является важнейшим средством повышения производительности труда, сокращения расхода материалов и энергии, улучшения качества продукции, внедрения прогрессивных методов управления производством и повышения надежности работы.
Многочисленные потребители требуют воду как различного качества, так и разное его количество. Количество и качество воды, необходимое каждому предприятию, определяется характером и масштабом его основного производства. В свою очередь, эффективность работы предприятия часто сильно зависит от снабжения его водой требуемых параметров.
Прекращение подачи воды даже на несколько минут для многих предприятий означает массовый брак продукции, а часто и аварийный выход из строя отдельных технологических аппаратов и установок.
Подача некачественной воды (грязной, жесткой и т.п.) так же приводит к появлению брака, снижению производительности и экономичности технологических аппаратов, а часто и к аварийному выходу из строя отдельных их элементов.
С внедрением в производство автоматической системы управления технологическими процессами качественно меняется форма и характер труда, повышается безопасность, квалификация и уровень знаний рабочих, стирается грань между физическим и умственным трудом.
- ^
Вода расходуется различными потребителями на самые разнообразные нужды. Тем не менее все виды водопотребления можно свести к трем основным категориям.
^
В этой категории вода расходуется:
1) на утоление жажды рабочих и служащих предприятия, приготовления пищи и мытья посуды в столовых и буфетах;
2) для помывки рабочих и служащих предприятия в душевых и умывальниках;
3) на стирку в заводских прачечных, уборку помещений, цехов и т.п.;
4) на полив зеленых насаждений, тротуаров и т.п.
^
Потребители этой воды сведены в группы. При этом вода расходуется:
1) в качестве теплоносителя для охлаждения продуктов производства и технологических аппаратов, с целью обеспечения необходимого температурного уровня либо процессов, либо оборудования.
Например, защита оборудования от прогара, для конденсации паров хладагента в холодильных установках, водяного пара в паротурбинных установках, охлаждения компрессоров и т.п. В этом случае вода обычно не загрязняется, только нагревается.
Разработка проекта технологической модернизации на предприятиях ...
... Актуальность курсовой работы состоит в изучении сущности технологической модернизации предприятия, ... технологической модернизации промышленности как форма реализации конкурентоспособности различных хозяйственных систем, создаваемых путем обновления производственного аппарата, замена устаревшего оборудования ... технологического отставания экономики занимается Комиссия по модернизации и технологическому ...
Эта группа водопотребителей самая значительная, на ряде производств она расходует 70-90% всего количества производственной воды;
2) для выработки пара в паровых котлах, системах испарительного охлаждения и других утилизационных установках.
На эту группу потребителей расходуется от 2 до 20% всей производственной воды;
3) на промывку различных материалов, машин, деталей, мокрую очистку газов, вентвыбросов и т.п. Вода при этом сильно загрязняется;
4) на гидротранспорт, гравитационное обогащение материалов, гидрозолоудаление. Загрязнение тоже сильное, главным образом механическими примесями;
5) на приготовление растворов, электролитов и т.п. Это характерно для химической и рудообогатительной (при флотации руд) промышленности, электрохимического производства и т.п.;
6) для комплексного использования. В этом случае вода служит средой охлаждающей, поглощающей, транспортирующей и т.п.
Например, очистка дымовых газов, мокрое тушение кокса, грануляция шлаков и т.д.
На потребителей групп 3) – 6) может расходоваться от 5 до 15% всего количества производственной воды.
В. Пожарное водопотребление.
Вода расходуется на тушение пожаров и внутренних возгораний.
^
Цель использования воды определяет требования к ее качеству.
Для хозяйственно питьевого водоснабжения
Иначе говоря, вода должна быть прозрачной, не должна иметь цвета, запахов, дурных привкусов, не должна содержать болезнетворных бактерий. В ней лимитируется содержание микроэлементов (ионов металлов), водородный показатель pH .
Не лимитируется температура воды и количество растворенных газов. Содержание солей может доходить до 7 мг-экв/л. Предписывается частота лабораторно-производственного контроля и методы испытаний.
^
Основной принцип: вода не должна влиять на качество продукта; не должна образовывать солевых отложений и биологических обрастаний; вызывать коррозию арматуры и трубопроводов; должна обеспечивать необходимое санитарно-гигиеническое состояние рабочих мест.
Для потребителей 1-й группы предельная температура используемой воды не должна превышать 30ºС. Оптимальное значение – 15ºС.
Эта же вода не должна содержать механических примесей больше 50-100 ; сульфатов – 40; сероводорода – 0,5; масла – 1–2; кислорода – 4–6; сухого остатка – 1000 мг/кг. Карбонатная жесткость воды, подаваемой потребителям этой группы, не должна превышать 2–3 мг-экв/л [1].
Для потребителей 2-й группы вода должна быть химически очищенной. Общее содержание солей не должно превышать 100-2000 мг/кг в зависимости от давления вырабатываемого пара.
Группы 3-я и 5-я требуют отсутствия в воде солей и окислов железа. Вместе с тем практически все группы потребителей производственно-технической воды не предъявляют особых требований к цвету, запаху, привкусу и наличию бактерий.
^
^
Потребности предприятий в воде всех категорий потребителей удовлетворяются из природных источников. Эти источники должны отвечать следующим требованиям:
Проектирование системы водоснабжения и водоотведения для здания
... территории. Система водоснабжения здания или объекта -- это совокупность технических устройств, обеспечивающих подачу воды под напором ко всем конкретным потребителям из наружных ... водоснабжение. Все сооружения населенных пунктов, расположенные в канализованных районах или имеющие местную канализацию, оборудуют системами холодного и, все чаще, горячего водоснабжения. Системы водоснабжения зданий ...
