q4 тш, м3; п —г число включений насосов за 1 ч;
<7ч min — минимальный часовой приток сточных вод за сутк«,.м3/ч;
Qn. с — подача насосной станции, м3/ч.
Регулирующие вместимости насосных станций, работающих
последовательно, определяют из условия их совместной работы. В
отдельных случаях~эти вместимости могут быть определены из
условий приема сточных вод при опорожнении напорного трубопровода
с целью его ремонта. Для населенных пунктов с небольшим числом
жителей вместимость приемного резервуара канализационной
насосной станции может быть определена из условия приема ночных
стоков без включения насосов.
Регулирующие вместимости приемных резервуаров станций,
перекачивающих производственные стоки, определяются в
соответствии с технологическими процессами.
Вместимость приемного резервуара насосных станций для перс-
качки ила или осадка определяют по объему циркулирующего ила1
и объему осадка, выпускаемого из отстойников и метантенков.
Регулирующая вместимость приемного резервуара иловой станции,
перекачивающей осадок за пределы станции очистки, должна быть
не более 15-минутной подачи наибольшего из установленных
насосов.
Регулирующими емкостями ливневых насосных станций для
приема залповых дождевых вод служат пруды-регуляторы, под ко-
горые удобнее всего использовать естественные впадины.
Вместимость регулирующей призмы пруда может быть определена из
анализа совмещенных графиков притока и откачки или рассчитана по
формуле
где Ор — расчетный расход дождевых вод в месте присоединения
водоотводящего сооружения к пруду, м3/с (определяется по данным
224

Табл. 7.2. Значения коэффициента а
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
h
п^0,б
1,5
1,1
0,85
0,69
0,58
0,5
при
| /2<0,6 |
1,5
1,13
0,87
0,69
0,57
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
к
л>0,6
0,42
0,36
0,30
0,25
0,21
0,16
при 1
| Л<0,6 1
0,47
0,38
0,32
0,27
0,22
0,17
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
—
k при
любом п
0,13
0,10
0,07
0,04
0,02
—
Примечание. Параметр п для различных районов СССР изменяется в
пределах 0,5.. .0,75. Определяется по СНиП 2.04.03—85.
гидравлического расчета дождевой водоотвод я щей сети); tp —
расчетный период стока дождевых вод со всего бассейна до места
присоединения к пруду, с (определяется по данным
гидравлического расчета дождевой сети); k — коэффициент, зависящий от
значения а, принимаемого по табл. 7.2.
7.5. Определение напора канализационных насосных станций
Напор канализационных насосных станций определяют по
конкретной схеме вертикальной планировки и ситуационному плану
размещения сооружений и подсчитывают по формуле
Я -* Нг f hnc + Лн + Яр,
где #г — геометрическая высота подъема перекачиваемой жидкой
среды, которая принимается равной разности геодезических
отметок среднего уровня воды в приемном резервуаре насосной станции
и ^максимального уровня в приемной камере, куда перекачивается
жидкая среда, м; ftBC и /i„ — суммарные потери во всасывающем и
нагнетательном трубопроводах, м; Яр — рабочий напор в месте
излива из напорного трубопровода, принимается 1...1,5 м.
Потери напора в трубопроводах определяют с учетом
физических свойств перекачиваемой жидкой среды. При предварительном
подсчете напора станции для подбора насосного оборудования
суммарные его потери внутри насосной станции можно принять
ориентировочно 1,5...2 м. После того как окончательно будут подобраны
насосы (тип, марка, количество) и принята схема переключений,
необходимо подсчитать потери напора (местные и по длине) по
методике, рассмотренной в гл. 6, и уточнить напор насосной станции.
7.6. Выбор основных и резервных насосов
Канализационные насосные станции, перекачивающие
хозяйственно-бытовые сточные воды, оборудуются центробежными
горизонтальными или вертикальными насосами. Горизонтальные
насосы используются на насосных станциях наземного типа или имею-
15. Б. В. Карассв
225

Табл. 7.3. Резерв насосного оборудования канализационных
насосных станций (СНиП 2.04.03—85)
Производственные сточные воды (бытовые и близкие
к ним по составу) v
рабочие
насосы
резервные насосы при категории
надежности действия
. | и
III
Агрессивные сточные воды
рабочие
насосы
резервные насосы
при всех
категориях надежности
действия
1
2
3 и более
1
1
1 и 1 на
скдаде
1
2-3
4
5 и более
1 и 1 на складе
2
3
Не менее 50%
щих относительно небольшое заглубление (3...5 м). На станциях с
заглублением более 5 м (шахтного типа) целесообразнее
использовать вертикальные насосы, так как при этом значительно
уменьшаются размеры здания станции в плане.
При назначении числа рабочих агрегатов следует учитывать,
что крупные насосы имеют более высокий КПД. Поэтому
необходимо назначать меньшее количество агрегатов, но более мощных.
Однако установка на станции малого числа агрегатов влечет за
собой увеличение мощности резерва насосного оборудования
станции и снижение его маневренности. Необходимо также учитывать
суточный объем перекачиваемой сточной жидкой среды,
равномерность ее притока и очередность строительства насосной станции.
Количество рабочих насосных агрегатов для конкретных
условий устанавливают на основании технико-экономических расчетов .
вариантов с учетом вышеперечисленных условий.
Практика проектирования и эксплуатации канализационных
насосных станций позволяет сделать следующие рекомендации по
выбору количества насосных агрегатов. Малые станции с
небольшой подачей оборудуется одним рабочим агрегатом. Два-три
рабочих агрегата устанавливаются на станциях со средней и с
большой подачами, а также с равномерным притоком сточных вод.
В общем случае на станциях большой подачи устанавливаются
четыре-пять и более рабочих насосных агрегатов.
Кроме рабочих, на канализационных насосных станциях
предусматривают установку резервных агрегатов (табл. 7.3). Рабочие и
резервные насосы должны быть одной марки, так как это
значительно снижает эксплуатационные расходы, упрощает условия и
возможность автоматизирования процессов управления агрегатами.
Для канализационных насосных станций (независимо от формы
здания в плане) в большинстве случаев принимается однорядное
расположение насосных агрегатов. При этом насосы
устанавливаются вдоль стены, отделяющей машинное отделение от приемного
резервуара. В отдельных случаях в зданиях круглой формы
насосные агрегаты размещаются концентрично. Для облегчения запуска
226

насосов их располагают ниже расчетного уровня перекачиваемой
жидкой среды в приемном резервуаре (самозалив). Для станций с
регулирующими емкостями за расчетный принимают средний
уровень воды в приемном резервуаре, который располагают на 1 м
ниже лотка подводящего коллектора. На станциях без
регулирующих емкостей за расчетный уровень принимают отметку уровня
воды в подводящем лотке при минимальном ее притоке. Если насос
размещается выше расчетного уровня воды в приемном резервуаре,
необходимо предусматривать специальную вакуумную систему для
залива насосов перед запуском.
Использование центробежных насосов на сетевых
канализационных станциях, перекачивающих сточную воду из низлежащего в
расположенный выше коллектор, экономически не оправдано. Во-
первых, напор канализационных центробежных насосов выше, чем
требуется в указанном случае. Во-вторых, их использование
требует довольно сложной конструкции здания с устройством помещения
решеток. Для оборудования таких насосных станций все большее
распространение получают шнековые насосы, имеющие ряд
преимуществ по сравнению с центробежными.
На канализационных насосных станциях, перекачивающих
промышленные сточные воды без крупных механических примесей, при
необходимости можно использовать водопроводные насосы.
7.7. Особенности расчета и конструирования всасывающих
и напорных трубопроводов
К всасывающим и напорным трубопроводам канализационных
насосных станций в основном предъявляются такие же требования,
как и для водопроводных станций. Однако при их конструировании
необходимо учитывать некоторые особенности, обусловленные
составом перекачиваемых сточных вод.
В насосных станциях, предназначенных для перекачки бытовых
сточных вод, для каждого насоса должна быть предусмотрена от-
дельная_всасывающяя-Лф_уба с уклоном от насоса не менее 0,003...
0,005%о. В боковой части каждой трубы устраиваются люки, через
которые производится прочистка труб при их засорении. На
всасывающих трубах заводского изготовления (для вертикальных насосов)
люки делают на заводах-изготовителях. Для слива жидкой среды
из насоса при его ремонте или ревизии в нижней части
всасывающей трубы между задвижкой и насосом предуЪм^иваётс^выпуск
^диаметром" 50...100 мм. Приемные клапаны и подставки под
приемные отверстия во избежание частых их засорений на всасывающих
трубах не ставятся.
Приемные отверстия воронок всасывающих труб диаметром до
500 мм размещаются в горизонтальной плоскости, а труб
диаметром более 500 мм — в вертикальной плоскости параллельно стене,
разделяющей машинный зал и приемный резервуар. В этом случае
со стороны приемного резервуара устраиваются щитовые затворы
15*
227

для перекрытия приемных отверстий при ремонте задвижек на
всасывающих трубах.
Расчетные скорости движения сточных вод во всасывающих
трубопроводах принимаются такими же, как и для водопроводных
станций (см. § 6.2).
Задвижки на всасывающих трубопроводах канализационных
насосных станций предусматриваются в любом случае, если насосы
работают с отрицательной высотой всасывания (с подпором). Как
всасывающие, так и напорные трубопроводы внутри насосной
станции изготовляются из стальных труб (ГОСТ 10704—76, ГОСТ
8696—74 и ГОСТ 8732—78) на сварке. Фланцевые соединения
используются только для присоединения труб к арматуре и насосам.
Напорные трубопроводы внутри станции можно размещать в
специальных каналах (в зданиях наземных и с малым
заглублением) или непосредственно по полу машинного зала (в зданиях
заглубленных и шахтных) на бетонных подкладках высотой 150...
200 мм с шагом до 3 м. В последнем случае, для того чтобы
обеспечить свободное перемещение обслуживающего персонала,
устраивают мостики и переходы.
Трубопроводы относительно небольших диаметров мо.жно
размещать вдоль стен на кронштейнах или подвесках на высоте не
менее 2 м. Для трубопроводов больших диаметров на станциях
предусматривается специальное помещение.
Нагнетательные трубопроводы, отходящие от насосов, к
общему коллектору подключаются шелыга в шелыгу. Это способствует
улучшению гидравлического режима узлов соединений при
перекачивании сточных вод. К нагнетательному коллектору подключаются
отходящие напорные водоводы (не менее двух). Диаметры их
определяют исходя из условия обеспечения (в случае аварии на одном
из них) пропуска воды не менее 70% расчетной подачи насосной
станции при наличии аварийного выпуска и 100% при отсутствии
аварийных выпусков.
На нагнетательных трубопроводах при напорах 30 м и более
между насосами и задвижками предусматриваются однотарельча-
тые обратные клапаны. Водомеры устанавливаются в специальных
камерах вне здания насосной станции.
7.8. Приемные резервуары и их оборудование
Приемный резервуар (рис. 7.3) представляет собой головное
сооружение канализационной насосной станции и предназначен для
приема перекачиваемой сточной жидкости из самотечных
(безнапорных) коллекторов. Благодаря ему обеспечивается равномерная
работа насосов в наиболее экономичном режиме при
неравномерном притоке сточных вод.
Рабочий объем приемного резервуара определяется
регулирующей вместимостью (см. § 7.4). Глубина в средней его части должна
быть не менее 1,5...2 м, а наивысший расчетный уровень воды в
резервуаре принимается равным отметке лотка подводящего кол-
228

лектора, при этом исключается подпор потока, что может привести
к отложению осадка в коллекторе. Дно резервуара устраивают с
уклоном не менее 0,1% в сторону приямков всасывающих труб.
1 Приемный резервуар делают общим для всех насосных установок
станции. На станциях с подачей 100 тыс. м3/сут и более резервуар
разделяют на два отделения без увеличения общего объема, что
дает возможность улучшить условия его эксплуатации (чистку,
ремонт и т. д.).
i Приемный резервуар может быть выполнен отдельно от
помещения насосной станции. Этот вариант наиболее благоприятен в
i , санитарном отношении, но при этом значительно ухудшаются экс-
', плуатационные условия, увеличивается длина всасывающих труб.
\, Наибольшее распространение в практике строительства канализа-
I ■ ционных насосных станций получили варианты совмещенного типа.
/' - При этом приемный резервуар отделяется от машинного зала глу-
-f хой непроницаемой стеной.
На расстоянии 0,5 м от максимальной поверхности воды в рас-
j пределительных каналах резервуар перекрывают железобетонны-
I ми плитами. В перекрытии предусматриваются эксплуатационные
Рис. 7.3. Приемный резервуар:
\\ 1 —■ подводящий коллектор; 2 — шиберный (ремонтно-аварийный) затвор, 3 — распределн-
i тельный канал; 4 — щитовой (рабочий) затвор; 5 — механизированная решетка; 6 — транс-
I портер; 7 — дробилка; 8 — трубопровод для взмучивания осадка; 9 — всасывающая труба
I насоса; 10 — гидроизоляция; 11 — эксплуатационный люк
I 229
I

люки, а на стенах против люков — скобы для спуска воды в
резервуар. ,
Чтобы защитить насосы от засорения, сточную воду пропускают
^через решетки или решетки-дробилки, установленные на
распределительных каналах при входе сточных вод в резервуар.
Сороудерживающие решетки могут быть с ручным или
механизированным удалением задержанного мусора.
Немеханизированные решетки представляют собой набор пластин (из полосовой ста-
Рис. 7.4. Механизированная решетка типа МГТ:
/ — тяговая цепь; 2 — ведомая звездочка; 3 — грабли; 4 — шарнирная опора; 5 —
приводная цепь; 6 — электродвигатель; 7 — неподвижная решетка
ли сечением 10X60 мм) с прозорами 16...20 мм, скрепленных
круглыми (8..Л0 мм) стержнями. Решетка устанавливается под углом
60...70° к горизонту. Очистка немеханизированных решеток
осуществляется ручными граблями. Их установка в исключительных
случаях допускается на малых канализационных станциях при
суточном объеме снятого с решеток мусора не более 0,1 м3.
В практике строительства канализационных насосных станций
наибольшее распространение получили механизированные
решетки, у которых грабельный механизм для удаления задержанного
мусора приводится в движение от электродвигателя через
механический редуктор. На общей раме механизированной решетки типа
МГТ (рис. 7.4), установленной на шарнирных опорах, в нижней
части закреплена неподвижная решетка из стальных пластин.
230

В верхней части имеется электродвигатель и редуктор с
приводными цепями. Последние вращают верхние ведущие звездочки,
которые в свою очередь приводят в движение бесконечные тяговые
цепи с закрепленными на них граблями. В зависимости от
загрязненности сточной жидкости количество закрепленных на цепи
граблей может быть от 1 до 4. Для ремонта и ревизии
механическая решетка на шарнирных опорах может подниматься вверх.
Изготовляются механизированные решетки двух модификаций:
вертикальные (РМВ) и наклонные (МГТ), устанавливаемые под углом
60...80° к горизонту.
Ширину прозоров решеток принимают на 10...20 мм меньше
диаметров проходных сечений устанавливаемых насосов. Ниже
приведены рекомендуемые размеры прозоров решеток.
Марка на- СД16/27 СД144/46СД450/22,5СД800/32 СД2400/75,5 СД4000/28
coca СД81/18СД216/24СД450/90 СД1400/17,5СД2700/26,5 СД9000/45
Ширина про- 20 40 60 90 100 До 120
зоров
решетки, мм
Если насосная станция перекачивает сточную воду
непосредственно на очистные сооружения, приемный резервуар оборудуется
решетками с прозорами 16 мм. В приемных камерах очистных
сооружений при этом решетки не устанавливаются.
Для выбора типа и числа решеток определяют суммарную
площадь живого сечения рабочей части решеток:
2FP = QmaxM
Табл. 7.4. Технические характеристики механических решеток
Марка
решетки
Размеры
канала перед
решеткой, мм
Ширина
Высота
И
Площадь
проходов
решетки
Fn , м2
Пропускная
способность
по воде,
м3/сут
Размеры
решетки, мм
Ширина
Радиус
R
Масса
решетки, кг
РММВ-1000
МГ9Т-1000
МГ7Т
МГ11Т-*
мпот
МГ8Т
МГ12Т
МГ6Т
МГ5Т
1000
1000
800
1000
1000
1400
1600
2000
2000
1000
1200
1400
1600
2000
2000
2000
2000
3000
0,3
0,38
0,39
0,57
0,74
1,25
1,5
1,9
2,1
26000
33000
35000
50000
65000
110000
130000
165000
185000
—
1425
1338
1520
1580
1955
2175
2675
2675
—
2050
2100
2425
2850
2850
2850
2850
3810
1690
1320
1000
1500
1800
1657
1870
1961
2690
Примечания: 1. За площадь прохода наклонных решеток принимают
проекцию площади фактического свободного прохода рабочей части решеток на
вертикальную плоскость.
2. Пропускная способность по воде соответствует протеканию жидкой среды
в прозорах незасоренной решетки при скорости, равной 1 м/с, и при
максимальном наполнении канала (0,5 м от уровня перекрытия).
231

где Qmax — максимальный приток жидкой среды, м3/с; v — скорость
движения жидкой среды в прозорах решетки; р = 0,8...1 м/с.
Назначив число рабочих решеток п, определяют площадь
живого сечения Прозоров рабочей части одной решетки:
Fp = SFp/л
и по табл. 7.4 выбирают тип решетки.
Число решеток следует принимать минимальным. Надежность
работы насосной станции при этом обеспечивается за счет
установки резервных решеток, число которых принимают следующим
образом: при одной и более механизированных рабочих решетках с
прозорами свыше 20 мм и до трех решеток с прозорами 16...20 мм —
одну механизированную; свыше трех рабочих механизированных
решеток с прозорами 16...20 мм — две механизированные.
Рис. 7.5. Дробилка молоткового типа Д-3:
/ — корпус; 2 — зубчатые сегменты; 3 — ротор; 4 — молотки; 5 — подвод воды; 6 —
горловина дробилки; 7 — щиток-отражатель; 8 — устройство для улавливания недробимых
отбросов; 9 — решетчатый поддон; 10 — сбросной канал
232

Грабельный механизм сбрасывает задержанный мусор с
решеток на ленточный транспортер, установленный за решетками. С
помощью транспортера мусор подается в специальные дробилки,
откуда после дробления сбрасывается в канал перед решеткой.
Для дробления мусора используются дробилки молоткового
типа (рис. 7.5). В их чугунном корпусе устанавливается ротор,
представляющий собой ряд дисков, к которым на стальных паль-
Рис. 7.6. Решетка-дробилка типа РД-600:
/ —- пазы для шиберного (ремонтного) затвора; 2 — неподвижный корпус, 3 —
вращающийся барабан; 4 — электродвигатель, 5 — ограждение; 6 — дюкер, 7 — отверстие для
опорожнения дюкера
цах свободно подвешены молотки (стальные пластины
прямоугольной формы). Сменные зубчатые сегменты устанавливаются в
корпусе против направления вращения ротора. В нижней его части
закречиаяется полуцилиндрический поддон с отверстиями. К
верхней части горловины дробилки подводится вода из технического
водопровода. Таким образом, мусор, попавший между подвижными
молотками и неподвижными зубчатыми сегментами, дробится до
состояния кашеобразной массы, которая через отверстия поддона
вымывается в канал водой (6...8 л воды на 1 кг отбросов). На ка-
233

Табл. 7.5. Данные для подбора решеток-дробилок типа РД
Суточная
подача
насосной
станции,
м3/сут
12
250
400
700
1400
2700
4200
7000
10 000
17 000
25 000
32 000
50 000
64 000
80 000
100 000
130 000
160 000
220 000
280 000
400 000
500 000
lie
5 но
о О X
*
в
ftM
та §
о
га с ~
И <5 си
Л !=ГЗ
со Я СО
s £ft
0,4 РД-100 0,0076
8,7
12
18
33
59
92
147
194
315
445
556
720
903
1100
1330
1730
2130
2920
3720
5340
6660
РД-200 0,019
РД-400 0,И9
РД-600 0,445
РД-900 0,800
Число

шеток-дробилок
й
о
\о
СО
ft
1
1
1
!
2
3
1
1
2
3
1
1
2
2
3
3
2
3
3
4
6
7
1
ft
а>
СП
О)
ft
2
2
2
Основные размеры
решетки-дробилки, мм
2
н
о
о
а
800
1485
1590
2170
2675
СО
н
ft
К
в
350
950
920
/
1250
1820
2 ез
Я ft 02
й ь* со
Jm та ft
100
180
400
635
900
СО
|1
8
8
10
10
10
н н
о со
2 Ь
Ш S
Is
IS о.
0,4
0,8
0,8
1,5
3
ч
со S
й о
85
405
665
1800
i
4000
нализационных насосных станциях применяются в основном
дробилки трех типов: а) конструкции Мосводоканал НИИпроекта —
Д-3 (производительностью 300...600 кг/ч); б) конструкции
Гидропроекта (производительностью 2000 кг/ч); в) конструкции завода
«Водоприбор» (производительностью 1000 кг/ч).
Более прогрессивными и современными механизмами для
предварительной очистки сточной воды перед поступлением в насосы
являются решетки-дробилки (рис. 7.6).
Решетки-дробилки — это аппараты, совмещающие две
операции: задержание крупных включений, находящихся в сточной
жидкости, и их размельчение до определенных размеров (дробление).
Конструктивно они представляют открытый барабан,
вращающийся на вертикальной оси в неподвижном корпусе. В барабане
сделаны горизонтальные щели, через них сточная вода проходит из под-
водящего канала в приемный резервуар. На барабане закреплены
резцы, которые при вращении его проходят относительно
теребильных гребней, закрепленных на корпусе с минимальным зазором.
Твердые включения, не прошедшие сквозь прозоры барабана,
размельчаются и с потоком уносятся в приемный резервуар. Жидкая
среда из барабана в приемный резервуар может поступать
непосредственно или через дюкерное устройство.
234

Решетки-дробилки по сравнению с раздельными
механизированными решетками и дробилками имеют ряд существенных
преимуществ: а) ввиду того что процесс дробления мусора
осуществляется под слоем воды, значительно улучшаются
санитарно-гигиенические условия эксплуатации приемных резервуаров; б) в 18...20
раз сокращается мощность привода и потребление электроэнергии
на задержание и измельчение крупных фракций загрязнений; в)
через щели относительно малых размеров со сточной водой
проходят механические загрязнения, при которых могут использоваться
водопроводные насосы общего назначения с более высоким КПД
и напором; г) установка отличается компактностью.
Подбор решеток-дробилок, выпускаемых отечественной
промышленностью, можно осуществить по табл. 7.5.
Щитовые затворы (см. рис. 7.3), устанавливаемые перед
каждой решеткой на подводящих каналах, позволяют отключать
решетки в случае их остановки или ремонта. На случай аварии или
ремонта приемного резервуара предусматривается плоский щитовой
затвор на устье подводящего коллектора. При закрытии этого затвора
сточная вода направляется через устройство аварийного сброса,
которое имеется в ближайшем от насосной станции колодце на
подводящем коллекторе.
Для взмучивания осадка возле приемных воронок каждой
всасывающей трубы устраивают трубопроводы, вода к которым
подводится от напорных труб насосом. И приемных резервуарах
необходимо предусматривать трубопроводы с технической водой для
подключения шланга с брандспойтом, с помощью которого
осуществляется периодическая промывка резервуара. Для содержания
в надлежащем санитарном состоянии приемного резервуара
необходимо обеспечивать подвод питьевой воды.
В помещении приемного резервуара устанавливаются
грузоподъемные механизмы.
7.9. Здания канализационных насосных станций
Здания канализационных насосных станций в подавляющем
большинстве бывают камерного типа с сухой или мокрой камерой.
С сухой камерой выполняются здания главных, районных, а также
иловых станций, оборудованных центробежными, осевыми или
плунжерными насосами. Здания ливневых станций, оборудованных
оссвымц насосами, и здания сетевых или иловых насосных
станций, оборудованных шнековыми насосами, выполняют с мокрой
камерой. Все здания канализационных насосных станций, как
правило, делают заглубленного и шахтного типа. При
относительно небольшом количестве насосов они имеют в плане круглую
форму п сооружаются методом опускного колодца. При
относительно большом количестве агрегатов можно принимать прямоуголь*
иую форму в плане. Однако технология строительства при этом
усложняется. По, с другой стороны, для зданий прямоугольных в
плане используются типовые конструкции. Подземная их часть
235

