ПРИВОДНЫЕ ДВИГАТЕЛИ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

В качестве приводных двигателей обычно применяются асинх­ронные или синхронные электродвигатели. К электродвигателям предъявляются ряд требований: возможность пуска под нагрузкой, допустимость вращения в обратную сторону при отключении пи­тания от сети и сливе воды из напорных трубопроводов, возмож­ность частых без перегрева повторных пусков обмотки статора и пусковой обмотки. Наиболее просты и надежны в эксплуатации асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Пуск этих двигателей осуществляется без дополнительных приспособле­ний, что значительно упрощает схему автоматизации. Однако всле­дствие увеличения пускового тока в 5 — 7 раз получается резкое падение напряжения в сети, что неблагоприятно отражается на других установках и приборах. Поэтому при большей мощности применяют асинхронные электродвигатели с фазовым ротором. В этом случае в цепь ротора вводится регулируемое сопротивление, которым можно менять частоту вращения. Двигатель набирает число оборотов постепенно и поэтому нет резких скачков повыше­ния силы тока. Установки с горизонтальным валом в основном комплектуются асинхронными электродвигателями с короткозамк­нутым ротором серии 4 А мощностью от 0,06 до 400 кВт, напряже­нием 220/380 и 380/660 В при частоте вращения п >3000 об/мин. Установки с вертикальным валом комплектуются асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором серии ВАН, мо­щностью от 315 до 2500 кВт, напряжением 6 КВ и частотой враще­ния от и=315 до 1000 об/мин.

Выпускается много модификаций асинхронных электродвигате­лей. Так, например, многоскоростные электродвигатели, позволя­ющие регулировать подачу и напор насоса изменением частоты вращения вала п. Синхронные электродвигатели применяют на установках большой мощности. Частота вращения синхронных эле­ктродвигателей связана постоянным отношением с частотой тока в сети рп — 3000, где р — число пар полюсов, п — частота вращения вала. Ротор синхронной машины имеет специальную рабочую об­мотку для создания магнитного поля, взаимодействующего с полем статора. Эта обмотка запитывается постоянным током от возбуди­теля. Основные преимущества синхронного электродвигателя: улуч­шение cos(p сети, устойчивая работа при значительных колебаниях напряжения в сети. Основной недостаток — нулевой момент при пуске, поэтому их надо раскручивать до скорости, близкой к син­хронной с помощью дополнительной обмотки асинхронного типа. Для установок с горизонтальным валом применяют электродвига­тели серии СД2, СДН2 и СДЗ различных типоразмеров мощностью от 132 до 4000 кВт и частотой вращения и= 100 — 1500 об/мин при напряжении 300 — 6000 В. В установках с вертикальным валом применяют две серии машин ВСДН мощностью 630 — 3200 кВт, и = 375 — 750 об/мин и ВДС, мощностью 4000 — 2500 кВт, и=250 —375 об/мин, напряжением 6 — 10 кВ.

К вспомогательному оборудованию относится оборудование си­стем заливки основных насосов. Для повышения надежности рабо­ты станции и облегчения автоматизации там, где это возможно, основные насосы устанавливаются с подпором, под уровень источ­ника или в приемном резервуаре.

Если насосы располагаются выше уровня источника, то заливка может осуществляться перепуском из напорного трубопровода по обводной линии. Однако такой вариант заливки возможен только на установках, имеющих приемный клапан, что не очень желатель­но, так как он создает дополнительное сопротивление во всасыва­ющем трубопроводе.

Заливку насоса можно производить с помощью струйного насо­са, в сопло которого подается вода из напорного трубопровода по обводной трубе.

Заливку насоса можно производить и с помощью водоколь­цевого вакуум-насоса, как это делается на крупных станциях.

Контрольно-измерительная аппаратура. Для обеспечения нор­мальной эксплуатации насосной станции необходимо контролиро­вать основные технологические параметры: подачу, напор, вакуум во всасывающей линии, уровень в приемной камере водозабора, потери напора, температуру и ряд электрических параметров: на­пряжение, силу тока, мощность, частоту тока и др. Подачи измеря­ются скоростными водомерами двух типов: крыльчатыми водоме­рами, оси вертушек которых нормальны к потоку, и водомерами турбинного типа с осью, параллельной потоку.

Большое распространение получили сужающие устройства: диа­фрагмы, сопла, сопла Вентури. Эти устройства создают перепад давления в трубопроводе в месте их установки.

Этот перепад давления пропорционален подаче и прибор, его измеряющий, может быть проградуирован прямо в единицах по­дачи.

