Насосная станция с какой глубины может поднять воду: С какой глубины поверхностный насос может поднять воду?

С какой глубины поверхностный насос может поднять воду?

Многие клиенты зачастую перед приобретением насосной станции не могут точно сказать, какая максимальная глубина всасывания, а также как возможно повысить эту глубь. Обычно, в документации насосного оборудования указывается максимальная глубина всасывания с поверхности. Она составляет всего 8 метров. Это число не взято произвольно, а выведено по соответствующим формулам опираясь на основные законы физики.

Физические сведения, позволяющие получить ответ

Атмосферное давление оказывает подавляющее воздействие на тела и поверхность Земли. Впервые об этом заговорил известный ученый Торричелли родом с Италии, приложив в 1643 году эксперимент, сменивший на то время некоторые понимания физики.

Для реализации опыта Торричелли использовал стеклянную трубку с запаянным одним концом, длина которой была равна одному метру. Данная трубка заполнялась ртутью и второй незакрытый конец закрывали. Прикрытым отверстием трубку переворачиваем вниз и погружали в сосуд, также наполненный ртутью. После погружения открывали трубку и наблюдали выход из ее емкости некоторого количества ртути. Одновременно с этим в верхней запаянной части, образовывалось вакуумное пространство, а уровень ртути в трубке была 760 мм. После завершения эксперимента на основе полученных данных Торричелли сделал вывод, что сила, не позволяющая ртути опуститься ниже – наружная сила.

Закон Паскаля гласит о том, что значение атмосферного давления равняется значению давления ртутного столба в трубке. Проще говоря, речь идет о возможности измерения атмосферного давления посредствам измерения высоты ртутного столбика. Высота измеряется в метрах.

Теоретические сведения

Однако, с какой глубины возможно поднять жидкость поверхностным давлением опираясь на приведённые физические сведения? Решая поставленную задачу, обязательно нужно учитывать, что густота ртути больше густоты воды в 13.6 раз. Если ртуть поднимается на 760 мм, соответственно вода поднимается на высоту, которая станет выше в 13.6 раз. Умножая эти два значения получится 10 336 м. Это теоретический ответ, как правило на практике это значение немного меньше.

Применение знаний на практике

Зная глубину всасывания с учетом атмосферного давления, противодействие материала трубы и внутренне присущие технологические потери насосного оборудования можно получить при этих параметрах глубину вбирания, которая для внешних насосов равна 8-9 мерам. Опускание на глубину более 9-ти метров вызовет феномен кавитации, и в последствии – закипание воды. В случае благоприятных условий можно добиться максимум 10.2 метров. Однако, опускание насосного оборудования ниже максимального предела сопровождается сухим ходом, что выводит из строя установку в целом.

Неглубокий (внешний) насос с выносным сбрасывателем имеет способность всасывать воду не глубже 45 метров, никак не нарушая при этом законы физики. Отметим, что КПД всасывания насоса с 4-х дюймовым эжектором станет ниже.

Изготовитель, устанавливая на своем насосном оборудовании максимальную масштабность вбирания равную 8-ми метра, попросту страхуются, сводя к нулю непредвиденные неприятности, спровоцированные неправильной эксплуатацией. Однако, эту величину можно увеличить к 9 метрам.

В ассортименте нашего магазина есть любое насосное оборудование, соответствующее под поставленную задачу. В случае возникновения вопросов наши консультанты грамотно проинформируют любого нуждающегося в ответах в телефонном режиме.

Глубина всасывания насосной станции: показатели и расчеты

На чтение 4 мин Просмотров 7.8к. Опубликовано 23.03.2019 Обновлено 21.03.2019

Насосные станции все чаще стали использоваться для автономных водопроводных систем, в которых водозабор организовывается из скважин, колодцев или открытых водоемов. Выбирают насосные установки по трем параметрам: глубина всасывания, производительность, напор. Максимальная глубина всасывания насосной станции – предельный показатель, с помощью которого выбирают установки.

Глубина всасывания

Установки с эжектором более мощные и производительные

Есть две разновидности НС, которые отличаются наличием или отсутствием эжектора. Последний – своеобразный дополнительный насос (без электродвигателя), с помощью которого увеличивается возможная глубина водозабора.

Паспортная глубина всасывания, как правило, составляет – 8 м. Это при условии, что эжектора в комплектации станции нет. Если это устройство в системе водозабора присутствует, показатель может увеличиться. Производители предлагают насосные станции с встроенным эжектором. Практика показала, что такие установки достаточно капризные. Не всегда с их помощью можно поднять воду из колодцев заявленной глубины.

Более удачное расположение – выносной эжектор. Его устанавливают на конце водозаборного рукава (пластиковой трубы или прорезиненного шланга), куда закрепляют пластиковым хомутом. Но такое исполнение снижает коэффициент полезного действия, потому что для работы эжектора требуется определенная скорость воды. Насос поднимает жидкость на поверхность, часть ее гонит обратно к эжектору по параллельному трубопроводу. Движение воды сначала вверх, а затем вниз, снижает КПД работы насосной установки.

Глубина всасывания станции с встроенным эжектором составляет не более 9 м. С выносным – не более 10,5 м. На многих сайтах присутствует показатель 45 м. Это дезинформация. У НС несколько технических характеристик, где 45 метров – это максимальное расстояние от зеркала воды внутри колодца до последнего потребителя в сети автономного водопровода. Показатель часто фигурирует в паспортных данных, но он не единственный. На рынке можно найти станции, у которых это расстояние превышает обозначенное значение.

Показатели подъема воды

В паспорте НС производитель всегда указывает максимальные значения технических характеристик. При покупке оборудования надо обязательно учитывать соотношение этих характеристик с техническими показателями водопроводной системы дома. Если неправильно подобрать станцию к водопроводу, велика вероятность, что последний будет работать некорректно. К примеру, вода будет в недостаточном количестве или напор будет слабым.

В паспорте изделия производитель обязательно указывает графическую зависимость всех характеристик между собой. С его помощью можно увидеть зависимость напора, расхода установки к характеристикам водопроводной системы. На его основе покупатель может самостоятельно подобрать модель насосной станции с учетом обозначенных характеристик и глубины всасывания.

Как рассчитать необходимую глубину всасывания насосной станции

Для расчета технических характеристик станции необходима информация, касающаяся автономного водопровода:

• Расстояние от зеркала воды в колодце до потребителя, который в сети водопровода находится в самой дальней точке. При этом расстояние складывается из всех участков, потому что сеть обычно не является прямолинейной. Чем больше ответвлений, тем больше потерь напора и расхода.
• Расстояние от насосной станции до места водозабора. Оборудование может быть установлено около колодца, в подвале дома или в специально сооруженном помещении. Чем дальше месторасположение станции, тем больше потери, тем меньше глубина всасывания.
• Количество фитингов и запорной арматуры. Здесь можно взять 10-процентный запас всех характеристик — напора и производительности насосной станции.
• Динамический уровень воды в колодце. Это значение меняется в зависимости от сезона и интенсивности водозабора. Его обязательно учитывают при расчете глубины всасывания. При этом необходимо знать, что конец всасывающей трубы должен располагаться ниже зеркала воды минимум на 1 м. Если динамический уровень большой, велика вероятность, что в летний сезон вода в колодце опуститься ниже уровня установки конца всасывающей трубы.
• Диаметр труб, используемых в водопроводной системе.
• Количество потребителей.

Динамический уровень воды в системе автономного водопровода играет одну из важнейших ролей. Если его значением пренебречь, можно забыть о характеристиках водопроводной сети.

Самые большие потери давления воды внутри водопровода – вертикальные. Глубина всасывания влияет на характеристики водопровода. Чем она больше, тем пропорциональнее происходит снижение показателей. К примеру, если показатель составляет 8 м, потери давления снижаются на 0,8 бар.

Чтобы бороться с уменьшением глубины водозабора, над колодцем устанавливают кессон. Это специальное цилиндрической или кубической формы емкость, которую закапывают на определенную глубину. В нее монтируют НС. Чем высота кессона больше, тем ниже будет располагаться насос. Таким образом можно снизить место установки наносной станции и уменьшить расстояние от нее до зеркала воды.

Есть еще один вариант. Внутрь колодца устанавливают металлическую конструкцию, собранную из металлопрофиля (обычно уголка или швеллера). Ее крепят к стенкам гидротехнического сооружения. На эту опору монтируют насосную станцию. Для обеспечения более высоких характеристик водопроводной сети опорную конструкцию опускают до уровня поверхности воды в колодце. Неудобство такой установки заключается в том, что станция находится на большой глубине, а значит, следить за ней и обслуживать будет непросто.

Может ли насосная станция поднять воду с глубины более 8 метров?

Неоспоримый факт, что поверхностный насос (в нашем случае насосная станция) из-за простых законов физики не может поднять воду с такой глубины. Какие существуют варианты замены насосной станции? Первый — это приобристи отдельно: погружной скважинный насос, гидроаккумулятор и реле давления. Второй вариант (применим при глубине залегания воды не более 25 м) — купить насосную станцию с внешним эжектором.

Внешний эжетор использует энергию уже поднятой воды. Часть потока отправляется обратно в скважину и создаёт там дополнительное давление, которое помогает поднимать воду захваченную эжектором. Для работы станции необходимы две заборных трубы диаметром 1 дюйм и 1 1/4″.

Правильная установка и подключение

Покупателю насосной станции с внешним эжектором следует знать, что аппарат очень требователен к качеству монтажа в заборной магистрали. Не должно быть даже мелких пузырьков воздуха! Трубы забора воды желательно монтировать строго вертикально в связи с большим объемом жидкости. В заборных трубах рекомендуем владельцу продумать крепление станции к полу, чтобы тяжелая магистраль не перевешивала аппарат.

Станция работает от однофазной сети 220 вольт. Для подключения заборной магистрали понадобятся две трубы, о которых мы говорили выше. Напорная труба должна быть диаметром 1 дюйм.

Состав станции

Насосная станция состоит из трех основных частей: блок автоматики; насосная часть и гидроаккумулятор.