- а) обеспечивать бесперебойное получение требуемого количества воды с учетом перспективы развития предприятия;
- б) подавать воду требуемого качества или позволять достигнуть его за счет простой и дешевой обработки исходной воды;
- в) обеспечить возможность подачи воды с наименьшими затратами;
- г) обладать такой мощностью, чтобы расчетный отбор не нарушал экологическую систему.
поверхностные
Воды рек обладают значительной мутностью (содержание взвешенных частиц может достигать 12000 мг/л), высоким содержанием органических веществ и бактерий. Но, как правило, обладают небольшой жесткостью.
Воды озер маломутны, но спектр минерализации очень широк.
Качество воды в реках и озерах сильно зависят от атмосферных осадков и таяния снегов. В паводок растет мутность, загрязненность, но солесодержание снижается.
Подземные воды прозрачны, имеют низкие температуру и бактериальную загрязненность, но сильно минерализованы.
Рекомендуется для систем технического водоснабжения использовать воду поверхностных источников с простейшей очисткой или даже без нее. В некоторых случаях можно использовать морскую воду или даже очищенные стоки городов.
Подземные воды на промышленных предприятиях предпочтительно использовать для хозяйственно-питьевых нужд. Часто для этих целей используется вода городского водопровода. Использовать водопроводную воду для технических нужд не рекомендуется. Это отрицательно сказывается на водоснабжении жилых районов города.
Водоснабжение из поверхностных источников пока самое распространенное и наиболее простое. Как правило, даже для нужд хозяйственно-питьевого водоснабжения требуется только осветление и обеззараживание.
Осветление – это освобождение от взвешенных частиц. Достигается фильтрацией воды.
Обеззараживание – это хлорирование или озонирование воды, при котором гибнут содержащиеся в ней бактерии.
^
Система водоснабжения – это комплекс сооружений для обеспечения потребителей водой в требуемых количествах и требуемого качества.
В состав системы водоснабжения входят следующие сооружения:
- а) водоприемные сооружения (водозабор);
- б) водоподъемные сооружения (насосные станции);
- в) сооружения для очистки, обработки и охлаждения воды;
- г) водоводы и водопроводные сети;
- д) башни и резервуары. Это регулирующие и запасные емкости для сохранения и аккумулирования воды.
На состав и схему системы водоснабжения большое влияние оказывают местные природные условия, источник водоснабжения и характер потребления воды. Поэтому в некоторых случаях могут отсутствовать те или иные сооружения. Например, в самотечных системах отсутствуют насосные станции, в системах водоснабжения от артезианских скважин нет очистных сооружений, при равномерном графике потребления не устанавливают водонапорные башни или резервуары и т.п.
На предприятиях может быть несколько систем водоснабжения одновременно. Например, отдельно системы производственно-технического, хозяйственно-питьевого назначения.
Систему противопожарного водоснабжения обычно объединяют с какой-либо другой. Чаще всего с хозяйственно-питьевой в силу ее разветвленности. Но может быть создана и отдельная противопожарная система.
Водопроводные системы и сооружения
... водоснабжение» разработаны следующие основные разделы: объекты водопроводных систем и сооружений; расчет расходов воды на противопожарное водоснабжение населенных ... водопроводную сеть 7. Водозаборные устройства, насосная станция и очистные сооружуния относятся к сооружениям I подъема. Запасной резервуар, вторая насосная станция, водонапорная башня и наружная водопроводная сеть — к сооружениям ...
Рассмотрим схемы взаимосвязи основных сооружений в четырех основных вариантах систем водоснабжения.
^
Прямоточная система применяется для хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения. В некоторых случаях применяется и для производственно-технического водоснабжения.
На рис.1 приведена схема взаимосвязи основных элементов в прямоточной системе водоснабжения. Именно по такой схеме осуществляется водоснабжение городов, поселков и других населенных пунктов.
При работе этой системы вода забирается из источника с помощью водозаборного устройства 1 и подается насосами насосной станции 1-го подъема (НС 1) на очистные сооружения 3.1. Здесь обычно вода идет самотеком. Очищенная до необходимого качества она собирается в резервуаре очищенной воды 4.1. Отсюда насосами насосной станции 2-го подъема (НС 2) вода по водоводам 5 подается на территорию предприятия. Из водоводов вода попадает в водопроводную сеть 8 и подается потребителям 7.1-7.6.
Р
ис.1. Схема прямоточной системы водоснабжения:
1 – водозабор; 2.1 – насосная станция 1-го подъема; 3.1 – очистные сооружения природной воды; 3.2 – очистные устройства для загрязненных стоков; 4.1 – резервуар чистой воды; 5 – водоводы; 6 – водонапорная башня (резервуар); 7.1-7.6 – потребители воды (цеха, здания); 8 – водопроводная сеть; 9 – сеть трубопроводов для сбора отработавшей воды; 10 – водоохлаждающее устройство.
Присоединенная к сети регулирующая емкость 6 позволяет сглаживать влияние пиков водопотребления на работу насосов НС 2. Она может быть установлена в любой точке водопроводной сети.
Вся отработавшая вода сбрасывается в источник ниже (по течению) места забора воды. При необходимости эта вода очищается и охлаждается перед сбросом. В этом случае в системе предусматриваются устройства 3.2 и 10.
Недостатки прямоточной системы водоснабжения:
- а) производительность всех элементов приходится выбирать из условия покрытия максимума суточного расхода. Это увеличивает размеры сооружений и мощности всех элементов системы, что удорожает ее. Возрастает и удельный расход энергии из-за работы насосных агрегатов бóльшую часть времени в нерасчетном режиме;
- б) необходим источник с достаточным дебитом воды. Часто он удален от предприятия и приходится сооружать длинные водоводы. Это тоже ведет к удорожанию и снижению надежности системы;
- в) в прямоточной системе вся отработавшая вода сбрасывается в природные водоемы. Эти водоемы должны обладать способностью поглощать эти сбросы без нарушения экологического равновесия.