сооружается из монолитного железобетона или сборных
железобетонных конструкций с тщательной заделкой швов
водонепроницаемым составом. Поскольку канализационные насосные станции
размещаются в наиболее низких местах канализуемой территории,
они находятся в сложных гидрогеологических условиях с
относительно высокими уровнями грунтовых вод. Поэтому при
проектировании подземного блока необходимо предусматривать
соответствующую гидроизоляцию.
Наземную часть здания, где размещается вспомогательное
оборудование и служебные помещения, выполняют из кирпича или
сборного железобетона. Высоту помещений для
подъемно-транспортного оборудования определяют с учетом типа и габарита
транспортных средств, длины строп (0,5...! м) и высоты установленного
оборудования. При этом в случае транспортирования в
горизонтальной плоскости наиболее габаритной детали или узла должен
быть обеспечен просвет над установленным оборудованием не
менее 0,5 м.
7.10. Особенности насосных станций для перекачивания ила
Иловые насосные станции входят в состав канализационных
очистных сооружений. Они бывают двух типов: для перекачивания
сырого осадка из первичных отстойников и избыточного активного
ила из вторичных отстойников в метантенки или другие
сооружения для дальнейшей обработки; для перекачивания активного
ила в аэротенки из илоуплотнителей вторичных отстойников.
Станции первого типа чаще всего оборудуются плунжерными насосами,
второго типа — осевыми или низконапорными центробежными
насосами типа Д. Станции для перекачивания активного ила можно
оборудовать шнековыми насосами.
Общую подачу иловой насосной станции определяют по объему
* осадка, а напор — из схемы вертикальной планировки сооружений
очистной станции. Режим работы станции связан с режимом
очистных сооружений.
Ввиду того что перекачиваемый ил не имеет крупных
механических включений, приемные резервуары решетками не
оборудуются.
Насосные станции для перекачивания ила могут размещаться
в отдельно стоящих зданиях или во встроенных помещениях
производственных зданий.
7.11. Примеры канализационных насосных станций
Канализационная станция с горизонтальными насосами (рис.
7.7) предназначена для перекачки сточных вод и близких к ним по
составу производственных сточных вод, имеющих нейтральную или
слабощелочную реакцию, без взрывоопасных примесей. Подача
станции равна 1300...3300 м3/ч при напоре 40...30 м. Станция
оборудована пятью насосами СД800/32 (ФГ800/33), из которых три
236

рабочих и два резервных. В машинном зале, кроме основных,
установлены два насоса К45/55 технического водоснабжения для
повышения напора воды перед подачей ее на уплотнение сальников
основных насосов; один насос рабочий, другой резервный и один
дренажный ВКС-1/16 д,ля откачивания фильтрационных вод.
Напорный коллектор диаметром 600 мм поднят вверх и закреплен на
А-А
шш^жштШШШШШШ1Шшш®шш>!№
Рис. 7,7. Канализационная насосная станция с горизонтальными насосами:
/ — машинное отделение; II — приемный резервуар; /// — верхнее отделение
237

консолях. Для демонтажа оборудования в машинном зале
имеется подвесной ручной кран грузоподъемностью 3,2 т.
Приемный резервуар станции оборудован тремя решетками-
дробилками РД-600, две из которых рабочие и одна резервная.
Щитовые затворы электрифицированы. Глубина заложения
подводящего коллектора составляет 5,5...7 м. Проектом
предусматривается строительство станции в условиях мокрых грунтов опускным
способом.
Стены (колодец) подземной части, перегородки и перекрытия
выполняются из монолитного железобетона. Наземная часть
здания— прямоугольная в плане размером 18x12 м, стены
кирпичные, перекрытие из сборных железобетонных плит. В этой его части
предусматриваются помещение для трансформаторной подстанции,
вентиляторная камера, мастерская, монтажная площадка и другие
комнаты бытового и производственного назначения. На станции
имеются хозяйственно-питьевой и технический (на входе
объединенные) водопроводы с напором 20 м. Канализация (хозяйственно-
бытовая и производственная) раздельная. Предусмотрено также
горячее водоснабжение от электрического или водо-водяного
нагревателя. Электропитание осуществляется от встроенной
комплектной трансформаторной подстанции 2КТП-630. Электродвигатели
основных насосов — асинхронные с короткозамкнутым ротором
типа AO-1Q3-6M (Р-160 кВт, £/ = 380 В, /2 = 980 об/мин). На
станции предусмотрена приточно-вытяжиая вентиляция с
механическим побуждением.
На рис. 7.8 показаны план и разрез крупной канализационной
насосной станции. Среднечасовая ее подача составляет 10...15
тыс. м3 при напоре 35...25 м. Станция предназначена для
перекачивания хозяйственно-бытовых стоков, оборудована тремя насосами
СДВ7200/29, два из которых рабочие и один резервный.
Напорный коллектор диаметром 1200 мм размещен на полу
специального подвального помещения. Зал для электродвигателей
оборудован мостовым краном грузоподъемностью 10 т. С его
помощью производится демонтаж насосного оборудования. В
приемном резервуаре установлены три (две рабочие, одна резервная)
механизированные решетки. Ремонтно-аварийный и рабочие
затворы снабжены электроприводами. Подземная часть насосной
станции круглая в плане, выполняется из монолитного железобетона
опускным способом. Наземная часть прямоугольная в плане,
выполняется из кирпича.
Главная насосная станция с глубоким заложением коллекторов,
показанная на рис. 7.9, обслуживает всю систему глубоких
коллекторов и расположена на территории станции очистки сточных вод.
Рис. 7.8. Канализационная насосная станция с вертикальными насосами:
I — машинное отделение; // — приемный резервуар; III — верхнее строение; 1 — главный
коллектор; 2 — ремонтно-аварийный затвор; 3 — рабочий затвор; 4 — механизированная
решетка; 5 — всасывающая труба; 6 — насоо СДВ 7200/29; 7 — электродвигатель; 8 —
напорный коллектор; 9 — напорный водовод; 10 — мостовой кран; 11 — трубопровод для
взмучивания осадка; 12 — ремонтный шандорный затвор
239

А-А
+ 15,60

Рис. 7.10. Схема сетевой насосной станции со шнсковыми насосами:
/ — отводящий (верхний) коллектор; 2 — лаз; 3 — щитовой затвор; 4 — привод насоса; 5 —
шнек диаметром 800 мм; 6 — шпек диаметром 550 мм; 7 — подводящий (нижний) коллектор
Общая подача станции составляет 1,4 млн м3/сут, на ней
установлено восемь насосов СДВ9000/45, из которых два резервные. Эта
станция несколько отличается от традиционных. Подземная часть
здания выполнена в виде трех эксцентричных железобетонных
цилиндров — внешнего, среднего и внутреннего. Их диаметры
составляют 47, 26 и 8 м. Между внешним и средним цилиндрами
размещаются аванкамера, приемный резервуар и помещение для
решеток, между средним и внутренним — машинное отделение, а во
внутреннем цилиндре проходят напорные трубопроводы. Подземная
часть станции имеет несколько перекрытий и трехэтажную
наземную часть, выполненную из сборных железобетонных конструкций.
Внешний цилиндр подземного блока выполнен по способу
опускного колодца из монолитного бетона, внутренние цилиндры и
перекрытия — из сборных конструкций.
Рис. 7.9. Главная насосная станция:
/ — машинное отделение; // — приемный резервуар; III — верхнее строение; IV
щение для напорных водоводов; V — помещение для кондиционеров
16. Б. В. Карасев
241

Сетевая канализационная насосная станция со шнековыми
насосами (рис. 7.10) рассчитана на подачу 100 л/с при подъеме воды
на высоту 2,4 м. Насосная станция представляет собой подземную
камеру, выполненную из бетона, в которой под углом 30°
установлены три шнековых насоса, два шнека диаметром 800 мм и один —
550 мм. Шнек диаметром 800 мм является резервным. Установка
насосов разных типоразмеров позволяет повысить общий КПД
станции и снизить расход электроэнергии, так как в период
минимального притока сточных вод в работу включают один насос.
Корпуса насосов выполнены в виде открытых бетонных лотков. На
входе и выходе насосов предусмотрены щитовые затворы, которые
позволяют отключать насосы для ревизии и ремонта. Управление
насосами автоматизировано. Такие насосные станции все шире
находят применение в системах водоотведения городов нашей
страны.
8. ВОЗДУХОДУВНЫЕ СТАНЦИИ
8.1. Назначение воздуходувных станций и определение
их основных технических параметров
Воздуходувные станции входят в состав многих систем
водоснабжения и водоотведения. В настоящее время сжатый воздух
широко используется в технологических процессах при добывании
природных и обработке сточных вод. В перспективе при решении
экологических проблем объемы использования сжатого воздуха
•будут значительно возрастать. Разрабатываются проекты замены
воды как хладагента на воздух.
Воздуходувные станции по аналогии с насосными представляют
•собой комплекс основного оборудования (компрессорно-воздуходув-
ные машины) и вспомогательных систем, обеспечивающих
нормальную, безотказную работу главных агрегатов.
Основные параметры воздуходувных станций — подачу и
давление — определяют на основании гидравлического расчета систем
транспортирования воздуха с учетом изменения его температуры и
сжимаемости.
Подачу и давление для подбора компрессорно-воздуходувных
машин (нагнетателей) рассчитывают исходя из конкретного
назначения сжатого воздуха. Например, расчетная суммарная подача
воздуходувной станции (Qp), обеспечивающей работу аэротенков
станции аэрации сточных вод, будет определяться объемом
кислорода подаваемого воздуха для биологического окисления
органических загрязнений аэрируемых сточных вод и их расходом. Подача
компрессорно-воздуходувной станции, обеспечивающей работу
эрлифтов, определяется расходом воздуха на подъем воды из
скважин. Этот параметр при проектировании воздуходувных станций
является заданным. Если расчетный расход задается при
нормальных условиях (^ = 0 °С, р = 101,325 кПа), его следует пересчитать на
рабочие условия по формуле
242

Qp = QH.,
273 ~~1Г
1 +
m
[0,804
где Гнаг — температура перекачиваемого воздуха на выходе из
нагнетателя, К; Рн.у — давление воздуха при нормальных условиях,
Па; р— расчетное давление нагнетателя, Па; т — содержание
водяных паров в воздухе: при нормальных условиях т = 0,804 кг/м3.
Плотность влажного воздуха (кг/м3) при рабочих условиях
подсчитывают по зависимости
РР = (Рн.у + т)
273
■ наг
1
1+
Рп.у
1 + 0,804
где рну — плотность воздуха при нормальных условиях:
= 1,29 кг/м3.
Температура воздуха при адиабатическом сжатии
Рн.у=
0,286
* наг '— * н {Рнаг/Рн)
где Гн и рн — соответственно начальные температура (К) и
давление (Па) воздуха; рНаг — конечное давление воздуха в
нагнетателе, Па.
Требуемое рабочее давление определяют по схеме подачи
воздуха с учетом статического давления (противодавления), форм и
размеров всех элементов сети (рис. 8.1). Если к воздуховоду под-
Рис. 8.1. Схема подачи воздуха в аэротенк:
а — вертикальный разрез; б — план; / — воздуходувка; 2 — воздуховод;
3 — аэротенк.
16*
24а

ключается несколько потребителей, выбирают наиболее удаленную
от воздуходувной станции диктующую точку D.
Расчетное давление нагнетателей определяется по зависимости
р = рст + Арв0 + Арп, (8.1)
где Рст — статическое давление, Па; Арвс — суммарные потери
давления на всасывающей Линии, Па; Дрн — то же, на
нагнетательной линии, Па. ч
В выражении (8.1) рСт представляет собой статическое
давление, определяемое сопротивлением подключаемых в точке D
аппаратов или сооружений. Так, в соответствии со СНиП 2.04.03—85
расчетные значения потерь давления в аэротенках составляют, кПа
(мм вод. ст.): для мелкопузырчатых аэротенков не менее 7 (700);
для среднепузырчатых, заглубленных свыше 3 м — 1,5 (150); при
низконапорной аэрации — 0,15...0,5 (15...50).
Потери давления (Па) во всасывающем и нагнетательном
воздуховодах
4'-2('-г+*)^
где п — число расчетных участков.
Значения коэффициентов сопротивления X и £ подсчитывают по
известным из гидравлики формулам. Скорости движения воздуха
принимают, м/с: в камерах фильтров — до 4; в подводящих
каналах — до 6; в трубопроводах — до 40.
При расчете воздуховодов широко используют графики и
номограммы, которые имеются в специальной литературе. В прил. 18
приведена номограмма А. В. Панченко для расчета воздуховодов
из листовой оцинкованной стали с параметром абсолютной
шероховатости £ = 0,08 мм. При использовании номограммы для
расчета воздуховодов из других материалов значение к следует
рассчитывать по соответствующим формулам.
Для подбора нагнетателей рассчитанное по формуле (8.1)
давление необходимо привести в соответствие с условиями (плотности
перемещаемой среды), при которых получены характеристики
нагнетателей. Приведенное давление нагнетателей
п „ Рхар T^ar Рхар
Pv — Р ~ ^ "- ■ >
Рр ' хар Рнаг
где р — расчетное требуемое давление (по формуле (8.1)), Па;
рхар, Тхар-, Рхар — соответственно плотность (при нормальных
условиях), кг/м3, температура, К, давление (абсолютное) среды, Па,
при которых получена характеристика нагнетателя; рр, Тпаг, prijar—
соответственно плотность (при рабочих условиях), кг/м3,
температура, К, давление (абсолютное) в нагнетателе, Па,
перемещаемой среды.
244

8.2. Подбор и компоновка основного и вспомогательного
оборудования
\
При подборе числа рабочих компрессорно-воздуходувных
агрегатов пользуются теми же принципами, что и при подборе насосов.
Чтобы обеспечить суммарные подачу и давление воздуходувной
станции при наиболее высоких экономических показателях, следует
выбирать как можно меньшее число агрегатов укрупненной
мощности. Воздуходувные станции для аэрирования сточных вод при
подаче свыше 5000 м3/ч оборудуются не менее чем двумя рабочими
агрегатами, при меньшей подаче СНиП 2.04.02—85 допускается
установка одного рабочего агрегата.
Число резервных агрегатов принимают при числе рабочих до
трех — один, при четырех и более •*- два.
Для получения более высоких параметров Q и р воздуходувные
машины можно соединять как параллельно, так и
последовательно. Суммарные их характеристики строятся аналогично
характеристикам центробежных насосов. При последовательном соединении
машин следует учитывать изменение состояния воздуха после
первой воздуходувки. На рис. 8.2 показаны характеристики трех
турбовоздуходувок ТВ-80-1,6 при совместной их параллельной работе
на два воздуховода диаметром по 300 мм и длиной 500 м. Из
анализа совместных характеристик следует, что у одной
воздуходувки, работающей на два воздуховода, подача составляет 6500
м3/ч, у двух— 11 500 м3/ч, у трех— 14 800 м3/ч. С увеличением
числа машин при параллельной работе на общий воздуховод их
подача уменьшается по сравнению с подачей при самостоятельной
работе воздуходувок. Так, в рассматриваемом примере подача
каждой воздуходувки равна 4933 м3/ч.
70»
ммдака
6000
5000
Ш0 [
3000
2000
1000
ЫФзоо)
S(<f>S0Q*2)
ч80
60
\ьо
20
о L о1
Рис. 8.2. Совмещенные характеристики Q—р воздуходувок и воздуховодов
245

В машинных залах компрессорно-воздуходувные машины
располагаются в один ряд. Причем оси агрегатов в зависимости от их
конструктивных особенностей и мощности могут быть
перпендикулярны или параллельны длинной оси здания. Крупные агрегаты
устанавливаются вдоль длинной оси, а малые и средние —
перпендикулярно (рис. 8.3). Компрессорно-воздуходувные агрегаты малой
и средней мощности устанавливаются на независимых
фундаментах на уровне поверхности земли. Всасывающие и нагнетательные
трубопроводы размещаются в каналах, устроенных в полу. На
крупных станциях агрегаты (воздуходувка, редуктор,
электродвигатель) помещают на железобетонные эстакады, а всасывающие,
йагнетательные трубопроводы и вспомогательное оборудование
(фильтры, маслосистема, холодильники и др.) — под эстакадой на
первом этаже (рис. 8.4). Охладители промежуточные и концевые
размещаются на отдельных фундаментах на пружинных опорах, а
на воздуховодах между патрубками компрессоров и охладителей
\
Я
'£>jj«
"Ю^
г
Рис. 8.3. Схемы размещения воздуходувок:
а — перпендикулярно к длинной оси зданий; б — параллельно длинной оси здания; 1 —
шахта для забора воздуха; 2 — первичный фильтр; 3 — фильтр на всасывающем
трубопроводе; 4 — дроссельные затворы; 5 — воздуховод к потребителю; 6 — сброс воздуха в
атмосферу; 7 — воздуходувка; 8 — глушитель шума от стравливания с баком для продувки
10 9 8
Рис. 8.4. Схема размещения вспомогательного оборудования компрессорно-возду-
ходувной станции:
/ — фильтр; 2 — колонка управления; 3 — камера чистого воздуха; 4 — всасывающая труба;
5 — дроссельный затвор; 6 — маслобак; 7 — маслонасос; 8 — охладитель масла; 9, 10 —
холодильники для воздуха (промежуточные); 11 — концевой холодильник; 12 — воздуховод
246

необходимо предусматривать линейные компенсаторы. Вес
воздухопроводов не должен передаваться на фланцы машины, поэтому
их необходимо закреплять на пружинных подвесках.
Воздух, забираемый компрессорно-воздуходувными машинами,
предварительно должен быть очищен от твердых частиц и
примесей, которые могут вызвать эрозионное и коррозионно-механичес-
кое изнашивание рабочих колес и тем самым дисбаланс ротора.
Масса твердых частиц.не должна превышать 10 мг на 1 м3 воздуха.
Рис. 8.5. Самоочищающийся масляный фильтр типа КдМ:
/ — редуктор; 2 — электродвигатель; 3 — верхний вал; 4 — подвижная сетка, 5 — рама;
6 — масляная ванна; 7 — нижний вал
Для забора воздуха на станциях предусматриваются воздухо-
заборные сооружения, представляющие собой ряд камер,
оборудованных фильтрами. Камеры фильтров штукатурят и все
поверхности покрывают масляной краской или металлическими листами.
Камеру разделяют на два отделения — воздухозабора и чистого
воздуха; двери делают герметичными. Воздух в воздухозаборную
камеру поступает через трубу или шахту, выведенную над
поверхностью земли не менее чем на 3 м. В стене, разделяющей отделение
воздухозабора и камеру чистого воздуха, устанавливают
коробчатые фильтры. Они представляют собой металлические рамки
размером 600X600X100 мм, обтянутые с двух сторон сеткой и
заполненные металлической стружкой или обрезками труб диаметром и
длиной не более 10 мм. Перед установкой кассеты фильтра смачи-
247

Табл. 8.1. Технические характеристики масляных фильтров типа КдМ
Марка
фильтра
S5P
ас ис
с
И со -
go*
sag
3>fe
5 я
a
Spa
с a
Электродвигатель
Марка
а-
I
I*
га
£3
КдМ 1006А
КдМ 2006А
КДМ4006А
10 000
20 000
40 000
1,0
80
21
36
—
72
126
175
А0Л2-И-4-Ш 0,4
1360
193
256
468
Табл. 8.2. Размеры (мм) масляных фильтров типа КдМ
Марка фильтра
КдМ 100 6 А
КдМ 2006А
КдМ 4006Е
1074
1834
2300
976
1734
2020
776
1536
2046
2130
2130
2630
1300
1300
1800
вают висциновым маслом (смесь цилиндрового или
индустриального масла с дизельным топливом в соотношении 3:2).
Периодически засоренные кассеты очищаются с помощью обдувки,
встряхивания и промывки в содовом растворе (0,5 кг кальцинированной
соды на 10 л воды с подогревом до 80 °С). В отдельных случаях
воздухозаборные камеры оборудуют сетчатыми подвижными с
механическим приводом фильтрами. Сетка обильно смачивается
висциновым маслом, что способствует лучшей очистке воздуха.
Корпуса фильтров должны плотно прилегать к проемам
конструкций. Для уплотнения используют резиновые прокладки.
Требуемую площадь фильтров определяют из расчета 0,6... 1 м2
поверхности фильтра на 10 000 м3/ч всасываемого воздуха.
На средних и крупных компрессорио-воздуходувных станциях
фильтрами дополнительно оборудуют всасывающие трубы
каждого агрегата.
Для оборудования воздуходувных станций широкое применение
находят масляные самоочищающиеся фильтры типа КдМ (рис. 8.5).
Их основные технические характеристики и габаритные размеры
приведены соответственно в табл. 8.1 и 8.2.
Здания компрессорио-воздуходувных станций чаще всего
бывают наземного типа или с небольшим заглублением для
размещения вспомогательного оборудования. Часто здания малых и средних
воздуходувных станций совмещают с насосными, крупные всегда
строят отдельно.
Размеры зданий станций определяют по той же методике, что
и для водопроводных станций. При этом руководствуются СНиП
2.04.02—84, а при проектировании воздухозаборных устройств —
СНиП И-33-75.
248

Ф200
Ф100
4 5
ш
1600
то
Ось
MQHO-
рельса]/
<P5Q0
S
Подача Воздуха
S аэротеши и
диокоагуляторы
ПоЭача активного ила аз вторичных отстойников (фзоо)
Рис. 8.6. Воздуходувная станция, оборудованная воздуходувками марки ТВ-80-1,6:
/ — турбовоздуходувка; 2 — насос для перекачки ила; 3 — насос для гидрозлеваторов; 4 — камера неочищенного воздуха; 5
фильтр

8.3. Примеры компрессорно-воздуходувных станций
На рис. 8.6 приведена воздуходувная станция небольшой
мощности, совмещенная с насосной станцией для перекачки ила и с
насосными установками, обеспечивающими работу
гидроэлеваторов. Станция оборудована тремя воздуходувками марки ТВ-80-1,6
(две рабочие, одна резервная). Такие станции входят в состав
очистных сооружений для аэрирования сточных вод в аэротенках.
Забор воздуха осуществляется через жалюзийные решетки. Для его
очистки предусмотрены плоские масляные коробчатые фильтры.
В здании имеются встроенная трансформаторная подстанция и
распределительное устройство.
Рис. 8.7. Воздуходувная станция, оборудованная нагнетателями марки 750-23-4с:
а — разрез; б — план на отметке машинного зала; 1 — воздухозаборная шахта; 2 — кран-
балка; 3 — нагнетатель; 4 — редуктор; 5 — электродвигатель; 6 — камера неочищенного
воздуха; 7 — камера чистого воздуха; 8 — масляный фильтр; 9 — всасывающая труба; 10 —
виброгасители; 11 — компенсатор; 12 — нагнетательный трубопровод; 13 — трубопровод для
выброса воздуха в атмосферу; 14 — нагнетательный коллектор; 15 — воздуховод; 16 —
служебные помещения; 17 — статические батареи; 18 — высоковольтное распределительное
устройство; 19 — диспетчерская; 20 — трансформаторные ячейки
250

Воздуходувная станция оборудована грузоподъемным
механизмом — монорельсом с кошкой грузоподъемностью 3000 кг.
План и разрез относительно мощной воздуходувной станции,
оборудованной семью центробежными нагнетателями марки
750-23-4с, показаны на рис. 8.7. Станция обеспечивает подачу
воздуха 36 000 м3/ч при давлении 0,3 МПа (3000 мм вод. ст.).
Нагнетатели приводятся в действие от синхронных электродвигателей
АТМ-700-2 мощностью по 700 кВт. Для увеличения частоты
вращения ротора нагнетателей с целью увеличения конечного
давления на выходе до 0,45 МПа электродвигатели соединены с
нагнетателями через редукторы. Воздуходувные агрегаты размещены на
отдельных железобетонных эстакадах высотой 4,7 м. Для
устранения вибрации стен здания между эстакадой и перекрытием
оставлен зазор 2 см.
Вспомогательное оборудование, в состав которого входят
трубопроводы, насосы с электродвигателями, маслобаки,
маслоохладители, дроссельные клапаны, размещено под эстакадой. Воздух из
атмосферы через вертикальные шахты поступает в камеру
неочищенного воздуха, которая представляет собой коридор-канал с
поперечным сечением 3X4,5 м„ Затем, пройдя через масляные
фильтры, воздух попадает в камеру чистого воздуха, к которой
подключены всасывающие трубы нагнетателей. Каждая всасывающая
труба оборудована дополнительным масляным фильтром.
Нагнетательные трубы объединены общим коллектором диаметром
1420 мм, к.которому подключен воздуховод с двумя выходами из
здания. Для уменьшения шума и вибраций в помещении станции
под вертикальными участками воздухопроводов предусмотрены
виброгасители. На воздухопроводах имеются линзовые
компенсаторы.
Здание станции железобетонное, каркасной конструкции,
шириной 24,8 и длиной 65,9 м. Ширина машинного зала— 15,2 м,
длина — 65,5 м. Высота наземной части здания — 6,5 м, заглубление —
4,65 м.
Воздуходувная станция предназначена для обеспечения работы
аэротенков на станциях очистки сточных вод.
Схема насосно-компрессорной станции для подъема воды из
подземных источников, совмещенной с насосной станцией второго
подъема, показана ria рис. 6.30.
9. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ НАСОСНЫХ
И ВОЗДУХОДУВНЫХ СТАНЦИЙ
9.1. Арматура трубопроводов
На насосных и воздуходувных станциях используется
следующая арматура: запорно-регулирующая (задвижки, вентили,
затворы), предохранительная (клапаны, гасители энергии
гидравлического удара, компенсаторы и др.), контрольно-измерительная
(водомеры, манометры, вакуумметры, термометры).
251