Автоматика необходима для поддержания постоянного давления в системе водоснабжения. При открывании крана давление в системе начинает снижаться. При падении давления в системе до полутора бар автоматика включает закачку воды в бак. Когда давление достигает 3 бар забор воды прекращается.

Насос станции состоит из двух частей асинхронного двигателя и насосной части. Однофазный двигатель насоса отличается простотой и надежностью, охлаждение мотора организовано за счет установки вентилятора смонтированного на валу ротора. В насосной части находится полимерное рабочее колесо. Диффузор корпуса насосной части выполнен из чугуна. Чугунные корпуса насосов считаются самыми тихими и бюджетными вариантами исполнения.

Гидроаккумулятор представляет собой стальной цилиндр со сменной мембраной. Мембрана предустановленная в гидроаккумуляторе не предназначена для работы с горячей водой. Максимальная температура перекачиваемой жидкости не должна превышать 35 градусов цельсия. В торце гидробака находится ниппель для закачки в резервуар воздуха. Расчетное давление в баке станции должно составлять 1,82 атмосферы. Проверяется данный параметр обычным автомобильным манометром. В случае, если давление ниже нормы, воздух в бак нужно подкачать с помощью насоса. Кроме поддержания давления в системе и создании оперативного запаса воды гидроаккумулятор станции предназначен для предотвращения гидроудара.

Обслуживание и уход

Покупателю следует знать что станция не может работать без жидкости. Вода не только охлаждает механизмы насоса, но и выступает в качестве смазки. Продолжительная работа «всухую» может привести к повреждению уплотнителей и выходу станции из строя. Для предотвращения сухого хода рекомендуем приобрести специальный блок защиты. Небольшой узел, который монтируется на станцию, позволяет автоматически отключить аппарат в случае исчезновения воды и тем самым предотвратить поломку.

И напоследок несколько слов о работе насосных станций в зимнее время. Место установки станции и труб должны быть утеплены. При сезонном использовании воду из системы на зиму требуется слить, в противном случае возможны повреждения насосного узла, сальников и подшипников аппарата.

Как увеличить глубину всасывания насоса.

 Доброго времени суток, уважаемые читатели «Сан Самыча». Частой проблемой при проектировании и эксплуатации системы водоснабжения дома на основе поверхностного насоса бывает проблема подачи воды на всас насоса. Чисто теоретически, атмосферное давление позволяет поднимать воду с глубины до 9 метров, практически, насосы способны поднять её с глубины до 7 метров, с небольшой потерей напора. Уверенный же подъем воды насосы могут обеспечить с глубины метров пять.

Как порой не хватает этих метров. Попробуем решить эту задачу. Как всегда, я предлагаю несколько решений, из которых вы сможете выбрать наиболее вам подходящее.

        «Если гора не идет к Магомету…»

Наиболее простым, но, отнюдь, не легким решением будет двигаться навстречу воде. Т.е. если у вас колодец, то насос можно разместить на площадке, сооруженной внутри колодца, или на площадке, плавающей по поверхности воды.

Еще, как вариант, можно выкопать и обустроить кессон рядом с колодцем или скважиной, глубиной в недостающие метры. Правда, глубже трех-четырех метров, мне кажется копать не стоит. Будут трудности с доступностью при обслуживании и осмотре насоса. Естественно, просто необходима утепленная крышка кессона, чтобы холодный воздух зимой туда не проникал. Заодно, решается проблема тепло- и звукоизоляции насоса.

 Мне кажется, это решение многим приходило в голову. Но почему-то немногие могут догадаться использовать уже готовое подземное помещение, подвал собственного дома, для этой же цели. Может этих двух метров как раз и хватит, чтобы приблизить насос к зеркалу воды в колодце или скважине. И совсем необязательно копать под трубу траншею, равную по глубине подвалу, достаточно углубиться ниже границы промерзания, чтобы вода во всасывающей трубе гарантированно не замерзла. Остальное доделает за вас все то же атмосферное давление, если, конечно, расстояние от дома до колодца сравнительно не велико (как правило, до 5 метров). Главное, что вы приблизились к воде по вертикали, а на горизонтальном участке действуют лишь силы сопротивления трубопровода, которые можно уменьшить, увеличив диаметр трубы и проложив более гладкую: пластиковую (ПНД) или металлопластиковую (МП).

        Насос поможет себе сам.

 Помочь атмосферному давлению поднять воду к насосу может сам насос с помощью устройства, которое называется эжектор. По сути, мы просто часть воды с напора насоса загоняем во всасывающую трубу, восполняя тем самым недостающее давление в ней. Но чтобы эта потеря напора была более эффективна, эжектор имеет специальную конструкцию, которая напоминает всем известную насадку пылесоса для побелки стен и потолков. За счет сужения вода от напора насоса ускоряется и увлекает за собой воду, идущую от источника на всас насоса.

Самодельный эжектор и схема его подключения.

Насосные станции с эжектором мощнее обычных, т.к. часть энергии тратится на рециркуляцию воды. Кстати, очень рекомендую поставить на эту линию отдельный кран, которым вы сможете регулировать степень рециркуляции. Не всегда нужна полная рециркуляция, а вот лишнее давление на напоре не помешает. Если у вас есть возможность пожертвовать давлением на напоре насоса, то эжектор можно поставить на любую станцию. Мало того, элементарный эжектор легко можно собрать самому из любого подходящего по диаметру тройника. Большой эффективностью он отличаться не будет, но подтянуть воду на несколько метров он сможет.

Насосный тандем.

Конечно, лучше и проще использовать один насос, но иногда хорошим решением бывает использование двух не очень мощных насосов вместо одного. Очень часто я встречаю тандемную схему с погружным и поверхностным насосом. Погружной опускается в скважину или колодец и подает воду на всас поверхностного насоса, на базе которого организована насосная станция. Ни один из этих насосов самостоятельно бы не справился с водоснабжением, а вместе они поддерживают хорошее давление в системе.

Система из двух поверхностных насосов тоже имеет право на жизнь. Тем более стоит подумать об этом, если один насос уже есть в наличии.

Здесь следует отметить некоторые нюансы таких схем.

1.  Включение обоих насосов синхронизируют, подключая их параллельно к реле давления станции.
2.  Расход воды подающего насоса желателен не меньше расхода напорного, иначе снижается эффективность связки.
3. Защиту по сухому ходу придется ставить либо на каждый насос в отдельности, либо одну – на общее питание насосной станции, т.е. до реле давления.

Накачаем скважину…        

 Еще один интересный и довольно необычный способ решения проблемы, который вряд ли подойдет владельцам колодцев, но для владельцев скважин может стать одним из вариантов. Правда, для этого придется загерметизировать верх обсадной трубы скважины, и … накачать её с помощью компрессора.

Действительно, поднимая давление внутри объема скважины, вы, тем самым, выталкиваете воду наверх по отводящей трубе. И если компрессор довольно мощный, можно вообще обойтись без насоса, что может спасти тех, у кого вода в скважине представляет собой насыщенную песком взвесь, противопоказанную для любых насосов. Или, как вариант, использовать компрессор в паре с насосом. Однако стоит учитывать, что давление в скважине толкает воду как вверх, так и вниз, загоняя её обратно в водоносный слой. И использовать такой способ доставания воды нужно с учетом особенностей Вашей скважины (глубина залегания воды, дебет скважины) и особенностей геологии на Вашем участке.

Вот только, уж больно шумная это машина, нужна ну очень хорошая звукоизоляция, чтобы не слышать назойливой трескотни компрессора.

Не претендуя на истину в последней инстанции, могу предложить идеи объединения всех или некоторых способов решения «проблемы всаса». Ничто ведь не мешает сделать кессон для эжекторной станции, повысив тем самым её эффективность и уменьшив потерю давления на напоре.

Также можно использовать малопроизводительный вибрационный насос в тандеме с насосной станцией, добавив в схему эжектор. Вибрационный насос в этом случае подает воду на эжектор, восполняя недостаток давления. А насосная станция берет воду и через насос, и через эжектор, обеспечивая и хороший напор и приличный расход  воды.

Вобщем, не бойтесь комбинировать, господа. Один из читателей написал, что решения должны быть индивидуальные. Но я не даю вам готовых решений, уважаемые читатели, и не ставлю перед собой таких целей. Моя задача скромнее: предложить вам идеи, пути, из которых каждый из вас сможет выбрать и найти способ решения своей сугубо индивидуальной проблемы. Знать и уметь все – невозможно. Но тем и хороши идеи, что поделившись ими, люди становятся только богаче. До новых встреч на страницах блога «Сан Самыч», уважаемые читатели.

Почему насосы не могут всасывать жидкость с глубины более 9 метров?

Ежедневные вопросы по поводу того, почему же насосы не могут всасывать жидкость с глубины более 9 метров сподвигли меня написать статью об этом.

Для начала немного истории:

В 1640 г. в Италии герцог Тосканский решил устроить фонтан на террасе своего дворца. Для подачи воды из озера был построен трубопровод и насос большой длины, каких до этого еще не строили. Но оказалось, что система не работает — вода в ней поднималась только до 10,3 м над уровнем водоёма.

Никто не мог объяснить, в чем тут дело, пока ученик Галилея — Э. Торичелли не высказал мысль, что вода в системе поднимается под действием тяжести атмосферы, которая давит на поверхность озера. Столб воды высотой в 10,3 м в точности уравновешивает это давление, и поэтому выше вода не поднимается. Торичелли взял стеклянную трубку с одним запаянным концом и другим открытым и заполнил ее ртутью. Потом он зажал отверстие пальцем и, перевернув трубку, опустил ее открытым концом в сосуд, наполненный ртутью. Ртуть не вылилась из трубки, а только немного опустилась.

Столб ртути в трубке установился на высоте 760 мм над поверхностью ртути в сосуде. Вес столба ртути сечением в 1 см2 равен 1,033 кг, т. е. в точности равен весу столба воды такого же сечения высотой 10,3 м. Именно с такой силой атмосфера давит на каждый квадратный сантиметр любой поверхности, в том числе и на поверхность нашего тела.

