Режим на водоснабдяване и експлоатация на водопроводните съоръжения
§ 11. Режим на водоснабдяване и експлоатация на водопроводни съоръжения
А. Връзка на отделните елементи на водоснабдителната система по отношение на разходите
След като режимът на потребление на вода бъде приет (или зададен), може да се зададе режимът на водоснабдяване и режимът на работа на отделните структури на водоснабдителната система.
Всички тези съоръжения трябва да бъдат проектирани по-специално да работят в деня на максимална консумация на вода (т.е. при 5max) -
Помпените станции трябва да доставят пълната дневна консумация на вода на съоръженията на ден.
Помислете за връзката между режима на работа на отделните елементи на водоснабдителната система, като използвате примера на най-простата схема на градска водоснабдителна система, показана на II. 1 Тук водата се доставя от една помпена станция на втория асансьор. Кулата се намира в началната точка на мрежата. Да приемем, че въпросната мрежа няма други източници на захранване. Нека режимът на водопотребление от града през денонощието е даден от графика за водопотребление / даден в II.4, а.
Водопреносната мрежа подава вода директно към чешмите, от които населението получава вода. Следователно режимът на работа на мрежата като цяло се определя от режима на приемане на вода и може да се характеризира със същия график на потребление на вода.
Работният график на помпената станция на втория асансьор трябва да се определи в зависимост от приетия график за потребление на вода. Това обаче не означава, че графикът за водоснабдяване може или трябва точно да съвпада с графика за потребление на вода. Когато водата се доставя от помпи с определен капацитет през определени часове на деня, количеството на подадената вода няма да съвпада с изразходваното количество.
Да приемем, че в разглеждания случай в помпената станция на вторияповдигане, монтирани са два помпени агрегата (без резервни), от които първият работи един в периода от 0 до 4 часа, подавайки 2,5% от дневния дебит (максимум) на час; вторият постъпва на работа в 4 часа и работи (заедно с първия) до 24 часа; двете единици заедно осигуряват 4,5% от дневната консумация на час. Графикът на помпената станция (график на захранване) е показан в II.4, а пунктираната линия е 2. За да разберете режима на работа на отделните елементи на водоснабдителната система, е удобно да комбинирате в един чертеж график на захранване 2 и график на потребление 1. Ред 3 тук означава средната часова консумация на ден. Графиката показва, че през деня помпите доставят същото количество вода, което се консумира от града: (2,5-4) + (4,5-20) = 100%. Въпреки това, в определени часове от деня, количеството на подадената вода не е равно на количеството консумирана вода (повече или по-малко). Когато се разглеждат комбинираните графици за водоснабдяване и потребление, е лесно да се разбере ролята на водната кула. В часовете, когато подаването на вода от помпите надвишава потреблението на града (например от 4 до 6 часа), излишната вода се подава към кулата.
Ако помпите доставят количество вода, равно на QEI, и градът консумира количество вода, равно на Q, тогава разликата QH-Q влиза в кулата в този момент (II.5, a). В часовете, когато потреблението надвишава часа (например от 7 до 12 часа), липсващото количество вода, равно на Q - QH, се доставя от кулата (115, b).
По този начин водната кула компенсира несъответствието между режимите на подаване и потребление на вода в определени часове от денонощието, като в един час акумулира излишък от подадена вода и в други часове компенсира липсата на вода.
§ 15 дава начин за изчисляване на необходимия контролен капацитет на резервоар с водна кула (или резервоар за налягане и контрол) чрез комбиниране на кривите на предлагане и търсене. Ясно е, че колкото по-близо ще бъде кривата на подаванесъвпадат с кривата на потреблението, толкова по-малък ще бъде необходимият регулиращ капацитет на резервоара и, следователно, толкова по-малка ще бъде цената на кулата. На практика, за да се сближи кривата на доставката с кривата на потреблението, е възможно да се увеличи броят на стъпките в кривата на доставка, но това ще доведе до увеличаване на броя на помпените станции.
В съвременните водопроводи, които обикновено имат водни кули, броят на стъпките в работния график на помпените станции на втория асансьор (т.е. броят на неговите различни изчислени ординати) обикновено варира от една (за малки водопроводи) до три (за големи водопроводи).
В някои промишлени водопроводи потреблението на вода през деня е толкова равномерно, че изобщо не се изисква инсталиране на резервоари за регулиране на налягането.
Когато използвате центробежни помпи за всеки график на потребление на вода, помпата може да доставя вода към мрежа, която няма резервоари за съхранение (кули или резервоари).