Прямоточная система обеспечивает подачу наиболее качественной воды. Она единственно возможна там, где исключается повторное использование воды. Это в хозяйственно-питьевом и противопожарном водоснабжении.
В техническом водоснабжении часто можно обходиться без очистных сооружений, что удешевляет систему и увеличивает ее надежность.
^
Такая система применяется в том случае, если есть потребитель с большим расходом, сбросная вода которого по количеству и по качеству может удовлетворять всех остальных потребителей. Схема такой системы приведена на рис.2.
Мониторинг подземных вод
... подземных вод. Глава 4 . Мониторинг подземных вод на территории Вологодской области 4.1 Подземные воды Вологодская область располагает значительными ресурсами подземных вод: от пресных для хозяйственно-питьевого водоснабжения до минеральных вод ... 42 месторождения питьевых, 4 - технических и 15 - минеральных лечебных подземных вод. Общее количество утвержденных эксплуатационных запасов подземных вод ...
Р
ис.2. Схема системы водоснабжения с повторным использованием воды
Обозначения элементов на этой схеме такие же как и на рис.1.
По существу это тоже прямоточная система, но, в данном случае, здесь из источника забирается только то количество воды, которое необходимо потребителю 7.1. Остальные используют его сбросную воду.
Достоинства:
- а) система позволяет сократить забор природной воды и, следовательно, сброс стоком;
- б) удешевляются практически все элементы системы, так как снижаются их производительности.
^
Оборотная схема обладает еще большими возможностями в удешевлении системы технического водоснабжения. Это достигается сокращением потребления свежей воды и сброса загрязненных стоков.
За создание оборотных систем говорит то обстоятельство, что 75-85% технической воды в технологических аппаратах только нагревается. И, следовательно, после охлаждения она может вновь использоваться.
Один из вариантов схем оборотных систем водоснабжения приведен на рис.3.
В этой системе можно использовать и ту техническую воду, которая загрязняется легко удаляемыми примесями. Для этого систему необходимо оснастить очистными устройствами для загрязненных стоков 3.2. Прошедшая очистку вода насосами оборотной воды 2.3 подается в водоохлаждающее устройство 10, после чего она попадает в сборный резервуар 4.3. Отсюда вода насосами станции 2-го подъема снова подается через водопроводную сеть потребителям.
Р
ис.3. Схема оборотного производственно-технического водоснабжения: 1 – водозабор; 2.1 – насосная станция 1-го подъема; 2.2 – насосная станция 2-го подъема; 2.3 – насосная станция оборотной воды; 2.4 — циркуляционная станция; 3.1 – очистные устройства природной воды; 3.2 – очистные устройства загрязненных стоков; 4.2 – резервуар очищенной теплой воды; 4.3 – сборный резервуар очищенной и охлажденной воды; 7 – потребители воды; 8 — водопроводная сеть; 9 – сеть для сбора отработавшей воды; 10 – водоохлаждающее устройство.
При работе системы часть воды теряется с уносом – Qун, испарением – Qисп, утечкой – Qут, продувкой – Qпр и за счет сброса в канализацию части воды, которая не может быть использована повторно – Qсбр. Для компенсации этих потерь из природного источника забирается соответствующее количество свежей воды – Qист. Это количество оценивается с помощью материального баланса системы:
. (1)
Величина продувки Qпр находится из солевого баланса оборотной воды (см. подраздел ).
Количество добавляемой воды составляет примерно 5-10% от общего количества потребляемой воды на производстве. То есть в 10-20 раз сокращается забор воды из источника по сравнению с прямоточной системой.
Преимущества оборотной системы:
- а) снижаются затраты на сооружение водозаборных устройств, насосной станции 1-го подъема, водоводов, очистных сооружений природной воды;
- б) снижаются сбросы загрязненной воды в водоемы.
Дополнительные затраты на водоохлаждающие устройства, очистные сооружения стоков, насосной станции оборотной воды быстро окупаются даже без учета экологических преимуществ.
Насосы та насосные станции систем водоснабжения и водоотведения
... В зависимости от перекачиваемой жидкости насосные станции подразделяются на водопроводные и станции систем водоотведения (канализационные). По своему назначению и расположению в общей схеме водоснабжения водопроводные насосные станции подразделяются на станции I подъема, II и ...
Все оборотные системы подразделяют на локальные, централизованные и смешанные.
В локальных системах вода после восстановления потребительских качеств используется в обороте одного (или последовательно в нескольких) технологических процессах.
В централизованных оборотных системах отработавшая вода собирается со всех производств, проходит обработку (очистку, охлаждение) единым потоком и опять возвращается на производство.
При смешанном водоснабжении воды одной оборотной системы используются в другой оборотной системе. Например, из охлаждающей системы вода поступает в экстрагенную, из экстрагенной системы – в транспортирующую и т.д.
Если оборотная система работает без какого-либо сброса воды в источник, то она является замкнутой. Замкнутые системы – наиболее экологически чистые.
Техническое совершенство системы оборотного водоснабжения может быть оценено коэффициентом использования оборотной воды kоб:
. (2)
В ряде отраслей (химическая, черная металлургия, нефтеперерабатывающая) этот коэффициент достигает значений 0,85-0,9.
Рациональность использования воды, забираемой из источника, оценивается коэффициентом использования свежей воды kсв:
. (3)
Здесь Qоб – расход оборотной воды в системе; Qсв – количество свежей воды, забираемой из источника; Qсб – количество сточных вод, сбрасываемых в водоем.
Для замкнутых систем kсв=1, для оборотных систем kоб и kсв всегда меньше единицы.
^
Благоприятные перспективы для перехода к бессточным системам водоснабжения создаются при замене технологических процессов с потреблением воды на безводные. Например, замена мокрой очистки газов – сухой; гидротранспорт – пневмотранспортом; переход на воздушное оборотной воды в сухих градирнях; замена водоохлаждаемых конденсаторов холодильных машин – воздухоохлаждаемыми и т.п.