Точно также, если в опыте с ртутью вместо неё в трубку налить воды, то столб воды будет высотой 10,3 метра. Именно поэтому и не делают водяных барометров, т.к. они были бы слишком громоздкими.

Давление столба жидкости (Р) равно произведению ускорения свободного падения (g), плотности жидкости (ρ) и высоты столба жидкости:

Атмосферное давление на уровне моря (Р) принять считать равным 1 кг/см2 (100 кПа).

Примечание: на самом деле давление равно 1,033 кг/см2.

Плотность воды при температуре 20°С равна 1000 кг/м3.

Ускорение свободного падения – 9,8 м/с2.

Из этой формулы видно, что чем меньше атмосферное давление (P), тем на меньшую высоту может подняться жидкость (т.е. чем выше над уровнем моря, например в горах, тем с меньшей глубины может всасывать насос).

Также из этой формулы видно, что чем меньше плотность жидкости, тем с большей глубины можно её выкачивать, и наоборот, при большей плотности глубина всасывания уменьшится.

Например, ту же ртуть, при идеальных условиях, можно поднять с высоты не более 760 мм.

Предвижу вопрос: почему в расчетах получился столб жидкости высотой 10,3 м, а насосы всасывают только с 9 метров?

Ответ достаточно простой:

— во-первых, расчет выполнен при идеальных условиях,

— во-вторых, любая теория не дает абсолютно точных значений, т.к. формулы эмпирические.

— и в-третьих, всегда существуют потери: во всасывающей линии, в насосе, в соединениях.

Т.е. не возможно в обычных водяных насосах создать разрежение, достаточное для того, чтобы вода поднялась выше.

Итак, какие выводы из всего этого можно сделать:

1. Насос не всасывает жидкость, а лишь создает разрежение на своём входе (т.е. уменьшает атмосферное давление во всасывающей магистрали). Вода выдавливается в насос атмосферным давлением.

2. Чем больше плотность жидкости (например, при большом содержании в ней песка), тем меньше высота всасывания.

3. Рассчитать высоту всасывания (h) можно, зная, какое разрежение создает насос и плотность жидкости по формуле:

h = P / ( ρ* g) — x,

где P – атмосферное давление, — плотность жидкости. g – ускорение свободного падения, x – величина потерь (м).

Примечание: формула может использоваться для расчета высоты всасывания при нормальных условиях и температуре до +30°С.

Также хочется добавить, что высота всасывания (в общем случае) зависит от вязкости жидкости, длины и диаметра трубопровода и температуры жидкости.

Например при увеличении температуры жидкости до +60°С, высота всасывания уменьшается почти в два раза.

Это происходит потому, что возрастает давление насыщенных паров в жидкости.

В любой жидкости всегда присутствуют пузырьки воздуха.

Думаю, все видели, как при закипании сначала появляются маленькие пузырьки, которые затем увеличиваются, и происходит кипение. Т.е. при кипении, давление в пузырьках воздуха становится больше, чем атмосферное.

Давление насыщенных паров и есть давление в пузырьках.

Увеличение давления насыщенных паров приводит к тому, что жидкость закипает при более низком давлении. А насос, как раз и создает в магистрали пониженное атмосферное давление.

Т.е. при всасывании жидкости при высокой температуре, существует возможность её закипания в трубопроводе. А никакие насосы не могут всасывать кипящую жидкость.

Вот, в общем, и всё.

А самое интересное, что все это мы все проходили на уроке физики при изучении темы «атмосферное давление».

Но раз вы читаете эту статью, и почерпнули что-то новое, то именно «проходили» 😉

Почему общая высота всасывания поверхностного насоса не более 8 метров?

Давление, создаваемое атмосферой на все тела, которые в ней находятся, а так же на земную поверхность, называют атмосферным давлением. Как измерить атмосферное давление, первым догадался итальянский ученый Торричелли…

Давление, создаваемое атмосферой на все тела, которые в ней находятся, а так же на земную поверхность, называют атмосферным давлением. Как измерить атмосферное давление, первым догадался итальянский ученый Торричелли. Предложенный им опыт был сделан в 1643 году.

В этом опыте была использована запаянная с одного конца стеклянная трубка длиной 1 м. Её заполнили ртутью, а потом, закрывши открытый конец, перевернули отверстием вниз и погрузили в широкий сосуд с ртутью.

После того как трубку открывали, часть ртути из нее выливалась в сосуд, а в верхней части трубки образовывался вакуум. При этом высота столба ртути в трубке была 760 мм. Ученый установил, что сила, которая не дает возможности ртути, против её природного свойства, падать вниз, есть внешняя сила.

Атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке. (Закон Паскаля). Т.е давление атмосферы можно измерить высотой соответствующего ртутного столба. Его высоту измеряют в миллиметрах.

Так все же, с какой глубины можно поднять воду поверхностным насосом?

Плотность ртути в 13,6 раза больше плотности воды. Ртуть в трубке поднимается на 760 мм. Тогда вода поднимется на высоту в 13,6 раза больше. Это значение будет 10 336 м. Поэтому, поверхностный насос может качать воду с глубины до 10 м.

Поверхностные насосы способны гарантировано поднять воду с 8-ми метровой глубины.

8 метров – это не просто общая высота всасывания, сюда входит непосредственно перепад высот между местом установки насоса и динамическим уровнем воды, потери напора по длине всасывающей трубы и все местные потери. Т.е. если насос находится на расстоянии например 40 метров от скважины, где уровень воды находится на отметке — 8 метров, насос не сможет поднять воду при таких условиях либо будет работать в режиме кавитации, так как общие потери на всасывании в этом случае будут около 9,5 метров (безусловно это значение зависит от диаметра трубопровода).

Как известно, теоретическая максимальная высота подъема жидкости центробежным насосом составляет около 10,3 метра (при нормальном атмосферном давлении в 101325 Па). В реальной жизни существуют потери на трение по длине водоподъемной трубы, местные потери в приемном клапане, поворотах, задвижках и т.п., плюс атмосферное давление не постоянно. Также на параметры всасывания влияет температура жидкости (повышается давление насыщенных паров). С учетом вышесказанного, мы и приходим к заявленной большинством производителей насосов цифре – 8 метров. На практике случается, что насосы действительно могут работать, подавая воду с большей глубины. Но нет никакой гарантии, что насос не станет в определенный момент работать в режиме кавитации, или близкому к нему, что приведет к быстрому выходу его из строя.

Существует еще один класс поверхностных насосов, способных поднять воду с глубины до 40 метров. Это насосы с погружным (выносным) эжектором. В данном случае в скважину (колодец) от насоса будет идти две трубы, в конце которых и устанавливается эжектор. По одной трубе вода будет подниматься наверх к насосу, а по второй трубе часть этой воды будет поступать обратно к эжектору и смешиваться с основным потоком жидкости в профилированном канале, в котором создается дополнительный локальный перепад давления. Этим обеспечивается подсос в восходящий поток новой порции жидкости из колодца, с передачей ему части кинетической энергии вернувшейся жидкости. Таким образом, возможно поднять воду с глубины более чем 8 метров, но так как часть воды возвращается обратно, то расход таких насосов невелик и находится на уровне от 0,4-1,5 м³/ч.

установка кесона, насос с эжектором, погружной насос

Водоснабжение дома решается за счет устройства скважины или колодца. Для подъема воды из скважины применяются насосные станции. Они обеспечивают добычу воды и доставку ее всем потребителям. Однако насосная станция может поднимать воду с глубины не более 6 — 8 метров. Решить данную проблему можно различными способами. О том, как добыть воду из глубокой скважины будет рассказано в этой статье.

Любой поверхностный насос в том числе и насосная станция не могут поднять воду с глубины более 8 метров. При этом производительность и напор насоса начинает падать уже с глубины 6 метров. Это происходит благодаря атмосферному давлению. Не вдаваясь в физику процесса можно сказать, что ключевым фактором является перепад высот между насосом и точкой забора воды.

Существует несколько способов решения этой проблемы.

• Установка насосной станции как можно ближе к точке водозабора.
• Применение насосной станции с эжектором, либо дополнительный монтаж труб для эжектора.
• Использование погружного или скважинного насоса с последующем подключением к насосной станции, для создания требуемого давления в системе водопровода.

Как установить насос ближе к воде?

Часто водоносный слой располагается на отметке 6 – 10 м. В этом случае для сокращения расстояния между насосом и точкой водозабора целесообразно установить насосную станцию ниже уровня земли. Реализовать это можно двумя способами: установить насосную станцию в подвале дома или непосредственно над скважиной смонтировать кессон.

Установка насосной станции в подвале достаточно удачное решение проблемы. В сухом подвале рядом с насосом можно смонтировать систему очистки воды и пр. устройства для водоподготовки.

Важно принять во внимание, что насосная станция сильно шумит это будет вызывать дискомфорт. Поэтому в этом случае целесообразно применять насосные станции премиум класса с низкими характеристиками уровня шума, например, Gardena 5000/5 Premium Eco или AL-KO HW 5000 FMS Premium.

Рис.1. Одним из вариантов решения проблемы добычи воды из скважины глубиной более 8 метров является установка насосной станции ближе к поверхности воды. Наиболее оптимальный вариант — это установка насоса в кессон. Обычно дно кессона располагается на глубине 2 м от поверхности земли. Часто этого достаточно. Кроме того, такой подход предохранит насос от замерзания зимой.

Второй способ решения проблемы — это установка кессона непосредственно над скважиной, в этом случае насос монтируется в кессоне и шум роли не играет. Кессон можно изготовить самостоятельно, либо приобрести готовый. У готового кессона есть важное преимущество — это гидроизоляция, что важно при высоком уровне грунтовых вод. Хорошим примером современного кессона является металлический кессон ГАРАНТ 1.

Внешний эжектор и способы его установки

Для подъема воды с глубины до 20 метров с помощью поверхностного насоса (насосной станции) с успехом применяется эжектор. Эжектор — это механическое устройство, которое за счет форсунки впрыскивает воду в основную трубу создавая дополнительное недостающее давление.