Сужающие устройства применяются для измерения подачи в очень широком диапазоне с большой точностью (1,5%).

Достоинство этих приборов по сравнению с роторными водоме­рами состоит в отсутствии движущихся частей, что позволяет при­менять их для измерения подачи в сильно загрязненных жидкостях.

Для контроля давления используются манометры (для измере­ния давления выше атмосферного), вакуумметры (для измерения давления ниже атмосферного, разрежение) и мановакуумметры, которые измеряют как избыточное давление, так и разрежение. Датчиком давления является упругая трубчатая пружина (трубка Бурдона). Класс точности приборов 0,6:1:1,6.

Дифференциальные манометры предназначены для измерения перепада давления и подразделяются на расходомеры, перепадомеры и уровнемеры.

Наибольшее распространение получили поплавковые, мембран­ные и сильфонные дифманометры.

Питание приборов производится от сети переменного тока на­пряжением 220 В и частотой 50 Гц.

Правилами технической эксплуатации насосного оборудования предусматривается обязательная установка на каждом насосе следу­ющих контрольно-измерительных приборов: вакуумметров на вса­сывающей линии, манометров на напорной линии, амперметров, ваттметров, водомеров на напорной линии, термометров на всасы­вании и др.

В машинном здании станции устанавливаются указатели уровня воды в резервуарах и необходимая автоматика для сигнализации и записи.

Коррозии металла трубопроводов

Различают три вида коррозии металла трубопроводов: химичес­кую, электрохимическую и электрическую (блуждающими токами).Химическая коррозия на внутренней поверхности газопроводов возникает от деЗствия на металл в основном кислорода (0₂) и се­роводорода (H₂S) в присутствии водяных паров. При воздействии на металл кислорода возникает пленка, состоящая из оксидов ме­талла (Fe₂C>3). Она имеет достаточную плотность, хорошо прилипа­ет к внутренней поверхности газопровода. При определенной тол­щине пленки коррозия металла может прекращаться. Самое глав­ное, химическая коррозия является сплошной коррозией, при кото­рой толщина стенки трубы уменьшается равномерно. Сероводород (H₂S), имеющий содержание в природном газе после его обработки на газовых промыслах 2 г на 100 м³, менее опасен как коррозионно­агрессивный агент по сравнению с кислородом. Если и возникает коррозия металла от H₂S, то образуется соединение — сульфид железа (FeS).Электрохимическая коррозия возникает в результате взаимодей­ствия металла газопровода с влажным грунтом. Металл выполняет роль электродов, а увлажненный грунт роль электролита. Процесс электрохимической коррозии происходит следующим образом. Ме­талл обладает определенной упругостью растворения и посылает в грунт положительно заряженные катионы (Fe⁺⁺ или Fe^{+ + +}). В результате этого в одном из участков металла накапливаются электроны и он приобретает отрицательный потенциал, а грунт, куда попадают положительно заряженные катионы, приобретает положительный потенциал. В грунте образуется галь­ваническая пара, состоящая из анодной и катодной зоны. В анодных зонах катионы металла выходят в грунт, в результате чего металл газопровода в анодных зонах разрушается. Гальваническйх пар на газопроводах может быть десятки и даже сотни, ибо свойствагрунта в различных участках газовой сети могут резко от­личаться друг от друга. Электрохимическая коррозия крайне не однородна, в результате по длине газопровода могут возникнуть язвы и каверны, которые с течени­ем времени могут превра­щаться в сквозные отвер­стия, через которые газ бу­дет выходить в грунт. Электрическая коррозия происходит Под действие блуждающих токов, источником которых могут быть трамвайные пути, электрифицированные железные дороги, отдельные участки метрополитена, расположенные ближе к поверхности земли.Электрический ток, попавший в землю, стремится найти путь наименьшего сопротивления. Источником движения трамвая является тяговая под­станция, от которой ток движется по контактным проводам. От них через пантограф трамвая, а затем через обмотки электродвигателя постоянный ток возвращается к рельсам, которые соединены с ми­нусовой шиной тяговой подстанции, отсасывающими кабелями. Следует иметь в виду, что рельсы недостаточно изолированы от земли, поэтому блуждающие токи, стекая с рельсов в грунт, дви­жутся к отрицательному полюсу тяговой подстанции. В местах, где повреждена изоляция газопровода, блуждающие токи в виде поло­жительных катионов (Fe⁺⁺) выходят из газопроводов в грунт (анодные зоны). В этих зонах и происходит разрушение стенок газопроводов в виде сквозных отверстий. Установлено, что в анод­ной зоне при силе тока в 1 ампер в течение года происходит коррозия, в результате которой с 1 м² поверхности подошвы рель­сов в грунт может поступить до 9 кг металла.

