Исследование проблем в работе канализационной насосной станции микрорайона "Берёзовый" города Иркутска и методы их решения Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 628.2

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМ В РАБОТЕ КАНАЛИЗАЦИОННОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ МИКРОРАЙОНА «БЕРЁЗОВЫЙ» ГОРОДА ИРКУТСКА И МЕТОДЫ ИХ РЕШЕНИЯ

Скибо Д.В., Толстой М.Ю.

Муниципальное унитарное предприятие «Водоканал» г. Иркутска, 664081, г. Иркутск, ул. Станиславского, 2, Россия Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия d. skibo2013@yandex1, tolstoi@istu.edu2

Аннотация. В данной статье рассмотрены проблемы в работе канализационной насосной станции микрорайона «Берёзовый» города Иркутска. Проанализирована работа и дана оценка существующему техническому состоянию насосной станции, определены причины сбоев в работе насосного оборудования. Произведен расчет гидравлической линии, а также разработано техническое решение для обеспечения необходимых показателей по производительности насосной станции.

Ключевые слова: водоотведение, канализационная насосная станция, трубопроводы, гидравлические потери, сточные воды, эксплуатация.

практические знания в области водоотведения представлены такими учеными, как Турк В.И., Минаев А.В., Карелин В.Я. [5], Черкасский В. М. [6], Карелин В. Я., Минаев А. В. [7], Чугаев Р.Р. [10], Киселев П.Г., Альтшуль А.Д., Данильченко Н.В., Каспарсон А.А., Кривченко Г.И., Пашков Н.Н., Слисский С.М. [11], Николенко И.В., Рыжаков А.Н. [14], Николенко И.В., Котовская Е.Е. [15].

ВВЕДЕНИЕ

Канализация является важнейшей и неотъемлемой частью коммунальной

инфраструктуры для населённых пунктов. Сооружения системы канализации предназначены для организованного приёма и отведения стоков для очистки на специальных очистных станциях с последующим выпуском их в водный объект. Сооружения имеют тесную взаимосвязь, образовывая комплекс технологической последовательности. В состав гидравлического транспорта входит сеть различных самотечных трубопроводов, по которым стоки перемещаются за счет гравитационного воздействия, создаваемого расчетными уклонами. На участках рельефа местности, где в самотечных трубопроводах нормативный уклон выдержать не представляется возможным, возводят канализационные насосные станции (КНС). Функция этого сооружения заключается в приёме сточных вод, подводимых к нему по самотечным коллекторам и перекачивание их специальными фекальными насосами в напорные трубопроводы на более высокие расчетные отметки для дальнейшего транспортирования их в самотечном режиме. Решение о возведение насосных станций на участках канализационных сетей принимается на основе выполненных исследований и технико-экономических обоснований. При проектировании целесообразно учитывать особенности абонентов водоотведения и условий эксплуатации технологического оборудования, а также нормативные требования по защите окружающей среды.

АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

В основе исследования проблем, связанных с эксплуатацией канализационной насосной станции микрорайона «Берёзовый» в городе Иркутске, лежит изучение научных изданий и публикаций, а также нормативной и технической документации. Изучение гидравлических зависимостей и

ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ

Как объект исследования рассматриваются условия эксплуатации КНС микрорайона «Берёзовый» города Иркутска, расположенной в пониженной части рельефа местности на окраине населенного пункта. Площадь жилой застройки микрорайона составляет 37 га с этажностью зданий от двух до девяти этажей. Численность населения, проживающих в населённом пункте, составляет 5000 человек и подпадает под вторую категорию по степени обеспеченности подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды. При этом возможно незначительное увеличение численности жителей в микрорайоне. Горячее водоснабжение жилых домов в микрорайоне осуществляется по системе закрытого типа. Водоотведение от жилой застройки осуществляется во внутриплощадочную самотечную хозяйственно-бытовую систему канализации. Сточные хозяйственно-бытовые воды от бассейна водоотведения поступают по самотечной сети трубопроводов в приемный резервуар станции, где подвергаются предварительной механической очистке в специальных процеживателях. Далее стоки перекачиваются рабочими насосами в напорные трубопроводы и подаются по ним в камеру гашения напора (КГН) для последующей транспортировки в самотечном коллекторе на очистные сооружения.

В процессе работы КНС с момента ее ввода в эксплуатацию в 2014 году как обязательного элемента системы канализации микрорайона «Берёзовый» в городе Иркутске многократно фиксируются случаи аварийной остановки. Как

следствие, переход станции в аварийный режим протекает по причине превышения максимально -критических отметок перекачиваемой среды в приемном резервуаре КНС контролируемыми датчиками уровня или срабатывания теплового реле насосов.

Результаты оперативных мероприятий, осуществляемых силами обслуживающей организации, показывают, что во всех инцидентах происходило засорение отбросами подводящих патрубков, корпуса насоса, а также межлопастного канала рабочего колеса. В связи с чем приемный резервуар при работе двух рабочих насосов не опорожняется в расчетное время. При этом заклинивание рабочего колеса не происходит, а также не установлено случаев повреждений электродвигателей насосов межвитковым замыканием. Переполнение сточными водами приемного резервуара в момент работы двух рабочих насосов очевидно и отмечается внезапностью. Происходящее датируется как постоянная проблема с момента полного заселения микрорайона 2015 - 2016 гг. и отмечается с периодичностью 3 -5 суток.