Рис.2. Эжектор может быть подключен к любой насосной станции и поверхностному насосу, однако желательно для применения эжектора использовать специализированный насос. Такой насос имеет дополнительное отверстие для подключения трубы идущей к эжектору. Если использовать обычный насос, то на выходе насоса необходимо устанавливать тройник. Один выход тройника образует напорную магистраль, а второй соединяется с эжектором.

Установка эжектора проста. Эжектор устанавливается в точке всасывания, после обратного клапана. Для установки эжектора необходимо две трубы одна основная, вторая вспомогательная. Основная труба от эжектора идет на вход насоса. Вспомогательная труба идет от выхода насоса к эжектору, отбирая часть давления воды.

Особенностью насосной станции с внешним эжектором заключена в том, что недостающее давление берется от этого же насоса. В связи с чем применяемый насос должен быть большей мощности и производительности.

Организовать установку эжектора можно на любом поверхностном насосе, однако удобно, когда насос позволяет установку эжектора без дополнительных отводов, например, насос с внешним эжектором UNIPUMP DP 750.

Рис.3. С помощью насоса с эжектором можно добыть воду с глубины до 40 м. Однако следует учитывать, что для подъема воды с глубины напор насоса с каждым метром уменьшается. Поэтому для водоснабжения дома из глубокой скважины с применением эжектора необходимо выбирать насос с запасом по напору 30-50%.

Важной особенностью применения насосных станций для подъема воды является обратный клапан и отвод для заполнения основной магистрали.

Когда насос только установлен в подающей трубе нет воды. При включении насоса он будет работать всухую, что недопустимо. Поэтому важно предусмотреть отвод от основной трубы, через который можно наполнить магистраль воду перед первым пуском насоса. При этом обратный клапан, установленный в точке всасывания, не позволит воде из магистрали свободно вытекать, как при первом пуске, так и при последующей работе насоса, обратно в скважину.

Тандем из насосов

В том случае, когда скважина настолько глубока, что невозможно применять описанные выше способы можно сделать установку, состоящую из насосной станции и скважинного (погружного) насоса. Погружной насос устанавливается непосредственно в скважину. Таким образом он подает воду на поверхность. Насосная станция устанавливается около скважины, и создает достаточное давление для питания дома.

Рис.4. Для работы тандема необходимо правильно выбрать насосную станцию и погружной насос. Погружной насос должен иметь напорную характеристику на минимум на 10% больше, чем глубина скважины. В этом случае он сможет без проблем поднять воду на поверхность, но не может создать достаточного давления для водоснабжения дома. Как раз для решения этой задачи используется насосная станция. Для обеспечения синхронной работы насосов они подключаются к одному реле давления установленному на насосной станции.

При таком подходе насосная станция устанавливается традиционным образом. На вход насосной станции подается вода с скважинного насоса. Синхронность включения насосов обеспечивается за счет подключения питания погружного насоса к реле давления насосной станции.

Несмотря на простоту описанных способов добычи воды с большой глубины, реализация этих вариантов может потребовать усилий не только материальных, но и физических. Поэтому если вы сомневаетесь в том, что сможете реализовать один из вариантов самостоятельно, целесообразно нанять специалистов по обустройству скважин, либо обратиться в специализированные организации для подбора необходимого оборудования.

Мы рассмотрели три основных способа как поднять воду с глубокой скважины. Выбор в пользу того или иного варианта можно сделать исходя из конкретной ситуации. Так если глубина скважины равна 8 м, то следует выбрать первый способ. Если глубина скважины до 30 м, то наиболее выгодный вариант второй. При глубине скважины более 30 м поднять воду и организовать водоснабжение дома можно только последним способом.

Самая глубокая в Европе насосная станция для сточных вод в Санкт-Петербурге

KSB — один из ведущих мировых производителей промышленной арматуры и насосов

Компания KSB, основанная в 1871 году во Франкентале (Германия), является одним из ведущих поставщиков насосов и промышленной арматуры. более 150 лет. KSB со штатом более 15 000 сотрудников по всему миру и собственными сбытовыми и маркетинговыми предприятиями, производственными предприятиями и сервисным центром занимается разработкой и производством насосов по индивидуальному заказу для различных областей применения.

Как опытный производитель насосов, его портфель продукции включает строительные и промышленные технологии, водный транспорт, очистку сточных вод и процессы на электростанциях. Благодаря инновационным исследованиям и разработкам KSB может удовлетворить самые разнообразные требования клиентов. Воспользуйтесь преимуществами многолетнего опыта и технических знаний известного производителя насосов.

Производители насосов KSB: лучшее решение для вашего предприятия
Промышленные насосы и клапаны от KSB охватывают широкий спектр областей применения и обладают высокой энергоэффективностью.Продукция убеждает самыми инновационными технологиями, а также системами, испытанными и испытанными на протяжении многих лет, включая водяной насос Etanorm. Etanorm — самый успешный стандартный водяной насос, достигший более 1,5 миллиона продаж по всему миру. Запасными частями и услугами KSB.

KSB гарантирует эксплуатационную надежность своих промышленных насосов и клапанов. Формула успеха KSB для высокопроизводительных насосов заключается в технологической прочности гидравлики, материалов и автоматизации.

Компетентное обслуживание с самого начала
Многочисленные производственные мощности гарантируют, что KSB как производитель насосов может гарантировать близость к клиентам и первоклассное обслуживание. Опытные специалисты сертифицированы, что гарантирует отличное качество и большой опыт. KSB Service позаботится о вводе в эксплуатацию, осмотре, обслуживании и техническом обслуживании ваших насосов, клапанов и целых систем непосредственно на месте. KSB также быстро предоставит вам запасные части. Это означает, что вы получите лучший сервис непосредственно от производителя помпы.

Самая глубокая насосная станция сточных вод в Европе: откачка с глубины

В Санкт-Петербурге, Россия, с 2005 года реализуется крупный проект по очистке сточных вод. Его цель — сохранить водные ресурсы и защитить Балтийское море от сброса неочищенных сточных вод и связанной с этим эвтрофикации.

Один из важнейших подпроектов — это самая глубокая насосная станция сточных вод в Европе, которая достигает глубины 92 метра. Здесь многочисленные насосы KSB перекачивают дождевую и сточную воду, которые собираются из системы туннелей длиной двенадцать километров.В среднем ок. 600 000 м3 сточных вод перекачиваются в канал, из которого они самотеком поступают на очистные сооружения.

Санкт-Петербург, бывший Ленинград — второй по величине город России

Основная часть работ выполняется 12 насосами сухой установки из линейки погружных электронасосов Amarex KRT K 400-710. Обладая номинальной мощностью 580 кВт в час каждый, они транспортируют 2592 м3 сточных вод при высоте напора 59 м, достигая эффективности 81%. Помимо основных насосов и преобразователей частоты, KSB также поставила ряд дренажных насосов и дренажных насосов.

Включая оборудование управления для каждого насоса и систему бесперебойного питания (ИБП) в комплекте с силовыми кабелями, кабелями управления и кабельными каналами, установленные шкафы управления играют решающую роль в обеспечении эффективного функционирования всей системы.

Полная программа поставки сточных вод

От муниципалитетов и городов до промышленных предприятий, индивидуальных зданий и частных домов — KSB предлагает комплексные решения для транспортировки сточных вод.Независимо от того, выполняем ли мы поверхностный дренаж или транспортировку агрессивных сточных вод, мы предлагаем широкий спектр технически совершенного оборудования для транспортировки сточных вод, насосных станций и очистных сооружений. Это дополняется многолетним опытом и нашими индивидуальными комплексными решениями.

Погружной электронасос Amarex KRT в эксплуатации в Санкт-Петербурге

KSB предлагает мощные установки для отвода сточных вод, насосы для откачивания с помощью насосов и специальные решения для жилых районов с высоким уровнем грунтовых вод или для зданий в водоохранных зонах.Но это не все. Мы также предлагаем пропульсивные струйные насосы для использования в резервуарах для сбора ливневой воды или насосных станциях для сточных вод со встроенной системой отделения твердых частиц.

Продукция

KSB оптимизирована для минимального потребления энергии и максимального срока службы. Наши собственные лаборатории материалов разрабатывают износостойкие материалы, чрезвычайно устойчивые к коррозионным и абразивным сточным водам. Из этих материалов наши литейные работники производят высокопрочные компоненты, которые могут выдерживать неблагоприятные условия в течение многих десятилетий, обеспечивая важную основу для минимизации затрат на транспортировку сточных вод в долгосрочной перспективе.