Задвижки применяются для полного или частичного
перекрытия трубопроводов с целью регулирования подачи. В
зависимости от конструкции запорного устройства они бывают двух типов:
клиновые и параллельные. У клиновых задвижек (рис. 9.1)
запорный орган — диск — имеет форму клина, за счет чего при усилии
со стороны шпинделя плотно прижимается к гнездам корпуса. На
диске и гнездах имеются уплотняющие кольца. У параллельных
Рис. 9.1. Клиновая задвижка с ручным приводом:
1 — корпус; 2 — запорный диск; 3 — шпиндель; 4 •— крышка; 5 — сальник, 6 — маховик;
.JI —■ разгрузочная задвижка на обводе
задвижек (рис. 9.2) проходное сечение корпуса перекрывается
двумя подвижно соединенными между собой дисками, которые
раздвигаются одним или двумя расположенными между ними
клиньями. Уплотняющие кольца дисков и гнезд корпуса параллельны
между собой.
Задвижки могут быть с выдвижными и невыдвижными
шпинделями. У первых неподвижная гайка, в которой вращается
шпиндель, расположена в крышке задвижки, и при открывании
шпиндель выходит наружу, увлекая за собой запорный диск. У вторых
гайка шпинделя находится в запорном диске, и шпиндель,
вращаясь в неподвижных направляющих подшипниках, перемещает
252

гайку и запорный диск. Задвижки с выдвижным шпинделем менее
удобны, так как для их размещения требуются помещения большей
высоты и при их использовании не удовлетворяются гигиенические
условия. Поэтому использование их на водопроводных станциях
нежелательно.
Отечественной промышленностью выпускаются задвижки с
диаметром условного прохода 50... 1650 мм.
Рис. 9.2. Параллельная задвижка с электрическим приводом
Задвижки бывают с ручным и механизированным приводом.
Ручные приводятся в действие от маховика, а механизированные
имеют электрический (рис. 9.2) или гидравлический (рис. 9.3)
привод. Для облегчения управления задвижки диаметром 400 мм и:
более должны быть обеспечены механическим приводом, а на
автоматизированных станциях — независимо от диаметра.
В момент открывания задвижек большого размера^ а также
малых задвижек при больших давлениях на их запорный диск (с
напорной стороны) действуют большие силы давления, что
приводит к значительным усилиям, необходимым для их открывания.
Чтобы разгрузить привод, перекрываемые полости таких задвижек
соединяют обводной трубой (байпас) с задвижкой малого размера,,
которую открывают перед открыванием основной.
252

По сравнению с другими видами запорных устройств задвижки
находят наибольшее распространение. Однако у них имеются
существенные недостатки: большие габариты и масса. Так, например,
у задвижки с Ьу=1200 мм, рассчитанной на р = 1 МПа, высота (от
оси до верхней точки) 3295 мм и масса 8130 кг.
Дисковые поворотные затворы (рис. 9.4) находят
все большее распространение благодаря целому ряду
положительных качеств, основными из которых являются малые габариты и
значительно меньшая, чем у задвижек, масса. Дисковый затвор с
£)у=1200 мм, рассчитанный на р=1 МПа, имеет высоту 1900 мм и
массу 3220 кг.
Рис. 9.3. Задвижка с Рис. 9.4. Дисковый поворотный затвор с элек-
гидравлическим гхриво- трическим и ручным приводом:
ДОМ i — корпус; 2 — подшипник скольжения с
уплотнением; 3 — ось; 4 — резиновое кольцо; 5 — диск;
6 — сальник; 7 — маховик ручного привода; 8 —
электродвигатель
254

Принцип работы дискового поворотного затвора состоит в том,
что диск, прижатый к уплотняющей поверхности седла внутри
корпуса, преграждает путь потоку среды; при повороте диска на 90°
жидкая среда свободно проходит через затвор. По сравнению с
задвижками дисковые поворотные затворы имеют большое
сопротивление. Затворы, выпускаемые отечественной промышленностью,
снабжены ручным, электрическим, гидравлическим или
комбинированным приводом. Дисковые поворотные затворы изготовляют с
5 д
Рис. 9.5. Однодисковый
клапан: ,
1 ~ корпус; 2 — рычаг; 3
уплотнительные кольца; 5
крышка
ручным приводом фу=*100*..600 мм) и с электроприводом (DY=r
= 300...2400мм).
Наиболее целесообразно использовать дисковые затворы для
водоводов и воздуховодов больших диаметров, а также в качестве
запорно-регулирукнцей арматуры на воздуходувных станциях.
Обратные дисковые поворотные клапаны на
насосных станциях устанавливаются между насосом и первой задвиж-
ВидА
Рис. 9.6. Многодисковый обратный клапан:
/ — разъемный корпус; 2 ~ опора; 3 — плита; 4 — крышка смотрового люка; 5 — тарелки
(диски); 6 — отвод с задвижкой
255
обратный
диск; 4 —
ось; 6 —

кой на напорной стороне. Они предназначены для предотвращения
обратного тока перекачиваемой среды из напорного трубопровода.
В однодисковом обратном поворотном клапане (рис. 9.5)
запорный диск на рычаге свободно подвешен к корпусу. При прямом
токе жидкой среды он свободно открывается и поддерживается
потоком в таком положении. В момент отключения машины диск
под собственным весом опускается, а за счет силы давления с
напорной стороны прижимается к опорной поверхности седла клапана,
Рис. 9.7. Поворотный без- Рис. 9.8. Обратный прием-
ударный обратный клапан: ный клапан:
/ — поворотный диск; 2 — стяж- / — корпус; 2 — тарелка клапа-
ной болт; 3 — ось; 4 — кор- на; 3 — сетка
пус; 5 — фланцы
препятствуя обратному току среды. С увеличением размеров
обратного клапана масса поворотного диска значительно возрастает,
что приводит к резкому увеличению сопротивления клапана. В
таком случае используют многодисковые обратные поворотные
клапаны (рис. 9.6). Нашей промышленностью выпускаются обратные
поворотные клапаны однодисковые (£>у=50...600 мм на р=1...4
МПа), многодисковые фу = 800... 1000 мм на р=1...2,5 МПа). По
индивидуальному заказу клапаны могут быть изготовлены и для
•больших диаметров.
Недостаток однодисковых и многодисковых обратных клапанов
в том, что их закрывание на насосных станциях при внезапной
остановке насоса вызывает гидравлические удары. Поэтому при их
использовании следует проводить поверочный расчет на
гидравлический удар и оценивать возможные его последствия.
В последнее время все большее применение находят безударные
обратные клапаны (рис. 9.7). Диск-захлопка этих клапанов
закреплен внутри корпуса на осях, несколько смещенных
относительно центральной оси. Благодаря этому его посадка при закрывании
смягчается и не вызывает гидравлического удара. Клапан откры-
.256

кается при подаче воды под давлением и удерживается в таком
положении в потоке за счет подъемной силы.
Промышленностью выпускаются безударные клапаны четырех
тпио i диаметром от 50 до 2200 мм [21J.
() о р а т и ы е приемные клапан ы .(рис. 9.8)
устанавливаю i ii;i приемных концах всасывающих труб насосных станций
для удержания перекачиваемой среды на период остановки
naror.'i. Ксли всасывающие трубы и насосы перед запуском
а Ы,6д
Рис. 9.9. Сужающие устройства водомеров:
а — диафрагм.-!; и — сопло нормальное; в — сопло Вентури
заполняются перекачиваемой средой с помощью вакуумной
системы, на место обратного приемного клапана устанавливают
открытый приемный конус. Обратные приемные клапаны
изготовляются с диаметром условного прохода до 200 мм. При больших
диаметрах обратные приемные клапаны имеют большое
сопротивление и установка их нежелательна.
Предохранительные клапаны находят применение
на нппорпых трубопроводах для предохранения их от разрыва при
возможном гидравлическом ударе.
Им 1'импрессорно-воздуходувкых станциях предохранительные
КЛМПМ1И.1 устанавливают на промежуточных и концевых
холодильник.! ч. н.i линиях сброса воздуха и т. д. К таким клапанам могут
17. !>. и I ч..
257

быть отнесены пружинные, рычажные, а также специальные
гасители удара и т. д. Необходимость их использования должна быть
подтверждена расчетом.
Водомеры на станциях используют для учета объема
перекачиваемой среды. Для измерения объема жидкой среды, не
имеющей механических включений, при относительно небольших ее
расходах применяют крыльчатые (2)у=15...50 мм) и турбинные (£>у=
= 50...200 мм) водомеры. В случае больших расходов применяют
водомеры переменного перепада давления. В качестве сужающих
устройств таких водомеров служат диафрагмы (рис. 9.9),
нормальные сопла и сопла Вентури. Сужающее устройство вызывает
местный перепад давления, который зависит от средней скорости
потока, а следовательно, и от расхода.
Сужающие устройства характеризуются коэффициентом
относительного сужения потока
т = (d/Dfy
где d — диаметр сужающего устройства, м; D — диаметр
подводящей трубы, м.
Все сужающие устройства нормализованы. Для диафрагм
стандартные значения т — 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; для сопел и труб
Вентури — 0,2; 0,4.
Потерю напора в сужающем устройстве определяют по
формулам: для диафрагм
A«e-£fcSr-1)(1-m); (9.1)
для сопел
/1вм=^(^-1)(1-Мт); (9.2)
для водомеров Вентури
^=°'14^(-^-1)(1"т)' (9.3)
где v — средняя скорость потока на подходе к водомеру, м/с.
Сужающее устройство подбирают по допустимым потерям
напора, которые принимают в диафрагмах 1...2 м, в соплах и трубах
Вентури — 0,7... 1,5 м. При стандартных значениях т по формулам
(9.1) — (9.3) подсчитывают потери напора и затем подбирают тип
сужающего устройства. Чем меньше т, тем больше диапазон
измерения расхода.
Приборостроительными заводами выпускаются сужающие
устройства размерами диафрагмы d — 50...3000 мм, сопла d = 50...
1400 мм, трубы Вентури d=^200... 1400 мм.
Расходомер устанавливается на прямом участке трубопровода,
длина которого зависит от вида водомера, коэффициента сужения,
вида местных сопротивлений. Длину прямолинейных участков до
водомеров следует определять по методикам, приведенным в
специальной литературе [15]. Длина участка за водомером должна
быть не менее 5D.
258

На насосных станциях расходомеры устанавливают на
нагнетательных трубопроводах; на воздуходувных станциях сужающие
устройства крепят к входным фланцам всасывающих труб.
Для непрерывного замера расхода среды применяют
самопишущие вторичные приборы [16].
Манбметры и вакуумметры предназначаются для
измерения давления среды. На напорной стороне каждого насоса
монтируется механический манометр, а на всасывающей стороне —
вакуумметр. Если работа насоса характеризуется переменной
высотой всасывания, изменяющейся от отрицательных до
положительных значений, на всасывающей стороне следует устанавливать
механический мановакуумметр. Манометры размещаются либо
непосредственно в местах отбора давления, либо дистанционно с
выносом прибора на общий пульт управления.
На канализационных насосных станциях манометры
подключаются через специальную разделительную камеру, исключающую
попадание сточной жидкости в прибор.
9.2. Оборудование для заливки насосов перед их запуском
Если работа насоса характеризуется положительной
геометрической высотой всасывания, самовсасывающее устройство
отсутствует, перед запуском его корпус и всасывающая труба должны
быть залиты перекачиваемой средой. Для этого имеется несколько
способов.
Рис. 9.10. Схемы заливки насосов:
1 — основной насос; 2 — трубопровод для заливки; 3 — резервный бак; 4 — специальный
насос; 5 — гидроэлеватор; 6 — вакуумный насос
17*
259

Заливка насосов из напорного трубопровода (рис. 9.10, а)
производится в том случае, когда в напорном трубопроводе постоянно
имеет место избыточное давление. При этом существует
необходимость установки обратного приемного клапана, что снижает
высоту всасывания насоса. Такой способ заливки прост и может быть
использован для насосов с диаметром всасывающих труб не более
200 мм.
Рис 9.11. Схема вакуумной установки:
J — основные насосы; 2 — вакуумпровод; 3 — водокольцевыс вакуумные насосы; 4 —
циркуляционный бачок; 5 — водопровод; 6 — вакуумметр
Заливка насосов из резервного напорного бака (рис. 9.10,6)
применяется, когда при остановке насоса в напорном трубопроводе
нет избыточного давления. Резервный бак заполняется
перекачиваемой средой через поплавковый клапан в период работы насоса.
При этом способе заливки требуется установка обратного
приемного клапана.
Заливка специальным насосом (рис. 9.10, в) используется при
отсутствии на насосной станции источника заливаемой среды с
положительным избыточным давлением. Для этого
устанавливается насос небольших размеров таким образом, чтобы он все время
имел отрицательную высоту всасывания. Способ надежен, процесс
управления насосом легко автоматизируется. При этом требуется
установка обратного приемного клапана.
260

Все рассмотренные выше способы заливки насосов могут быть
использованы на водопроводных насосных станциях или на
канализационных станциях, перекачивающих стоки без механических
загрязнений.
Заливка с помощью струйного насоса (рис. 9.10, г) производится
следующим образом. Всасывающая линия струйного насоса
подключается в верхней точке к корпусу заливаемого насоса. Рабочая
жидкая среда к струйному насосу подводится от напорного
трубопровода либо от специального насоса (в отдельных случаях
рабочим телом может быть пар или сжатый воздух). При закрытой
задвижке на напорной стороне вакуумметрическое давление,
создаваемое струйным насосом, распространяется на корпус и
всасывающую трубу заливаемого насоса. Заполнение их жидкой средой
происходит через всасывающую трубу насоса. Этот способ
используют для заливки средних и крупных насосов. Установка обратного
приемного клапана не требуется.
Для заливки вакуумным насосом (рис. 9.10,5) на насосной
станции монтируют общую вакуумную установку, к которой
подключают все насосы, требующие заливки перед пуском (рис. 9.11).
Вакуумметрическое давление в системе создается вакуумными
насосами, из которых наибольшее распространение получили водо-
кольцевые.
Вакуумные насосы для установки подбирают по подаче
Q = (^тр + Wn) Яатм £
i ("атм— -"г.вс)
где WTp и WH — соответственно объем всасывающего трубопровода
и корпуса насоса, м3.; Яатм — атмосферный напор, равный 10 м;
#г.вс — геометрическая высота всасывания, м; t — время, требуемое
для создания расчетного разрежения, мин (в соответствии с
инструктивными указаниями принимается не более 2 мин для
противопожарных насосов и до 3...5 мин при заполнении насосов другого
назначения); k — коэффициент запаса, учитывающий возможность
подсасывания воздуха: /е= 1,05...1,1.
На насосных станциях устанавливают два насоса с одним
циркуляционным бачком. Один из них является резервным. Вода,
поступающая в циркуляционный бачок, не должна содержать
механических примесей.
На канализационных насосных станциях, чтобы исключить
возможное попадание загрязненной жидкости в вакуумные насосы,
вакуум-провод разделяют промежуточным баком.
9.3. Насосные установки хозяйственно-питьевого и технического
водоснабжения на собственные нужды
Хозяйственно-питьевой водопровод на насосных
станциях предусматривают в том случае, если на них постоянно
находится дежурный обслуживающий персонал. Объем
хозяйственно-питьевого водоснабжения насосных станций невелик, а
261

устройство водопровода зависит от местных условий. Если
насосная станция размещается в черте населенного пункта, неподалеку
от водопроводной сети, вода от этой сети подводится к насосной
станции. Если же станция размещается далеко от общей системы
водопровода, вопрос организации водоснабжения решается с
учетом местных условий: на водопроводных насосных станциях второго
подъема местный хозяйственно-питьевой водопровод
подключается к напорным трубопроводам основных насосов через
понижающие напор клапаны или диафрагмы; на станциях первого
подъема и на канализационных насосных станциях устраивают
местный водопровод с индивидуальным источником (скважина или
шахтный колодец).
Техническое водоснабжение насосных станций
необходимо, чтобы обеспечить смазывание и охлаждение
подшипников, охлаждение электродвигателей, силовых трансформаторов
(с водяным охлаждением), а также для поддержания помещений'
в надлежащем санитарном состоянии. На канализационных
насосных станциях техническая вода, кроме того, используется для
промывки приемного резервуара и илопровода. Вода для
технического водоснабжения должна быть химически чистой, без
механических примесей. Если для устройства технического
водопровода невозможно взять воду из напорных трубопроводов
основной системы (или если вода в ней не удовлетворяет
требованиям), предусматривается система местного технического
водопровода на базе поверхностного или подземного источника. Для
этой цели чаще всего используют центробежные насосы типа К; их
с учетом резерва должно быть не менее двух.
9.4. Дренажные и маслонапорные установки
Дренажная система с насосной установкой
используется на заглубленных и шахтных насосных станциях для отлива
воды, которая фильтруется через ограждающие конструкции и
вытекает через неплотности сальников насосов и арматуры. Пол
машинного зала или самого нижнего подвального помещения, а
также все каналы для трубопроводов делаются с уклоном /^0,005
в сторону внешних стен. По периметру помещения устраивают
водоотводящий лоток с уклоном к дренажному колодцу, откуда
вода по мере накопления отводится за пределы насосной станции
(в канализацию, нижний бьеф и т. д.). Объем дренажного колодца
должен быть равен 10...15-минутной подаче насоса, дренажной
установки.
Для дренажной насосной установки используются
самовсасывающие вихревые насосы (один рабочий и один резервный). Ввиду
того что не представляется возможным точно определить
фильтрационные и капельные расходы воды, насосы для
дренажных установок подбирают на основании практических данных:
для небольших станций Рдр=1 л/с; для средних <2ДР=3,5...5 л/с;
262

для крупных <3др=10 л/с. Дренажная насосная установка должна
быть автоматизирована.
Маслонапорные установки на насосных и
воздуходувных станциях обеспечивают работу системы смазки основных
агрегатор и автоматики управления вспомогательным
оборудованием. Маслонапорная система включает насосную установку,
маслопроводы различного назначения, маслобаки, маслоохладители
и контрольно-измерительную аппаратуру. Для системы смазки и
автоматики используют жидкие минеральные масла, марка
которых назначается заводом-изготовителем оборудования. В
процессе эксплуатации минеральные масла теряют необходимые
свойства, соответствующие ГОСТу. Поэтому для них устанавливается
срок работы в системах смазки 500...800 ч, в системах автоматики
1200... 1500 ч. Кроме эксплуатационного масла, т. е. масла,
находящегося в обороте системы, на станции одновременно может
находиться масло свежее (которое не было в работе),
регенерированное (свойства которого восстановлены до требований ГОСТа) и
отработанное. Для каждого из масел необходимо предусматривать
отдельную емкость. Для маслонапорной установки чаще всего
используют шестеренные насосы.
9.5. Подъемно-транспортное оборудование
Чтобы обеспечить монтаж и демонтаж насосных агрегатов,
арматуры, трубопроводов и другого оборудования, а также для
технологических операций с затворами на станциях применяются
стационарные и мобильные подъемно-транспортные средства. В
качестве подъемно-транспортных средств используются треноги,
козлы, балки с талями, кран-балки, краны (мостовые, козловые)
и автокраны.
Треноги и козлы с талями устанавливают для поднятия деталей
небольшой массы, ими можно транспортировать груз только в
вертикальном направлении. Балки с талями позволяют
транспортировать груз вдоль монорельса. Кран-балки подвесные и
мостовые краны наиболее маневренные, ими можно поднимать груз и
Табл. 9.1. Подъемно-транспортное оборудование насосных станций
Максимальная
масса узла, т
Д(Г0,5
0,5...5
0,5...10
5...20
5...50
Тип подъемного механизма
или крана
Треноги, козлы, балки с
талями
Подвесные кран-балки
Мостовые однобалочные
Мостовые двухбалочные
Мостовые общего
назначения
Длина
пролета, м
3...12
5...11
8... 17
11...32
Примечание
При числе
насосов до 3
В бескаркасных
зданиях
При числе
насосов более 4
То же
»
263

транспортировать его во все зоны помещения. Козловые краны и
автокраны используются вне помещений.
Грузоподъемное средство для стационарной установки
выбирают по максимальной массе поднимаемой детали. Если масса
наибольшей детали неизвестна, в предварительных расчетах за
расчетную принимают обшую массу машины. Тип кранового
оборудования зависит от конструкции здания насосной станции.
Широкое применение в бескаркасных зданиях насосных и
воздуходувных станций находят подвесные кран-балки. Они позволяют
выполнять операции, аналогичные производимым мостовым
краном, но для них не требуется устройства подкрановых путей, что
упрощает конструкцию здания. Для мостовых кранов здание вдоль
стен оборудуют подкрановыми путями, которые опираются на
консоли железобетонных колонн или на кирпичные пилястры. Для
ориентировочного выбора подъемно-транспортных средств для
насосных и воздуходувных станций можно пользоваться табл. 9.L
При массе поднимаемой детали более 3...5 т и
транспортировании на большие расстояния крановое оборудование должно быть
с электрифицированным приводом. Более подробные
характеристики подъемно-транспортного оборудования приведены в [21].
10. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
НАСОСНЫХ И ВОЗДУХОДУВНЫХ СТАНЦИЙ
ЮЛ. Электродвигатели, применяемые для привода насосов
и воздуходувок
Типы электродвигателей. Для привода водопроводных и
канализационных насосов и компрессорно-воздуходувных машин в
настоящее время применяются в основном асинхронные и реже
синхронные электродвигатели переменного тока.
Асинхронные электродвигатели в зависимости от
типа обмотки ротора бывают с короткозамкнутым и с фазным
ротором. По сравнению с фазными электродвигатели с коротко-
замкнутым ротором имеют более простую конструкцию, меньшую
стоимость, большую надежность в эксплуатации, несколько выше
коэффициент мощности и КПД. При их автоматическом
управлении требуется сравнительно простая аппаратура. Недостаток
электродвигателей с короткозамкнутым ротором— относительно
большой пусковой ток (в 3—7 раз больше номинального). При
соизмеримости мощностей электрической станции или подстанции и
электродвигателя пуск его сопровождается заметным снижением
напряжения в сети, что усложняет как пуск самого
электродвигателя, так и работу соседних токоприемников.
Промышленностью выпускаются электродвигатели с коротко-
замкнутым ротором серии 4А (см. прил. 19), а также серии 4АМ,
имеющие ось вращения высотой 50...250 мм, мощность 0,06...100
кВт, и АИ с осью вращения высотой от 45 до 355 мм и мощностью
0,025...315 кВт. Электродвигатели серии 4АМ изготовляют на на-
264

пряжение 220/380 В, 380/660, 230/400, 240/415 В; серии АИ—
220/380, 380/660 В. Двигатели указанных серий отличаются от
выпускаемых ранее пониженным уровнем шума и повышенной
надежностью.
Асинхронные электродвигатели с фазным ротором для привода
насосов и воздуходувок в системах водопровода и водоотведения
не используются. Они сложнее по конструкции и дороже на
40...50%.
Синхронные электродвигатели применяются при
мощности рабочих машин от нескольких сот до 10 000 кВт и более.
При использовании асинхронных электродвигателей большой
мощности для привода насосов с частотой вращения вала 600 об/мин
и менее энергетические показатели агрегата (КПД и cos <р)
оказываются сильно заниженными. Использование же синхронных
электродвигателей позволяет исключить эти недостатки. К
преимуществам синхронных электродвигателей относится большая их
устойчивость в работе при случайных колебаниях напряжения в
питающей сети.
При проектировании насосных станций придерживаются
примерно следующих условий выбора типа электродвигателя для
главных агрегатов. При мощности до 300 кВт принимают
асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором
(напряжение 380 В при мощности до 100 кВт и 6300 В при больших
.мощностях). Если мощность превышает 300 кВт, устанавливают
синхронные электродвигатели высокого напряжения (6300 и
10 000 В).
Выбор электродвигателей для насосных и воздуходувных
станций зависит от условий окружающей среды. В сухих отапливаемых
помещениях устанавливаются защищенные электродвигатели с
нормальной изоляцией, в неотапливаемых — защищенные с проти-
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 0,2 Q4 0,6 0А 1,0
Л/П ном *- П/п иом э—
Рис. 10.1. Механические (пусковые) характеристики электродвигателей и насосов:
а — виды характеристик; б — совмещенные характеристики электронасосных агрегатов; / —
синхронные электродвигатели; 2 — асинхронные электродвигатели; 3 — центробежные
насосы при закрытой задвижке; 4, 5 — то же, при различных степенях открытия задвижки;
6 — поршневой насос; 7—9 — асинхронный электродвигатель при различных напряжениях
265

восыростной изоляцией, в особо сырых (например, в колодцах) —
закрытые.
Механические характеристики электродвигателей и машин.
Выбор электропривода определяется требованиями, предъявляемыми
к рабочей машине. Электропривод должен обеспечивать
выполнение рабочей машиной заданной технологии при всех возможных
режимах: пуска, приема и сброса нагрузки, торможения,
изменения скорости, постоянной нагрузки. Характер этих режимов в
первую очередь определяется механическими свойствами
электродвигателя и рабочей машины. Одним из основных критериев
оценки механических свойств как электродвигателя, так и рабочей
машины служат механические характеристики (рис. 10.1).
Механической характеристикой электродвигателя называется
зависимость скорости вращения вала от развиваемого двигателем
номента:
Q = ф (Мл) или п = / (Л1д),
где Q — угловая скорость вращения вала, с-1; п — частота
вращения вала, об/мин.
Синхронные электродвигатели имеют механические
характеристики, отличающиеся строго постоянной скоростью вращения.
.Механические характеристики асинхронных электродвигателей в
пределах линейного участка отличаются небольшим падением
•скорости при увеличении момента.
Механической характеристикой рабочей машины называется
.зависимость момента статических сопротивлений машины от
скорости вращения приводного вала. Эту зависимость для удобства
-совместного построения характеристик выражают обычно так же,
как и характеристику электродвигателя: Q = y(Mc) или n = f(Mc).
Механическая характеристика насосов, у которых статический
момент возрастает пропорционально квадрату скорости, выража-
«ется формулой
Me = M0+kn*9
■где М®—начальный статический момент (обусловленный чаще
всего силами трения, которые не зависят от скорости вращения
ротора); k — опытный коэффициент.
Возможность пуска агрегата определяется сочетанием его
механических характеристик (рис. 10.1,6). При механической
характеристике асинхронного электродвигателя с номинальным
напряжением (£/=1) возможен пуск агрегата как с центробежным, так
и с поршневым насосом. Снижение напряжения во время пуска на
20% (Г/= 0,8) сделает невозможным пуск агрегата с поршневым
насосом, в то время как с центробежным насосом пуск еще
осуществим. Когда напряжение уменьшится на 50%, невозможен пуск
* обоих агрегатов.
, . Выбор мощности электродвигателя. Мощность, необходимая для
-привода насоса (кВт),
1 1000т)нт)п '
; 266

