Насоси і водопідйомні установки

Необхідно ознайомитись з різними типами водопідйомних пристроїв, їх конструкціями та принципом дії. Вміти підбирати насос за заданими витратами і потрібним напором, знати основне обладнання водопровідних насосних станцій. У розділі “Регулюючі й запасні споруди в системі водопостачання” потрібно ознайомитись з обладнанням і конструкцією водонапірних башт і підземних резервуарів.

Більше половини вартості систем водопостачання становить вартість зовнішніх мереж, тому важливо правильно прийняти схему мережі, матеріал і діаметри труб.

Насоси - це гідравлічні машини, які передають рідині, що протікає всередині них, енергію, отриману зовні. Завдяки цьому рідина піднімається на деяку висоту або отримує відповідний тиск. За принципом роботи і конструкцією робочих органів насоси поділяють на об’ємні й динамічні. У динамічних рідина під дією сили переміщується в камері, яка постійно з’єднана з входом і виходом насоса. Об’ємні насоси працюють за принципом, при якому рідина переміщується шляхом періодичної зміни об’єму камери при перемінному поєднанні її із входом і виходом. Рідина за кожний цикл подається певними порціями - об’ємами. До динамічних насосів відносять: лопатеві (відцентрові, осьові, діагональні), в яких рідина переміщується шляхом обтікання лопатей робочого колеса

(рис. 3.1а, б); вихрові, в яких рідина переміщується по периферії робочого колеса (рис. 3.1, в); шнекові, в яких рідина переміщується шнеком (гвинтом) уздовж його осі (рис. 3.1, г); ерліфти (повітряні водопідйомники), в основу роботи яких покладено принцип використання різниці густини рідини і повітряно-водяної суміші в системі сполучених трубопроводів (рис.. 3.2); струменеві, які використовують енергію рідини, що підводиться зовні (рис. 3.3); гідравлічні тарани, в яких для підняття рідини використовується енергія гідравлічного удару, та інші.

Водопровідні насосні станції обладнують, як правило, відцентровими насосами, які мають такі переваги над насосами інших типів: прості за будовою, надійні в експлуатації, забезпечують рівномірну подачу рідини і можуть безпосередньо з’єднуватися з електродвигуном. Об’ємні й поршневі насоси працюють за принципом механічного витіснення замкненого об’єму рідини (рис. 3.4).

Повітряні підйомники (ерліфти) для підйому й подачі води використовують стиснене (розріджене) повітря, тому вимагають будівництва компресорних станцій. Ерліфти прості, надійні за конструкцією і в експлуатації.

Рис. 3.1 - Схеми відцентрового (а, б), вихрового (в) і шнекового (г) насосів: 1 - робоче колесо; 2 - криволінійні лопаті; 3 - корпус; 4, 5 - всмоктувальний і напірний трубопроводи; 6 – шнек.

Рис. 3.2 - Схема роботи ерліфта: а - нагнітального; б – всмоктувального;

1- водопідйомна труба; 2 - повітряна труба від компресору; 3 - обсадна труба;

4 - форсунка; 5 - емульсія; 6 - труба до вакуум-насоса.

Рис. 3.3 - Водоструминний насос:

а - схема насоса; б - схема установки насоса: 1 - всмоктувальна труба; 2 – напірна труба; 3 - сопло; 4 - змішувальна камера; 5- дифузор; 6 - горловина

Рис. 3.4 - Схеми поршневих насосів:

а - вертикального; б - горизонтального; 1 - всмоктувальна труба; 2 - всмоктувальний клапан; 3 - робоча камера; 4 - нагнітальний клапан; 5 - напірна труба; 6 - поршень; 7 - циліндр; 8 - шток; 9 - повзун; 10 - шатун; 11 - кривошип (ВМТ; НМТ - верхня і нижня мертві точки)

Струменеві насоси знайшли широке застосування для відкачування осаду з водоприймальних і відстійних споруд і відсмоктування повітря із всмоктувальних труб при запуску великих відцентрових насосів. Поршневі й вихрові насоси в даний час для підйому води застосовують рідко і тільки в тих випадках, коли при невеликих витратах потрібен високий тиск. Роботу кожного насоса в складі установки (рис. 3.5) прийнято характеризувати такими параметрами: подача Q, напір Н, потужність N, коефіцієнт корисної дії η і висота всмоктування Н_вак.

Подача насоса Q (л/с, м3/год.) - це об’єм рідини, який подається насосом за одиницю часу (л/с, м3/год.). Напір насоса Н (м) - це приріст енергії потоку рідини, що протікає через насос.

Рис. 3.5 - Схема установки відцентрового насоса:

1 - напірний трубопровід; 2 - засувка; 3 - зворотний клапан; 4 - манометр; 5 - насос; 6 - вакуумметр; 7 - всмоктувальний трубопровід; 8 - приймальний клапан; Н_гв - геометрична висота всмоктування; Н_г - геометрична висота підйому води; Н - повний напір насоса (повна висота підйому води); h_гв - втрати напору у всмоктувальному трубопроводі; h_гн - втрати напору в напірному трубопроводі