Вода | Бесплатный полнотекстовый | Оптимизация глубины пуска насоса на дренажной насосной станции на основе SWMM и PSO

1. Введение

Городские водосточные сети являются важной частью городских дренажных систем. Эти сети в основном используются для сбора дождевой воды, которая образуется после выпадения осадков. После сбора дождевой воды сток проходит по сети трубопроводов и в конечном итоге выходит из системы [1]. Однако в условиях сильных осадков некоторые участки водосточной сети будут иметь недостаточную пропускную способность.Это приводит к переполнению трубопроводной сети и может произойти затопление, что приведет к бедствиям, связанным с заболачиванием [2,3]. Чтобы решить эту проблему, резервуары для хранения дождевой воды и насосные станции должны быть установлены в тех местах в сети водосточных вод, где пропускная способность дренажа недостаточна. Пиковое затопление может быть уменьшено с помощью резервуаров для хранения, а дренажное давление в трубопроводной сети может быть уменьшено [4]. Насосные станции играют важную роль в смягчении последствий наводнений в городских районах.Городская дренажная система сталкивается с серьезной проблемой быстрорастущего пикового стока в результате урбанизации и изменения климата. Поэтому многие ученые стремятся бороться с наводнениями за счет оптимизации работы насосов. Предложена новая технология эксплуатации нескольких насосных станций для уменьшения наводнения в городах [5]. Модель прогнозирования использовалась для прогнозирования тенденций в выпадении осадков и прогнозирования работы насосных станций ливневой воды [6]. Был предложен новый надежный подход для получения оптимальной операционной политики по снижению ущерба от наводнений [7].Для городских дренажных систем была предложена новая схема совместной эксплуатации с целью максимизации эффективности смягчения последствий наводнений [8]. Для повышения устойчивости системы были проведены упреждающая работа насоса и увеличение мощности городской дренажной системы [9]. Подход к оптимизации в реальном времени был разработан для поиска оптимальных политик для совместной работы дренажных сооружений [10]. Двухступенчатое интеллектуальное управление откачкой (TWOPC) было предложено для операций закачки, где многослойный персептрон (MLP) использовался для прогнозирования желаемого расхода насоса, а правила, полученные из дерева, полученные из соответствующих классификаторов, использовались для прогнозирования оптимальной комбинации насосов. [11].Для смягчения последствий наводнения были разработаны две модели работы насосных станций в реальном времени, а именно ANFIS-His (адаптивная сетевая система нечеткого вывода с использованием исторических записей операций) и ANFIS-Opt (адаптивная сетевая система нечеткого вывода с использованием наилучшей серии операций). в городских районах, и было показано, что ANFIS-Opt лучше, чем ANFIS-His, на основе моделирования работы с использованием двух операционных моделей [12]. Грабер [13,14] представил обобщенное решение для гидрологического и гидравлического проектирования малых и средних ливневых насосных станций с целью улучшения работы насоса.Модель накопления дождя-накопителя-насоса-сброса была разработана для определения уменьшенного пикового расхода и увеличенного расчетного периода возврата для комбинации объема резервуара и скорости откачки [15]. Учида [16] исследовал влияние сброса от дренажных насосных станций на паводковый сток в реках Роккаку и Ушизу во время наводнения 2009 г. с использованием нестационарной двумерной численной модели. Для прогнозирования расхода откачки была разработана модель откачки, в которой использовались штормовые и эксплуатационные записи для обучения и проверки производительности модели [17].Тамото [18] использовал модель прогнозирования для прогнозирования тенденций в области осадков и смоделировал скорость потока в трубах ливневой канализации, чтобы установить правила, регулирующие скоординированную работу насоса. Bu [19] оптимизировал центробежный насос с низкой удельной скоростью по соотношению расхода, чтобы повысить общую эффективность в многооперационной точке. Фекаротта [20] построил модель оптимизации со смешанным целым числом, способную найти решение для планирования, которое минимизирует требуемую энергию накачки.

Вышеупомянутые исследователи провели углубленные исследования работы насосов при борьбе с наводнениями.Многоступенчатые дренажные насосные станции состоят из нескольких последовательно расположенных насосных станций. Если во время шторма глубина пуска насоса неоправданна, может потребоваться дополнительное время пуска / отключения. Явление частых запусков и остановок сокращает срок службы насосов. Поэтому при формулировании правил эксплуатации насосов, помимо защиты от наводнений, следует учитывать защиту насосов.

Алгоритм оптимизации широко используется и применяется для оптимизации работы насоса.CFNN и ANFIS были предложены для извлечения знаний о борьбе с наводнениями и применены к эксплуатации насосной станции [21,22]. Была построена точная онлайн-модель для прогнозирования уровней затопления во время паводков и использована для оптимизации работы насосной станции [23]. Для улучшения работы насоса на комбинированной канализационной насосной станции были применены нечеткие логические методы управления и генетические алгоритмы [24]. Многопериодная и однопериодная оптимизация моделирования использовались для получения политик управления в реальном времени для действующих городских дренажных систем [25].Судя по современной литературе, оптимизация работы насосов в системах водоснабжения и распределения также оказалась успешной [26,27,28,29,30,31].

Это исследование было направлено на минимизацию времени запуска / отключения насосов во время работы насосов на многоступенчатых дренажных насосных станциях. Это было достигнуто путем построения модели оптимизации и оптимизации глубины пуска насосов. Результаты обеспечивают разумную глубину пуска для каждого насоса в многоступенчатых дренажных насосных станциях, чтобы гарантировать минимальное время пуска / выключения насоса во время работы, а также продлить срок службы насосов.

Этот документ организован следующим образом: В разделе «Материалы и методы» представлены проектные параметры дренажной насосной станции, создание модели оптимизации и решение на основе SWMM и PSO для модели оптимизации. Также представлены материалы кейса, расположенного в Пекине. В разделе «Результаты и обсуждение» для девяти дренажных насосных станций в тематическом исследовании были получены и сравнены друг с другом время пуска и отключения насосов для двух применений предложенного метода оптимизации.Краткие выводы приведены в разделе «Выводы».

2. Методология

2.1. Операционная оптимизация запуска и остановки насосов

Типичная городская дренажная насосная станция обычно устанавливается в системе водосточных водопроводов. Верхняя и нижняя по потоку дренажная система подключена к системе водосточных труб, как показано на Рисунке 1. Насосная станция содержит резервуар для хранения и насосный агрегат. При строительстве городских дренажных насосных станций необходимо рассчитать эффективный объем, площадь дна, максимальную расчетную глубину воды, минимальную расчетную глубину воды, а также количество, расход, глубину пуска и глубину отключения насоса, как показано на рисунке. на рисунке 1.Расчетные параметры следующие [32]:

(1)

Эффективный объем резервуара для хранения был рассчитан в соответствии с потоком на входе и выходе в трубопроводной сети насосной станции.

(2)

Площадь дна резервуара для хранения зависела от фактических условий землепользования.

(3)

Общий расход насоса зависел от расчетного расхода нижерасположенной трубопроводной сети.

(4)

Количество насосов обычно варьировалось от двух до восьми.

(5)

Минимальная расчетная глубина резервуара для воды зависела от требований к высоте всасывания насосов.

(6)

Максимальная расчетная глубина резервуара для хранения воды обычно равнялась верху входной трубы или была установлена ​​таким образом, чтобы резервуар для хранения не переполнялся во время работы насосной станции.

(7)

Во время работы насоса количество пусков / остановов не должно превышать шести раз в час.

После расчета вышеуказанных параметров насосная станция была построена по каждому параметру. В процессе работы насосной станции включение и выключение насосов контролировалось глубиной пуска и глубиной отключения насосов. Следует отметить, что насосы в дренажных насосных станциях, как правило, были одночастотными и работали параллельно, поэтому исследование оптимизации в данном исследовании в основном касалось насосных станций этого типа.Следовательно, для управления работой насоса необходимо было определить глубину пуска насоса и глубину отключения. Однако глубина отключения насоса обычно была равна минимальной расчетной глубине воды в резервуаре-хранилище. Следовательно, для управления пуском / отключением насосов необходимо установить только глубину пуска насоса.

При установке глубины пуска каждого насоса соблюдались два правила:

(1)

Глубина пуска насоса была настроена таким образом, чтобы глубина воды в накопительном баке не превышала максимальную. расчетная глубина воды при работе насосной станции.

(2)

Глубина пуска насоса была установлена ​​таким образом, чтобы время пуска / выключения каждого насоса не было слишком большим во время работы насосной станции, а также явления частых пусков и отключений удалось избежать.

Дренажная насосная станция не существует отдельно от системы водосточных сетей. Несколько насосных станций обычно составляют систему последовательно и образуют многоступенчатые дренажные насосные станции. Было необходимо рассмотреть соотношение расхода между каждой насосной станцией, чтобы установить глубину пуска каждого насоса.Было сложно найти оптимальную глубину пуска, и легко было закончить с частым запуском и отключением насосов. Для решения проблемы был предложен метод оптимизации пуска / останова насосов многоступенчатых дренажных насосных станций, и с помощью этого метода была получена оптимальная глубина пуска каждого насоса. Однако для некоторых конкретных условий работа насосов только на одной насосной станции может быть оптимизирована в многоступенчатых дренажных насосных станциях. Например, только одна насосная станция находилась в ведении менеджера, и он не заботился о других насосных станциях.В этих условиях работа насосов на одной насосной станции оптимизировалась независимо, и ее работа должна учитывать граничные условия притока в модели для получения более разумных результатов оптимизации. В этом исследовании были изучены два аспекта: оптимизация многоступенчатых дренажных насосных станций, оптимизация одиночных насосных станций, чтобы оптимизировать глубину запуска насоса и минимизировать количество запусков / отключений.

2.2. Модель оптимизации глубины пуска насосов

При установлении глубины пуска насоса необходимо учитывать каждый насос и соотношение границ потока между различными насосными станциями, чтобы оптимизировать комбинацию глубин пуска насосов.Кроме того, необходимо убедиться, что количество запусков / остановов насоса во время работы насоса сведено к минимуму. Таким образом, этот вопрос о том, как установить оптимальную глубину пуска насоса, был проблемой для оптимизации, и она была решена путем разработки математической модели оптимизации. Используя количество запусков / остановок насоса в качестве цели оптимизации и используя глубину запуска каждого насоса в качестве переменной оптимизации, целевая функция модели оптимизации была построена следующим образом:

{NTotal = min (N1 + N2 +… Nn) [N1, N2,…, Nn] = F (h2, h3,… hn, q1, q2,…, qn, A, H) Hmin

(1)

где N _Total — общее количество пусков / остановов насосов; N ₁ , N ₂ ,…, N _n — количество запусков / остановок каждого насоса; h ₁ , h ₂ ,…, h _n — глубина пуска каждого насоса.; q ₁ , q ₂ ,…, q _n — расход каждого насоса; А — площадь хранилища в насосной станции; H — высота накопителя в насосной станции; Для построенной насосной станции определены q, A и H. Функция F означает моделирование гидродинамической модели (в данной работе был выбран SWMM). Следовательно, N ₁ , N ₂ ,…, N _n были получены путем моделирования после того, как в модели были установлены h ₁ , h ₂ ,…, h _n .H _min и H _max — минимальное значение и максимальное значение ограничений переменных (h ₁ , h ₂ ,… и h _n ). H _min равно глубине отключения насоса. Поскольку глубина отключения насоса была равна минимальной расчетной глубине воды, значение H _min было установлено на минимальную расчетную глубину воды. Кроме того, H _max не превышает максимальной расчетной глубины воды [33]. Коэффициенты обучения c ₁ и c ₂ были равны 2.0 [34].