где т)п — КПД передачи; k — коэффициент запаса мощности,
учитывающий возможные перегрузки, определяется в зависимости от
мощности двигателя:
Мощность двигателя, кВт Менее 20 20...60 60...300 300
Коэффициент запаса к 1,25 1,2 1,15 1,1
Подачу и напор насоса принимают по режимной точке работы
системы насосы — водоводы.
Методы запуска электродвигателей. Пуск асинхронных и
синхронных электродвигателей осуществляют по трем основным
схемам (рис. 10.2). Прямой пуск от сети через линейный
выключатель наиболее прост, но возможен только при достаточной
мощности источника энергии и значительной площади сечения
питающих проводов, поскольку пусковые токи в несколько раз
превышают номинальные, что приводит к резким колебаниям напряжения
в сети и вредно отражается на работе других потребителей.
Пуск электродвигателя через реакторы и сопротивления
сопровождается снижением пусковых токов до допустимых значений.
Реактор представляет собой катушку индуктивности, провод
которой навит на каркас из изолирующего материала. При подобных
схемах (рис. 10.2, а, б) устанавливают два выключателя —
линейный КМ и ускорения КМ1, первым из которых электродвигатель
подключают к сети через реактор (или сопротивление R), а вторым
•при достижении электродвигателем номинальной частоты
вращения шунтируют реактор R (или сопротивление R), т. е. переводят
электродвигатель в нормальный рабочий режим. Останавливают
двигатель, размыкая линейный выключатель КМ.
Сопротивление реактора, или активное сопротивление,
необходимое для снижения пускового тока статора в р раз,
f
„. Сеть
/
/
/
ODD
KM
/КМ1
R'
/
Ф
/
/
О
q)
KM
KM
L
кмг
Рис. 10.2. Схемы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором*
а —. через сопротивления; б — через реакторы; в — через автотрансформаторы
267

v - "* Р-1
Уз /н **
где (Ун, /н — номинальные напряжения и ток; ki — кратность
пускового тока: ki=Imcn/I}i.
К пуску двигателя через автотрансформатор (рис. 10.2, в)
прибегают при больших кратностях пускового тока. Вначале
включается нулевой выключатель КМ2У подключающий обмотки
автотрансформатора к нулевой точке. Затем срабатывает линейный
выключатель КМ, и пуск электродвигателя происходит при
пониженном напряжении. Через определенное время размыкаются
контакты выключателя КМ2 и отключается выключатель ускорения
КМ1, в результате чего работа электродвигателя переводится в
нормальный рабочий режим при полном напряжении сети.
При выборе схемы пуска электродвигателя следует исходить
из мощности питающего источника. При достаточной мощности
(когда допустимы большие пусковые токи) можно рекомендовать
схему реакторного пуска как более простую и дешевую.
10.2. Трансформаторные подстанции
Для электроснабжения потребителей, расположенных далека
от электрической станции, требуются высоковольтные линии
передач и понижающие электрические подстанции с выходным
напряжением, необходимым потребителю. Трансформаторной
подстанцией называется устройство, предназначенное для преобразования
напряжения переменного тока.
Рис. 10.3. Схемы планировки понижающих подстанций:
1 — машинный зал; 2 — щитовое помещение; 3 — распределительное устройство высокого-
напряжения; 4 — трансформаторы
268

Табл. 10. L Размеры камер для трансформаторов
Вкатывание широкой
стороной
Глубина Ширина
камеры, м камеры, м
160...250 3,6 3,0 2,3 2,4 2,9
400...630 3,6 3,5 2,3 3,0 3,5
750...1000 4,2 3,7 2,9 3,0 3,9
1350...1800 4,8 5,1 . 3,5 4,0 4,6
Для электроснабжения насосных и воздуходувных станций
применяются понижающие подстанции, которые трансформируют
более высокое напряжение электрического тока в рабочее
напряжение, определяемое по напряжению электродвигателей главных
насосов (10, 6, 3 или 0,38 кВ).
В состав оборудования трансформаторной подстанции входят
силовые трансформаторы, распределительные устройства
высокого^ низкого напряжения и ряд вспомогательных устройств.
Трансформаторные подстанции насосных станций первой и второй
категории надежности подключаются к двум независимым линиям
электропередач.
По конструктивному исполнению подстанции подразделяются
на закрытые, или внутренние, у которых все электрооборудование
размещено внутри здания, и на открытые, оборудование которых
размещают на открытых площадках.
Для трансформации напряжения 6... 10 кВ чаще сооружают
закрытые подстанции с комплектным оборудованием. Если по
каким-то причинам это невозможно, делают подстанции сборного
типа в специальных помещениях насосной станции (рис. 10.3, б, в)
или в отдельно стоящих зданиях.
При низковольтном оборудовании блок электроснабжения
устраивают непосредственно в помещении машинного зала из
комплектных шкафов (рис. 10.3, а).
Открытые трансформаторные подстанции могут быть сборными
и комплектными. В последне время все более широкое применение
находят комплектные подстанции (КТП). Мощность силовых
трансформаторов современных КТП для наружной установки
составляет 160...40 000 кВ-А, первичные их напряжения 6...ПО кВ,
вторичные — 0,4...35 кВ.
При проектировании зданий трансформаторных подстанций
рекомендуется использовать данные, приведенные в табл. 10.1.
10.3. Силовые трансформаторы и методика их подбора
Трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат,
в котором переменный ток одного напряжения преобразуется в
переменный ток другого напряжения. Наиболее часто для
электромощность
трансформатора,
кВ-А
Высота
камеры,
м
Вкатывание узкой
стороной
Глубина
камеры, м
Ширина
камеры\ м
269

снабжения насосных и воздуходувных станций используются
понижающие трансформаторы, которые понижают электрическое
напряжение линии электропередач (ПО, 35 кВ) до напряжения тока
питания электродвигателей главных агрегатов и потребителей
собственных нужд (10; 6; 0,38 кВ).
Необходимая для насосной станции мощность трансформатора
(кВ-А) определяется по формуле
где kc — коэффициент спроса, принимается в пределах 0,6...0,95 (в
зависимости от числа агрегатов и режима работы); Pi —
номинальная мощность электродвигателя, кВт; r\t — КПД
электродвигателя; cos ф — коэффициент мощности электродвигателя.
Если мощности осветительной нагрузки и других потребителей
собственных нужд станции не учитываются при расчете мощности
силовых трансформаторов, эти мощности прибавляются к
мощности, определяемой по формуле (10.1).
Необходимая мощность подстанции может быть получена при
различном числе трансформаторов. Увеличение числа
трансформаторов приводит к увеличению расхода цветных металлов и
повышению затрат на их изготовление. Как правило, на
трансформаторных подстанциях водоснабжения и канализации в
зависимости от группы их надежности и их мощности устанавливается
не более двух трансформаторов. При выходе из строя одного из
них допускается временная перегрузка оставшегося, которая не
должна превышать 20...40% номинальной его мощности.
10.4. Высоковольтные распределительные устройства
Распределительное устройство (РУ) высокого напряжения
состоит из ячеек, в которых размещается вся высоковольтная
аппаратура: масляные выключатели, разъединители, измерительные
трансформаторы тока и напряжения, сборные шины и реле защиты.
Распределительные устройства насосных и воздуходувных
станций, работающие при напряжениях 6...35 кВ, могут быть
закрытыми или открытыми, как правило, комплектного типа с применением
шкафов КРУ (комплектные распределительные устройства), КСО
(камеры стационарные одностороннего обслуживания), КРУН
(комплектные распределительные устройства наружной
установки). Закрытые устройства рассчитаны на напряжение 6...10 кВ.
На рис. 10.4 показан шкаф КРУ2-10 выкатного типа с
маломасляным горшковым выключателем ВМП-10 на напряжение до 10 кВ.
Одним из основных преимуществ шкафов КРУ является
возможность быстрого их ремонта и замены оборудования.
Открытые РУ применяются при напряжениях 6...750 кВ. На
насосных и воздуходувных станциях, как правило, используются
устройства с напряжением 6...110 кВ. При напряжении 6...35 кВ
их комплектуют шкафами КРУН, конструкция которых в основном
270

аналогична конструкции шкафов КРУ. При напряжении 35..Л10 кВ
широко применяются открытые распределительные устройства
сборного типа.
Рассмотрим устройство элементов, входящих в состав РУ. При
высоких напряжениях разрыв цепи вызывает интенсивную элект-
Рис. 10.4. Выкатной шкаф КРУ2-10 для внутренней установки:
/ — отсек сборных шин; 2 — релейный шкаф, 3 — выкатной отсек; 4 — выключатель; 5 —
штепсельный разъединитель; 6 — линейный отсек; 7 — кабельная муфта; 5 — заземлитель

родугу, выводящую из строя контакты рубильника и опасную для
обслуживающего персонала. Поэтому для включения и
выключения разъединяющих элементов выключателя в цепях высокого
напряжения применяются масляные выключатели, в
которых средством гашения дуги служит масляная ванна.
Выпускаемые масляные выключатели по конструкции делятся на две
основные группы: баковые с большим объемом масла (типа ВМБ, МКП)
и горшковые с малым объемом масла (типа ВМГ) (рис, 10.5).
Рис. 10.5. Выключатель ВМГ-10:
1 — изолирующие рычаги; 2 — рама; 3 — опорный изолятор; 4 — цилиндр (плюс); 5 —
съемная крышка; 6 — подвижной стержневой контакт; 7 — рычаг бокового присоединения;
8 — рычаг среднего присоединения
У баковых выключателей главные контакты дугогасящего
устройства размещаются в металлическом заземленном баке. Эти
выключатели используются при напряжениях 3...10 кВ и силе тока до
400 А. При напряжении 6...30 кВ и силе тока 60... 1500 А широкое
применение находят масляные выключатели горшкового типа ВМГ
с раздельным включением фаз.
В электроустройствах с напряжением свыше 1000 В
устанавливают разъединители (рис. 10.6), служащие для
отключения от сети различных аппаратов и участков цепи с целью
обеспечения безопасности при ремонтных работах и ревизии.
Разъединители делают видимым место разъединения электрической цепи.
272

Ими пользуются при снятой нагрузке. Выпускаются
разъединители для всех номинальных эксплуатационных напряжений и токов.
Они бывают одно- и трехполюсные, с ручным, пневматическим и
электродвигательным приводом.
Непосредственные измерения электрических параметров
установок высокого напряжения практически невозможны из-за
отсутствия специальных приборов, а также вследствие опасности,
которой подвергался бы обслуживающий персонал при пользовании
Рис. 10.6. Трехполюсный разъединитель РВЛ для внутренней установки,
рассчитанный на напряжение 10 кВ и ток 400 А:
1 — ножи; 2 — изоляционные тяги, имеющие шарнирные соединения с ножами и
рычагами; 3, 4 — приводной вал
такими приборами. Для этого используются измерительные
трансформаторы тока и напряжения. Трансформаторы
тока применяются в электрических установках всех стандартных
напряжений до 750 кВ. В основном варианте они имеют две
обмотки: первичную, включаемую последовательно в цепь
измеряемого тока, и вторичную, к которой подключаются обмотки
измерительных приборов и реле. Трансформаторы напряжения
предназначены для снижения напряжения, подводимого к
параллельным обмоткам измерительных приборов и реле. Их используют в
установках переменного тока с напряжением 380 В и выше.
Необходимым элементом каждого распределительного
устройства являются сборные шины, к которым энергия
подводится от понизительного силового трансформатора или фидера
распределительной сети и от которых она распределяется между
лриемииками и контрольно-измерительными приборами. Сборные
шины выполняют прямоугольными или круглыми, из меди, алю-
18. Б. В. Карасев
273

миния и реже из стали. Шины прямоугольного сечения лучше
охлаждаются, чем круглые, их используют в установках с
напряжением до 35 кВ. Устанавливают шины при помощи
специальных шинодержателей на ребро или плашмя на опорные
изоляторы.
Изоляторы используются для крепления токоведущих
элементов и обеспечивают надежную их изоляцию от земли, а также
от других частей установки с иными потенциалами. Изоляторы
разделяются по роду установки (для наружных и внутренних
установок), по месту установки (стационарные, линейные и
аппаратные), по назначению (опорные и проходные). Изоляторы, как
правило, делают из фарфора или стекла.
10.5. Низковольтные распределительные устройства
Низковольтные распределительные щиты
являются простейшими распределительными устройствами. Они
широко применяются в электрических установках с напряжением до>
1000 В для питания потребителей собственных нужд.
Распределительные щиты комплектуются из отдельных секций; каркас шкафов
выполнен из угловой или корытной стали. С лицевой стороны
каркаса имеется панель толщиной 2...5 мм из листовой стали. В
зависимости от назначения щиты снабжаются необходимыми
коммутационными аппаратами, средствами защиты й измерительными
приборами. По способу расположения в помещениях щиты бывают
двух видов: свободностоящие и прислонные.
На рис. 10.7 показан щит одностороннего обслуживания,
широко используемый для комплектации распределительных устройств
с напряжением до 1000 В. В его номенклатуре имеются линейные,
вводные, секционные, специальные и комбинированные панели.
При комплектации панелей в щит свободные торцы его
закрываются. Вводы панелей ЩО-70 рассчитаны на ток до 2000 А, а
оборудование панелей отходящих линий — на ток от 100 до 1000 А.
Щиты управления на насосных и воздуходувных
станциях представляют собой устройства, набранные из вертикальных,
плоских свободностоящих панелей, расположенных наиболее
удобно для обзора и выполнения необходимых дистанционных
переключений. На панелях щита имеются основные
контрольно-измерительные приборы, аппаратура для дистанционного управления^
приборы аварийной и предупредительной сигнализации.
Измерительные приборы расположены в верхней части панели*
щита, ниже размещена мнемоническая схема главных соединений,,
которая должна полностью соответствовать однолинейной
электрической схеме подстанции. В мнемоническую схему врезают
ключи управления коммутационными аппаратами и приборами
сигнализации .положения разъединителей. Со щитами управления
совмещают мнемоническую схему управления агрегатами и задвижками,,
а также схему контроля за их работой.
274

В реверсивных и нереверсивных электроприводах насосных и
воздуходувных станций с двигателями мощностью от 0,5 до 75 кВт,
работающих при напряжении 380/220 В, для управления и защиты
от тепловых и электрических перегрузок могут быть использованы
унифицированные распределительные устройства типа РУС или
РУС (А). Буква (А) указывает на принадлежность устройств к
изделиям, выпускаемым для сельского хозяйства. Конструктивно
блоки РУС выполняют в виде бескаркасных металлических
ящиков или шкафов, которые могут крепиться на стене, колонне или
другой опоре или устанавливаться на полу помещения. Оболочки
ящиков герметизированы. Оборудование ящиков и шкафов РУС
зависит от их назначения и может состоять из автоматических
выключателей, магнитных пускателей, реле, программных устройств,
приборов и т. д.
и
1_J
0
й
800
Рис. 10.7. Панель ЩО-70:
I — съемный карниз; 2 — амперметр; 3 — рамка для надписи; 4 — траверса с изоляторами;
5 — рубильник с предохранителями на общей плите; б — трансформатор тока
18*
275

11. АВТОМАТИЗАЦИЯ И ТЕЛЕМЕХАНИЗАЦИЯ НАСОСНЫХ
И ВОЗДУХОДУВНЫХ СТАНЦИЙ
11.1. Общие сведения об автоматизации технологических
процессов станций
Автоматизация — это управление производственным процессом
по выработанной программе или установленным критериям (без
участия человека) с помощью приборов, устройств и управляющих
машин. Автоматизация может быть осуществлена только в тех
случаях, когда все производственные процессы механизированы.
К основным процессам, автоматизируемым на насосных и
воздуходувных станциях, относятся управление работой
электродвигателей основных агрегатов, управление работой вспомогательных
систем станций, управление задвижками и клапанами, защита
агрегата, сигнализация, регулирование подачи и напора.
По степени автоматизации станции могут быть
полуавтоматическими и автоматическими.
В полуавтоматических станциях управление каждым
агрегатом происходит по единичной команде, заданной персоналом, а вся
дальнейшая работа выполняется автоматически.
В автоматических станциях все процессы работы основных
агрегатов и вспомогательного оборудования (пуск, остановка,
регулирование, технологический контроль, установление
оптимального режима, остановка аварийных агрегатов и пуск резервных)
осуществляются автоматически без участия персонала.
При выборе основных путей и объема автоматизации
руководствуются технологической схемой автоматизируемого предприятия,
его расположением и средствами автоматизации.
На технологических схемах установок с осевым (рис. 11.1, а)
и центробежным (рис. 11.1,6) насосами показаны
гидромеханические схемы, вспомогательное оборудование и места установки
технологических датчиков.
Для задержания мелких плавающих предметов и
предохранения насосов от засорения на входе водоприемных сооружений
устанавливаются сетки, которые со временем засоряются и требуют
очистки. Степень засорения сеток определяет потери в них напора.
Для контроля степени их засорения служит прибор ДРД1,
измеряющий перепад уровней воды до и после сеток; однотипным
прибором ДРД2 контролируется засорение рыбозаградителя.
Процесс запуска осевых насосов прост, так как осуществляется
при открытой задвижке.
Регулирование подачи осевых насосов типа ОП производится
поворотом лопастей. Автоматизация этого процесса
осуществляется с помощью сельсин-датчика, связанного с
сельсин-приемником — указателем угла поворота лопастей.
Запуск центробежного насоса происходит при закрытой* за-
276 -

Рис. 11.1. Технологические схемы насосных установок:
/—насос; 2— рыбозаградитель; 3 — сетка; 4 — сельсин-датчик системы поворота лопастей;
•5 — масляная ванна; 6 — магистраль системы охлаждения электродвигателя; 7 —
маслопровод системы смазки; 8 — магистраль технической воды для смазывания направляющих
подшипников; 9 — задвижка; 10 — групповая вакуум-установка; Л — вакуум-провод к
другим насосам
движке МЗ, которая автоматически открывается после
заполнения всасывающей трубы и корпуса насоса перекачиваемой средой
с помощью вакуумной установки.
Датчиками ДТ01 и ДТ02 контролируется температура
подшипников насоса, датчиком РД — давление масла. С помощью
датчиков ДС1, ДС2 осуществляется контроль наличия струи
технической воды для смазывания направляющих подшипников.
Датчиками ДТ1—ДТ4 контролируется температура подшипников
электродвигателя и подпятника, ДТ5 — температура охлаждающей воды.
Автоматизация станций дает следующие преимущества:
обеспечиваются надежность и бесперебойность ее работы; значительно
улучшаются условия труда, растет его производительность;
повышается безопасность труда и производительность установок;
сокращается расход электроэнергии.
277

11.2. Основные элементы систем автоматизации
Элементом автоматики называют часть устройства
автоматической системы, в которой происходят качественные или
количественные преобразования физической величины.
Подразделяя элементы автоматических систем по характеру
выполняемых функций, можно выделить следующие основные их
виды: датчики или измерительные (чувствительные) элементы;
цепи; преобразователи и усилители; реле; контакторы;
исполнительные механизмы и регулирующие органы.
Датчики — чувствительный элемент автоматического
устройства, преобразующий контролируемую величину в сигнал, удобный
для передачи на расстояние. Датчики делятся на две группы:
параметрические, которые преобразуют неэлектрическую величину в
параметр электрической цепи, и генераторные, которые
преобразуют неэлектрическую величину в электродвижущую силу.
Реле-— элемент, в котором при достижении определенного
уровня входной величины выходное значение параметра меняется
скачкообразно. Так, в автоматических системах насосных и
воздуходувных станций входными сигналами чаще всего бывают такие
неэлектрические величины, как уровень, давление, подача,
скорость движения, температура, влажность, а также электрические —
напряжение, сила тока, сопротивление электрической цепи.
Выходной параметр — изменение положения контактов, используемое
для управления электрическими цепями.
Реле уровня получили широкое распространение для
измерения уровней, а также разности уровней, расходов. Они
показывают значения контролируемых уровней. Наиболее часто
используются поплавковые и электродные реле.
Принцип действия электродного реле основан на использовании
электропроводимости жидкой среды. Основными его элементами
являются электроды, которые включены в цепь промежуточного
электромагнитного реле. Электроды представляют собой стальные
или латунные стержни. При повышении уровня жидкой среды
электроды замыкаются, в результате чего возбуждается
промежуточное реле и своими контактами производит переключение в цепи
управления. При понижении уровня электроды выходят из жидкой
среды, промежуточное реле обесточивается, благодаря чему опять
происходят соответствующие переключения в цепи управления.
Реле давления (электроконтактный манометр) служит
для контроля давления среды. На рис. 11.2 приведен пружинный
манометр с совмещенным реле давления. Чувствительным
элементом прибора являемся одновитковая трубчатая пружина. Один
конец ее с помощью ниппеля присоединяется к месту отбора
давления, другой (свободный) запаян и соединен передаточным
механизмом со стрелкой и подвижным ее контактом. При
избыточном давлении пружина разгибается, ее свободный конец
перемещается, поворачивая стрелку и сблокированный с ней контакт.
С помощью указателя настройки подвижные контакты устанавли-
278

ваются на предельные значения давления, при которых реле
срабатывает.
Реле струйное (рис. 11.3) применяется для контроля
заливки насосов. Действие его основано на использовании перепада
давления, возникающего в сужающем устройстве. Реле
устанавливается в трубопроводе. Оно срабатывает при движении струи
среды слева направо и определенном давлении. Проходящая через
Рис. 11.2. Реле давления
(электроконтактный манометр):
/ — подвижные предельные контакты, 2 —
контакт подвижный на стрелке; 3 —
указатель настройки; 4 — стрелка; 5 —
пружина трубчатая; 6 — передаточный
механизм; 7 — ниппель
Рис. 11.3. Струйное реле:
1 — сильфон; 2 — штифт сильфона;
3 — подвижный контакт; 4 —
соединительные трубки; 5 — трубопровод; 6 —
диафрагма (сужающее устройство)
отверстие диафрагмы струя создает в левом сильфоне повышенное
давление, сильфон расправляется, и его штифт перемещает
подвижный контакт в левое крайнее положение. Замыкающие контакты
включаются, и реле срабатывает. Когда движения жидкой среды
нет, сильфоны уравновешены и размыкающие контакты реле
замкнуты.
Термические реле, применяемые для автоматизации
электропривода, по способу нагрева рабочего элемента
подразделяют на две группы: тепловые, работающие в зависимости от силы
тока, протекающего в самом элементе или по окружающей его
обмотке; термостаты, воспринимающие изменение температуры
окружающей среды. Первые применяются как токовые реле для
защиты обмоток электродвигателей и как реле времени, вторые —
279

для тепловой защиты пусковых реостатов и подшипников
агрегатов.
Реле времени служат для обеспечения выдержки
промежутков времени между отдельными операциями при
автоматическом управлении. В настоящее время широкое распространение в
схемах автоматики нашли электронные реле времени серии ВЛ.
Реле построены на полупроводниковых элементах с применением
Рис. 11.4. Электромахнитное реле:
а — кодовое (типа КДР); б — язычкового тина; У — сердечник; 2 — якорь; 3 — корпус;
4 — контактные пружины; 5 — катушка. 6 — стеклянная колба
микросхем, отличаются высокой надежностью и выпускаются в
широком ассортименте.
Электромагнитное реле (рис. 11.4, а) представляет
собой прибор, служащий для дистанционного управления с по-
мощью входного электрического тока независимыми внешними
исполнительными цепями, т. е. выполняет роль промежуточного
элемента. Конструктивно электромагнитное реле состоит из
неподвижной части магнитопровода — сердечника, обмотки сердечника,
подвижной части магнитопровода — якоря и контактной системы.
Электромагнитные реле постоянного тока бывают нейтральные
и поляризованные. Нейтральные одинаково реагируют на разные
направления постоянного тока, протекающего в обмотках, а работа
поляризованных зависит от направления тока.
Особый интерес представляет электромагнитное реле нового
типа, называемое язычковым реле или магнитоуправляемым
контактом (рис. 11.4,6). Это реле имеет незамкнутую магнитную
систему: .внутри цилиндрической катушки помещается
герметизированная стеклянная ампула, наполненная инертным газом.
Контактные пружины выполнены в виде тонких упругих язычков из
ферромагнитного материала. При пропускании тока по катушке
контактные пружины притягиваются друг к другу, замыкая электрическую
цепь.
Вакуум-реле предназначены для поддержания
определенного разрежения (вакуумметрического давления) в вакуум-прово-
280