Въпреки това, използването на системи без кули е икономично само при относително малки стойности на коефициента на часовия неравномерен воден поток. В противен случай при системи без кули цената на енергията се увеличава поради необходимостта от подаване на вода при налягане, което е по-високо от необходимото.
След като се приеме графикът за потребление на вода и в съответствие с него се планира графикът на работа на помпената станция на втория асансьор, се определя режимът на работа на всички елементи на водоснабдителната система, пряко свързани с помпената станция. Така че, за разглежданата система (виж II.1), режимът на работа на мрежата се определя от напълно зададения режим на приемане на вода; режимът на работа на тръбопровода съвпада с режима на работа на помпената станция на втория асансьор; режимът на работа на кулата и капацитетът на нейния резервоар се определят от комбинираното влияние на режимите на водоснабдяванепомпи на второ изкачване и потребление на вода от града.
Помпената станция на първия в работата си лифт е свързана с водовземни и пречиствателни съоръжения. Размерите на тези структури зависят от количеството вода, преминаващо през тях за единица време. Този брой ще бъде толкова по-малък, колкото повече часове на ден работят. Ето защо, за да се намалят разходите за водовземане и пречиствателни съоръжения, помпената станция на първия асансьор трябва да работи възможно най-много часове на ден. В станциите на средни и големи водоснабдителни системи почти винаги се извършва денонощна и равномерна работа на помпите на първия асансьор и следователно на водоприемниците и пречиствателните съоръжения.
Резервоарът за чиста вода разграничава две групи елементи на водоснабдителната система, режимът на работа на един от тях се определя от режима на работа на помпената станция на първия асансьор, а режимът на работа на другия се определя от режима на работа на помпената станция на втория асансьор. Потокът на вода в резервоара от пречиствателната станция съответства на режима на работа на първите повдигащи помпи, а водата се взема от него в съответствие с режима на работа на вторите повдигащи помпи. Очевидно е, че резервоарът за чиста вода трябва да има някакъв контролен капацитет, който може лесно да се определи чрез комбиниране на графиките (II.6) на подаването на вода от първите повдигащи помпи (линия /) и приема на вода от вторите повдигащи помпи (линия //).
b. Комуникация на отделните елементи на водоснабдителната система по отношение на генерираните и необходими налягания
За да разберете напълно работата на водоснабдителната система, е необходимо да разберете връзката между отделните й елементи не само по отношение на разходите, но и по отношение на налягането.
Помпените станции трябва да доставят вода на потребителя в необходимото количество и под необходимото налягане.
Анализ на водата от повечето потребителивъзниква на определена височина над земята, така че водоснабдителната мрежа трябва да бъде снабдена с необходимото налягане за повдигане на водата до определена височина. Например, за водоснабдяване на горните етажи на сграда (II.7) в градската водоснабдителна мрежа е необходимо да има вътрешно налягане p (измерено за простота на повърхността на земята), достатъчно да издигне водата до най-високата точка на изтегляне и да я излее, както и да преодолее всички съпротивления по пътя си от градската мрежа до точката на изливане.
С помощта на хидравлично изчисление могат да се получат стойностите на h и Yai и следователно може да се намери стойността на свободното налягане / sv, необходимо в дадена точка във външната водоснабдителна мрежа.
При изчисляване на градска водоснабдителна система изчислената стойност на YASB се приема различна за отделните райони, в зависимост от прогнозната етажност на тяхната сграда.
Строителните норми и разпоредби дават следните стойности на необходимата свободна глава Hsv във водоснабдителната мрежа на населените места: с едноетажни сгради #SB = Yu m; при двуетажна сграда #sv = = 12 m и при по-голяма етажност плюс 4 m за всеки следващ етаж.
Във всички точки на водоснабдителната мрежа, по време на работа на водоснабдителната система в нормално време (при липса на пожар), трябва да се осигури налягане не по-малко от посочените стойности на HCv-
II.8 показва вертикален надлъжен разрез на водоснабдителната система, разгледана по-горе (виж II.1), който схематично показва положението на пиезометричните линии за момента на максимален спад. Фигурата ви позволява да установите връзка между елементите на водоснабдителната система по отношение на налягането. Най-неблагоприятно разположени по отношение на натиска са точките, които са най-отдалечени от кулата и имат най-високи геодезични знаци. Тези точки ще бъдат най-нискитепиезометрични маркировки (поради спада на налягането в мрежата от източника на захранване до тези крайни точки) и най-малките налични свободни стойности на напора.