Важным вкладом является совершенствование технологического оборудования. Это сокращение утечек в воду сырья, нефтепродуктов и других веществ, затрудняющих их очистку.
Б
ессточные системы водоснабжения удобнее всего создавать с каскадным использованием продувочной воды. Пример такой схемы представлен на рис.4.
Рис.2.4. Схема бессточной системы водоснабжения с каскадным использованием продувочной воды: 1 – водозабор; 2.1 – насосная станция 1-го подъема; 3.1 – очистные сооружения природной воды; 4.1 – резервуар чистой воды; 5 – водоводы; 8 – водопроводная сеть; 9 – сеть для сбора отработавшей воды и продувок «чистого» цикла; 11 – локальные оборотные системы «чистого» цикла; 12 – химводоочистка; 13 – локальные оборотные системы «грязного» цикла; 14 – технологические потребители расходующую воду без остатка; 15 – станция обезвреживания стоков; 16 – трубопроводы продувочной воды из оборотных систем «грязных» циклов.
Эта бессточная система организована на основе объединения автономных локальных оборотных систем цехов и производств в общую (единую) схему использования технической воды на предприятии.
Локальные системы должны иметь свои водоохлаждающие устройства, водоочистку, устройства для уничтожения или доочистки шламов и продувочных вод. Это удобно, так как в каждой локальной системе свои загрязнения и свои методы очистки.
В таком случае все локальные системы делят на группы по качеству используемой воды.
«Системы водоснабжения и водоотведения в городском жилищнокоммунальном ...
... воды, поэтому необходимо разработать различные способы, приемы и рассмотреть всевозможные альтернативные варианты экономии водных ресурсов с целью нахождения новых способов водоснабжения. Объектом исследования бакалаврской работы является система водоснабжения и водоотведения ...
В 1-ю группу включают «чистые» циклы. Они обслуживают потребителя с наивысшими требованиями к воде (по примесям и температуре).
Это ТЭЦ, компрессорные установки, холодильные и кислородные станции, цеха с большим количеством кожухотрубных теплообменников и т.п., то есть там, где накипь и отложения могут существенно снизить эффективность технологических процессов.
В этих циклах вода не загрязняется. Качество ее зависит от добавочной воды и величины продувки.
Во 2-ю группу включают локальные оборотные системы «грязных циклов», то есть там, где вода соприкасается с технологическим продуктом. Ее качество определяется примесями от продукта, а не качеством подпитки системы. Это технологическая очистка газов, гидротранспорт различных материалов, охлаждение материалов поливом или погружением, промывка после крашения, травления и др.
Последнюю, 3-ю группу образуют технологические потребители расходующие воду безвозвратно и для которых качество воды не имеет существенного значения. К ним можно отнести установки мокрого тушения кокса и шихты, гидрообеспыливание помещений, грануляцию шлака, производство бетона и др.
Работает бессточная система следующим образом (см. рис.2.4.).
Вода из источника через водозабор, насосные станции 1-го и 2-го подъема по водоводам подается в сеть чистой воды 8. По этим трубопроводам свежая вода подается на химводоочистку 12 и на все производства, где требуется свежая вода.
Подпитка «чистых» циклов – только свежей водой. Продувочная вода этих оборотных систем через систему трубопроводов 9 обеспечивает подпитку оборотных систем «грязных» циклов. Здесь потребление свежей воды сведено к минимуму.
Продувочная вода «грязных циклов подается к потребителям 14, потребляющих воду безвозвратно.
Если балансы циклов неблагоприятны, то есть имеются излишки продувочной воды «чистого цикла», то эти излишки могут быть направлены в ХВО (12) вместо свежей для получения питательной воды котлов или систем испарительного охлаждения. При излишках продувочных вод «грязного цикла» их направляют на станцию обезвреживания стоков 15. Там, в зависимости от состава загрязнений, их выпаривают, сжигают и т.п.
Перевод системы производственно-технического водоснабжения промышленных предприятий на бессточный режим – основной метод их совершенствования.
^
Хозяйственно-питьевой водопровод промышленного предприятия, размещенного в черте города, получает воду от общего городского или районного водопровода.
Подача воды из городской сети в хозяйственно-питьевой водопровод предприятия осуществляется по двум или нескольким вводам из различных магистральных линий городской водопроводной сети. В зависимости от напора воды в городской сети используют различные схемы подключения внутризаводской сети к городскому водопроводу.
Если требуемый свободный напор сети предприятия превышает напор городской сети, то ставят повысительные насосные станции, а иногда и регулирующие емкости. Эти емкости позволяют забирать равномерно воду из городского водопровода в течение суток, а подавать в сеть предприятия по заданному графику. Варианты таких схем подключений приведены на рис.5.
Технология и техника водоснабжения
... водоснабжения, базирующейся на поверхностном источнике (Рис. 1), первым по ходу движения воды устройством является водозабор (водоприемник), который обеспечивает надежный забор из источника требуемого количества воды. Далее вода насосами станции ... регулирования технологических процессов; необходимость применения металлических конструкций, рассчитанных на значительное внутреннее давление; загрязнение ...
Р ис.5. Схемы подключения хозяйственно-питьевого водопровода предприятия к городскому водопроводу: а) – через насосы – повысители напора; б) – через насосы и запасную емкость; в) – через насосы и регулирующую емкость; 1 – городская магистраль водопроводной сети; 2 – насосная станция с повысительными насосами; 3 – водопроводная сеть предприятия; 4 – водонапорная башня; 5 – запасная емкость; 6 – регулирующая емкость.
Хозяйственно-питьевой водопровод предприятия может быть объединен с производственным, если требования к воде одинаковы. Но на мелких предприятиях такое объединение может оказаться экономически целесообразным, даже если качество питьевой воды не требуется. Строить самостоятельный производственный водопровод дороже.