дах и других вакуумных системах. Конструктивно они выполняются
аналогично реле давления.
Реле напряжения служат для контроля напряжения,
питающего агрегаты станции. В аварийном режиме, т. е. при
отклонении напряжения от номинального значения, производят
отключение агрегатов.
Контакторы и электромагнитные пускатели
предназначены для дистанционного включения и отключения
силовой цепи.
11.3. Схемы автоматизации управления насосными агрегатами
Рассмотрим в качестве примера принципиальную
электрическую схему управления горизонтальным центробежным насосным
агрегатом с низковольтным двигателем (рис. 11.5), реализованную
на основе наиболее общих принципов построения схем управления.
Порядок работы насосного агрегата следующий. По команде
оператора или программного реле времени включается заливочный
насос. Контроль заливки осуществляется с помощью
сигнализатора уровня. Пуск насосчного агрегата производится при закрытой
4 задвижке, при этом осуществляется контроль времени пуска. Если
включенный насос не развивает нормальную подачу, он
отключается.
При отклонении от заданных режимов работы срабатывает
электрическая или гидромеханическая защита и происходит
аварийная остановка насосного агрегата. Вторичный пуск насоса
возможен только после выяснения причин остановки и их
устранения.
Электрическая схема работает следующим образом. Реле KV2
осуществляет контроль наличия напряжения питания. Выбор
режима работы (автоматический, телемеханический или местный)
производится переключателем SA1. При пуске насосного агрегата
цепь питания катушки реле KV5 замкнута. Реле KV5 срабатывает
и замыкает свои контакты в цепях питания катушек реле KV1,
KV10, KV18, в цепи самоблокировки и в цепи управления
контактором заливочного насоса (на схеме не показан). После заливки
насосного агрегата замкнется контакт электродного сигнализатора
уровня SL2, сработает реле KV1, которое включит катушку
магнитного пускателя КМ1, и насос начнет работать. Если насос
развивает нормальную подачу в течение заданного времени, реле
давления размыкает контакт SP1, отключая реле времени КТ1, и
происходит открывание задвижки (цепь управления
электроприводом задвижки на схеме не показана). При этом размыкается
контакт концевого выключателя SQ1 и обесточивается катушка реле
KV5.
При остановке насосного агрегата замыкается цепь питания
катушки реле KV6, которое замыкает свой контакт в цепи питания
катушки реле KV4. Это в свою очередь вызывает отключение ка-
281

тушки реле KV1 и контактора КМ1. Электродвигатель насосного
агрегата отключается, задвижка закрывается.
Схема обеспечивает отключение насосного агрегата: а) если
насос не развивает нормальную подачу; б) при перегреве
подшипников; в) при засорении решетки; г) при аварийном уровне воды
в водоприемнике (приемном резервуаре); д) при нарушениях
нормальных режимов работы электродвигателя.
В этих случаях индивидуальные реле защиты (KV8, KV10—
KV13) воздействуют на остановку насосного агрегата через
аварийное реле защиты KV9. При этом срабатывают реле KV6, KV4,
обесточиваются реле KV1 и контактор КМ1. Реле KV9
устанавливается на самоблокировку, исключая повторный пуск до устранения
причин аварийной остановки.
В схеме предусмотрена световая сигнализация о положении
контактора (лампы НЫ, HL2), а также о возможных неполадках
в действии электрических и гидромеханических защит. Замыкаются
380/220 5
QF1
-\KV17
! Расцепитель нулевого полоА
жения автомата
Цели (/правления
контактором
1 Контроль напряжения \
Питание• целей
| (/продления J
\ Контроль напряжения 1
| Реле отключения контактора \
н
1 Vjf4
Q<3
местный 1
телемеханический \
автоматический
цель самоблокировки
местная
телемеханическая
автоматическая
контакты реле защиты
цепь самоблокировка \
Реле- повторитель 1
контактора \
1 Jy
><
Г
Контроль аварийно- 1
го отключения
Контроль времени
запуска агрегата и
закрытия задвижка
Контроль
температуры подшипников
1 контроль засорения
решетки \
\ Аварийный уровень б
нижнем бье<ре
Кнопка аварийной 1
остановки
агрегата
1 Реле бремени пуска и
1 остановки агрегата \
1 Сигнализация
положения контактора
Рис. 11.5. Принципиальная электрическая схема управления горизонтальным
центробежным агрегатом с низковольтным элекродвигателем
282

контакты индивидуальных реле защиты и включается лампа HL3
на панели управления. Расшифровка причины неисправности
производится по флажкам сигнальных реле. Реле аварийной защиты
KV9 имеет выход в цепи общестанционной сигнализации.
В настоящее время отечественной промышленностью
выпускается комплекс устройств, позволяющих набирать щитовое
электрооборудование для насосных станций любого назначения
полностью из типовых элементов. Комплектными устройствами
предусматривается автоматизация процессов пуска и остановки
насосных агрегатов разных типов, работающих по различным
технологическим схемам; автоматическая защита агрегатов от
нарушения режимов работы; автоматическое изменение подачи
насосных станций.
11.4. Телемеханическое управление насосными и воздуходувными
станциями
Для схем местной автоматики с дистанционным управлением
характерно то, что пункт управления и объекты управления
расположены недалеко друг от друга (порядка десятков, реже сотен
метров)\ В этом случае каждая посылка приказа управления или
передача извещения о состоянии управляемого объекта
осуществляется по самостоятельному проводу. Общее число проводов для
передачи всего объема информации N=-m + m\ где т —
количество команд и извещений; т'—число обратных проводов: как
правило, т'=1.
, Однако в некоторых системах объекты управления удалены
друг от друга на расстояние десятков, а иногда и сотен
километров. Поэтому для управления такими объектами и контроля за их
работой с одного пункта управления применяются специальные
устройства, которые получили название систем телемеханики. , \
Системы телемеханики отличаются от системы местной
автоматики использованием способов и устройств, позволяющих во
много раз уменьшить число проводов по сравнению с количеством
команд и извещений. Сокращение электрических цепей
достигается тем, что одну и ту же линию уплотняют, т. е. используют для
'Одновременной передачи многих сигналов. Совокупность
технических средств, обеспечивающих независимую передачу сообщений,
называют каналом связи. Таким образом, одна линия может
служить для многих каналов связи. Для каналов связи телемеханики
применяют самостоятельные проводные (воздушные и кабельные),
в. также радиорелейные линии.
Системы телемеханики по функциям можно разделить на
системы телеизмерения (ТИ) — для передачи значений измеряемых
величин, телесигнализации (ТС) — для передачи сигналов о
состоянии контролируемых объектов и телеуправления (ТУ) — для
передачи команд управления.
Так как для управления объектами необходимо знать их состоя-
283

ние, функции телеуправления и телеконтроля осуществляются
"общими телемеханическими системами ТУ—ТС. * '
Применяются также комплексные системы телемеханики, все
необходимые функции которых (ТИ, ТС, ТУ), а часто и телефонная
связь выполняются при использовании одной общей линии связи.
В зависимости от количества объектов, сосредоточенный на
одном контролируемом пункте, от взаимного расположения
контролируемых пунктов (КП) и диспетчерского пункта (ДП) телеме-
j Команда L
i *
i Команда Л
i *
i
I
i
1
! й^
о*—
lw Лп
Рис. 11.6. Принципиальная электрическая схема управления
горизонтальным центробежным агрегатом с высоковольтным электродвигателем
ханические системы подразделяются на системы для
сосредоточенных и для рассредоточенных объектов.
Рассмотрим структуру построения системы телемеханики ТУ—
ТС независимо от типа конкретного устройства и принятой
аппаратуры. Все системы ТУ—ТС состоят из функциональных блоков,
участвующих в процессе формирования и передачи сигналов,
соответствующих командам управления объектами и извещениям об
их состоянии.
На обобщенной структурной схеме (рис. 11.6) блок / служит
для выработки команд управления, посылаемых с ДП на КП. Этот
блок содержит индивидуальные командные элементы (ключи
управления, контакты различных датчиков, автоматических
устройств, замыкающие в соответствующие моменты времени цепь
передачи команд). Блок 2 служит для преобразования команд,
поступающих из блока 1, в электрические сигналы, удобные для
передачи по каналам связи на КП. Блок 3 представляет собой
избирательное устройство, расположенное на КП и служащее для
расшифровки принятого сигнала и выработки воздействия на
соответствующий индивидуальный исполнительный элемент, который
воспринимает этот сигнал.
Индивидуальные элементы исполнения команд объединены в
блоке 4. Команды, поступающие из этого блока, воздействуют на
соответствующий исполнительный орган 5 объекта управления
an
Г"
'1
о lj Каиауг II
' лешя '
кп
\10
—ЯЕ—
9
JfoHg£_
"\телесиг-
тлизсщщ\
нйзн
нич
I
I
284

{^дючают его или выключают, изменяют его положение и т. д.).
Изменение состояния объекта фиксируется на КП с помощью
различных элементов, воздействуя на датчики сигнализации 6,
которые включают индивидуальные элементы сигнализации блока
7. Эти элементы воздействуют на блок 8, где формируется изве-
щарощий электрический сигнал, который и передается с КП на ДП.
На ДП он расшифровывается избирательным устройством 9,
сигналы которого в свою очередь воздействуют на исполнительный
элемент 10, включающий соответствующие сигнальные
элементы 11.
Для телемеханизации систем водоснабжения и водоотведения
приборостроительной промышленностью производятся
телемеханические системы на унифицированных логических элементах
«Спектр». На базе этих элементов выпускается
общепромышленная серия устройств «Нарт-67». Для управления
водохозяйственными объектами используются системы ТМ-100, ТМ-200 и т. д.
В последнее время начат выпуск комплектных средств
телемеханики на базе микропроцессоров. К ним можно отнести комплекс
средств телемеханики типа КЭТ-51.01, телемеханические
комплексы ТК-301, ТМ-310, ТМ-320, а также локальный управляющий
вычислительный комплекс ЛТКЧ-133.
12. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ И ПОКАЗАТЕЛИ
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СТАНЦИЙ
12.1. Структура затрат при технико-экономическом
расчете
Оценка проектного решения системы в целом или отдельного
сооружения производится по приведенной стоимости, которая под-
считызается по формуле
/Сир =/С/т + С (12.1)
или
Кт = ЕК + С, (12.2)
где К — капитальные затраты; С — эксплуатационные затраты;
Е — нормативный коэффициент эффективности: £=1/т (по
народному хозяйству в целом установлен не менее 0,12); % —
нормативный срок окупаемости (для водопроводно-канализационных
систем — 7—10 лет).
Капитальные затраты устанавливаются по смете.
Сметная стоимость на строительно-монтажные работы может
быть выражена в виде
К = Кг + К2 + Кз>
где К\— стоимость строительных работ; Къ — затраты на
приобретение, транспортировку, монтаж и обкатку механического
оборудования; /Сз — то же, по электрооборудованию,
285

Табл. 12.1. Примерные штаты рабочих*, занятых на основном
производстве (чел.)
Насосные станции
Водопроводные:
неавтоматизированные
автоматизированные
Канализационные:
неавтоматизированные
автоматизированные
2
4
2
8
6
1 3
4
2
8
6
Число
1 4 1
5
3
9
7
агрегатов
5 |
6
3
10
7
6
У
4
12
8
7
8
5
12
9
10
10
5
14
9
* Примерные штаты рабочих на воздуходувных станциях можно принимать,
как на водопроводных автоматизированных станциях.
Эксплуатационные затраты составляют по
следующим основным статьям: заработная плата обслуживающего
персонала с начислением на социальное страхование; затраты на
электроэнергию; амортизационные отчисления; текущий ремонт;
прочие неучтенные расходы.
Расходы на содержание штата обслуживающего персонала
подсчитываются по количеству штатных рабочих, занятых на
основном производстве (табл. 12.1), а также по административно-
управленческому аппарату и средним месячным тарифным
ставкам.
Количество ИТР на станциях устанавливается
соответствующими инструкциями по подчиненности.
Годовая стоимость электроэнергии, затраченной на подъем и
транспортирование природной воды или сточных вод, определяется?
по формуле
с = 2J2WH s
чадд
где 2,72 — удельный расход электроэнергии (кВт-ч),
затрачиваемой на подъем на 1 м 1000 м3 перекачиваемой среды при КПД,
равном 1; W— объем воды, перекачиваемой за 1 год, тыс. м3; Н —
средняя за год высота подъема воды насосами, м; г]н — средний
КПД насоса (по каталогу); г]д — средний КПД электродвигателя,
принимаемый по мощности до 10 кВт — 0,85, до 50 кВт — 0,9, более
50 кВт — 0,92; S — стоимость 1 кВт-ч электроэнергии, руб.
Затраты на электроэнергию исчисляются по двухставочному
тарифу: при установленной мощности оборудования менее
100 кВ-А учитывается только стоимость электроэнергии,
необходимой для подъема воды; при установленной мощности более
100 кВ-А начисляются отдельно стоимость электроэнергии на
подъем воды (по сниженному тарифу) и оплата за установленную
мощность трансформаторов и электродвигателей.
Амортизационные отчисления — средства,
предназначенные для полного или частичного капитального ремонта. Для
станций они принимаются в следующих размерах: для зданий
286

3,5% стоимости капитальных вложений, а для оборудования —
12%.
Отчисления на текущий ремонт устанавливаются от суммы
капитальных вложений в размере 2,2% для зданий и 3,8% для
оборудования. Неучтенные расходы принимают равными 3% суммы
эксплуатационных расходов.
12.2. Вариантный метод проектирования
Строительство новых систем, а также реконструкция
отдельных сооружений производятся после их технико-экономического
обоснования на базе соответствующих экономических расчетов и
сравнения различных вариантов. Обоснованию
технико-экономическими расчетами подлежит выбор не только системы или
сооружения в целом, но и отдельных элементов.
При проектировании -насосных и воздуходувных станций техни-
ко-экономи^ескому обоснованию подлежит: а) выбор места для
станции; б) выбор типа механического оборудования; в) выбор
отметки расположения агрегатов и типа здания; г) способ
производства работ при строительстве; д) продолжительность работы
станции в сутки и др.
Для оценки экономической эффективности сравниваемых
вариантов вводится понятие фактического срока окупаемости.
Фактическим сроком окупаемости называют период, в течение которого
превышение капитальных затрат одного варианта по сравнению с
затратами другого окупается прямыми (без амортизационных
отчислений) эксплуатационными затратами.
Фактический срок окупаемости дополнительных капитальных
вложений определяется по формуле
гр К2 — Кг
Cj —с2
где Ki и К2 — суммы капитальных вложений сравниваемых
вариантов; С[ и С'ч — суммы прямых эксплуатационных затрат.
Наиболее выгодный вариант станции при одинаковой мощности
должен иметь наименьший срок окупаемости. При всех вариантах
очевидно, что фактический срок окупаемости не должен быть
больше нормативного. При сравнении трех и более вариантов
экономическую оценку производят по приведенным затратам,
подсчитанным по формуле (12.1) или (12.2).
12.3. Основные технико-экономические показатели
Основными являются следующие технико-экономические
показатели. С е б ест о и м ость 1 м3 поданной среды
СБ - 2CJW,
287

где 2 С — суммарные годовые эксплуатационные затраты, руб.;
W — объем среды, перекачиваемой станцией за год, м3.
Себестоимость 1 тонно-метра поднятой среды
где 2С — суммарные годовые эксплуатационные затраты, руб.;
W—объем среды, перекачиваемой станцией за год, м3; Яср —
средний напор в течение года, м.
Средний КПД станции при параллельной работе
агрегатов
= Qi + Q2+ ... +Qn
СР Q1/^li + Q2/ri2+ ... +Qnhn ' (12.3)
при последовательной их работе
,ср Я1/т|1 + Я1/т|2+ ... +Hnl9n ' (12.4)
где Qi, Q2>..., Q7i — подача насосов; Ни Н2,..., Нп — напор,
развиваемый насосом; ц\, ц2,..., т\п — КПД насоса.
Удельный расход электроэнергии агрегата
(кВт-ч) определяют из расчета подачи 1000 м3 перекачиваемой
среды на высоту 1 м:
N QH
уД 1000-3600 %т}д ' (12.5)
где т]н — КПД агрегата; г)д — КПД двигателя.
Для вычисления удельной энергии станции вместо произведения
г)нт]д в формулу (12.5) подставляют т]Ср, вычисленный по формулам
(12.3) и (12.4).

ПРИЛОЖЕНИЯ
I. Значения коэффициентов местных сопротивлений
Узел сопротивления
Гидравлические
параметры узла
сопротивления
Резкий вход в
трубу
Плавный вход в
трубу
Переход
сужающийся (по нормальному
сортаменту)
Переход
расширяющийся
(по нормально-
,му сортаменту)
Схема узла
сопротивления
Коэффициент
сопротивления £
0,5
К
У
0,1...0,2
Потери
напора
Гидравлические
параметры узла
сопротивления
Узел сопротивления
Колено с углом
сь = 90° (по
нормальному
сортаменту)
Колено с любым
углом а
Выход из трубы
в резервуар или
канал под
уровнем
Обратный клапан
Схема узла
сопротивления
Коэффициент
сопротивления £
ра
Потери напо-
0,5...0,6
С =
90
2g
1,7
Гидравлические
параметры узла
сопротивления
Узел сопротивления
Приемная сетка
без клапана
[ Обратно - п риемный
клапан с сеткой
Тройник в
направлении ответвления
Косой тройник в
ответвлении
Схема узла
сопротивления
Ч ^
Коэффициент
сопротивления £
2...3
5...8
1,5
Потери
напора
39. Б. В. Карасев
Л = £-
2£
2g
289

Окончание
Гидравлические
параметры узла
сопротивления
Узел сопротивления
Тройник в
ответвлении при входе в
магистраль
Тройник в магистрали,
при отсутствии пото- I
ка в ответвлении
Тройник в
ответвлении при соединении
и разъединении
потоков
Схема узла
сопротивления
Коэффициент
сопротивления £
Потери напора
4
0,5
2g
h = t
2g
1,5
ft = £-
v1
Vi
\
\k
.b
~*.
it-
Vz
ь
2g
2. Параметры аналитических характеристик водопроводных и канализационных
центробежных насосов при Q (м3/с) и Н (м)
Марка насоса
1
Частота вращения
рабочего колеса,
об/мин
2
Диаметр рабочего
колеса, мм
3
а0
а2
1 5
К8/18
К20/30
К20/18
К45/55
К45/30
К90/85
К90/55
К90/35
К90/20
К160/30
К160/20
К290/30
К290/18
600В-1,6/100
800В-2,5/Ю0
1000В-4/63
1000В-4/Ю0
1200В-6,3/100
1200В-6,3/63
Д2000-21
Д3200-33.
Д500-32
Д320-70
Д800-28
2900
2900
2900
2900
2900
2900
2900
2900
2900
1450
1450
1450
1450
600
500
368
500
375
375
960
960
730
2950
960
128
162
129
218
168
272
218
174
148
328
264
315
268
1100
1360
450
485
%)0
!800
460
550
690
242
460
21,7
36
22,1
65,8
38,5
105,6
67,3
41,8
29,5
39,3
25,2
36,9
24,3
76,7
78,2
43,8
51,8
115
74,8
26,1
38,3
36,3
92,6
34,2
498000
175 000
124 000
56 300
50 000
23 700
21700
12 400
13 700
2 970
2 590
1290
913
11,8
4,12
1,02
1,04
0,676
0,412
17
7,8
5,18
3 300
129
290

CO
HHHHH
DO DO CO DO CO
oo oo ел слф*
oooo to
^tO(£)05^
CO GO 00 00 CO
О OOOO
ooooo
ooooo
^4-3 00 -4^4
Ф> to -<1СЛФ»
Ф> tO CO С5ф.
00 СЛ ►—ts3 to
»-4050W
to CJ>0>0 CO
СЛ GO CT> CO
CO ^ Co
ooooo
"н—co'h-*^»—. ^-
to -ДОЮФ»
СЛЬЭФ» СЛСЛ
to to 00
-
to
со
Ф-
ел
G>
£ 1
43
w 1
g
s
Частота
вращения ротора,
об/мин
° £
5 «й
Л> "О
О CD
* 9
8 g*s
»
а
•о
р
•в
Е
<°5
2.2
их
~«
К р
g я
| о
3 н
• Ю
_ О
Г* Da
н
К
Н
со
ООСОФ* (J3
>^оосл
С^01СО^^СОи|^СО^^СОСО^^С04^СО^<Х>4^4^СЛСОФ^4^^
оо^с^010>010ос^сла>оетс^ос^ослос^оооо^<^слс^
оослооооооооооооооооосдслоооооооооооооооооооо
ОЮСЭ СЛ Ф» 4*. со со со ^ со to ~ н- , н-
tO СЛ •<! ООф.СООСООСО>-*СЛСОСО СО
оосл оошоэоо^осяч ' СЛ
со^ооа>Ф*Ф»слслФ»сою<х>сооооо-'-4'<1-^'<1Слслф»
ооФ*слсл<^а>ю1оослоосг>сосх>а)а5Сг>ооФ.Фьа>
СлОСЛОЮСЛСЛСЛСЛООООООСЛСЛООООО
Ф-СОООООСЛ»—СЛС0Ю"^>— СЛ >-* N3h-COtOtOCrfCT>000^05^tOC005h- а>СОСЛ*<1Ф.Оф.-^
СоОЬЭ4^СОФ«»ЬОООФ'*-СЛа5,<1аэФ»Ф»аэ*-~ ООоОО^*-ЬЭн-ООЬОООМЬЭСЛСЛСХ>'^,--'-ДО>
сою^-со-4н-ооа5сосоФ»соо5
00 -*4Ф>00 -MtO
to ooto сососл
^ н- I— fcO
to О О -vl
<Л ф* ф. -4
и- ^- н- ►—ЬО СО
Ю tO >—00 ь-н-СО 00 ►-ф. СО СЛ •<! О ЬО Ю 00 tO Ф» СЛ 00 О) »--
СЛ 00 Ф- -4 to О ООЮ ^-ОООО Ф» СООО *<J to СЛ ф. 00 00 -«J СР> о *— >— to to СО ф. 00 00 о
ф.00^ЮОО00ООа>ЮООЮООфьСЛО00О05^ ооорелр СЛСОСОООООСОО
"to 00 Ф. С» 4*> 00 00 t~K>~-*4 G5 СЛ
00 00
Ф*-4
и*

Окончание
ТВ-80-1,6
ТВ-80-1,8
ТВ-175-1,6
ТВ-200-1,25
ТВ-200-1,4
ТВ-300-1,6
3000
3000
3000
3000
3000
3000
795
795
910
800
800
890
5
6
4
3
4
4
6440,28
8356,25
7588,89
3920
5520
7253,76
0,06944
0,0625
0,0555
0,0281
0,0437
0,0134
4. Сводный график полей Q — Н насосов типа К (ГОСТ 22247—76Е)
4 5 6 7 8 910
200 300м%Ш
20 30 40 50 60 708Q90100
5. Сводный график полей Q-—H насосов типа ХО (ГОСТ 10168—75)
2 3 4-5 6 78 10 20
а
4о j060 so too гоо м3/чш
Примечание. Для>сех^насосов, кроме ХО 160/29 и ХО 280/29, частота
/вращения п = 2900 об/мин?