2.3. Решение модели оптимизации глубины пуска насосов

В этом исследовании для решения модели оптимизации использовалась оптимизация роя частиц (PSO) [35,36]. PSO — это широко используемый алгоритм итеративной оптимизации роя [37,38]. Итерационный расчет принимает насосные станции как частицы и использует глубину пуска насосов в качестве переменных оптимизации для получения оптимального решения. Модель управления ливневыми водами (SWMM) — это модель городского дренажа, разработанная Агентством по охране окружающей среды США ( USEPA) и широко используется для имитационного анализа городских дренажных систем [39,40,41].В итеративном процессе расчета SWMM использовался для моделирования рабочего процесса насосов и решения целевой функции. Перед расчетом оптимизации должна быть построена SWMM-модель исследуемой области, а затем алгоритм оптимизации может быть объединен с моделированием SWMM-модели для итеративного расчета. Шаги оптимизации были следующими:

Шаг 1: Установите модель SWMM. На основе данных об осадках, данных трубопроводной сети и данных насосной станции была создана модель SWMM исследуемой области, которая использовалась для решения целевой функции в итеративном процессе расчета.

Шаг 2: Инициализировать рой частиц. Инициализация параметров роя частиц включает время итеративного вычисления, количество частиц роя, а также начальное положение и скорость каждой частицы.

Шаг 3: Расчет пригодности частиц. Модель SWMM была запущена для решения целевой функции. Затем было получено количество запусков / остановок насоса для каждой частицы.

Шаг 4: Сравнение соответствия частиц друг другу.Были получены оптимальное историческое положение каждой частицы и оптимальное глобальное положение роя.

Шаг 5: Обновите положение и скорость каждой частицы в соответствии с оптимальным историческим положением и оптимальным глобальным положением.

Шаг 6: Определите, удовлетворяется ли условие завершения итеративного вычисления. Если нет, вернитесь к шагу 3. В противном случае были получены оптимальное глобальное положение и оптимальная глубина запуска каждого насоса.

Процесс расчета оптимизации показан на рисунке 2.Используя описанный выше процесс оптимизации, можно получить оптимальную глубину запуска каждого насоса для различных сценариев дождевых осадков, а количество запусков / остановок насоса будет минимальным.

3. Материалы и методы

Девять насосных станций в Пекине были выбраны для тематического исследования, и к ним был применен метод оптимизации глубины пуска насосов для оптимизации многоступенчатой ​​насосной станции и оптимизации одной насосной станции. Насосы каждой насосной станции были одночастотными, и данные о сети дренажных труб, данные насосов и данные резервуаров для хранения этих девяти насосных станций показаны на Рисунке 3, Таблице 1 и Таблице 2.

Модель SWMM была создана на основе приведенных выше данных и применена для оптимизации.

3.1. Оптимизация глубины пуска насосов для многоступенчатых дренажных насосных станций.

Количество осадков в разные периоды повторяемости использовалось в качестве различных сценариев для моделирования. В этом исследовании в модели использовались расчетные суточные модели осадков с разными периодами повторяемости, предоставленные Пекинским метеорологическим бюро. Было отмечено, что, поскольку период повторения проекта этих девяти насосных станций составлял двадцать лет, период повторения проекта был выбран для данного тематического исследования от одного года до двадцати лет.Двадцатилетний график выпадения осадков показан на Рисунке 4. 21 июля 2012 года в Пекине произошел чрезвычайно сильный ливень, который вызвал серьезное наводнение в городах. Аналогичным образом, 24 июня и 30 июля 2012 года были ливни, которые сопровождались большим количеством осадков и продолжались длительный период времени. Процесс трех событий дождя показан на рисунке 5. Общее количество осадков во время этих трех событий составило 160,2 мм, 64 мм и 49 мм. Распределение процесса, интенсивность и продолжительность дождя в трех случаях выпадения дождя были разными.Таким образом, в дополнение к структуре различных периодов повторяемости, эти три случая выпадения осадков были также выбраны для исследования оптимизации девяти насосных станций.

Для различных сценариев выпадения осадков, описанных выше, метод оптимизации, разработанный в этом исследовании, был применен к девяти насосным станциям для оптимизации глубины запуска насосов на многоступенчатых дренажных насосных станциях. Данные об осадках для различных сценариев были введены в модель SWMM, и метод оптимизации использовался для расчета оптимальной глубины пуска каждого насоса.

Перед расчетом параметры для PSO были инициализированы следующим образом: время итерационного расчета было 100, количество частиц роя было 100, начальное положение каждой частицы было случайным значением в (H _мин , H _max ), а начальная скорость каждой частицы была случайной величиной в (- (H _max — H _min ), (H _max — H _min )).

3.2. Оптимизация глубины пуска насосов для каждой отдельной насосной станции

Для оптимизации одной насосной станции модель SWMM была построена отдельно в зависимости от данных от каждой насосной станции и сети трубопроводов ее водосборного бассейна.При построении модели SWMM для каждой насосной станции в качестве входных данных использовалось граничное условие притока верхнего бьефа. Таким образом, модели SWMM девяти насосных станций были построены независимо, а выход из вышележащей насосной станции использовался как граница входа в нижнюю по потоку насосную станцию ​​в процессе расчета оптимизации. Затем метод оптимизации, разработанный в этом исследовании, был использован для расчета оптимальной глубины пуска насоса для каждого насоса в насосной станции.

5. Выводы

Во время работы многоступенчатых дренажных насосных станций могут возникать частые времена пуска и отключения, если глубина пуска насосов установлена ​​неправильно. В этой работе был предложен новый метод оптимизации на основе PSO для достижения логической глубины пуска насоса для минимизации количества пусков / остановов. SWMM использовался для моделирования для решения целевой функции, и оптимальное решение было получено посредством итерационных вычислений PSO.

Предложенный метод был применен в Пекине в качестве примера. Было обнаружено, что решение, полученное методом оптимизации многоступенчатой ​​насосной станции, позволяет достичь небольшого количества времен пуска / отключения (от 8 до 114 при различных сценариях дождя). Следовательно, метод оптимизации многоступенчатой ​​насосной станции может получить наиболее логичное решение для уменьшения частых запусков и отключений, что продлит срок службы насосов. Метод оптимизации одиночной насосной станции обеспечивает большее количество времени запуска / отключения, чем метод оптимизации многоступенчатой ​​насосной станции, который был 133 раза в сценарии двадцатилетних дождевых осадков и 96 раз в случае дождя 21 июля 2012 года.

Также было обнаружено, что метод оптимизации многоступенчатой ​​насосной станции может сократить время работы насоса, и по сравнению с методом оптимизации одиночной насосной станции время работы насоса было сокращено с 72 минут до 7542 минут в различных сценариях выпадения осадков. Следовательно, метод оптимизации многоступенчатой ​​насосной станции также может сократить время работы насоса за счет уменьшения количества запусков / остановок насоса.

Метод оптимизации, разработанный в этом исследовании, не учитывал оптимизацию эффективности насоса.КПД насоса также был важным параметром при оптимизации работы насосной станции. Хотя в этой статье энергосбережение обсуждается с точки зрения времени работы насоса, это не самый энергосберегающий метод. Следовательно, вопрос о том, как совместить оптимизацию рабочих характеристик насоса с методом, описанным в этой статье, чтобы минимизировать не только количество запусков / остановок насоса, но и потребление энергии насосом, требует дальнейшего изучения.

Как плавучие водоотливные платформы увеличивают срок службы насосов

A Понтон для обезвоживания Multiflo®

С момента внедрения паровых насосов для обезвоживания шахт в середине 18-го, ^-го, -го века, насосная станция была сердцем производства.Однако этот основной продукт быстро заменяется инновационными плавучими насосными станциями, которые устраняют основной недостаток, лежащий в основе статической насосной станции: ее переменный чистый положительный напор на всасывании (NPSH).

NPSH — это давление, доступное в насосной системе, и когда оно упадет ниже определенного уровня, работа насоса прекратится, что может привести к значительному ущербу в дополнение к остановке обезвоживания.

Это затрудняет управление тем, что на NPSH влияет ряд факторов, в том числе расстояние от поверхности воды до насоса, которое значительно меняется в процессе обезвоживания.Для этого обычно требуются капиталоемкие строительные работы, позволяющие размещать насосы ниже уровня воды с помощью вертикальных подпорных стенок.

К счастью, насосы на понтоне полностью обходят эту проблему, плавая на поверхности воды и, таким образом, поддерживая постоянный NPSH в течение всего срока службы благодаря тщательно спроектированной осадке (глубине в воде) понтонной системы. Наши понтоны Multiflo®, спроектированные по индивидуальному заказу, специально созданы для удовлетворения требований каждой области применения, гарантируя, что ваш насос всегда сможет выполнять свои обязанности.

Инженеры Weir Minerals тестируют баржу.

Что такое NPSH _A по сравнению с NPSH _R ?

Доступный чистый положительный напор на всасывании (NPSH _A ) — это статическое давление, которое вы имеете в системе, чтобы нагнетать воду в насос.

Доступный чистый положительный требуемый напор на всасывании (NPSH _R ) — это минимальное количество энергии, необходимое насосу для воды на входе, чтобы насос мог соответствовать требуемой рабочей точке.Если этот NPSH _R больше, чем NPSH _A , насос начнет кавитацию (NPSH _R > NPSH _A ).

На это может влиять ряд переменных, таких как статическая дифференциация между всасыванием насоса и уровнем воды, длина всасывающего трубопровода и высота насоса над уровнем моря, а также расход жидкости через всасывающий трубопровод.

Каждый насос имеет минимальное требование NPSH _R для обеспечения непрерывного потока, которое зависит от его рабочей точки.

Насос способен подавать любую рабочую точку в пределах своей кривой, однако вся жидкость, которую он выталкивает, должна быть заменена жидкостью, поступающей внутрь, т.е. скорость потока на входе должна равняться скорости потока на выходе из насоса.