За да се определи големината на проектната глава, която трябва да бъде създадена в началото на мрежата, трябва да се избере „критичната“ точка на мрежата, най-неблагоприятната както по отношение на нейната геодезическа маркировка, така и по отношение на разстоянието от източника на захранване. Нека на II.8 такава критична точка е точката a (със знак z), най-високата от крайните точки на мрежата. Като отделяме в тази точка стойността на необходимата (в зависимост от етажността) свободна глава на НСС, получаваме изчислената пиезометрична маркировка за критичната точка на мрежата r-\-Hcv. Необходимата стойност на Hcv трябва да бъде осигурена в точка а по всяко време на работа на мрежата, включително, както е посочено, момента на максимално усвояване, при което загубата на напор Xh във всички секции от кулата до критичната точка на мрежата ще има максимална стойност. Пиезометричната линия, която характеризира спада на налягането в мрежата през часовете на максимално изтегляне, е показана схематично в II.8 под формата на линия bha\.
В точка b трябва да се създаде такъв напор #b, така че при максималния наклон на пиезометричната линия напорът в точка a да не пада под определената стойност Hsv. HQ главата се осигурява чрез позициониране на дъното на резервоара на водната кула на подходяща височина.
По схема II.8 лесно се установява връзка между наляганията в отделни характерни точки на системата.
2b + Yab \u003d r + Yasv -f 2/1.
От тук може да се определи приблизителната височина на кулата, т.е. височината на дъното на резервоара на кулата над земята:
Yab \u003d Yasv + 2A - (gb - d).
След като поставим кулата на най-високата възможна маркировка ZQ, получаваме, със съществуващите маркировки на водоснабдената територия, най-голямата стойност на 2b-z иследователно минималната стойност на HQ, т.е. най-малката височина (и най-малката цена) на кулата. Следователно водната кула трябва да бъде разположена на високи височини. По-специално, ако в резултат на изчислението се получи стойността //b^O, тогава вместо кулата е разположен резервоар под налягане, разположен на повърхността на земята (или частично заровен в земята). Такива резервоари винаги ще бъдат значително по-евтини от кула със същия капацитет на резервоара.
II.9 схематично показва промяната в местоположението на пиезометричната линия при промяна на нивото на водата в резервоара на кулата и промяна в количеството на водовземането. При минимално запълване на резервоара и максимална загуба на налягане в мрежата, съответстваща на момента на най-голямо усвояване, пиезометричната линия ще заеме позиция b\n\.
Ако резервоарът е пълен до момента на максимално изтегляне, пиезометричната линия ще заеме позиция b'a!'.
С промяна в количеството на изчерпване и, следователно, на стойността на 2/r, пиезометричната линия ще се върти около точката 6\ или 6' (или около междинните точки, в зависимост от нивото на водата в резервоара) и ще заеме различна позиция до хоризонталната позиция, която ще се случи, когато изтеглянето спре.
Трябва да се има предвид, че максималните стойности на свободните качулки в мрежата не трябва да надвишават определени граници. Монтират се в зависимост от материала и вида на тръбите и условията на експлоатация на мрежата. В съответствие с инструкциите на SNiP, свободното налягане в мрежите на битовите и питейни водопроводи не трябва да надвишава 60 m.
II.8 също така схематично показва пиезометрична линия за тръбопровод, доставящ вода отпомпена станция на втория лифт до кулата. В този случай изчислената позиция на пиезометричната линия, която диктува големината на напора на помпата, ще бъде такава, че крайната точка на пиезометричната линия да се намира на височината на максималното водно ниво в резервоара на кулата, а загубата на напор в тръбопровода hB съответства на максималното количество вода, подадено от помпите според графика на помпената станция.
Налягането, генерирано от помпите (посочено от манометъра на изпускателния отвор на помпата), ще бъде 1:
Ян \u003d (g6 - 2 ") + (Яб + Хо) + А",
където gn е маркировката на оста на помпата;
Но - очакваната височина на резервоара на кулата.
Трябва да се отбележи, че помпите, избрани да доставят дебит Qu на височина #h (т.е. при най-високото ниво на водата в резервоара на кулата), ще работят на по-ниски нива при по-ниски напори и ще доставят по-големи количества вода. Следователно действителният график за водоснабдяване ще бъде малко по-различен от планирания (при постоянен проектен напор).
Също така е възможно да се установи връзка между налягането //n-g, създадено от помпите на първата подемна станция и свободното налягане, което трябва да се осигури в пречиствателната станция (виж II.8), като се вземат предвид маркировките на терена и загубите на налягане в тръбите.
Така установената връзка между отделните елементи на водоснабдителната система, представена в II. 1 напълно характеризира режима на неговата работа при промяна на приема на вода при нормално потребление на вода. По време на пожар условията на работа на водоснабдителната система се променят значително (виж § 13).