6. Сводный график полей Q—Н насосов типа Д (ГОСТ 11379—80)
Q *—
О 55 U 70 88 176 347 444 700 388 1750
3470^/с 5555
.0 125 160 200 250 320 400 500 630 600 10001250 160020002500 320040005000 6500 80001000012500"% 20000
to
со
со
2000 3000 4000 5000 6000 800010000 м% 20000
635 1111 13881666 2222 2777 л/с 5555

7. Сводный график полей Q—H насосов типа В (ГОСТ 19740 — 74)
м
SO
70
во
50
40
20
10
/6OO3i6/f0d\SOOB^^NO00£-4/lOd^
^50ой/MUH \£ООоЯ/мш\500о5М
^***s
N
чК^Т50ф1ии\5О0о^маи\25Ооб/мии\\
\^750о5/мин \6СЮо5/иан\500о5/мин\375о5/мин\ЗООод/мшЫ250об/мт\2Шоб/мин N1 111
trsu
\X\ РгШ
^^0об/т!\б00о5//чин\^00о5/ми
1 Rl 1
J>HJ
LIT In
Л1 itt
У\ IlNJ \a>
Л L^fffjJJ LtI
ih\375o$/muH \^0о5/ми1пЪ^ОоЪ/мш\^<№
\X\\ MmJ и
^гт | N111 Пт4^к^1
—i
5 6 7 д 910
20 зо»Мо
3
1
§
& S ^ ^
£> ^ ^ ^
N «О NJ- <ъ
£> Cft <Nj <о
«М СЧ$ Кг) N->
1
ШФ\
S
294

н
о
КС
се
и
я
н
I
СУ
ев
а.
о
0 v 0)0 о о о о
295

to
со
9. Сводный график полей Q—H насосов типа ЭЦВ (ГОСТ 10428—79)
"0 0,63 1 1,6 2,5 U
Условные обозначения:
О-Зт: A-JlfSS; 9-31(36; А-ЗЦВ8
16
Q-
25 40 63 100 160 255 375 630н*/я1
6,3 10
•-зцвю; д-зцз/г; ®~зц814; ч-зцвк

10. Сводный график полей Q—Я насосов типа О и ОП (ГОСТ 9366—80)
Насосы ОГ
а
20. 1 .—. ,—г—, . ,—г-т 1 , , —, , ,—| , | - t 1 т-
0,05 0,060,070,060,090,1 0,12 Щ 0,16 0,160,1 0,25 0,3 Oft 0,5 0,6 0,7 0,8 0,91ft 1,1 1,4 1,6 10н*/с 2,0
180 36~~ 720 Ш 3600 Ш Ш
а——

865
»-*>
1**
\п
с*
СП
L ел
<о
г ^
г *■*
L Ni
Г ^
1
Lk
i
«45
Сч
г
\
г
\
\
\
s
1
1
\
а:
*■ ^ О) *ч10о
f А8?М II III!
1х*$1\Ш1Ш
&>
* \ Nf*>
L |\уК1 ,иф>
^ %Х\ г л ^
§,& I IjHjt^R"
^
М 1 J-PaV-^Vt
J?. L^ri .1 V5?TV
~~* ъ^к 11 s^v^i >р
V
^P?tth
*?feHafi
'в05»! Ш^-^С iv |
^жгущ,^!/ щ
^^SLAllfi^l Ал
S5 Ш
*|
V
\
5
1 MT^^i 1 11
JJ^J м|лГТЙ
fumr^un
С
5111 V* >//§
^mmi-<l№
\\ \3\ЩЩг\
V J*3\ s£4 LA
\J&\ 1 №°*£#р■
:{5
1*
?» \M Vie41
^ \ L -¥ г§£
n Nrr A^i^
*U-«jQrK
- \T /^»?* /Г
ихШ^^2
, JArfK^ftg
T\ >*vfl^
NJ^n У^ь
Vn №
llj tT
lllllllll
1 J 1 1 1 1 1 1 11
III
ill
1 1 1 j И ЦП
S »3 £* ^
1-U4 11II
f^sl
l^s
w J
pTT LM
T Jfd
J-^ \ o><Wl 11
«l§ V&y
^1 Шли II
IS^f1 #cEl! 111
ХгьЛ ^\\\\\
IJUSiXS?^!! 111
Щг|1
a)&zLUw-
Шш¥-
\ж/1/рк4о
«WJljfe^p
S\f/i№
/?? /aaf liJ
U \А,/ч-Я\
Jra<fj3 ! 1x4
itTK^J^J^
*П /v«g /L/l!/^
К^'Жк
]||1Д*м
II111 \Y ^$
\'\VA&pL
it/ >f *f
/=>~s»hs|=>
/ & S l/*,5^
1/1 J$ 3 и V
Wli
ПтГТ
й
It
■№
Ho,
I
^l
PL
*%
—

П. Характеристики насосов типа К
(при максимальном диаметре рабочего колеса)
Марка насоса
Подача
м3/ч л/с
Частота
£вр.ащения
рабочего
колеса,
об/мин
?8*
Допустимая
вакуумметри-
ческая высота
всасывания, м
Диаметр
рабочего
колеса, мм
К8/18
(1V2K-6)*
К20/30
(2К-6)
К20/18
(2К-9)
К45/55
(ЗК-6)
К45/30
(ЗК-9)
К90/85
(4К-6)
К90/55
(4К-8)
К90/35
(4К-12)
К90/20
(4К-18)
К160/30
(6К-8)
К160/20
(6К-12)
К290/30
(8К-12)
К290/1
(8К-18)
6
11
14
10
20
30
11
20
22
30
45
60
70
30
45
54
65
90
115
135
70
90
109
120
65
90
120
60
80
100
ПО
140
170
190
НО
160
200
220
280
340
220
285
360
1,6
3
3,9
2,8
5,5
8,3
3
5,5
6,1
8,3
12,5
16,7
19,5
8,3
12,5
15
18
25
32
37,5
19,4
25
30,4
33,4
18
25
33,3
16,7
22,2
27,8
30,6
38,8
47,2
52,8
30,6
44,5
55,6
61,1
77,8
94,5
61
79,1
100
20,3
17,4
14
34,5
30,8
24
21
18,5
17,5
62
57
50
44,5
34,8
31
27
98
91
81
72,5
59
54,9
47,8
43
37,7
34,6
28
25,7
22,8
18,9
36,5
35,9
32,5
31
22,7
20,1
17,1
32
29,1
25,4
20,7
18,9
15
2900
2900
2900
2900
2900
2900
2900
2900
2900
1450
1450
1450
1450
0,7
0,9
1
1,8
2,7
3,1
1,2
1,5
1,6
9,4
10,1
12,5
13,4
4,6
5,5
5,8
28
33
37,5
40,5
17,5
19,5
20,9
21,4
9,3
10,9
12,4
5,6
6,3
6,7
17,6
18,4
20,6
23
9
10,8
11,9
23,6
27
30
15,6
17,4
18,3
44
55,5
53
50,6
64
63,5
56
68
66
54,4
63,5
66,3
63
62
71
71,5
63
68
68,5
66
65,5
71
69
66
72
78
74,5
76
79,5
77
70
75
76,5
75
76
81
79
80
82,5
79
80,5
83,5
77,5
6,6
6,7
6
8,7
7,2
5,7
8
6,8
6,4
6,7
6,7
5,6
4,7
7
6
2,9
7,1
6,2
5,1
4
5,3
5
4
3,8
6,7
5,8
3,3
5,4
5,3
4,2
6,6
6,3
5,9
5,4
8,5
7,9
7
6,5
5,6
4,7
6,2
5,5
5
128
(105)**
162
(132)
129
(106)
218
(192)
168
(143)
272
(250)
218
(200)
174
(163)
148
(136)
328
(275)
264
(240)
315
(290)
268
(250)
* В скобках указана старая маркировка насосов.
** В скобках указаны диаметры при максимально допустимой обточке
чего колеса.
рабо-
299

12. Характеристики насосов тижа ХО
(при максимальном диаметре рабочего колеса)
Марка насоса
1
ХОЗ/40
(1,25X0-2)
Х08/18
(1,5X0-6)
Х08/30
(1,5X0-4)
Х08/60
(1,5X0-42)
Х08/90
(1,5X0-43)
Х020/18
(2X0-9)
Х020/31
(2X0-6)
Х020/53
(2X0-4)
Х045/21
(3X0-12)
Х045/31
(3X0-9)
Х045/54
(3X0-6)
Х045/90
(3X0-4)
Х045/140
(3X0-3)
Х090/33
(4X0-12)
Х090/49
(4X0-9)
Подача
м*/ч
2
2,16
3,6
5,04
5,76
9,36
12,96
5,76
9,36
12,96
5,04
7,92
10,8
5,04
7,92
10,8
14,4
21,6
28,8
12,6
21,6
28,8
12,6
21,6
32,4
25,2
43,2
61,2
28,8
46,8
61,2
28,8
50,4
72
28,8
50,4
64,8
28,8
50,4
72
54
90
117
63
90
117
л/с
3
0,6
1
1,4
1,6
2,6
3,6
1,6
2,6
3,6
1,4
2,2
3
1,4
2,2
3
4
6
8
3,5
6
8
3,5
6
9
7
12
17
8
13
17
8
14
20
8
14
18
8
14
20
15
25
32,5
17,5
25
32,5
о
с
X
4
40,3
40,1
39,5
20
17,1
13
31
30
27
61
60
59
92
90
85
20
18
15
36
30
23
57
51
41
24
20,8
16,3
33,5
29
24
58
53
38
97
86
74
145
137
125
37
33
27
54
49
42,5
Частота
вращения
рабочего
колеса,
об/мин
5
2900
2900
2900
2900
2900
2900
2900
2900
2900
2900
2900
2900
2900 ,
*
2900
2900
<
е
2-
«о
S я а
6
1,7
1,8
2
0,8
1,1
1,2
1,25
1,6
2
7
7,5
8,2
8,3
8,8
10,8
1,3
1,6
1,82
2,4
3
3,5
4
5
5,7
3
3,7
4,3
4,9
5,1
5,2
8,6
11,2
12,5
10,7
20,2
20,3
33
43
52
9
12,5
14
13
17
20
с8
7
16
25
32
35
45
40
40
52
50
13
18
22
15
22
25
48
66
64
53
60
52
47
58
57
55
66
64
60
70
66
53
64
62
45
57
55
32
45
50
63
69
64
70
73
68
Допустимый
к авитационный
запас, м
8
2
2
2,1
3
4
7
4
4,2
5,5
3,3
3,5
6
3,5
3,5
5
3
5
8
3
5
8,5
4
4,5
6,5
4
4,5
6
3,8
4,5
8
4,4
5,2
8,6
4,2
5,2
6,8
2.
3,2
4,7
5
6,2
8,6
5,1
6
8,1
Диаметр
р абочего
колеса, мм
9
174
(150)
132
(ПО)
158
(126)
165
(130)
164
(132)
134
(ПО)
172
(140)
205
(170)
144
(130)
168
(140)
218
(200)
255
(235)
318
(285)
182
(165)
214
(200)
300

ою ю о ooo
СОСМ СМ О (NO
см см coco со CO
♦-H lONCSt 00 CM
Ю CO 00 Co'^N ^"tDo'
ocooo
CO CO vo
CO со oo
см со со
s
СЛ
CM
ЮСО о
CO Ь- tr-
lO 00O
y-<~-< CM
о
Ю
-^
ON^
t>-1-— 1>-
^tOCO
CM CO CO
о
Ю
-^
*§
§ £
s «
н ar
о
со *©
о «3
О 0<
о
U 0)
<ti Ou
X н
CD
s s
* cti
СОЮтр 00O5CO 0000CM
o>oon CO CM CM CO CM CM
NiOCS ОЮО OOO
*-н CM CO CO "Ф CO ЮО0^
coos oocmco ococo
«ЭО)-н oco^-* 0ОО0СЛ
^ _. ,-. cm ~ cmco
О,
ccj
X
CO
4
s
*
ев
я
а,
Б
JS^
оо со
оо
gx
а>
CM/--N
^С7>
о ■
СОО
SX
^
СЛ^—ч
СМ см
о •
00 О
82.
[ &2*
si*
1 м
Допустимая
вакуумметри-
ческая высота
всасывания, м
% 'вэоэ
хдм
'еэооен
чхэонпюэд
Частота
вращения
рабочего
колеса,
об/мин
и * doiiBH
СО
ев
<
О
Е
ч
се
о
8
и
<я
м
о,
О)
00
^.
СО
ю
TF
со
см
-
О ю
оосо
см см
см о
Thco
см см
о о
юо
coco
юо
о со
^РСО
юсм
coco
"*• тр
юо
CMS
ю^
смю
сою
-ФСО
/*«ч.
оо
СОО
Tf -тН
/—S
\Л\П
CM N
СОЮ
,»-»ч
юо
CM N
ю^
СЩ
СОСОСО 0000СО ^ N 00 rf» СМ СМ -< сососм —*~* ю Ю 00
СО СМ О ЮЮ^ОО N СО Ю ^f Ю Ю тр ' СО Ю СО тр *-• N СО Ю Ю тр СО тр СО ~н союсо
ооосмоо сосою ю со -Ф
COSSCO S S S SSS
со со ^ сою со оосою
^рсооо— осоо смюо
смсмсмсо ююсо о-^со
00—< NCNN СО N 00 СМСОО 00 —• СТ>
N00 N0ON 000000 N-N-cO N 00 N
ООСО СЛСМО сооо ОС
_ _ _ _ _ О СЛ СО СМ
N—' CNiJON OCOCO CM00CM Ю СО N
_h см ~* —* —< смсмсм ЮЮСО
о
ю
см
on о^«
00 NN СО
см оо
^ Ю СО
оо^см
CON00C5
S
O00** —• -*СЛСО OЮN
TfCOCOCO Ю^ф-Ф NCOЮ
СМООО OOO -^ON
^ФЮ^DN N0>0 —«COCO
ООСО СОООО оосоо ОЮО ООО
Ю00»н —«юосо юоо-^ю юсмсо ООО
»-ч »-• CM CMCMC0C0 *-**—'СМСМ смсосо ^ЮсО
О
о
9
о о
ю со
-чр СЛ см СООО
о^оо сою^р
ОО ООО
ЮО COCO N
-н СМ '-•СМСМ
о о сооосм
-ФсЗМ NCM N
ЮN ЮСООэ
ооо^ ЮСОСО CM G5 ю
N СО СО С0СМО5 ^СОСО
ООО ООО оою
ЮОЮ 00 СО 00 ^ -Ф СО
СМСОСО СМСОтр *-«^н^н
ooo oocooo ooo
О 00 СО О С5 СМ ООО
050СМ OCMN 'ФЮСО
о
N
О
см
СО,
п
со
со
о
о
см
п
о
ю
о
см
со
ч
ю
СО
о
о
* ю
п
о
СЛ
о
8
tt
N
ю
о
о
оо
п
8
О
Ю
см
г—.
о
Ю
см
со
со
о
о

Продолжение
1
Д800-28
Д1000-40
Д2000-21
Д2000-100
Д2500-62
Д3200-33
Д3200-75
Д4000-95
Д1250-14
Д2000-34
Д2500-17
Д2500-45
Д3200-55
Д5000-32
Д6300-27
Д6300-80
1 2 1
650
800
1000
810
1170
1350
1260
1980
2160
1440
1980
2360
1944
2448
2808
1340
3060
3600
1340
3060
3600
3600
4700
5040
1170
1350
1530
1512
2016
2304
1800
2520
2790
1980
2600
2970
2736
3600
4320
3960
4680
5400
4680
6120
7020
4320
6480
7200
3
180
220
280
225
325
375
350
550
600
400
550
650
540
680
780
650
850
1000
650
850
1000
1000
1300
1400
325
375
425
420
560
640
500
700
775
550
750
825
760
1000
.1200
U00
1300
1500
1300
1700
1950
1200
1800
2000
4 1
30
28
24
43,5
37
34,5
25
20
17
107
100
86
66
62
57
44
33
28
81
75
67
100
90
84
17
16
15
37
33
28
20
17,5
16
45
39
34
57
52
44
31
27,5
25
33
27,5
22,5
88
79
70
5
960
960
960
970
960
960
960
960
750
730
730
730
730
730
730
750
6
63,4
70
79
ПО
150
130
140
120
600
700
760
400
420
430
290
300
300
600
650
700
1100
1350
1450
42
45
50
180
200
250
140
170
200
290
320
350
500
550
600
370
400
500
540
570
600
1200
1500
1750
7 /
84
87
85
82
86
83,5
72
83
80
70
77
72
84
90
90
80
90
85
82
90
91
85
92
91
79
82
82
85
91
85
78
90
84
84
90
87
85
91
84
85
90
87
77
82
78
85
92
90
8
6
6
5
4,8
4,8
1,8
6,1
5
3,5
4
4
4
4,8
3,2
1
4,2
3,2
0,8
5
3
0,1
3,6
0,5
1
7
6,5
6
5
4,9
2
6,8
5,5
4,5
4,9
4,5
1
5
4,2
0
4,5
3,5
2
6
4,4
0,7
4,5
2
0
1 9
460
(400)
540
(480)
460
(410)
855
(745)
700
550
(490)
765
860
460
(410)
700
550
(490)
765
850
690
(615)
740
(680)
990
302

Окончание
Д3200-20
Д4000-22
Д5000-50
Д12500-24
Примечание. В скобках указаны диаметры при максимально допустимой
обточке рабочего колеса.
14. Характеристики центробежных вертикальных насосов типа В
3240
3600
4320
3780
4680
5580
3600
5040
6120
9000
12240
14280
900
1000
1200
1050
1300
1550
1000
1400
1700
2500
3400
3800
21
18
16
23
18
15
56
52
47
36
23,5
22
585
585
600
485
180
190
220
275
300
300
650
900
900
850
950
950
87
90
87
78
82
78
84
90
84
80
87
84
6
6
4
7
6
3
5,2
4,8
2,2
4,3
3,3
2,3
690
(615)
740
(680)
990
985
(912)
Марка насоса
Са
Частота
вращения
рабочего
колеса,
об/мин
Мощность
насоса,
кВт
Eg
Допусти- I
мый кави-
тационный
запас, м
Диаметр
рабочего
колеса, мм
600В-1,6/100
800В-2,5/100
1200В-6,3/100
ЮООВ-4/63
1200В-6,3/63
1600В-10/63
800В-2,5/40
1
1,5
1,9
1,7
2,4
2,8
4,25
6,5
8
2,8
3,7
4,5
4,5
6,5
8
5,8
8,5
10,5
1,7
2,3
2,9
103
90
68
107
90
75
ИЗ
95
78
63
56
44
63
53
40
76
65
50
33
28
21
750
600
375
500
375
375
600
1280
1520
1620
2080
2400
2520
6000
7100
7500
2150
2320
2430
3500
4000
4200
5600
6500
6700
700
730
750
79,5
88
77
81,5
88
81
80
86
82
80
84
80
/30
/86
{' 78
80
86
80
80
86
79
10,9
13,7
16
11
14
15,3
11
14,2
15,5
12,7
11,5
12,7
13
11,3
12,5
15,7
13,8
15
10
8,5
11,1
1100
(960)
1375
(1200)
2310
(1980)
1365
(1220)
1800
(1610)
1980
(1770)
1030
(940)
303

15. Характеристики насосов типа СД (при максимальном диаметре рабочего
колеса)
Марка насоса
1
Подача
м«/ч
2
л/с
3
о*
о
9
X
4
Частота
вращения
рабочего колеса,
об/мин
5
се
М
о о
< о
6
ев
О
о
о
ев
Д
к в
f 7
Допустимые
н я о
Э 8 в
И К ей
8
вакуум-

метрическая
высота
всасывания, м
9
се ф
Диаметр р
бочего кол
са, мм
10
СД16/10
СД16/25
СД25/14
СД32/40
СД50/10
СД50/56
СД80/18
СД80/32
СД100/40
СД160/10
СД160/45
СД250/22,5
СД450/95-2
304
8
16
' 22
8
16
22
12
25
36
16
32
40
20
50
80
30
50
70
40
80
100
50
80
ПО
50
70
100
120
80
160
240
80
120
160
180
120
250
360
250
450
550
2,2
4,4
6,1
2,2
4,4
6,1
3,3
6,9
10
4,4
8,9
П,1
5,5
13,9
22,2
8,3
13,9
19,4
11,1
22,2
27,8
13,9
22,2
30,5
13,9
19,4
27,8
33,3
22,2
44,4
66,6
22,2
33,3
44,4
50
33,3
69,4
100
69,4
125
152,8
11,7
10
8,2
26,6
25
22,2
15,3
14
12
47
40
35
12,5
10
7,5
61
56
48
21
18
16
34
32
28
46
45
40
37
12
10
7
51
48
45
42
24
22,5
21,4
НО
95
86
1450
2900
1450
2900
1450
2900
1450
1450
2900
960
1450
1450
1450
0,6
0,8
0,95
1,7
2,2
2,5
1,3
1,7
2,0
4,6
6,4
7,3
—
10,5
13
15,2
4
6,5
7,5
—
И.2
14
18
21
—
24
28
31
32
—
140
190
225
42
55
54
37
50
50
41
58
58
42
54
53
50
68
66
47
58
58
52
62
60
58
72
62
54
61
62
60
55
64
55
52
60
64
62
54
77
60
53
61
61
1,8
2
3
3
4
4,9
2,6
3
4
5,8
6
6,5
7,5
8
8,7
3,5
4
4,8
—
8,8
8,9
9
10
—
5,3
5,7
6,5
8
—
10
10
10
—
—
—
—
8
8,2
7,8
—
—
6,1
6,1
5
—
9
8,7
7,6
—
8
7,8
7,5
—
—
—
—
—
—
-•
250
(220)
314
(276)
190
300
(265)
380
(336)
300
(365)
440
(390)

03
с
да
о
^
о
'-'
о
СО
Р
да
о
(1*
о
00
о
СО
Р
да
ел
,1^
о
8
о>
р
да
о
о
CO
to
СО
Р
да
СП
о
оо
00
ел
СО
Р
да
О'
4*
СО
О
СО '
Р
да
О
4*>
ОО
О
СО
С
да
о
4*.
СО
о
toooo ооом toooo ооосл ооосл сл^со о 4*-со сл4*-ю
"1 /-у^ J5v qi ел ел ел
ел
00 й^
соьо to СО tO ►
ooto to to *
Ф-OotO О 00 СО CTlOOtO tOOCO to 00 00 слюоо о —оо 00>—<J>
мою юоел encoto to-чсо to со соелФ- ч»-^ со ►— со
со о to слоосо Ф. ^ ел coto**- ооосо слоо —* сососо оососо
о со о со»—оо ►—сосл rf^ooo to»—ел слооо о 4*- ю оом
£ь 4** $* 4*4*00 to to to оососо tototo 4*00 00 СО СО 00 >— •— н-
оо оо to Хо ел to м о to
COOtO .—»—4* 4 0ltO 4* Ю — COO"
ел ел
о о о 4*. ел ел ооо ооо ооо елелел слосл слосл
о >&■ со сооо ооосо <е> ел со tooo^ ел оо 4* to со --а оо to 4*
8
СЛ
N3
W
►К
СЛ
СЛ
' S
05
•в
к
£я
о
Я
■fa
СО
Я
03
я
о
►а
К
5
о о
Я£
to Я
* о
^д !
со
Я!
оЯ |
t°j3
i
a
аР
в>>*
К$
я R^
X в>
(t> О \
О
»—1
<3*
X
■о
р
РЧ
н
ГС
*о
К
о
н
as
ж
S
н
о
б
a
Б
х
Л
ж
ю
J»
S
1
8
О
о
ш
н
IS
a
р
Ci?
СО
О
Ё
да
м
to
о
о
to
СО
со -ч ел
о to 4*.
ооо
ооо
to to •—
ело ел
ооо
ооо
to to со
00 COO
ел
ел
о
о
оо чч
to COO
ооо
^^^
о ел со
1
1
оо ело
со
'Zl t—»
оо
to ел
О
U
да
со
о
о
о
"rf£
ел
осооо
ооо
ооо
ооо
to to to
-ч ел to
чою
чою
м to
00 4*4*
МСЛОО
Ъг
ел
о
о
t t t J ( k
о со to
OO CO
о оо
MOO 00
SIC)*'
1
1
со со OO
to to to
, , ,__,
oto
4*»—
о
U
да
4*
о
8
00
ел
ел 4* to
toooo
ооо
ооо
ь- н-
4* — М
4* — м
4* ►— М
4* --00
to toco
00 00 >—
со
-4
ел
сл4* оо
о ю оо
ооо
ФЧС5
ОООСО
1
1
-чмм
, L , ,
oto
-Ч СЛ
о
}я
да
to
-4
о
о
1о
о
ел
со toto
о чо
ооо
ооо
1—1
омел
ослел
ооел
ел
to to со
ОО н-
ел
м
ел
о
tototo
*-ч ел со
елоо
омм
-ч со»—
1
1
to ел ел
•-*
оо
4^-41
ел ел
О
}Я
*£
4^
о
о
^1
ел
toto »—
О tO Ф-
ООО
ООО
^озсо
to>-oo
to и- оо
to •—со
■чч-ч
4*- ел о
-<i
ел
о
оомсл
юоо
ооо
О МО
сооел
1
1
о
-4 СО
оо —
оо
о
Й
Я5
о
о
"со
to
000 4^
ООО
ООО
to to —
м to ►—
м to —
00 to —
tO 00 СО
00 to М
СО
о
о
t—* »—*
too о
сл ел со
оо ел
ело о
оо ел
СО СП
4^ ел
М СО
оо

Лрфдфлжени*
1
ЭЦВ6-10-140
ЭЦВ6-10-185
ЭЦВ6-10-235
ЭЦВ8-25-100
ЭЦВ8-25-150
ЭЦВ10-63-65
ЭЦВ10-63-П0
ЭЦВ10-63-150
ЭЦВ10-63-180
ЭЦВ10-63-270
ЭЦВ10-120-60
ЭЦВ12-160-65
ЭЦВ12-160-100
ЭЦВ12-160-140
ЭЦВ12-210-25
ЭЦВ12-210-55
1 2
8
10
13
7
10
13
7
9
12
20
28
36
16
26
34
50
70
90
40
65
90
40
60
80
40
60
80
40
68
80
ЮО
125
150
140
180
220
140
188
220
100
150
200
160
200
240
150
210
270
3 1
2,22
2,86
3,62
1,95
2,86
3,62
1,95
2,5
3,33
5.56
7,78
10
4,44
7,23
9,45
13,9
19,5
25
11,1
18
25
11,1
16,7
22,2
П,1
16,7
22,2
П,1
18,6
22,2
27,8
34,7
41,7
39
50
62
39
50
62
28,6
41J
55,6
44,4
55,6
66,7
41,7
58,3
75
4 1
164
148
112
205
178
137
262
239
190
108
92
72
158
147
117
77
67
50
130
114
82
176
150
110
214
190
140
320
247
172
67,5
58
46
74
66
54
110
96
80
160
143
115
32,5
29
24
66
52
30
5
5,6
6,3
7,1
6,7
7,7
8,5
9,3
9,9
10,7
9,3
10,5
11,6
13
15
15,2
15
17
17
22,5
25
23
33
38
38
39
49
50
60
65
65
49
52
52
38,5
42
48
60
65
68
70
83
90
25
26
27
40
43
37
6 1 7
63
66
60
63
69
58
54
59
52
64
68
63
52
67
60
66
72
61
65
75
70
62
71
65
62
73
62
60
72
67
73
75
69
74
78
74
69,5
72,5
66
69
72
67
72
75
70
70
76
60
2
2
306