Если насос выталкивает жидкость с большей скоростью, чем он может пополнить жидкость, мы начинаем «голодать» насос, что приводит к кавитации. Здесь сторона всасывания создает зону с более низким давлением (обычно на ушке рабочего колеса в горизонтальных насосах всасывания), что приводит к частичному испарению входящей жидкости.

По сути, это проявляется в виде небольших взрывов на поверхности рабочего колеса насоса, повреждающих металл. Степень этого эффекта зависит от требуемого расхода насоса.

Задача поддержания NPSH _a в статических насосных станциях

Обычные насосные станции фиксируются на месте и обычно для целей проектирования сооружаются выше наивысшего расчетного уровня воды. Из-за этого, когда уровень воды колеблется, он падает и удаляется от береговой линии, что вынуждает операторов вводить дополнительную длину всасывающей линии, что приводит к большему трению, а также увеличивает статическую высоту насоса.

Оба из них уменьшают NPSH _a , подвергая всю насосную систему риску выхода из строя.

Плавучие платформы Multiflo® поддерживают постоянное NPSHa на протяжении всего обезвоживания

Чтобы решить эту проблему, становится все более популярным просто поставить всю насосную платформу на поверхность воды и полностью обойти проблему и избежать строительных работ, которые требуются в обычных насосных станциях.

Плавающие водоотливные насосы Multiflo®, рассчитанные на осадку с поверхностью воды на ярко-зеленой линии, остаются затопленными, предотвращая кавитацию.

Плавучие насосные станции Multiflo®

спроектированы так, чтобы иметь определенную осадку (глубину в воде), гарантирующую, что доступный NPSH всегда постоянный, а всасывающий патрубок насоса всегда затоплен.

Благодаря тому, что понтоны могут свободно плавать по воде и обеспечивать постоянный NPSH, насосы могут поддерживать лучшую и более стабильную производительность, чем их наземные аналоги.

Понтонные решения

Multiflo® также являются мобильными, поэтому, когда хвостохранилище подходит к концу срока службы, всю насосную инфраструктуру можно перенести на другую плотину.

Наконец, понтонные системы Multiflo® можно комбинировать с широким спектром вариантов доступа, включая плавающие и поворотные переходы, которые обеспечивают безопасный доступ при проведении осмотров и текущего обслуживания.

Снижение затрат на установку и эксплуатацию вашей насосной системы

Изменение уровня пруда не только влияет на износ — оно может привести к значительным затратам, если насосы потребуется переместить. В то время как в некоторых приложениях поддерживается статический уровень воды, при активной добыче полезных ископаемых уровень воды повышается и понижается на регулярной основе.

Даже портативные наземные насосные системы в конечном итоге ограничены их максимальной высотой всасывания (NPSH), поскольку водоемы могут легко подниматься или опускаться за пределы своих рабочих параметров, что приводит к дополнительным расходам при перемещении насосов. Стоимость этого перемещения зависит от ряда факторов, включая размер насоса, почасовые затраты на прерывание его подачи, задействованное оборудование и рабочую силу и, возможно, стоимость установки резервного блока для поддержания работы во время перемещения.

Этих затрат, наряду с головной болью, связанной с обслуживанием кавитации, можно легко избежать за счет использования баржи с понтонным насосом, которая просто поднимается и опускается вместе с прудом.

Наши специалисты могут помочь вам оптимизировать процесс обезвоживания с помощью наших плавучих платформ Multiflo®.

Свяжитесь с нами сегодня.

Вакуумные системы заливки — Журнал Fluid Power Journal

Зайдите практически на любую частную или государственную водонасосную станцию, где есть необходимость перекачивать воду вертикально с нижнего уровня на более высокий, и найдите наиболее запущенную и покрытую ржавчиной часть оборудования на станции.Вы только что нашли типичную систему вакуумной заливки, показанную на Рис. 1 . Остальное оборудование, включая центробежные насосы и множество ярко окрашенных клапанов, будет сиять по сравнению с этим монстром в углу.

Итак, что мы обычно видим, когда внимательно смотрим на одну из этих систем? Обычно они состоят из одного или двух жидкостных кольцевых вакуумных насосов, установленных на верхней плите горизонтального резервуара-приемника вакуума, такого как тот, который показан на Рис. 1 .Простая панель управления будет установлена ​​на этом узле или рядом с ним, который предлагает селекторный переключатель с основными кнопками включения / выключения для насоса «A» или «B». Как видно из Рис. 1 , где два жидкостных кольцевых насоса расположены рядом, есть трубы для подачи подпиточной воды к насосам. Обычно вся система в течение многих лет пропускает и герметизирующую воду, и вакуум. Из-за утечек вакуума система обычно работала почти непрерывно, пытаясь не отставать от требуемого заданного уровня вакуума.Вот почему он сильно корродирован.

К счастью, технологии продвинулись вперед, и водонасосным станциям больше не нужно полагаться на герметичные вакуумные насосы (жидкостные кольцевые насосы) для этого типа применения. К недостаткам водонепроницаемых вакуумных насосных систем относятся высокие затраты на техническое обслуживание, а также чрезмерное использование движущей энергии. Кроме того, уровень вакуума может значительно колебаться в зависимости от сезона, а температура уплотнительной воды повышается и понижается, что напрямую влияет на уровень вакуума.С этим типом переменных требуется очень специализированная группа обслуживания, чтобы настроить эти системы и поддерживать их работу с максимальной производительностью.

Итак, с учетом всего сказанного, что на самом деле делает система вакуумной заливки? Эти большие блестящие водяные лопастные насосы (как показано на рис. , рис. 2, ) отлично подходят для перемещения больших объемов воды из одного места в другое, но — и в этом дело — они не могут перекачивать или перемещать воздух. Когда насос работает и перекачивает воду с огромным объемом, все работает как надо.Однако, когда насосы отключаются и останавливаются, вода стекает из насосов самотеком. Следовательно, их необходимо заполнить водой (или другими жидкостями), прежде чем их можно будет снова запустить. Здесь система вакуумной заливки используется для «втягивания» воды в водяной насос для его запуска. На рис. 3 показана принципиальная схема с дуплексной вакуумной насосной станцией, подключенной в данном конкретном случае к двум водяным насосам.

Система вакуумной заливки создает разрежение от самой высокой точки крыльчатого насоса вплоть до уровня водоема (озеро, водосборный бассейн, входной патрубок океанской воды и т. Д.).), который нужно прокачать. Система вакуумного насоса удаляет воздух из всасывающей линии водяного насоса, а также изнутри камеры водяного насоса. Когда молекулы воздуха удаляются, вода из резервуара выталкивается вверх по трубопроводу и замещает пустоту (область более низкого давления), которую ранее занимал этот воздух. Заливной клапан, который установлен в самой высокой точке водяного насоса, является точкой подключения вакуумной линии, которая проходит от вакуумной системы к каждому из водяных насосов.Существует несколько типов заливных клапанов, но наиболее распространенный из них содержит поплавок, который автоматически перекрывает линию всасывания вакуума, как только вода поднимает поплавок. Это предотвращает попадание воды в вакуумные насосы. Либо отдельный датчик, либо соединение с заправочным клапаном указывает оператору насосной станции, что насос залит и, следовательно, безопасен для запуска приводного двигателя водяного насоса.

Все это звучит достаточно просто, но существуют ограничения на высоту, на которую вакуумная система может поднимать воду, и обычно она составляет максимум 10 метров.Это расстояние — один из принципов теории вакуума. Атмосферное давление на нашей планете составляет 1013 мбар (или 1 бар, или 14,7 фунта на квадратный дюйм). На каждый 1 м глубины воды создается давление 100 мбар. Следовательно, на глубине 10 метров давление составляет 1000 мбар (или 1 бар, или 14,7 фунта на квадратный дюйм). Это факт, где бы вы ни находились. На уровне моря, который является самой низкой точкой нашей планеты, доступно полное атмосферное давление в 1000 мбар. Следовательно, насосная станция на уровне моря может поднимать воду на расстояние 10 метров (или 32.8 футов). Если насосы выше, вода не попадет в насосы.

В результате насосные станции в таких городах, как Денвер, Ко., Город, известный своей высотой над уровнем моря, должны быть ближе к источнику воды, так как атмосферное давление ниже и меньше «вакуума».

Расстояние по вертикали от верха клапана заливки воды (и / или вакуумного насоса) до самого нижнего уровня воды, которая должна быть поднята, должно быть известно, чтобы выбрать вакуумный насос с достаточной глубиной вакуума.Этот важный фактор следует учитывать при расчете требуемой глубины вакуума на насосной станции, которая требуется для подъема воды из резервуара с колеблющимся уровнем воды или при перекачивании морской воды из приливного бассейна в опреснительную установку.

При выборе подходящей системы вакуумной заливки необходимо учитывать не только высоту, на которую вы хотите поднять воду, но и скорость, с которой вы хотите выполнить задачу. В аварийной ситуации довольно часто происходит быстрое последовательное опорожнение нескольких всасывающих линий.Следовательно, важна не только максимальная глубина вакуума вашей вакуумной насосной системы, но вы также должны рассчитать скорость откачки. Обычно это определяется скоростью откачки вакуумных насосов, выбранных для каждой отдельной системы, а в Северной Америке насосы выбираются в соответствии с их производительностью в кубических футах в минуту (куб. Футов в минуту). Ваш специалист по вакуумным насосам должен будет сообщить вам об этом, так как мощность вакуумирования уменьшается прямо пропорционально глубине вакуума.Каждый вакуумный насос снабжен рабочими кривыми, которые показывают скорость откачки при различной глубине вакуума. В общих целях, чтобы рассчитать опорожнение сосуда (всасывающий трубопровод и водяной насос) за заданный промежуток времени, мы используем следующую формулу:

Объем резервуара = В фут ³
Время = T (минуты)
Давление = P2 (в торр)
Пусковое давление = P1 (в торр)
Производительность насоса = C (куб. Фут / мин)
C = (В / т) дюйм (P1 / P2)

В этой формуле вакуум отображается в Торр, который представляет собой мм рт. Ст. (Мм рт. Ст.).Торр используется потому, что это шкала абсолютного давления при измерении вакуума.