^
Эти системы предназначены для обеспечения пожарной безопасности людей, технологического оборудования, материальных ценностей, зданий и сооружений.
По способу создания напора противопожарные водопроводы подразделяют на следующие типы:
- постоянно высокого давления;
- высокого давления, повышаемого только во время пожара;
- низкого давления.
Противопожарный водопровод постоянно высокого давления строят редко. Так как он требует больших материальных затрат (высокая водонапорная башня, отдельная пневматическая установка).
Пожарный водопровод высокого давления с повышением давления во время пожара строят на предприятиях с повышенной пожароопасностью. Это бумажные комбинаты, нефтеперерабатывающие комплексы и т.п. Этот водопровод объединяют с хозяйственно-питьевым водопроводом предприятия. При пожаре в промышленном водопроводе давление остается без изменения и не нарушаются производственные процессы.
Объединение пожарного и хозяйственно-питьевого водопроводов целесообразно, так как хозяйственно-питьевой водопровод более разветвлен и охватывает большую часть территории предприятия. В таких системах на улице размещают гидранты, в зданиях – пожарные стояки с пожарными кранами. Начальный напор (от башни) достаточен для тушения пожаров в начальной стадии. После пуска пожарных насосов башни отключаются, так как напор, развиваемый насосами, превышает высоту водонапорного бака.
Пожарный водопровод низкого давления, объединенный с производственным, строят на производствах, где пожарный расход мал по сравнению с производственным и он не снижает давления в системе.
Часто разделяют сети. Для наружного пожаротушения используют объединенный пожарно-производственный водопровод низкого давления. Для тушения внутренних возгораний используют хозяйственно-питъевой водопровод. Эта схема рациональна, но напор в сети низкого давления должен быть не ниже 10 м.
Выбор той или иной схемы зависит от характера производства, занимаемой территории и других местных условий.
^
3.1. Назначение насосных станций. Основные требования к сооружениям и оборудованию насосных станций
Компрессоры и насосы: понятие, классификация, область применения
... для мощных компрессорных, насосных и вентиляционных установок, а толчки нагрузки имеют место только при пусках двигателей. Двигатели основных механизмов (компрессоры, вентиляторы, насосы) имеют ... вакуум-насосами. В пищевой промышленности вакуум-насосы применяются, главным образом, для отсасывания не сконденсировавшихся паров и газов в выпарных станциях, варочных станциях заводов и фабрик, ...
В системе производственного водоснабжения используются следующие насосные станции: насосные станции 1-го подъема; станции 2-го подъема; станции оборотного водоснабжения (циркуляционные); повысительные; перекачивающие; шламовые и дренажные.
Насосные станции 1-го подъема (НС1) забирают воду из источника и подают ее на очистные сооружения, или, если очистка не требуется, непосредственно в резервуар или распределительную сеть – в зависимости от принятой схемы водоснабжения.
Они располагаются обычно вне территории предприятия на берегу водоема. НС1 должны располагаться на местах, которые не затапливаются в паводок, но и должны обеспечивать надежный забор воды при наинизшем ее уровне. Поэтому чаще всего строятся станции заглубленного типа, когда основание станции находится ниже уровня воды.
НС1 выполняют цилиндрической формы. Особое внимание обращают на компактность размещения оборудования и уменьшения диаметра здания. Поэтому широко используются насосы вертикального типа, у которых двигатель и арматура располагаются на втором этаже. Число насосов – минимально возможное.
На предприятиях, предъявляющих различные требования к качеству воды, на НС1 могут быть установлены насосы, подающие воду как на очистные сооружения, так и потребителям неочищенной воды. Таким образом объединяются насосные станции НС1 НС2.
Часто также, объединяются НС1 и водоприемные камеры в одно сооружение.
Насосные станции 2-го подъема служат для подачи воды потребителям, обычно из резервуаров чистой воды. Они, как правило, объединяются со станциями оборотного водоснабжения. Такие объединенные станции носят название циркуляционных. Они обслуживают одну или несколько систем оборотного водоснабжения, поэтому могут иметь несколько групп соответствующих насосов.
Циркуляционные станции располагаются в зданиях прямоугольной формы с шириной пролета 6, 12, 18 м. Насосы этих станций забирают воду из резервуаров теплой и охлажденной отработавшей воды. Эти резервуары, как правило, заглублены ниже уровня земли. Поэтому и пол машинного зала насосной станции тоже заглублен, чтобы обеспечить необходимую высоту всасывания насосов.
При температуре воды выше 30C насосы устанавливают так, чтобы они были под заливом при нижнем уровне воды в резервуаре. При температуре воды больше 60C надо еще обеспечить достаточный подпор на входе в насосы.
Сами насосы располагаются в зале так, чтобы исключить лишние повороты трубопроводов. Прокладку трубопроводов выполняют в каналах или непосредственно по полу. Последнее предпочтительнее, так как дешевле. Над трубопроводами сооружают переходные мостики.
В заглубленных насосных станциях предусматривают защиту от затопления при авариях. Это либо слив в канализацию, либо установка дренажного насоса.
Повысительные насосные станции (станции подкачки) предназначены для повышения напора воды для отдельных объектов, цехов или агрегатов.
Перекачивающие станции служат для подъема использованной воды от отдельных низкорасположенных потребителей в общую систему отводящих трубопроводов.
Шламовые насосные станции предназначены для перекачки в отстойники или шламонакопители различных отходов производства (шламов, хвостов горных пород, шлаков и др.).
Дренажные насосные станции и установки служат для откачки грунтовых или случайных вод из различных заглубленных мест.
К каждой системе водоснабжения, а следовательно и ее насосной станции предъявляются определенные требования в отношении надежности. По уровню требований надежности системы водоснабжения и насосные станции делятся на три категории:
-
к 1-й категории надежности относятся системы водоснабжения и насосные станции предприятий металлургической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности и электростанций. На этих предприятиях не разрешаются перерывы в подаче воды. Снижение подачи допускается не более чем на 30% от расчетной подачи и не более чем на 3 суток. Допускается снижение расхода ниже этого предела не более 10 мин.