Водопотребление на строительных площадках

Организация водоснабжения и канализации на строительной площадке должна проводиться с учетом технико-экономических показателей без нарушения экологии участка строительства.
Для этого необходимо определить потребность в воде основных категорий потребителей и режим водопотребления, правильно вы­брать источник водоснабжения, запроектировать оптимальный спо­соб утилизации сточных вод и экономические диаметры труб, со­гласовать способы их прокладки.
Вода на строительных площадках расходуется на:
хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные нужды.Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды рабочих, заня­тых на строительной площадке, принимается от 15 до 25 л в сме­ну на одного рабочего в смену. На строительных площадках с непродолжительным сроком строительства используют передвиж­ные вагон-столовые на 28 посадочных мест, оборудованные умы­вальней на две раковины. В этом случае расход воды составля­ет 10...15 л на одного обедающего. Определение ^расхода воды при устройстве стационарных столовых на крупных стройках осуществ­ляется по соответствующим нормам предприятий общественного питания. На строительной площадке Должны быть обязатель­но предусмотрена гардеробная, умывальная и душевая, из расче­та одна душевая сетка на двадцать человек, пользующихся ду­шем.
Норма на противопожарные нужды принимается в каждом кон­кретном случае по согласованию с органами пожарного надзора. Как правило, она составляет от 10 до 20 л/с на один пожар в зависимости от площади застройки (10 — 20 га и более).
Значения расходов воды на основные производственные нужды строительства приведены в Приложении III. Общий расход воды на эти нужды определяется в соответствии с объемом и очередностью строительства, а также в соответствии с количеством применяемых механизмов и оборудования. К качеству воды, используемой на строительной площадке, предъявляется ряд требований. На хозяйственно-бытовые и проти­вопожарные нужды (как правило, противопожарный водопровод объединяют с хозяйственно-питьевым) используется вода питьевого качества по ГОСТ Р51232 — 98. Вода питьевая.
Для различных производственных нужд можно использовать менее очищенную воду. Однако следует учитывать, что для про­мывки заполнителей бетона, например, нельзя применять воду с вы­сокой мутностью. Вода для приготовления растворов, бетонов и ухода за ним не должна содержать нефть, жиры, щелочи, масла, кислоты и т. д., pH воды не должно быть ниже 6,5. Нельзя приме­нять воду с содержанием красителей для гашения извести.
Для охлаждения двигателей внутреннего сгорания и компрессор­ного оборудования вода должна иметь жесткость не более S мг экв/л и мутность не более 25 мг/л. А для питания паровых котлов временных силовых установок жесткость воды составляет не более 3,5 мг/л. Для заливки радиаторов машин используется вода с невысокой мутностью и с возможно минимальной жесткостью (3,5 мг экв/л).

Устройство водопровода на строительных площадках

Для снабжения водой строительства должны по возможности использоваться постоянные источники водоснабжения. Наиболее экономично применять для этих целей действующие городские во­допроводы. При проектировании водопроводов целесообразно устраивать объединенную сеть с подачей воды, количество и качест­во которой удовлетворяли бы все нужды строительства.
В отдельных случаях целесообразно подавать воду из наружного водопровода на хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды, а для производственных процессов применять воду из местного поверхностного или подземного источника с учетом вышеизложен­ных требований к качеству используемой для различных технологи­ческих процессов воды. Особенно осторожно нужно применять воду подземных источников, потому что она может оказаться сильно минерализованной и агрессивной по отношению к бетону. При невозможности использования существующих водопроводных сетей на строительных площадках устраивают временный водопровод. Его устройство должно быть простым и экономичным.
Для получения воды, например, из поверхностных источников может быть использована насосная установка, располагаемая на понтонах или при малых колебаниях уровней воды в водоеме — на сваях. При получении воды из подземных источников могут быть применены шахтные колодцы и водозаборные скважины.
Для обеспечения необходимого запаса воды на строительной площадке сооружаются временные водонапорные башни из дерева или металла. Запас воды на противопожарные и производственные нужды может храниться и в открытых резервуарах, дно и откосы которых для обеспечения их водонепроницаемости покрывают ас­фальтовым или асфальтобетонным слоем. Эти резервуары устра­ивают на подушке слоем 300 — 350 мм из жирной глины по утра­мбованному грунту.
Объем резервуаров может быть принят на больших объектах до
100 м³.
Для подачи воды от источника водоснабжения на строительную площадку устраивают разводящую водопроводную сеть. Трубы сети должны легко монтировался и демонтироваться.
Временная водопроводная сеть должна иметь минимальную протяженность. Сеть укладывают в грунт по поверхности земли или на эстакадах, применяя для этих целей не только трубы, но и гибкие шланги с разъемными соединениями. Для временных водопроводов используют трубы из полиэтилена низкой плотности, водогазо­проводные трубы. В зимнее время трубы утепляют. Колодцы на временных сетях для установки арматуры допускается не соору­жать.
Для устройства на строительных площадках обязательных моек для построечного транспорта целесообразно применение схемы оборотного водоснабжения. 