Сегодняшняя система вакуумной заливки совсем не похожа на старые ржавые жидкостные кольцевые системы старых. Современная система вакуумной заливки по-прежнему будет содержать два вакуумных насоса, установленных на вакуумном ресивере, но на этом сходство заканчивается.

Как показано на Рис. 4 , в современной системе вакуумной заливки обычно используется пластинчато-роторный вакуумный насос с масляной смазкой. Этот насос будет иметь рабочий уровень вакуума, превышающий 29 дюймов ртутного столба, для откачки воды из всасывающих труб на значительную вертикальную глубину.Кроме того, мощность выбора насоса может варьироваться в зависимости от того, насколько быстро вам нужно выполнить задачу. Преимущество маслосмазываемого насоса — пониженная тяговая мощность. Пониженная мощность двигателя = меньшие затраты на электроэнергию. Поскольку затворная вода больше не требуется, утечки остались в прошлом. Отсутствуют потери воды и внешняя ржавчина системы. Современная электронная панель управления с графическим сенсорным экраном позволяет оператору выбрать желаемый режим работы в соответствии с его предполагаемыми потребностями.

Система будет автоматически опережать / запаздывать или каскадировать насосов, чтобы обеспечить равные часы работы, а таймеры минимального времени работы предотвратят перегрев двигателей. Циклы продувки будут откачивать пар, застрявший в системе, и предотвращать ржавление внутренних компонентов и загрязнение смазочного масла. Системы визуальной и удаленной сигнализации обычно входят в состав базовой системы. Частым вариантом является автоматическая дренажная система, которая автоматически откачивает любую влагу, которая может попасть обратно в резервуар вакуумного приемника, даже когда система работает на полную мощность.В случае катастрофического отказа одного из поплавковых клапанов вакуумной заливки, электропневматический клапан автоматически изолирует вакуумный контур, предотвращая затопление системы вакуумной заливки.

В сегодняшнем мире, ориентированном на энергосбережение и на промышленных предприятиях, где внеплановые вызовы технического обслуживания обходятся в тысячи долларов в час потери производства, ключевые шаги для обеспечения надежного и экономичного решения включают в себя обеспечение того, чтобы система заливки вакуумного насоса выполняла именно то, что она должна, и понимание того, чего ожидает пользователь.

Эта статья была написана в соавторстве с Vacuforce LLC и Джонатаном Снуком из CompreVac Inc. CompreVac Inc. базируется в Миссиссаге, Онтарио (www.comprevac.com) и специализируется на системах вакуума и сжатого воздуха для всех типов промышленности, включая перекачивание воды и очистные сооружения. Джонатан — морской инженер и генеральный менеджер CompreVac Inc., с ним можно связаться по электронной почте [email protected]. Иллюстрации к этой статье были предоставлены Дэниелом Паско из Davasol Inc., с ним можно связаться через www.davasol.com.

Насосная станция

— обзор

15.3.4 Гидродинамические машинные станции и всасывающий трубопровод

Гидродинамические станции, а именно насосная станция и гидроэлектростанция, будут построены на берегу, рядом с морем. Основные требования, которым должны соответствовать площадки:

•

здания должны быть защищены от моря, так как волны могут достигать высоты нескольких метров в зимний период с учетом сильных ветров, дующих в Эгейском море;

•

абсолютная высота гидроэлектростанции должна быть как можно ниже, чтобы высота напора была максимальной;

•

уровень всасывания насоса должен быть ниже уровня моря, чтобы обеспечить естественный поток воды из моря на сторону всасывания насоса.

Для удовлетворения вышеуказанных требований гидротурбины и насосы будут установлены в двух разных зданиях. Трехмерные изображения окончательного позиционирования на островах Астипалея и Родос показаны на рис. 15.13 и 15.14, соответственно.

На Родосе ровный прибрежный участок с подходящей землей находится там, где водовод достигает берега (рис. 15.14). Строительство насосной станции и гидроэлектростанции, включая сопутствующие работы на береговой линии, несложно.

Напротив, в Астипале, где водовод достигает береговой линии, земля крутая и подвержена эрозийной морской среде, поэтому она более восприимчива к обрушениям и оползням (см. Рис. 15.13).

Забор воды с моря на насосную станцию ​​может осуществляться двумя способами:

•

Сооружением волнореза из сборных железобетонных блоков. Этот метод был принят в S-PSS Окинавы [47–49]. Основные недостатки этого метода — высокая стоимость строительства и видимые изменения природного ландшафта в результате технических работ.

•

Альтернативой является прокладка длинного трубопровода вдоль морского дна, начиная от насосной станции и заканчивая там, где глубина моря составляет 15–20 м. Насосная станция сооружается ниже уровня моря для обеспечения естественного потока воды по подводному трубопроводу. Этот метод требует гораздо более низких затрат на установку, чем первый, а видимые изменения в естественном ландшафте минимальны.

Второй метод был выбран для обоих S-PSS. Подводный трубопровод уходит в море до глубины более 15 м (см. Рис.15.15 для Астипалеи). На этих глубинах напряжения в конструкции всасывания воды, связанные с волнами на поверхности, незначительны. Более того, морская вода остается относительно чистой, свободной от подводного мусора или отходов (например, песка, водорослей, мелких камней), поскольку они уносятся подводными потоками, что снижает вероятность попадания таких предметов в трубопровод.

Рисунок 15.15. Начало подводного всасывающего трубопровода на Крите S-PSS.

Подводные всасывающие трубопроводы будут заглублены 0.5–1,0 м под морским дном. Вход воды в трубопровод будет закрыт сетками фильтров для предотвращения попадания посторонних предметов в сток воды. В обеих исследованных S-PSS трубопроводах будут использоваться трубы из стеклопластика с номинальным давлением 6 бар. В S-PSS Astypalaia требуется один всасывающий трубопровод с внутренним диаметром 1,50 м, в то время как в S-PSS на Родосе требуется 20 параллельных всасывающих трубопроводов с внутренним диаметром 2,00 м. Длина подводных трубопроводов определяется морфологией морского дна, чтобы обеспечить всасывание воды на глубинах более 15 м по причинам, указанным выше.В S-PSS Астипалеи 20-метровая изобата находится на расстоянии 92 м от берега, а на Родосе 20-метровая изобата находится на расстоянии 350 м от берега.

Как упоминалось ранее, уровень всасывания насоса должен быть ниже уровня моря, чтобы обеспечить естественный приток воды из моря. Применяя закон Бернулли и принимая во внимание длину и внутренний диаметр трубопроводов, геостатическую высоту всасывания (-20 м в обоих случаях), требуемые потоки воды (3,33 м ³ / с для каждого трубопровода на Родосе и 0.69 м ³ / с в Астипале) и коэффициент потерь материала стеклопластика ( f = 0,029), уровень всасывания в обеих насосных станциях рассчитан на 1 м ниже уровня моря. Насосная станция в Астипале в разрезе показана на рис. 15.16. Здание насосной станции будет находиться в 15 м от береговой линии для защиты от волн.

Рисунок 15.16. Вертикальный разрез насосной станции на Астипалеи S-PSS.

Рядом с насосной станцией будет построено здание гидроэлектростанции.Разрез здания ГЭС в Астипале показан на рис. 15.17. На обоих участках электростанция расположена в 10 м от береговой линии для защиты здания от волн. Это определяет абсолютную высоту гидротурбин над уровнем моря и, следовательно, общую высоту геостатического напора для выработки электроэнергии из S-PSS. Железобетонный водоотводный канал выведет воду в море после прохождения через гидротурбины.

Рисунок 15.17. Вертикальный разрез гидроэлектростанции на Астипалеской ГЭС.

Оптимизация и оценка насосной системы: семинар по менеджменту

4 ноября 2015 г. был проведен семинар, организованный MassDEP, MA DOER, Hydraulic Institute, National Grid и Eversource, чтобы дать подробные инструкции по методологии и возможностям повышения энергоэффективности в насосных системах. Насосные системы являются одними из самых высоких потребителей энергии в системах питьевого водоснабжения и водоотведения и часто предлагают одну из самых больших возможностей экономии энергии.Участники узнали, как оценивать и рассматривать варианты повышения эффективности и надежности насосных систем. Также обсуждались оценки энергопотребления и различные варианты повышения эффективности и определения рентабельности.

Были рассмотрены следующие темы: оптимизация насосной системы с помощью оценок, которые определяют, квалифицируют и количественно определяют возможности экономии энергии за счет максимизации производительности системы. Включает в себя механические или управляющие модификации системы; ремонт или замена насосов, корректировка или перепроектирование рабочего колеса, внедрение частотно-регулируемых приводов, закрытие рециркуляционных (байпасных) линий, отключение двигателей, которые не нужны (особенно в параллельных системах), открытие клапанов, а также использование эпоксидных покрытий.

Спикеров было:

• Нэнси Л. Сейдман, MassDEP
• Марк Салливан, Гидравлический институт,
• Уильям К. Ливоти, Сертифицированный инструктор по насосным системам ,
• Рам Кондапи, Национальная сеть
• Кевин Морли, Eversource
• Дэвид Ши, MWRA, и
• Майкл ДиБара, MassDEP

Ниже представлены материалы, которые были представлены. Загрузка этих презентаций может занять некоторое время из-за размера.

Повестка дня: Повестка дня для оптимизации насосной системы и оценки: семинар по менеджменту

презентаций:

Взгляд конечного пользователя насоса изнутри

Результаты чистой энергии — Оптимизация насосов и оценка для муниципальных объектов питьевой воды и сточных вод

Фильтрующие насосные системы

NationalGrid и Eversource: Пилотное исследование по оптимизации насосных станций воды и сточных вод

Для получения дополнительной информации об этом семинаре и подобных местах, пожалуйста, позвоните Майку ДиБара, 508 / 767-2885.