-
к 2-й категории относятся системы предприятий угольной, горнорудной, нефтедобывающей, машиностроительной и др. видов промышленности, на которых допускается перерыв в подаче не более чем на 5 часов, а также снижение подачи на 30% до 15 суток;
-
к 3-й категории относятся системы мелких промышленных предприятий, допускающие перерыв в подаче воды до одних суток, а также снижение подачи на 30% не более чем на месяц.
^
Для обеспечения надежности подачи воды на насосной станции применяется структурное, нагрузочное, функциональное и временное резервирование.
При структурном резервировании устанавливается избыточное количество элементов: насосов, арматуры, трубопроводов, кабельных вводов и т.п.
Пример такого резервирования приведен на рис.6.
Р ис.6. Виды структурного резервирования:
- а) общее структурное резервирование;
б) раздельное структурное резервирование
Общее структурное резервирование характерно для станций с малым числом насосов. Каждый из них оборудуется самостоятельным всасывающим и напорным трубопроводами с арматурой.
Раздельное структурное резервирование применяют при более сложных схемах, когда число рабочих насосов более двух, а установка всасывающих и напорных трубопроводов более двух нерациональна.
Нагрузочный метод резервирования основан на способности рабочих насосов при отключении части из них увеличивать производительность и этим несколько компенсировать снижение общей подачи.
Функциональное резервирование основано на возможности взаимозаменяемости оборудования различного назначения. Например, есть две группы насосов разного назначения. В каждой группе есть свой резерв. Часть насосов одной группы (чаще только резерв) используется для резервирования другой группы.
Временное резервирование – это использование резерва по продолжительности работы станции. Это возможно, когда у потребителей имеются регулирующие емкости, а на станции установлены насосы с подачей выше среднесуточной.
Выбор метода резервирования связан с оценкой их эффективности. Она оценивается при помощи вероятностных показателей работы станции (поток отказов оборудования, интенсивность ремонтов и т.п.).
Математическая оценка эффективности вариантов возможна при наличии базы данных по отказам различных элементов насосных станций.
^
Э
ти схемы рассмотрим на примере систем водоснабжения тепловых электрических станций (ТЭС).
На ТЭС используются две схемы циркуляционных насосных станций: централизованная и блочная схемы. Обе эти схемы приведены на рис.7.
Рис.7. Схемы оборотного водоснабжения ТЭС: а – централизованная; б – блочная; 1 – конденсаторы паровых турбин; 2 – приемные колодцы; 3 – здание циркуляционной станции; 4 – помещение обратных клапанов и задвижек; 5 – закрытые самотечные отводящие каналы (к бассейнам) или сливные напорные трубопроводы (к градирням); 6 – приемные самотечные каналы (с приемными колодцами); 7 – напорные трубопроводы
При централизованной схеме вода насосами подается по двум магистральным трубопроводам 7, проложенным вдоль турбинного цеха. От них уже она подводится к конденсаторам.
При блочной схеме магистральные трубопроводы отсутствуют. Каждый насос непосредственно подает воду на один конденсатор или на его секцию. В последнем случае на каждый конденсатор работают два насоса.
Иногда на циркуляционных станциях ставят еще насосы для подъема воды из отводящих каналов (или сборной емкости теплой воды) до форсунок градирен. Обычно это случается при реконструкции системы водоснабжения – при переводе ее с прямоточного водоснабжения на оборотное.
^
В состав насосных станций входит следующее оборудование:
- а) основное энергетическое оборудование. Это насосы с приводными двигателями. Комплекс, состоящий из насоса и двигателя называют гидроагрегатом (или просто агрегатом) насосной станции. Число их различно. При больших подачах стремятся снизить их число за счет увеличения их единичной мощности;
- б) механическое оборудование. Оно включает в себя сороудерживающие устройства, затворы и подъемно-транспортные механизмы;
- в) вспомогательное оборудование включает в себя: систему технического водоснабжения НС (на сальники, подшипники, к теплообменникам компрессоров, масляной системы, электродвигателю и др.);дренажно-осушительную систему;
- систему маслоснабжения;
- систему пневматического хозяйства;
- вакуум-систему;
- контрольно-измерительные приборы (комплекс КИПиА);
- трубы и фасонные части;
- г) электрические устройства (трансформаторы, распределительные устройства);
- д) противопожарное и санитарно-технические устройства.
^
Выбор типа и числа насосных агрегатов невозможен без учета совместной работы насосов, водоводов и сети. При этом необходимо руководствоваться следующими соображениями:
- а) число рабочих агрегатов одной группы должно быть не менее двух;
- б) устанавливать как можно меньше рабочих насосов, т.к.
параллельная работа нескольких насосов экономически менее выгодна, чем крупных насосов с более высокими КПД. Подача одного насоса в группе нескольких параллельных агрегатов всегда меньше, чем каждого в отдельности, работающего на данную систему;
- в) насосы должны работать длительное время в области наивысших КПД. Лишь кратковременные расходы могут подаваться с более низкими КПД;
- г) желательны однотипные насосы, однако, для повышения КПД станции, насосы должны подбираться на разные расходы при максимальных значениях КПД с учетом требуемых напоров.
Это приводит к необходимости установки разнотипных насосов;
— д) рабочие насосы должны обеспечить максимальную подачу. Число резервных агрегатов выбирается в зависимости от категории надежности НС. Но в любом случае их следует принимать не менее двух. Это связано с тем, что при ремонте рабочего насоса станция останется без резерва и при аварийном останове другого рабочего насоса его нечем будет заменить.
Необходимо учитывать, что стоимость агрегата весьма мала по сравнению со стоимостью всей системы. Поэтому не стоит экономить на резерве. Особенно, если важна бесперебойность водоснабжения.