Окончание
-210-145
150
200
250
41,7
55,6
69,5
185
153
ПО
НО
118
105
72
79
72
Примечание. Характеристики соответствуют частоте вращения вала п ■■
= 2850 об/мин насосов ЭЦВ6 и ЭЦВ8, п = 2920 об/мин —ЭЦВ 10 и ЭЦВ12.
17. Характеристики воздуходувок типа ТВ (по условиям
всасывания рк—0,1 МПа, /Я = 20°С, рн= 1,165 кг/м3)
I группа
Z10t
кйг
170
130
90
50
т
1
78-50-1,6
'8 -50-1,9
"7
х
\
/
>/
<
—i—i—
TB-80-1JB
: ч
^
у
у,'
У
Чз
\
-,-<
\
Т8-80-1А
г5-50-1,9
i i
^^
гв~д0-1,б
ТЗ-42-1Л
10000
120 м*/тнШ
20*
307

II группа
MOO
кВт
J2Q
240
160
Л
-л2^
rB-175~i6
У
** *
^
>
*"
^
<*-
^
,
"*^\
' \ \ТВ-2Р0-1,25
\
ч 76-300-1,6
^jB-zoo-iA
j
i
I
i
i
I
i
7000
о W1 I
бодсщ
r 5000
3000
1000
7B-175-16
ТЬ-200-U
Pt-
100
-^
S
/40
h^
78-200-125
75-Ж-16
1^
ISO 220 260 Шм5/мин340
308

18. Номограмма для расчета воздуходувок*
90- "
70 It 4
АЛ —За-- '
Ы~- 0,6
* Пример. При Q = 9000 м3/ч и скорости v = 25 м3/с находим: d = 300 мм;
yd = 0,043; рд = ру2/2 = 375 Па.
309

19. Шкала мощностей и скоростей вала электродвигателей серии 4А
Тип
электродвигателя
4А132М
4 А160
4А160М
4А180
4А180М
4А200М
4А200
4А225М
4А250
4А250М
4А280
4А280М
4А315
4А315М
4А355
4А355М
4АН160
4АН160М
4АН180
4АН180М
4АН200М
4АН200
4АН225М
4АН250
4АН250М
4АН280
4АН280М
4АН315
4АН315М
4АН355
4АН355М
Мощность, кВт,
3000 1
при синхронной скорости вращения,
1500 1
1000 1
Закрытое обдуваемое исполнение 1Р44
11
15
18,5
22
зо
37
45
55
75
90
110
132
160
200
250
315
11
15
18,5
22
30
37
45
55
75
90
ПО
132
160
200
250
315
Защищенное исполнение
|22
1зо
J37
45
| 55
70
F90
110
132
160
200
—
315
315
400
18,5
22
30
37
45
55
75
90
ПО
132
160
200
250
315
400
7,5
11
15
—
18,5
22
30
37
45
55
75
90
ПО
132
160
200
1Р23
—
—
18,5
22
30
37
45
55
75
90
НО
132
160
200
250
об/мин
750
5,5
7,5
И
—
15
18,5
22
30
37
45
55
75
90
ПО
132
160
—
—
15
18,5
22
30
37
45
55
75
90
110
132
160
200
Примечание. Обозначения электродвигателей, представленные в прил. 19
расшифровываются следующим образом: 4 — номер серии; А—материал станины
(алюминий); Н —защищенный; 132...355 мм — высота оси вращения; М —
установочный размер по длине корпуса.
310

2#. Программа для подбора насосов * ,
10 REM ПРОГРАММА "BN.BAS"
20 REM ПРОГРАММА ДЛЯ ПОДБОРА НАСОСОВ
30 REM СОСТАВИЛ 01.1987 Г. Б.Н.ЖИТЕНЕВ
АО DIM А8<50),А1С50),А2(50),К1<50),АЗ<50),А4<50),К2<50>
50 DIM В0С50),В1<50>,М<50) v
60 BIM В(50)
70 PRINT 'ВВОД В ДИАЛОГЕ ИЛИ ИЗ фАИЛА?<ИЗ ФАЙЛА-1,ВРУЧНУ»-0>*
80 INPUT R
90 IF R=l GO TO 320
10O PRINT 'ВВЕДИТЕ КОЛИЧЕСТВО НАСОСОВ*,
110 INPUT N
120 FOR 1=1 TO N
130 PRINT 'ВВЕДИТЕ МАРКУ'5 I;'-ГО НАСОСА'
140 LINPUT A«(I)
150 PRINT ВВЕДИТЕ ПАРАМЕТР AK*?I;')'
160 INPUT Aid)
170 PRINT 'ВВЕДИТЕ ПАРАМЕТР А2<*;1»'>'
ISO INPUT A2(I)
190 PRINT 'ВВЕДИТЕ ПАРАМЕТР А3<;1;')*
200 INPUT A3<I)
210 PRINT 'ВВЕДИТЕ ПАРАМЕТР А4<';1;')'
220 INPUT А4<1)
230 PRINT 'ВВЕДИТЕ КОЭФФИЦИЕНТ К1<';1;')*
240 INPUT KKI)
250 PRINT 'ВВЕДИТЕ КОЭФФИЦИЕНТ К2<';1;')'
260 INPUT K2(I)
270 PRINT 'ВВЕДИТЕ ДИАМЕТР РАБОЧЕГО КОЛЕСА НАСОСА В<'$1;*>#
280 INPUT В<1),
290 NEXT I
300 60 ТО 450
310 N=32
320 OPEN 'RZ.BAT' FOR INPUT AS FILE #1
330 N=32
340 INPUT #15B18
350 INPUT #i,B2S
360 input #1,вза
370 INPUT #1,В4Й
380 FOR 1=1 TO N
390 INPUT #I,AS<I>,AMI),A2<I) ,A3(I) ,A4<I),K1<I),K2<I>
400 NEXT I
410 OPEN 'B.BAT' FOR INPUT AS FILE #2
420 FOR 1=1 TO N
430 INPUT #2,1X1)
440 NEXT I
450 PRINT 'ВВЕДИТЕ РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ НАСОСА'
460 PRINT 'ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ НАСОСА, М КУБ./ЧАС
470 INPUT Q5
480 PRINT 'НАПОР НАСОСА, М '
490 INPUT Н5 \ N=32
500 FOR 1=1 ТО N
510 Q1=SQR<A3<I)/<K1<I>+A4(I>>)
520 Q2=SQR(AKI)/(K1(I>+A2(I))>
530 G3=SQR(A3(I)/<K2<I)-HVKI)))
540 G4=SGR<A1<I)/<K2<X)+A2<I)>)
550 IF GK=Q5 THEN IF G5<=Q2 THEN H1=K1 (1)*05л2
560 H2=A3 (I > -~A4 < I) *G5^2 \ SO TO 580
570 GO TO 590
580 IF Hi>=H5 THEN IF H5>=H2 SO TO 700
590 IF G2<=G5 THEN IF Q5<=Q4 THEN Hi=AKI)-A2<I)*Q5'42 \ GO TO 610
600 SO TO 620 ,
* Программа предусматривает ввод исходных данных в диалоговом режиме
иди из файла, записанного на диск.
311

610 Н2«АЗ(1)-А4<1)*05Л2 \ IF Н2<=Н5 THEN IF Н5<=Ш ВО ТО 700
620 IF Q5>=Q4 THEN IF Q5<=«3 THEN Hi=AiCI)-А2<1>*05л2 \ GO TO 640
630 GO TO 650
640 Н2=К2<1)*05Л2 \ IF H5>=*H2 THEN IF H5<=Hi GO TO 700
650 NEXT X
660 CLOSE #1
670 CLOSE #2
680 OPEN 'BR.DAT' FOR OUTPUT AS FILE &3
690 GO TO 840
700 OPEN 'BR.BAT' FOR OUTPUT A3 FILE #3
7Ю PRINT #3,'ВВЕДЕННЫМ ПАРАМЕТРАМ СООТВЕТСТВУЕТ НАСОСs* .Г
720 PRINT #3,АЙ<1)
730 PRINT #3,'C НОМИНАЛЬНЫМ ДИАМЕТРОМ - 'sIHI)
740 D1=D<I)*SSR<{H5+A2<I>*Q5A2>/A1<I))
750 PRINT #3
760 PRINT ИЗ,'РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ОБТОЧИТЬ ДО ДИАМЕТРА Д»';В1;' ММ*
770 P=«<D<I)-»1)/I>(I))*100
780 PRINT &3,'ЧТ0 СОСТАВИТ 'sPs'X'
790 PRINT #3,'НАСОСУ 'sA«<I>j' С РАБ. КОЛЕСОМ ДИАМ.'5»1;' ММ *
800 PRINT #3,'СООТВЕТСТВУЕТ ПАРАМЕТРЫ;'
810 А5=А1(D*(D1/ВCD>л2
820 PRINJT #3,'A0='?AS? ' A~'?A2a> * )
830 GO ТО 870
840 PRINT #3, ВВЕДЕННЫЕ ПАР.НЕ ЛЕЖАТ В ОПТИМАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ *
850 PRINT *3f'НАСОСОВ ТИПА "Д"'
860 CLOSE #3
870 STOP

21. Программа для анализа работы насосной станции второго
подъема в системе с башней *
10 REM ПРОГРАММА "N.BAS8'
20 RFM ПРОГРАММА ДЛЯ АНАЛИЗА СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ ВОД. СООРУЖЕНИЙ
30 REM ПОСТАВИЛ 01.1987 Г. Б.Н-ЖИТЕИЕВ
40 DIM QK25) ?Q2<25) 5Q3<25) ,Н(25) ,И1(25) ,НЗ(25) ,Н2<25) ,М(25>
50 DIM Н4<25>,HS(25)5Н6<25),А8<25>,N1<25>5N<25),А0(25),А(25>
60 DIM А2(25),В(25),А1(25),В0(25)
70 PRINT 'ВОДОПРОВОДНАЯ СЕТЬ С БАШНЕЙ В НАЧАЛЕ СЕТИ ИЛИ С КОНТР-
80 PRINT 'РЕЗЕРВУАРОМ (В НАЧАЛЕ -1» С К0НТРЕЗЕРВУАР0М -О)*
90 INPUT Е
100 PRINT 'ВВЕДИТЕ ИМЯ 1-ГО ФАЙЛА'
110 INPUT F1S
120 OPEN FIB FOR INPUT AS FILE #2
130 FOR 1=1 TO 24
140 INPUT #2,Q1(I),A3(I>SNI(I),A0(I),A1(I),BO(I>,B(I),M(I)
150 NEXT I
160 PRINT 'ВВЕДИТЕ ИМЯ I1-ГО ФАЙЛА'
170 INPUT F2S
180 OPEN F28 FOR INPUT AS FILE #4
190 INPUT #4,Q0,S29P,S4,S3,H1,F1,F2,P1
200 FOR I»i TO 24
210 Q3(I>*=Q0
220 NEXT X
230 H1(1)»H1
240 J*-l \ 1=0
250 1=1+1
260 A2(J)^AKI)/(N1<I))A2
270 IF AO(IXHKJ) THEN PRINT 'ПОДОБРАНЫ НАСОСЫ С МАЛЫМ НАПОРОМ' \ST®P
280 IF E=l THEN Q2 (I)=SQRC (AO<I >-Hl (J) ) / (A2 (D+S3+S4) ) \GOTO Э©#
290 Q2 ( I) =sSQR ( (АО (I ) -Hi (J) +P# (Ql (I) ) ~2*S2) / (A2 < I) +S3+S4+S2) )
300 H2<I)=(3.6*(Q2(I)~Q1(I)))/F1
310 H3 < I) = (3. 6* <Q3 ( I ) -G2 < I,> ) ) /F2
320 B0=B0(I)#Ni(I) \ B=<N1:(1)Л(1-М<1)))*В<1>
330 N(I)=B0+B*(Q2(I))~M(I)
340 Н4<1)=А0<1)-А2(1>*Ш2(1>>Л2
350 J=I + i
360 H1(J)=H1(I)+H2(I)~H3(I)
370 IF K24 SO TO 250
380 IF ABS(Hl(25)-Hi<i)XPi SO TO 37©
390 Hl=(Hl(l)+HK25))/-2
400 60 TO 230
410 Q«0 \ Q4=0
420 FOR 1=1 TO 24
430 GM3+QMI) \ Q4=64+Q2(I$ \ N=N+N(1)
440 H5=H5+H2(I) \ H6«H6+H3(I>
450 H5(I)=H5 \ H6(I)=H6
460 NEXT I
470 Vl^O \ V2=0 \ Z1=0 \ Z2«0
480 FOR 1=1 TO 24
490 IF H5(I)>0 SO TO 520
500 ©1=H5(I> \ IF BKV1 THEN V1=G1 \ SO TO 530
510 60 TO 530
520 62=H5<I) \ IF 62>V2 THEN V2«G2
530 IF H6(I)>0 GO TO 560
540 X1=H6<I) \ IF XKZ1 THEN Z1=X1 \ GO TO 570
550 BO TO 570
560 X2=H6(I) \ IF Х2>И THEN Z2=X2
570 NEXT I $
580 Wl=(V2-Vl)*Ft \ W2=*Z2-Z1)*F2
* Порядок подротовки исходных данных приведен в примере 1.4.
313

590 OPEN 'ST,DAT' FOR OUTPUT AS FILE #3
^OO L«0
610 PRINT #L,* РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ'
620 PRINT #L
630 PRINT #L,'
640 PRINT #L,* '
650 PRINT #L,'4ACbl МАРКА И ГЕОМЕТРИ-
660 PRINT #L,' ЗАТРАТЫ *
670 PRINT #L,'СУТОК K-BO РАБ. ЧЕСКАЯ ВЫ-
680 PRINT #L,' ЭЛЕКТРО-'
690 PRINT #L,' НАСОСОВ COTА ПОДЬ-
700 PRINT #L,' ЭНЕРГИИ,'
710 PRINT #L,' EMA , M
720 PRINT #L,' KBT«4*
730 PRINT #L,'
740 PR I NT #L , ' *
750 FOR 1=1 TO 24
760 PRINT #L,I;A«(I);N1(I); ШТ';Н1<1),Q2(I),H4<I),N<I)
770 NEXT I
780 PRINT #L,'
790 PRINT #L,' '
800 PRINT #L
S10 PRINT #L,'ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ЗА СУТКИ СОСТАВИТ ';N;' КВТ-Ч
820 PRINT #L,'ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ ЗА СУТКИ СОСТАВИТ ';Q*3.6;' М КУБ.'
330 PRINT #L,'ПОДАЧА НАСОСОВ ЗА СУТКИ СОСТАВИТ ';G4*3.6;' М КУБ;
840 PRINT #L,'РЕГУЛИРУЮЩИЙ ОБЬЕМ БАКА БАШНИ ';W1;'M КУБ-'
850 PRINT #L,'РЕГУЛИРУЮЩИЙ ОБЬЕМ Р Ч В ';W2;'M КУБ.'
860 PRINT #L,'ВЫСОТА БАКА БАШНИ ';V2-Vls' М '
870 PRINT #L,'ВЫСОТА Р Ч В ';Z2-Z1;' М '
880 IF Y=i ВО ТО 930
890 PRINT 'НУЖНА ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ РАСПЕЧАТКА ? СДА-1, НЕТ -О) '
900 INPUT Y
910 IF Y=l THEN L=3 \ BO TO 610
920 IF Y«0 GO TO 940
930 PRINT 'РЕЗУЛЬТАТЫ ВАШИХ РАСЧЕТОВ ЗАПИСАНЫ НА ДИСК В ФАЙЛ ST.ВАТ*
940 CLOSE #2
950 CLOSE #3
960 CLOSE #4
970 STOP
ПОДАЧА
НАСОСОВ,
Л/С
НАПОР
НАСОСОВ^
М

22. Программа для анализа работы насосной станции второго
подъема в безбашенной системе водоснабжения
10 REM ПРОГРАММА "REG.ВAS"
20 REM РАБОТА НАСОСНОЙ СТАНЦИИ II-ГО ПОДЬЕМА В БЕЗБАШЕННОИ
30 REM СИСТЕМЕ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
40 REM СОСТАВИЛ 01.1987 Г- Б.Н.ЖИТЕНЕВ
50 DIM QK24) ,Q3<24) ,05(24) ,HI (24) ,N1(24) ,N9(24)
60 DIM H2(24)
70 PRINT ' ВВОД В ДИАЛОГЕ ИЛИ ИЗ ФАЙЛА ? (1-фАИЛ,О-ДИАЛОГ )'
80 INPUT R \ IF R=0 GO ТО 150
90 OPEN 'PS.DAT' FOR INPUT AS FILE #3
lOO INPUT #3,S2,P,S4,S3,Z1,Z2,Q0,H0,W
110 FOR 1=1 TO 24
120 INPUT #3,Q1(I)
130 NEXT I
140 GO TO 340
150 PRINT 'ВВЕДИТЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И ПАРАМЕТР СЕТИ S2, Р'
160 INPUT S2,P
170 PRINT 'ВВЕДИТЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ВОДОВОДА fS4' \ INPUT S4
ISO PRINT 'ВВЕДИТЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОММУНИКАЦИИ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ ,S3*
190 INPUT S3
200 PRINT 'ВВЕДИТЕ ОТМЕТКУ ЗЕМЛИ В ДИКТУЮЩЕЙ ТОЧКЕ, М*
210 INPUT Z1
220 PRINT 'ВВЕДИТЕ СРЕДНЮЮ ОТМЕТКУ ВОДЫ В РЧВ, М'
230 INPUT Z2
240 PRINT 'ВВЕДИТЕ ТРЕБУЕМЫЙ НАПОР В ДИКТУЮЩЕЙ ТОЧКЕ,М'
250 INPUT НО
260 PRINT 'ВВЕДИТЕ ПЛОЩАДЬ РЧВ, М КВ.'
270 INPUT W
280 PRINT 'ВВЕДИТЕ ПОДАЧУ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ 1-ГО ПОДЬЕМА' \ INPUT QO
290 FOR 1=1 ТО 24
300 PRINT 'ВВЕДИТЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ В * jI? * ЧАС
310 INPUT QKI)
320 Q3(I)=Q0
330 NEXT I
340 FOR 1=1 TO 24
350 HKI)=Z1-Z2-3.6»((Q3<I)-Q1(I)))/W+H0+Q1(I)^2*<S3+S4+S2<1-P>)
360 NEXT I
370 M5=0
380 FOR 1=1 TO 24
390 IF H1(I)>M5 THEN M5=H1(I) \ J=I
400 NEXT I
410 PRINT 'НАИБОЛЬШИЙ ТРЕБУЕМЫЙ НАПОР СОСТАВЛЯЕТ ';MS;' М *
420 PRINT 'НАСОСЫ ПРИ ЭТОМ ДОЛЖНЫ ПОДАВАТЬ ';Q1(J>;* Л/С
430 PRINT
440 PRINT ПО КАТАЛОГАМ ОПРЕДЕЛИТЕ МАРКУ НАСОСА И ЕГО ПАРАМЕТРЫ*
450 PRINT
460 PRINT 'ВВЕДИТЕ МАРКУ НАСОСОВ ' \ INPUT Ай
470 PRINT 'ВВЕДИТЕ ПАРАМЕТРЫ НАСОСОВ А0»А1,B0,B,M,N4*
480 INPUT A0,A1,B0,B,M,N4 \ М1=0
490 FOR 1=1 ТО 24
500 IF Q1(I)>M1 THEN M1=Q1U> \ N5*1
510 NEXT I
520 Q4=SQR((A0-M5)/Al)
530 N0=INT(M1/Q4) \ N6-NO+1
540 PRINT 'НА НАСОСНОЙ СТАНЦИИ СЛЕДУЕТ УСТАНОВИТЬ*5N6;'НАС* -
550 PRINT 'ВВЕДИТЕ ЧИСЛО РЕГУЛИРУЕМЫХ НАСОСОВ'
560 INPUT N7 .
570 N8=N6-N7 \ N2=0
580 IF N7=0 GO TO 750
590 IF N8=0 GO TO 820
600 FOR 1=1 TO 24
610 IF AO<Hl(I) THEN PRINT 'ПОДОБРАНЫ НАСОСЫ С МАЛЫМ НАПОРОМ'\STOP
315

«420 U»SQK( <AO-Hl (I) ) / <Al/N8^2) )
-430 U1»U*N8
640 U2=Ql4l)-Ul
650 IF Q2<0 GO TO 690
660 U3=<QKI>-U1)/N7
670 N9<I)=N4*SQR<<H1(I) + <A1/N7^2))*(U3'V2))/A0)
<e>80 U4=l - 03*N7* <BO* < (N9 (I) /N4)^2) *B* < (N9U > /N4"4 <2-M> > * ШЗЛМ> )
690 и5~М8*<В0+((Ы8л<1-М))*В*(И>лМ))
700 NKI>=U5+U4
710 N2=N2+N1(I>
720 Q=Q+U1-HJ2
730 NEXT I
740 BO TO 900
750 FOR 1=1 TO 24
760 H2(I)=A0-<A1/<N8^2)*((Q1(I)/NS>>^2)
770 Ni(I)=N8*(S0+B*(Ql(I)AM))
780 N2=N2+NKI>
790 Q«£N-Q1 <I)
800 NEXT I
aio SO TO 900
£20 FOR 1=1 TO 24
S30 Q5(I)=QKI)/N7
840 N9a>=N4«SQR<<Hi<I)-M<Al/<N7~2>)*<Q5<I>-42>))/A0>
S50 U4«1.03*N7*<BO*<<N9CI)/N4)^2)+B*(<N9<I)/N4)>4<2--H>)*<U3',4M))
860 NKI)»U4
870 N2=N2+NltI>'
S80 Q«Q+Q5<I>*N7
890 NEXT I
900 OPEN 'VD-I>AT' FOR OUTPUT AS FILE #1
910 L=0
920 IF N7=0 GO TO 1080
930 PRINT #L,' РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ ' ,
940 PRINT #L,'
950 PRINT #L, 'ЧАСЫ', 'ВОДОПОТРЕБЛmJ* f 'ТРЕБУЕМЫЙ' , 'ЧИСЛО ОБОР. ' , ПОТР. МОЩНОСТЬ*'
960 PRINT $L,'СУТОК','M КУБ.','НАПОР,М ','РЕГУЛИР.НАС',' КВТ'Ч'
970 PRINT #L„ '—
980 FOR I«i TO 24
990 PRINT *L,I9QlCI),Hi<I>yN9<I)fNlCI>
lOOO NEXT I ,
10J О PRINT #L, '
1020 PRINT #LV'HA СТАНЦИИ УСТАНОВЛЕНО';N65'НАСОСОВ ТИПА ';АЙ
1030 PRINT #L,'РЕГУЛИРУЕТСЯ ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ 'jN7§' НАСОСОВ'
1040 PRINT #L, ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ЗА СУТКИ СОСТАВИТ';N25'КВТ-Ч'
Ю50 PRINT #L,'ПОДАЧА НАСОСОВ ЗА СУТКИ СОСТАВИТ '?Q*3.6;' М КУ^/СУТКИ'
1060 IF L~l GO ТО 1250
1070 GO ТО 1220
1080 PRINT #!_,' * РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ'
1090 PRINT #L, '
IIOO PRINT #L, 'ЧАСЫ', 'ВОДОПОТРЕБЛ.,' , 'ТРЕБУЕМЫРГ , 'НАПОР*, 'ПОТР.МОЩНОСТЬ*
1110 PRINT #L,'СУТОК','М КУБ.','НАПОР, Н ','НАСОСОВ, М ','КВТ*Ч'
ИЗО FOR 1=1 ТО 24
1140 PRINT #L,I,G1<I>,H1<I),H2<I>,NKI)
1150 NEXT I
1160 PRINT tfL, '
1170 PRINT #L,'HA СТАНЦИИ УСТАНОВЛЕНО'5N65'НАСОСОВ ТИПА ';АЙ
1180 PRINT #L,'РЕГУЛИРУЕТСЯ ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ 'sN7g' НАСОСОВ'
1190 PRINT #L,'ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ЗА СУТКИ СОСТАВИТ'|N2$'КВТ»Ч'
1200 PRINT #L,'ПОДАЧА НАСОСОВ ЗА СУТКИ СОСТАВИТ '5*3*3.65' М КУ^/СУТКИ'
1210 IF L=l GO ТО 1250
1220 PRINT 'ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ НУЖНА РАСПЕЧАТКА РЕЗУЛЬТ.РАСЧЕТА ? <ДА-1,НЕТ~0)'
1230 INPUT L \ IF L=l GO ТО 920
1240 GO ТО 1260
1250 PRINT 'РЕЗУЛЬТАТЫ ВАШИХ РАСЧЕТОВ ЗАПИСАНЫ В ФАЙЛ VD.DAT '
1260 CLOSE «1
1270 STOP
316

