Погружные насосы для перекачки стоков
Повышение качества жизни, условий труда и его охраны, на фоне имеющих место стихийных бедствий, аварий, угроз вандализма, терроризма, а также роста цен на энергоносители, электроэнергию и перебоев с ее подачей, налагает новые требования на выбор насосов для станций перекачки сточных вод.Сегодня требуется:
– надежность и бесперебойность работы агрегатов, в том числе при аварийных и стихийных затоплениях станций;
– отсутствие при них штатного персонала;
– исключение аварийных выпусков;
– минимум шума при работе;
– максимум недоступности к оборудованию посторонних лиц;
– приспособляемость к колебаниям притока;
– высокая энергоэффективность.
Можно ли найти насосы, полностью отвечающие данным требованиям? Едва ли. Но им наиболее соответствуют центробежные погружные агрегаты. Не потому ли ведущие насосные фирмы все больше ориентируются на производство именно погружных электронасосов? А наиболее прогрессивные потребители предпочитают их при строительстве новых и модернизации старых канализационных насосных станций (КНС). Например, водоканал города Стокгольма обслуживает 350 КНС, и ни на одной (!) из них не осталось традиционных насосов – все погружные. Кстати, операторы там отсутствуют вообще, а с обслуживанием всех станций справляются лишь четыре сменные мобильные бригады по 2 человека.
За счет каких технических отличий погружные канализационные насосы наиболее соответствуют требованиям сегодняшнего дня? Прежде всего, это герметичность всех электрических узлов агрегата, что позволяет ему бесперебойно, в отличие от классических , работать под уровнем жидкости, независимо от того, подводное ли место установки или сухое.
Классическая насосная станция затратна в строительстве и выводится из строя при затоплениях
Станция на погружных насосах – сокращение строительных затрат и работа в затопленном и сухом состоянии.
Тем самым обеспечивается также экономия 30–60% инвестиционных затрат за счет сокращения строительных объемов (приемное и машинное отделение объединены) и исключения при мокрой установке насосов систем отопления, вентиляции, технической воды. Не менее важное преимущество кроется в особенностях закона сохранения. Дело в том, что 10–20% количества электрической энергии, подводимой к насосу, теряется в нем. Большая часть потерь переходит в тепло. А сколько? Представьте: всего 1 кВт потерь (это 10% от агрегата мощностью 10 кВт) продуцирует за 1 час столько тепла, что его хватает на нагрев 100 кг электродвигателя насоса до 100 °С!
Поэтому постоянное охлаждение необходимо. В традиционных насосах оно воздушное, в погружных – более эффективное, водяное. Соответственно, их ресурс больше и допускаемое число пусков значительно выше, чем у воздухоохлаждаемых. Так, если для современных сухих электродвигателей рекомендовано максимум 6 пусков при мощности до 20 кВт, 4 пуска при 20–75 кВт и 2 пуска в час при 100–200 кВт, то погружные допускают в этом диапазоне мощностей, как правило, 15 включений в час. Погружной насос, в отличие от классического, сагрегатирован с двигателем в компактный узел на максимально коротком едином валу. Благодаря этому энергия передается от ротора рабочему колесу с минимальными потерями, также минимизированы несоосность и, соответственно, вибрация, шум, воздействие на подшипники и механические уплотнения.
Пожалуй, приведенных аргументов в пользу преимущества погружных насосов перед традиционными достаточно. Но, даже выбрав превосходные погружные агрегаты, мы обязаны соблюсти определенные правила расчета и проектирования с учетом следующих рекомендаций.
Проектирование любой канализационной насосной станции, особенно крупной, специалисты ведут, исходя из ее максимальной производительности на перспективу, неравномерности поступления жидкости, среднего и минимального притоков. Максимальную производительность рассчитывают по данным генерального плана развития города (района). В США, например, принимают за срок службы КНС 30 лет, а оборудование подбирают на перспективу 10–15 лет с возможностью дальнейшего увеличения количества устанавливаемых агрегатов или их производительности. Проектирование станции обязательно должно проводиться с построением характеристик совместной работы насосов и напорных водоводов и их скрупулезным анализом. В ходе последнего нередко возникают сложности с рациональным подбором насосов как по количеству, так и по их параметрам.
Проблемы обычно связаны с существенной разницей величин минимальной и максимальной производительности насосной станции. Эта разница усугубляется требованием обеспечения пропуска 100% максимального расхода стоков на случай аварийного отключения одного из напорных трубопроводов. Поэтому расчетный диапазон Q – H параметров единичного насоса нередко расширяется настолько, что обеспечить его работу в зоне оптимума по КПД и не вывести агрегат за пределы ограничений по мощности или кавитационному запасу весьма и весьма трудно.
Как здесь быть? Один из выходов – использование частотного регулирования. Но это приводит к существенному и далеко не всегда оправданному удорожанию оборудования. Прежде чем применять преобразователь частоты, нужно детально проанализировать характеристики водоводов и насосов с учетом понижения частот. То, как правильно это делать, описано в отечественных и многих зарубежных трудах. В статье мы ограничимся лишь одной краткой рекомендацией: «Если гидростатическая составляющая в величине общего напора системы превышает 50% – частотное регулирование нецелесообразно».
Предлагаем на ваш суд два варианта подбора насосов. Рассмотрим их на примерах кон-кретных технических заданий.