^
Консольные насосы типа
Насосы в обычном исполнении поставляются с рабочим колесом, обеспечивающим верхние пределы поля Q — Н (в этом случае индекс в условное обозначение насоса не вводится
Корпус горизонтального одноступенчатого консольного насоса с осевым входом жидкости представляет собой чугунную фигурную отливку, внутренняя полость которой выполнена в виде спирали с диффузорным каналом, переходящим в напорный патрубок. Корпус насоса крепится к фланцу опорной станины четырьмя болтами. В нормальном исполнении напорный патрубок направлен вертикально вверх; в зависимости от условий эксплуатации он может быть по- вернут вокруг оси насоса на 90, 180 и 270°. Передняя крышка кор- пуса насоса (отлитая за одно целое с входным патрубком) съем- ная, что позволяет осматривать рабочие органы насоса без его демонтажа. В корпусе выполнены отверстия, закрытые пробками: в нижней части — для сливания воды из полости корпуса насоса перед длительной его остановкой или раз- боркой; в верхней части спирального отвода — для удаления воздуха из корпуса насоса перед его заливкой и присоединения трубопровода от вакуум-насоса. Крышка корпуса для увеличения ресурса работы на- соса защищена сменным уплотнительным кольцом.
Рабочее колесо (закрытого типа — лопасти колеса закрыты передним и задним дисками) закреплено на валу насоса шпонкой и гайкой. У насосов мощностью до 10 кВт устанавливают рабочие колеса, неразгруженные от осевых усилий, а у насосов мощностью более 10 кВт — разгруженные. Разгрузка осевого давления на задний ведущий диск и снижение давления перед узлом сальникового уплотнения вала насоса достигаются с помощью разгрузочных отверстий в заднем диске рабочего колеса и уплотнительного пояска на рабочем колесе со стороны узла уплотнения. У неразгруженного рабочего колеса осевое усилие воспринимается подшипниками. Для разделения в корпусе насоса полостей низкого и высокого давления предусмотрен узел уплотнения лопастного колеса, который образован кольцевыми выступами на дисках колеса и защитными уплотняющими кольцами, установленными в передней крышке корпуса и закрепленными винтами. Рабочие колеса, разгруженные от осевых сил, имеют двустороннее уплотнение, остальные — одностороннее (со стороны входного патрубка).
Зазор в узле уплотнения не должен быть более 0,3—0,5 мм. Превышение этой величины приводит к увеличению объемных потерь и снижению КПД насоса.
Вал насоса изготовляется из высококачественной стали. Опорами вала служат два подшипника, находящиеся в масляной ванне, которая размещена в опорном кронштейне. Насосы К-8/18 и К-90/20 имеют внешнюю шарикоподшипниковую опору и внутреннюю в виде бронзовой втулки, запрессованной в корпусе насоса. К внешней опоре подается из масленки густая смазка, внутренняя опора смазывается и охлаждается перекачиваемой жидкостью.
Для повышения ресурса работы насоса и предотвращения износа вала в зоне узла сальникового уплотнения на вал надета сменная защитная втулка.
Все насосы типов К имеют сальник с мягкой набивкой (из промасленного хлопчатобумажного шнура), которая уплотняется подтягиванием гаек крышки сальника. У насосов мощностью 10 кВт и выше между кольцами набивки устанавливают фонарное кольцо, соединенное каналом с полостью высокого давления. Тем самым обеспечивается гидрозатвор в зоне узла сальникового уплотнения вала, препятствующий прониканию воздуха в полость низкого давления (при вакууме на входе воды в рабочее колесо насоса).
^
В индивидуальном жилом доме (предприятия общественного питания), как правило, система подачи воды оснащена водонапорным баком. Из этого бака вода подается к разборным кранам, поступая в умывальник, душ, мойку, унитаз и т. д.
Водонапорный бак изготовляют из нержавеющей или оцинкованной стали. Его емкость должна составлять объем из расчета 50 л в сутки на одного проживающего. В случае подачи воды электрическим насосом с автоматическим включением емкость бака может быть меньше в 2—3 раза.
Для забора воды к баку подсоединены трубы, идущие от колодца, а также трубы, предназначенные для сброса воды при переполнении бака. Первая труба (вход) приваривается в верхней части бака. Выше заданного уровня воды, но ниже края бака производится врезка трубы для сброса избытка воды в водосток или дренаж. Водопроводную трубу располагают в средней части бака. Это делается для того, чтобы в водопровод не засасывался осадок, находящийся на дне бака. Нижняя часть бака соединяется при помощи вентиля с трубой сброса для облегчения слива воды на зимний период.
Если вода поступает в бак непосредственно через насос, то для управления его двигателем необходимо изготовить довольно примитивный поплавковый регулятор уровня воды (рис. 8).
Насос получает питание через замкнутые контакты микропереключателя и подает воду в бак через патрубок, имеющий отражатель струи. Когда бак наполнится, вода поднимет поплавок, шток с упором передвинет конец рычага, который, в свою очередь, нажмет на толкатель выключателя. После этого контакты разомкнутся, электродвигатель выключится. Для регулирования уровня воды в баке упор можно передвигать вверх или вниз по резьбе штока. Когда будет найдено оптимальное положение, упор фиксируется контргайкой.
Рис. 8. Поплавковый регулятор уровня: 1 — упор-гайка; 2 — рычаг; 3 — микропереключатель; 4 — толкатель; 5 — патрубок; 6 — отражатель; 7 — шток; 8 — поплавок
В этом устройстве можно использовать концевые выключатели типа ВК, ВПК, микропереключатели типа МП. Все они рассчитаны на напряжение 220 В и силу тока, равную 4 А, снабжены размыкающими контактами, срабатывающими независимо от скорости перемещения толкателя.
