Регулюючі й запасні споруди

Регулюючі й запасні споруди в системі водопостачання - це напірні або безнапірні резервуари з певним об’ємом води, який потрібний для регулювання роботи системи і для утворення недоторканного запасу на випадок пожежі або аварій. Регулювання полягає в узгодженні різних режимів подачі та споживання води за допомогою акумулюючих ємкостей. При подачі води поверх споживання вона накопичується в ємкостях, а при недостачі - забирається з них. Регулювання забезпечує відносно рівномірну роботу водозаборів, очисних споруд і насосних станцій Регулюючі й запасні ємкості рекомендується об’єднувати в одній споруді. Це не тільки вигідно економічно, але й дозволить уникнути зниження якості води при тривалому зберіганні. До напірно-регулюючих споруд відносять: водонапірні башти, високо розташовані надземні напірні резервуари, а також повітряно-водяні (гідропневматичні) баки. Їх розміщують в найвищих точках місцевості біля або безпосередньо на мережі населеного пункту. Крім регулювання, водонапірні башти й резервуари вирівнюють напір в мережі, при цьому зміни подачі насосів не передаються в мережу. Безнапірні регулюючі й запасні споруди (надземні й підземні резервуари) влаштовують, як правило, біля насосних станцій. Вони служать для регулювання роботи водозаборів, очисних і насосних станцій, зберігання аварійних, протипожежних та інших запасів води. За своєю конструкцією водонапірні башти являють собою водонапірний бак, встановлений на опорі розрахункової висоти (рис. 4.1). Розташування в найвищих місцях водонапірних башт зменшує їх висоту.

Рис. 4.1 - Водонапірна башта:

1 - бак; 2 - приймальна сітка; 3 - відвідний трубопровід; 4 - зворотний клапан; 5 - температурний компенсатор; 6 - ствол башти; 7 - трубопровід для подачі або відводу води; 8 - переливний трубопровід; 9 - засувки; 10 - трубопровід для спорожнення баку; 11 – гідрозатвор.

Однією з більш розповсюджених видів водонапірних башт є водонапірна башта Рожновського (ВБР). Вона добре зарекомендувала себе своєю надійністю, простотою конструкції і довговічністю при правильній експлуатації.

Башти Рожновського мають уніфіковану конструкцію і різняться ємністю бака і висотою.(Додато 1).

ВБР Використовують в місцях з наступними кліматичними характеристиками:

Сейсмічна активність не більше 6 балів.

Ґрунти однорідні, непучинесті і непросадкові.

Температура повітря не нижче -40˚ С.

Сніговий покрив не більше 100 кг/м².

Тиск вітру до 45 кг/м².

При температурах повітря нижче -20 ˚ С необхідно виконувати, як мінімум двократний добовий водообмін.

Водонапірні башти залежно від рельєфу місцевості й конфігурації мережі можуть бути розташовані на початку мережі (прохідна башта), в кінці мережі (контррезервуар) або в її проміжних точках. Матеріалом ствола башти може бути цегла, залізобетон, сталь тощо. Всередині ствола розміщують необхідне обладнання - труби, арматуру, прилади (рис. 3.7). Баки в баштах можуть бути металевими або залізобетонними. Водонапірні башти залежно від кліматичних умов, температури води, розмірів баку і режиму роботи башт (тривалості обміну води в баку) можуть бути з шатром для запобігання промерзання чи перегріву води або без нього. У порівнянні з шатровими безшатрові водонапірні башти дешевші на 15-20 %. Розроблено типові рішення водонапірних башт з об’ємом бака 15-800 м3 і висотою ствола 6-42 м.

В окремих випадках замість водонапірних башт влаштовують гідропневматичні баки (Рис. 4.2). Необхідний напір в таких установках створюється стисненим повітрям. Недоліками таких систем є потреба у високих напорах насосних станцій, що зумовлює додаткові витрати електроенергії і потребу в компресорах. Перевагою гідропневматичних установок є те, що їх можна розташувати в будь-якому місці водонапірної мережі, а також у спеціальних приміщеннях під землею. Для забезпечення надійності безперебійної роботи системи водопостачання влаштовують не менше двох резервуарів. Між ними розташовують спеціальні перемикаючі камери.

У цілому доцільність влаштування регулюючих і запасних ємкостей, вибір місця їх розташування і типу слід визначати на основі розрахунку сумісної роботи мережі, водопроводів і насосних станцій з урахуванням місцевих умов і технологічних вимог.