23. Программа для расчета подачи воды из скважин *
10 REM ПРОГРАММА "SK.BAS"
20 REM ПРОГРАММА ДЛЯ РАСЧЕТА ПОДАЧИ НАС.ИЗ НЕСКОЛЬКИХ СКВАЯИН
30 REM СОСТАВИЛ 01.1987 Г. Б.Н.ЖИТЕНЕВ
40 DIM Ql<15),Bl<15),Sl<15),S3C15),S2(i5,iO),A0<13)fAl<i3>
50 DIM Q4(i5)
АО DIM Q<15,10)
70 PRINT 'ВВЕДИТЕ КОЛИЧЕСТВО СКВАЖИН N' \ INPUT N
80 PRINT 'ВВЕДИТЕ ДОПУС.ПОГРЕШНОСТЬ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОДАЧИ НАСОСА *Г
90 INPUT W
100 PRINT 'ВВОД В ДИАЛОГЕ ИЛИ ИЗ фАИЛА ДАННЫХ ? <1-ДИАЛОГ, 0-«АИЛ>'
110 INPUT R4
120 IF R4=l SO ТО 190
130 OPEN 'SK.BAT' FOR INPUT AS FILE #1
140 3~1
150 FOR 1=1 TO N
160 INPUT #1,Q1(I),B1(I),S1<I),A0(I),A1<I),H1(I),S3<I),0(I,J)
170 NEXT I
180 BO TO 380
190 J~i
200 FOR 1=1 TO N
210 PRINT 'ВВЕДИТЕ УДЕЛЬНЫЙ ДЕБИТ'?I;'- СКВАЖИНЫ'
220 INPUT QUI)
230 PRINT 'ВВЕДИТЕ КОЭФ.,УЧИТЫВ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ';I 5'-ОИ СКВАЖ.'
240 INPUT SKI)
250 PRINT ВВЕДИТЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОММУНИКАЦИИ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ* )
260 PRINT 'НА';1;'-0И СКВАЖИНЕ'
270 INPUT SI CI)
280 PRINT 'ВВЕДИТЕ ПАРАМЕТРЫ НАСОСА АО,А1 НА';!;' ~0И СКВАЖИНЕ'
290 INPUT A0(I),A1(I)
ЗОО PRINT ВВЕДИТЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКУЮ ВЫСОТУ ЛОДиЕМА ЖИДКОСТИ,HI'
310 INPUT Hid)
320 PRINT ВВЕДИТЕ СОПР.ОБЩИХ УЧАСТКОВ СКВАЖИН ДЛЯ';1%'-СКВАЖ.*
ЗЗО INPUT S3<I>
330 PRINT 'ВВЕДИТЕ ДЕБИТ';I;'-СКВАЖИНЫ В ПЕРВОМ ПРИБЛИЖЕНИИ'
350 J*=l
ЗбО INPUT Q<I,J)
370 NEXT I
380 K~!0 \ V«i
390 FOR J=l TO К
400 S«0
410 FOR 1=1 TO N
420 S=S*Q<I9J)
430 NEXT I
440 F=*0
450 FOR 1=1 TO N
460 H=I-1
470 S4CI)=S4<M)+Q<M,J)
480 R(I) = (S-S4<I))"42*S3(I)
490 F«F+RCI)
500 S2<I5J)=F/QCI,a)A2
510 NEXT I
520 FOR I=* TO N
530 L«SQR(<l/Ql<I)*Bl<I))^2+4*<A0<X)-Hl<I))*<SKI)+Al(I)+S2(r,J)))
540 V«J+1
550 Q<I,V)=<L-1/<Q1(I)*B1<I)))/<2*(S1<I)+A1<I)+S2(I,J)))
560 R=3-i \ NEXT I
570 IF JЖ BO TO 600
580 IF ABS(Q(IVJ>H3(I9R)XU BO TO 620
590 NEXT J
600 PRINT 'ТРЕБУЕМАЯ ТОЧНОСТЬ HE ДОСТИГАЕТСЯ-c
6Ю STOP
620 OPEN 'RZ.DAT' FOR OUTPUT AS FILE #3
317

630 т=о
ЬЛО PRINT #Т,* РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА'
650 PRINT #Т
660 PRINT #Т,'
670 PRINT #Т,'НОМЕР ','ПОДАЧА','ПОНИЖЕНИЕ'
680 PRINT #Т,'СКВАЖИНЫ','НАСОСА','СТАТ.УРОВНЯ'
690 PRINT #Т,
700 FOR 1=1 ТО N
710 H2(I)=Q<I,J)/Q1(I)
720 PRINT *TVI,Q(I,J),Н2<1)
730 NEXT I
740 PR I NT #T , ' *
750 PRINT
760 IF R5«l GO TO 800
770 PRINT 'ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ НУЖНА РАСПЕЧАТКА ? <ДА-1, НЕТ-О)'
780 INPUT R5 \ IF R5=l THEN T«3 \ SO TO 640
790 BO TO 810
800 PRINT 'РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ ЗАПИСАНЫ НА ДИСК В фАИЛ RZ.DAT'
8Ю CLOSE #3
820 STOP
* При реализации программы машина запрашивает у пользователя
количество скважин и допускаемую погрешность в вычислении подачи насоса. Затем
происходит выбор режима ввода. При вводе данных из файла он должен быть
предварительно записан на диск с именем «SK. DAT». Порядок формирования
файла исходных данных — в строке 160 программы.
Принятые обозначения переменных величин ( для £-й скважины): q — Q1 (1) —
удельный дебит; (3 —В1(1) —коэффициент взаимодействия, учитывающий
снижение дебита; а0> я2 —А0(1), А1 (1) —параметры характеристики насоса; Яг—
HI(1) —геометрическая высота подъема воды; SB—S3(l) —сопротивление
участков водовода (см. рис. 1.46); Qr—Q(l, I) —подачи насосов в первом приближении
(любые положительные числа, отличные от нуля).
Результаты расчетов по указанию пользователя записываются на магнитный
диск в файл «RZ. DAT».

ЛИТЕРАТУРА
1. Абрамов Н. Н. Водоснабжение.— М.: Стройиздат, 1982.
2. Арутюнян К. Г., Смирнов В. П. Применение шнековых насосов для
перекачки сточных вод и их осадков.— М.: Стройиздат, 1977.
3. Белан А. Е., Хоружий П. Д. Технико-экономические расчеты водопроводных
систем на ЭВМ.— Киев: Вища шк., 1979.
4. Брежнев В. И., Воробьев В. Ф., Кедровский В. К. Эксплуатация
водопроводных сооружений. — М.: Стройиздат, 1973.
5. Залуцкий Э. В., Петрухно А, И. Насосные станции. Курсовое
проектирование.— Киев: Вища шк., 1987.
6. Гидон Л. М. Монтаж воздушных компрессорных станций.— М.: Стройиздат,
1983.
7. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.— М.: Гос-
энергоиздат, 1960.
8. Ильин В. А. Телеуправление и телеизмерение.— М.: Энергия, 1974.
9. Канализация/С. В. Яковлев, Я. А. Карелин, А. И. Жуков, С. К. Колоба-
нов.— 5-е изд., перераб. и доп.—М.: Стройиздат, 1976.
10. Караваев А. Е. Очерк по истории развития лопастных насосов.— М.: Энерго-
издат, 1958.
11. Карелин В. Я. Кавитационные явления в центробежных и осевых насосах.—
М.: Машиностроение, 1975.
12. Карелин В. Я., Минаев А. В. Насосы и насосные станции.— М.: Стройиздат,
1986.
13. Карелин В. Ям Новодережкин Р. А. Насосные станции с центробежными
насосами.— М.: Стройиздат, 1983.
14. Карнаухов В. А. Монтаж, наладка и эксплуатация насосных установок.—
Киев: Буд1вельник, 1976.
15. Курганов А. М., Федоров Н. Ф. Справочник по гидравлическим расчетам
систем водоснабжения и канализации.— Л.: Стройиздат, 1973.
16. Лобачев П. В., Шевелев Ф. А. Измерение расхода жидкостей и газов в
системах водоснабжения и канализации.— 2-е изд., перераб. и доп.— М.:
Стройиздат, 1985.
17. Логинов В. П., Шуссер Л. М. Справочник по сельскохозяйственному
водоснабжению/Под ред. В. С. Оводова.— М.: Колос, 1980.
18. Ломакин А. А. Центробежные и осевые насосы.— М.; Л.: Машиностроение,
1966.
19. Лопастные и роторные насосы. Каталог.— М., 1977.
20. Насосы и компрессоры / С. А. Абдурашитов, А. А. Тупиченков, И. М.
Вершинин, С. М. Тененгольц.—М.: Недра, 1974.
21. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений / А. С. Москви-
тин, Б. А. Москвитин, Т. М. Мирончик, Р. Г. Шапиро; Под ред. А. С. Москви-
тина.— М.: Стройиздат, 1979.
22. Попкович Г. С., Гордеев М. А. Автоматизация системы водоснабжения и во-
доотведения.— М.: Высш. шк., 1986.
23. Расчет водопроводных сетей / И. Н. Абрамов, М. М. Поспелова, М. А. Сомов
и др.— 4-е изд.— М.: Стройиздат, 1983.
24. Рычагов В. В., Флоринский М. М. Насосы и насосные станции.— М.: Колос,
1975.
•319

25. Сидоров М. Д. Справочник по воздуходувным и газодувным машинам.—
М.: Машгиз, 1962.
26. Скважинные насосные установки для воды. Каталог.— М., 1977.
27. СНиП 2.04.02—84. Водоснабжение. Наружные ' сети и сооружения.— М.:
Стройиздат, 1985.
28. СНиП 2.03.04.—85. Канализация. Наружные сети и сооружения.— М.: ЦИТП
Госстроя СССР, 1986.
29. СНиП И-33—75. Нормы проектирования. Отопление, вентиляция и
кондиционирование воздуха.— М.: Стройиздат, 1976.
30. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением/Д. Ф. Гуревич,.
О. Н. 3арийский, С. И. Косых и др.; Под общ. ред. С. И. Косых.— Л.:
Машиностроение, 1982.
31. Френкель М. И. Поршневые компрессоры.— М.: Машиностроение, 1969.
32. Черкасский В. М. Насосы, вентиляторы, компрессоры.—М.: Энергоатомиз-
дат, 1984.
33. Шевелев Ф. А., Шевелев А. Ф. Таблицы для гидравлического расчета
водопроводных труб.— 6-е изд., доп. и перераб.— М.: Стройиздат, 1984.

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ*
Автоматизация 276—277
Вакуумметр 259
Вакуум-насос водокольцевой 159—
160
Вакуум-реле 280
Вал насоса 90
Вместимость водонапорной башни
регулирующая 71—79
Водомеры 258—259
Водоподъемник воздушный 136—139
Водопровод хозяйственно-питьевой
261—262
Водоснабжение техническое 262
Воздуходувка 11
—водокольцевая 160
— центробежная многоступенчатая 160
Выключатели масляные 272
баковые 272
горшковые 272
Высота всасывания насоса 27
вакуумметрическая 27—29
геометрическая 27—29
— самовсасывания насоса 30
Датчики 278
Дросселирование 53
Задвижки 252—254
— клиновые 252
— параллельные 252
— с выдвижным шпинделем 252—
253
— с невыдвижным шпинделем 252—
253
Запуск и остановка центробежных
насосов 118—119
Затворы дисковые поворотные 254—
255
Затраты капитальные 285
— эксплуатационные 286
Изменение частоты вращения
рабочего колеса насоса 55—56
с помощью
промежуточных передач 56—58
Изоляторы 274
Испытания центробежных насосов
кавитационные 114— 115
энергетические 110—114
Кавитация 29
Клапаны обратные поворотные
безударные 256—257
многодисковые 256
однодисковые 256
приемные 257
Колесо рабочее 86—89
закрытое 128—129
открытое 128—129
с двусторонним входом 87
с односторонним входом 86—
87
Колпак воздушный 144
всасывающий 144
нагнетательный 144
Компаж 67
Компрессоры осевые 158
— пластинчатые (шиберные) 160—
164
— поршневые 164—165
— центробежные шестиступенчатые
156—158
Коэффициент быстроходности 33
— напора 132
— неравномерности подачи 142
— подмешивания 132
—полезного действия насоса 14
гидравлический 14, 24
механический 14
объемный 14
— статического напора 24—25
Лопатки, загнутые вперед 25—26
назад 25—26
— с радиальным выходом 25
Манометры 259
Машины водокольцевые 159—160
— воздуходувно-компрессорные
динамические 156—159
— воздуходувные 154— 155
— компрессорно-воздуходувные 242
подача 242
— компрессорные 154
динамические 154 ,
объемные 154 «
Метод аналитический 52—53
— графический 51—52
Мощность насоса 14
полезная 14
Муфта гидравлическая 56—57 ■
— электромагнитная 57—58
* Составила Э. Н. Капрова
321

Напер 12
— манометрический 12—13
— насоса вихревого 129
осевого теоретический 122—123
— требуемый 13—14
Насос 11
— вибрационный (гидроподъемник)
136
типа ВП4-1 136
— винтовой 150
— вихревой 128
самовсасывающий 131
— диагональный (полуосевой) 128
— диафрагменный 148
— многоступенчатый горизонтальный
99
. — типа МС 99
М 99
МД 99
— объ^емный^-О^--
~—"одновинтовой вертикальный 150
— осевой 121
■ жестколопастный 124
поворотно-лопастный 124
с вертикальным расположением
вала 121
типа О 124
^ОП 125
— переносной ГНОМ 108
— пластинчатый шиберный 152
— плунжерный 146
-— струйды!)[ 131
— трехв|инт,овой с односторонним
подводом перекачиваемой среды
151
— центробежный вертикальный типа
В 102
канализационный типа СДВ
106
погружной типа ЭЦК
107—108
горизонтальный
канализационный типа СД 101
с двусторонним входом типа
Д96
запуск и остановка 118—119
испытания кавитационные 114—
115
энергетические 110—114
консольный одноступенчатый
типа К 93—94
моноблочный 94
типа ХО 96
Насос-дробилка горизонтальный
центробежный 101—102
Насосы зубчатые 148
коловратные 149—150
шестеренные 148— 149
шланговые 150
— многоступенчатые 16—17
— одноколесные (одноступенчатые)
15, 17
322
— поршневые 140
графики подачи 141—143
двустороннего действия ПР-5/6
146
конструкции 146
одностороннего действия 140—
141
— с двусторонним входом 16, 17, 35
— скважинные 102
погружные 104—106
полупогружные 102—104
— шнековые (гидроподъемники)
133—136
Определение режимов параллельно
работающих насосов 62—64
Отводы 88—90
— спиральные 88
Отчисления амортизационные 286—
287
Плашка 116
Подача насоса 12
действительная 26—27, 124, 142
диафрагменного средняя 148
идеальная 26, 123, 144
одновинтового 150
осевого действительная 124
идеальная 123
пластинчатого 153
поршневого 141 —143
действительная 142
идеальная 144
регулирование 144
трехвинтового 151
шестеренного средняя 149
шлангового 150
Подбор насосов с помощью ЭВМ
68—71
Подвод (подводящее устройство) 8S
Подобие насосов геометрическое 30
динамическое 31
кинематическое 31
Подпор 121
Подстанция трансформаторная 268
закрытая 269
комплектная 269
открытая 269
Подшипники 91
Работа насоса параллельная 58—64
полезная 14
последовательная 64—66
удельная 14
Разъединители 272—273
Расходомер 258
Регулирование подачи задвижкой:
53—54
изменением частоты вращения
рабочего колеса 54—55
Резервуар приемный 228

Реле 278
— времени 280
— давления 278
— напряжения 281
— струйное 279
— термическое 279
— уровня 278
— электромагнитное 280
Ремонт насосного агрегата
аварийный 120
капитальный 120
текущий 120
Репер 116
Решетка сороудерживающая 230—
232
— элементарных профилей 121—122
Решетки-дробилки 234
Система дренажная 262—263
Смазка насосных агрегатов 119
Сооружение водозаборное 185
напор 186—187
общая схема 185
подача 186—188
режим работы 185
Сопротивление водовода 49
— трубопровода 49
Станции воздуходувные 242
подача 242
— насосно-компрессорные
водопроводные 215—216
— насосные второго подъема 166, 191
водопроводные 210—212
— здания 204
определение напора 195—
198
подача 192—193
— режимы работы 191
типовая 212
канализационные 218
главные 218
местные 218
напор 225
размещение 220
районные 218
регулирующая вместимость
222—225
режим работы 221
с вертикальными насосами
239
с горизонтальными насосами
236—239
первого подъема 166
берегового типа 181—183
здания 178—181
на подземных источниках
188
напор 170
оборудование 170—171
подача 169—170
режимы работы 168—170
схемы 167—168
__ типовая 184
повысительные 166, 215
циркуляционные 166, 212—215
Точка мертвая верхняя 141
нижняя 141
— рабочая (режимная) 51
Трансформатор 269
— измерительный напряжения 273
тока 273
Трубопроводы всасывающие 173—
175, 203, 227—228
— напорные 175—178, 203—204, 227
схемы переключения 178, 204
Уплотнения 90—91
— сальниковые 90
Установка центробежных насосов
115—118
Установки маслонапорные 263
— пневматические переменного
давления 216—217
постоянного давления 216
Устойчивость работы насоса в сети
66—68
Устройства сужающие 258—259
Устройство распределительное 270
закрытое 270—271
■ открытое 270—271
Характеристика насоса дроссельная
62
— трубопровода 48
Характеристики механические насоса
266
рабочей машины 266
электродвигателя 266
— насоса 35
— — в виде аналитических
зависимостей — 40—41
графические 35—40
кавитационные 42, 114—115
универсальные 41, 124
Шины сборные 273
Шнек 133—134
Щиты низковольтные
распределительные 274
— управления 274
Электродвигатели асинхронные 264—
265
— выбор мощности 266
— методы запуска 267
— механические характеристики 266
— синхронные 265
Электронасос погружной
вертикальный типа ЦМФ 108
Эрлифты 136—139, 215—216
Эрозия кавитационная 29
Эффект диффузорный 22
323

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Основные обозначения ..... . 5
Введение 7
ЧАСТЬ I. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ЖИДКИХ И
ГАЗОВЫХ СРЕД 15
1. Центробежные насосы 15
1.U Принцип работы и схемы центробежных насосов основных видов 15
1.2. Классификация центробежных насосов 17
1.3. Движение жидкой среды в рабочем колесе насоса. Параллелограммы
и треугольники скоростей 18
1.4. Основное уравнение работы центробежного насоса (уравнение
Эйлера) 21
1.5. Влияние угла выхода потока на напор насоса. Формы лопаток . . 25
1.6. Идеальная и действительная подачи насоса 26
1.7. Высота всасывания. ]£авитация 27
1.8. Подобие насосов и формулы пересчета основных параметров . . 30
1.9. Коэффициент быстроходности . N 33
1.10. Характеристики центробежных насосов 35
1.11. Влияние частоты вращения рабочего колеса насоса на его
характеристики 43
1.12. Влияние диаметра рабочего колеса насоса на его характеристики
(обточка рабочего колеса) 45
1.13. Работа центробежных насосов в системе трубопроводов. Подбор
насоса , 48
1.14 Регулирование подачи центробежных насосов 53
1.15. Совместная работа группы центробежных насосов в системе
трубопроводов 58
1.16. Использование вычислительной техники для расчета режимов
работы центробежных насосов 68
1.17. Основные детали и конструктивные узлы центробежных насосов 86
1.18. Сила осевого давления и способы ее уравновешивания ... 91
1.19. Горизонтальные центробежные насосы 93
1.20. Вертикальные центробежные насосы 102
1.21. Испытание центробежных насосов 110
1.22. Монтаж и эксплуатация центробежных насосов 115
2. Осевые насосы 121
2.1. Схема и принцип работы осевых насосов 121
2.2. Элементы теории, напор и подача осевых насосов 121
2.3. Характеристики осевых насосов. Регулирование подачи . . . 124
2.4. Конструкция и маркировка осевых насосов 124
3. Насосы трения 128
3.1. Вихревые насосы 128
3.2. Струйные насосы ' 131
324

3.3. IIIiii'MiiiNi' iiiu'di'iii (гидроподъемники) 133
3.4. Ви6р;щмонш»Ц' насосы (гидроподъемники) 136
3.5. Воздушные нодонодъсмимки (эрлифты) 136
4. Объемные иасосы 140
4.1. Общие сведения 140'
4.2. Поршневые насосы 140
4.3. Плунжерные насосы 146)
4.4. Диафрагменные насосы 148
4.5. Зубчатые насосы 148
4.6. Винтовые насосы 150
4.7. Шиберные иасосы 152
5. Машины для перекачивания и сжатия газов 154
5.1. Общие сведения о воздуходувных и компрессорных машинах . . 154
5.2. Динамические воздуходувно-компрессорные машины . . . . 156<
5.3. Объемные воздуходувки и компрессоры 159
ЧАСТЬ II. НАСОСНЫЕ И ВОЗДУХОДУВНЫЕ СТАНЦИИ ,,.«.,. 166
6. Насосные станции систем водоснабжения 16в
6.1. Классификация водопроводных насосных станций 166
6.2. Насосные станции первого подъема на поверхностных источниках 167
6.3. Насосные станции первого подъема на подземных источниках . . 185
6.4. Насосные станции второго подъема . 191
6.5. Циркуляционные и повысительные насосные станции . . . . 212
6.6. Насосыо-компрессорные водопроводные станции 215-
* 6.7- Насосные станции с пневматическими установками 216
7. Насосные станции систем водоотведения (канализационные) . . . 218
7.1. Классификация и схемы канализационных насосных станций . . 218
7.2. Выбор места размещения канализационных насосных станций . . 220-
7.3. Режим работы и подача канализационных насосных станций . . 221
7.4. Определение регулирующей вместимости приемного резервуара 222
7.5. Определение напора канализационных насосных станций . . . 225
7.6. Выбор основных и резервных насосов 225
7.7. Особенности расчета и конструирования всасывающих и напорных
трубопроводов 227
7.8. Приемные резервуары и их оборудование 228
7.9. Здания канализационных насосных станций 235
7.10. Особенности насосных станций для перекачивания ила . . . 236
7.11. Примеры канализационных насосных станций 236
8. Воздуходувные станции 242
8.1. Назначение воздуходувных станций и определение их основных
технических параметров 242
8.2. Подбор и компоновка основного и вспомогательного оборудования 245
8.3. Примеры компрессорно-воздуходувных станций 250'
9. Вспомогательное оборудование насосных и воздуходувных станций . . 25 L
9Л. Арматура трубопроводов 251
9.2. Оборудование для заливки насосов перед их запуском 259-
9.3. Насосные установки хозяйственно-питьевого и технического
водоснабжения на собственные нужды 261
9.4. Дренажные и маслонапорные установки 262
9.5. Подъемно-транспортное оборудование 263
325

10. Электрооборудование и электроснабжение насосных и воздуходувных
станций 264
10.1. Электродвигатели, применяемые для привода насосов и
воздуходувок 264
10.2. Трансформаторные подстанции 268
10.3. Силовые трансформаторы и методика их подбора .... 26£
10.4. Высоковольтные распределительные устройства 270
10.5. Низковольтные распределительные устройства 274
11. Автоматизация и телемеханизация насосных и воздуходувных станций 276
11.1. Общие сведения, об автоматизации технологических процессов
станций 276
11.2. Основные элементы систем автоматизации . 278
11.3. Схемы автоматизации управления насосными агрегатами . . 281
11.4. Телемеханическое управление насосными и воздуходувными
станциями . 283
12. Технико-экономические расчеты и показатели при проектировании
станций 285
12.1. Структура затрат при технико-экономическом расчете . . . 285
12.2. Вариантный метод проектирования 287
12.3. Основные технико-экономические показатели 287
Приложения 289
Литература 319
Предметный указатель 321
7 ,

Учебное издание
Карасев Борис "Васильевич
НАСОСНЫЕ И ВОЗДУХОДУВНЫЕ СТАНЦИИ
Заведующий редакцией А, Ф. Зиновьев
Редактор Э. Я. Капрова
Младший редактор А. П. Берлина
Художник переплета В. Л. Ярошевич
Художественный редактор Б. Н. Балентович
Технический редактор М. Н. Кислякова
Корректор В. В. Неверко
ИБ № 2929
Сдано в набор 20.07.89. Подписано в печать 22.01.90. AT 03514. Формат 60X90/16.
Бумага тип. № 1. Гарнитура литературная. Высокая печать. Усл. печ. л. 20,5. Усл.
кр.-отт. 20,5. Уч.-изд. л. 22,12. Тираж 3000 экз. Заказ 1183. Цена 1 р. 20 к.
Издательство «Вышэйшая школа» Государственного комитета БССР по печати.
220048, Минск, проспект Машерова, 11.
Типография им. Франциска Скорины издательства «Навука i тэхшка». 220600, Минск,,
ул. Жодинская, 18.

ч
Карасев Б. В.
К 21 Насосные и воздуходувные станции: Учеб. для вузов.—
Мн.: Выш. шк., 1990.— 326 с: ил.
ISBN 5-339-00364-7.
Рассматриваются теоретические вопросы устройства, работы и
проектирования насосных и воздуходувных станций. Дается характеристика
современного отечественного оборудования для перекачки жидких и
газообразных сред.
Для студентов вузов специальности «Водоснабжение, канализация,
рациональное использование и охрана водных ресурсов».
3309000000—004
К '39—90 ББК 38.761я73
М30'4(03)—90