Устройство канализации на строительных площадках

Сточные воды, образующиеся на строительных площадках, до­пускаются к спуску в канализационную сеть населенного пункта. Для отвода сточных вод с территорий строительных площадок сеть стараются прокладывать по кратчайшему расстоянию к централи­зованной системе канализации. Для строительства участков сети, которые в дальнейшем не могут быть использованы, кроме керами­ческих труб могут быть применены и гончарные.
Для канализования объектов строительства можно применять временные, стационарные, передвижные канализационные сооруже­ния и установки.
При продолжительном сроке строительства на площадке реко­мендуется установка сборно-щитового дома с туалетными ком­натами. Наилучшим в санитарном отношении видом временного санитарно-технического оборудования строительной площадки яв­ляется применение контейнерных (инвентарных) санузлов, биоту­алетов.
Биотуалет работает точно так же, как унитаз типа «Компакт», но занимает меньше места и не требует вентиляции туалета.
Малый вес биотуалета позволяет легко доставить его в любое нужное место. Его принцип работы заключается в том, что чистая вода из наполняемого бачка, который вместе с унитазом образует двухкомпонентную часть туалета, смывает отходы в расположен­ный внизу герметичный приемный резервуар.В нем отходы подвергаются дезодорации и химической обработ­ке быстрорастворимыми гранулами.
Нижняя часть биотуалета легко отсоединяется от основной кон­струкции, после чего ее можно легко до­ставить к месту выброса отходов (компост­ная яма или грунт) и аккуратно слить содер­жимое.
Конструкции биотуалетов могут быть снабжены электрической системой смыва, работающей от аккумуляторной батареи, и индикатором уровня отходов.
Могут применяться установки с водоне­проницаемыми выгребными емкостями (люфт-клозеты). Они состоят из нескольких кабин, размещаемых во временных построй­ках на расстоянии не менее 20 м от жилых и общественных зданий.
При расположении строительной пло­щадки в сельской местности целесообразно применять клозеты с засыпкой нечистот растительной землей или сухим торфяным порошком — пудр-клозеты. Тогда нечистоты мо­жно использовать в качестве удобрений на близлежащих сельскохо­зяйственных участках.
При невозможности отведения сточных вод в централизованную систему канализации и при их объеме более 2 м³/сут на строитель­ной площадке могут применяться очистные сооружения малой канализации. Они должны располагаться с подветренной стороны от жилых зданий.
Самыми простыми и надежными сооружениями этой системы являются септики. Рекомендуется принимать типовые многокамерные септики из сборных железобетонных элементов. Прошедшие в септиках неполную биологическую очистку сточные воды подлежат дальнейшей обработке. Для этого можно применить фильтрующую траншею. В траншее предусматрива­ется укладка двух трубопроводов, располагаемых один под другим и разделенных слоем песка. Из одного трубопровода происходит просачивание воды в фильтрующий слой, а другой предназначен для сбора и отвода воды. Днище траншеи должно иметь ширину 0,5 м, а глубина ее составляет 1,2 — 1,5 м. Стенки траншеи могут не крепиться досками в тех случаях, когда грунт обладает высокой устойчивостью. При устройстве траншей обязательно предусмат­ривается вентиляция как для распределительной, так и для рас­положенной под ней дренажной трубы путем присоединения к их концам вентиляционных труб, которые выводятся на поверхность. Сточные воды, прошедшие предложенную очистку, считаются био­логически очищенными и могут быть спущены в водоем. В том случае, если участок строительства значительно удален от водоема, сточные воды отводятся в почву через фильтрующие колодцы. Расстояние от днища колодца до уровня грунтовых вод должно быть не менее 1 м. Днище колодца делают водопроница­емым. В стенках устраивают ряд отверстий.