Рис. 9. Электрическая схема включения насоса:
1 — выключатель; 2 — предохранитель с плавкой вставкой; 3 — контакты регулятора уровня; 4 — трехконтактная розетка; 5 — трехконтактная вилка; 6 — электродвигатель насоса
Для монтажа регулятора уровня берется пластина Г-образной формы, закрепляется на крышке бака и закрывается пластмассовой коробкой нужного размера. На рис. 9 показана электрическая схема включения насоса. Выключатель и защитный аппарат (предохранитель), как правило, устанавливают на электрическом щитке рядом со счетчиком, а регулятор уровня — на крышке бака с водой, трехштырьковый разъем — на стенке внутри сооружения, возведенного над скважиной или колодцем.
Для периодического заполнения резервуара или, наоборот, удаления из него жидкости можно использовать устройство, принципиальная схема которого изображена на рис. 10, а конструкция — на рис.11. Применение в нем герконовых датчиков имеет некоторые преимущества — тут нет электрического контакта между жидкостью и электронным блоком, что позволяет использовать его для откачки конденсационной воды, смеси воды с маслами и др. Кроме того, использование этих датчиков повышает надежность узла и долговечность его работы.
Puc.10 Принципиальная схема
В автоматическом режиме устройство работает следующим образом. При повышении уровня жидкости в баке кольцевой постоянный магнит 8 (рис. 11), который закреплен на штоке 6, связанном с поплавком 9, приближается снизу к геркону 3 верхнего уровня (SF2 на схеме) и вызывает его замыкание. Тринистор VS1 открывается, реле К1 срабатывает, включая электродвигатель насоса контактами К1.1 и К1.2 и самоблокируясь контактами К1.3 (если реле нечетко самоблокируется, его обмотку надобно зашунтировать оксидным конденсатором емкостью 10… 50 мкФ).
Насос откачивает жидкость, ее уровень в резервуаре понижается, приближаясь к установленному нижнему. Магнит приближается к горкому 2 (SF3 по схеме) нижнего уровня и вызывает его замыкание. Тринистор VS2 открывается, срабатывает реле К2 и его контакты К2.1 разрывают цепь управляющего электрода тринистора. Тринистор закрывается, отключая электродвигатель насоса.
Puc2 Конструкция
Если же после замыкания контактов геркона 3 и включения насоса почему-либо уровень жидкости продолжает повышаться, замыкается геркон сигнализации 4 и звучит электрический звонок НА1.
При изменении уровня жидкости шток сообща с поплавком 9 совершает возвратно-поступательные движения в направляющих кольцах 7. Шпильки 5 служат для ограничения хода штока. Герконы укреплены на стойке 1.
Для работы в ручном режиме тумблер SA1 «Автомат» переводят в положение «Выкл.» и управляют насосом посредством кнопок SB1 «Пуск», SB2 «Стоп». Для того, чтобы система работала на периодическое заполнение бака, надобно поменять местами герконы верхнего и нижнего уровня (или проводники, подведенные к ним).
В устройстве можно использовать любой трансформатор мощностью 10…15 Вт с напряжением на вторичной обмотке 26…30 В. Реле К1 — РПУ-0 или любое другое с током срабатывания 50…150 мА и контактами, рассчитанными на коммутируемый ток не менее 2 А; К2 и КЗ-РЭС9, паспорт РС4.524.200. Тумблеры Q1 — ТВ 1-4, а SA1 -ТП1-2. Электрический звонок НА1 — ЗП 127-220 В.
Тринисторы VS1-VS3 — КУ201 или КУ202 с любым буквенным индексом. При использовании электродвигателя мощностью более 500 Вт его надобно включать через прибавочный пускатель.
Расстояние между герконами и объем поплавка подбирают для каждого конкретного случая.
Заключение
В процессе выполнения данной контрольной работы были изучены технические средства для построения систем автоматического регулирования и управления.
Для рассмотрения на предприятиях рассмотрели процесс водоснабжения, общую картину протекания процесса,. Было рассмотрено оборудование для проведения водоснабжения.
^
-
Абрамов, Н.Н. Водоснабжение: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1982.
-
Беличенко, Ю.П. Замкнутые системы водообеспечения химических производств. М.: Химия, 1990.
-
Журба, М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: / М.Г. Журба, Л. И. Соколов, Ж. М. Говорова. — M.: Издательство ACB, 2003. — 288 с.
-
Трегуб, В. Г. Ладанюк, А.П., Плужников Л. Н. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматизации в пищевой промышленности. / В. Г. Трегуб, А. П. Ладанюк, Л. Н. Плужников. — М. : Агропромиздат, 1991. — 352 с.
-
Автоматизация энергетических систем: Учебное пособие для вузов / О. П. Алексеев, В. Л. Козис, В. В. Кривенков и др.; Под ред. В. П. Морозкина и Д. Энгелаге. – М.: Энергоатомиздат, 1994. – 448с.
-
Автоматика и автоматизация пищевых производств / М. М. Благовещенская, Н. О. Воронина, А. В. Казаков и др. – М.: Агропромиздат, 1991. – 239с.
-
Методические указания для курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Системы управления технологическими процессами и информационные технологии» / Т. Л. Горелкина, Е. А. Гартованная, С. А. Шабуня. – Благовещенск: ДальГАУ, 2007 – 77с.
-
Системы водоснабжения промпредприятий. Борисов Б.Г., Багров О.Н., Калинин Н.В./Ред. А.Г. Спиридонов. М.: Моск. энерг. ин-т, 1987.
-
Сомов М.А. Водопроводные системы и сооружения: Учеб. для вузов. М.: Стройиздат, 1988.
-
Электрооборудование предприятий общественного питания. Учеб. пособие для технол. фак. тогр. вузов. Изд. 2-е, испр., перераб. и доп. М., «Экономика», 1974. – 311с.
-
СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения /Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1996.
-
СанПиН 2.1.4.559-96. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.