Рис.4.2. Технологічна схема водопідіймальної установки типу ВУ:

1 – всмоктуюча труба; 2 – насосний агрегат; 3 – нагнітальна труба; 4 – повітряно-водяний бак; 5 – запірний вентиль; 6 – камера змішування; 7 – повітряний клапан; 8 – датчик тиску; 9 – запобіжний клапан; 10 – жиклер; 11 – дифузор; 12 – водозабірна труба

Безбаштова автоматична водопідіймальна установка типу ВУ призначена для піднімання води з відкритих водоймищ і шахтних колодязів глибиною до 5 м при напорі 25...80 м. Установка складається з всмоктувальної труби 1 с з приймальним фільтром, насосного агрегату 2, нагнітальної 3 і водорозбірної 12 труб с запірними вентилями 5, повітряно-водяного бака 4 з датчиком тиску 8 и струминним регулятором запасу повітря, що має камеру змішування 6, повітряний клапан 7, жиклер 10 и дифузор 11.

Схема керування в автоматичному режимі працює наступним чином.. Вода до споживача поступає під тиском повітряної подушки, розташованій над водою в котлі. При розборі води з котла тиск в котлі зменшується і контакти манометричного датчику тиску ВР замикаються, котушка магнітного пускача КМ отримує живлення і вмикає електронасос.

Тиск увімкнення, МПа, розраховується за формулою

P₁ = (H_св + H_р + H_пот)10^-2

де H_св — вільний напір у споживача, м (для одноповерхових будинків 8 м, для двоповерхових — 12 м); H_р — різниця відміток розрахункових значень водогінної мережі й мінімального рівня води в баку, м; H_пот — втрати напору у водогінній мережі, м.

При збільшенні рівня води тиск у казані підвищується до заданого значення, при якому контакти ВР розмикаються й насос відключається.

Тиск вимикання, М_па, визначають по формулі

P₂ = 1, 7 P₁+ 0, 7

Ручне керування електронасосом здійснюється кнопками «Пуск» і «Стоп».

Обсяг повітряної подушки в баку постійно зменшується, тому що частина повітря розчиняється й виноситься з водою. Внаслідок цього зменшується тиск повітряної подушки й регулюючий обсяг у казані знижується.

Для автоматичної підтримки обсягу повітряної подушки служить регулятор, що забезпечує підкачування повітря до тиску в баку 250 кПа. При максимальних аварійних тисках спрацьовує запобіжний клапан 9. Поповнення повітря відбувається, коли жиклер 10 перекритий водою. Струмінь води під дією насоса створює розрідження в камері 6 (ефект пульверизації), повітряний клапан 7 відкривається, і повітря, змішуючись із водою, надходить у казан.

Безбаштові водопідйомні установки мають низький коефіцієнт використання обсягу бака (0, 15...0, 2)V, великий перепад тисків (20...30 м) при малому регулюючому обсязі V_p і вибухонебезпечні. Тому їх застосовують обмежене.

В водопостачанні використовують водо-насосні установки трьох типів: Баштові з водонапірним баком, без баштові щ водонапірним котлом і безпосередньою подачею води в водопровідну мережу. Майже в 90% випадків використовують баштові водо насосні установки з витратою води до 30 м³/год. Як що витрата води перевищує 30…65 м³/год, рекомендують використовувати двох агрегатні насосні станції з водонапірними котлами. При витраті води більше 65 м³/год. економічно доцільніше використовувати насосні установки з безпосередньою подачею води мережу.

За характером взаємного розташування насосних станцій, водопровідних мереж і напірно-регулюючих споруд розрізняють такі схеми живлення водопровідної мережі: з одностороннім живленням або з прохідною баштою (рис. 4.3, а); з двостороннім живленням або з контррезервуаром (рис. 4.3, б); комбіновані (рис. 4.3, в). За розташуванням у плані магістральних ліній розрізняють: тупикові (розгалужені), кільцеві й комбіновані мережі (рис. 4.4).

Водопровід, який виконано за розгалуженою схемою, дешевший, але він застосовується лише в тих випадках, коли допускається перерва у водопостачанні на період усунення можливої аварії. Більш надійними є кільцеві водопроводи, які забезпечують безперебійну подачу води споживачам.