В целом ситуацию дисфункции гидравлической линии (насос - напорный трубопровод) можно выразить как эпизодическую, обусловленную воздействием внешних факторов перекачиваемой среды на рабочий орган насоса.

АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ

КНС в составе наружной системы канализации состоит из наземного павильона с установленным в нем электрооборудованием и подземной части -приемного резервуара с штатно укомплектованного основными насосными агрегатами, напорными трубопроводами, запорной арматурой и сороудерживающей корзиной для сбора мусора.

Наземная часть КНС

Наземная часть станции представляет собой павильон не заводского исполнения размером 2,9 х 6,15 в плане, изготовленный из металлических профилей, облицованных с наружной и внутренней стороны металлическим профилированным листом толщиной 0,55 мм, размещенный над приемным резервуаром.

Приемный резервуар КНС

Приемный резервуар КНС "Иртыш ЭКО-2-пф2 125/315.282-18,5/4-СП-2,2х5,5У" представляет собой вертикальную стеклопластиковую емкость диаметром 2,2 м и высотой 5,5 м, рабочий объем, перекачиваемой среды которого, складывается из особенностей конструкции рабочих насосов, горизонтальной отметки дна и горизонтальной отметки подводящего самотечного коллектора.

Монтаж резервуара выполнен на горизонтальной отметке земли 467,8 м [1], при этом дно приемного резервуара соответствует отметке 461,0 м. Стены приямка, образованного в связи с недостатком высоты емкости в 1,6 м по отношению к отметке земли, выполнены бетонными блоками. Отметка пола внутреннего помещения павильона КНС соответствует 468,1 м. Самотечный коллектор, подводящий сточные воды к КНС имеет технологическое подключение к приемному резервуару на отметке лотка 463,6 м. Входной патрубок напорного трубопровода и ось рабочего колеса насоса расположены на отметке 461,2 м.

Имея разницу горизонтальных отметок -1,635 м, определяемых из условий показателя H2 min - 965 мм таблица 1, необходимым для охлаждения электродвигателя насоса [2; 3; 4] и отметки подводящего самотечного коллектора рабочий объем емкости составит - 6,49 м3, при этом объем стоков, поступающих на станцию в час максимального водопотребления по самотечному коллектору диаметром - 300 мм составляет - 32.85 л/с, со средней скоростью потока - 2,53 м/с. Расчетные скорости сточных вод в прозорах решеток механической очистки КНС для обеспечения эффективного процеживания согласно [5; 6; 7] необходимо принимать не более 1 м/с.

Согласно [5] минимально допустимое время заполнения рабочего объема приемного резервуара КНС составляет не менее 5-ти минут. Следовательно, время наполнения рабочего объема приемного резервуара в час максимального притока будет составлять - 3,3 минуты. При этом производительность одного рабочего насоса, входящего в состав КНС таблица 2, равна - 47, 2 л/с. В связи с чем рабочий объем приемного резервуара должен составлять не менее 9,86 м3 .

Таблица 1. Габаритные размеры опускного устройства для погружного насоса «Иртыш ПФ2 125/315-22/4»

[2]

Table 1. Overall dimensions of the lowering device for submersible pump «Irtysh PF2 125 / 315-22 / 4» [2]

Показатель L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 B2 B3

мм, 1165 528,5 264 190 310 142 500 250 350

Показатель B4 B5 H5 H6 H7 D3 D4 C H2 min

мм, 410 260 346 200 591 26 18 76 965

Основное насосное оборудование КНС перекачивания бытовых и промышленных

загрязнённых жидкостей (фекальных, сточных вод, Погружной электронасос «Иртыш ПФ2 ч

промышленных отходов) с водородным

125/315.290-22/4» таблица 2 предназначен для

показателем рН=6,0...9,0, плотностью до 1100 кг/м3, температурой до 323К (50°С), с содержанием различных неабразивных взвешенных частиц максимальным размером согласно таблицы 12, включая коротковолокнистые, концентрацией до

2% по массе, абразивных взвешенных частиц не более 1% по объёму, размером до 5мм и микротвердостью не более 9000 МПа [2].

Таблица 2. Основные технические характеристики насоса ПФ2 125/315.290 - 22/4 [2] Table 2. The main technical characteristics of the pump PF2 125 / 315.290 - 22/4 [2]

Обозначе ние насоса Иртыш Мощ ность, кВт Частота вращения, об/мин Подача, м3/ч Напор, м Минимальный размер проточной части рабочего колеса, мм Максимальный размер частиц, мм КПД насоса, % не менее Масса, кг

ПФ2 125/ 315290-22/4 22 1500 170 18 65 50 65 560

Электродвигатель изготовлен в специальном исполнении: герметичный, встроенного типа, трехфазный и имеет коротко--замкнутый ротор, также оснащен термодатчиками, встроенными в обмотки статора, по отношению к гидравлической части имеет вертикальное расположение, охлаждение осуществляется в перекачиваемую среду [2].

Сороудерживающее устройство

Сороудерживающее устройство в КНС представляет собой корзину для сбора мусора, транспортируемого сточными водами в приемный резервуар. Корпус данного устройства имеет внутренний объем 125 л, выполненный из прутков нержавеющей стали с прозорами 20 мм и размещен на вертикальных направляющих, позволяющих поднимать его на поверхность для опорожнения. Функциональное назначение данного устройства заключается в процеживании сточных вод и удерживании крупного мусора в корпусе корзины.

Напорный трубопровод

Напорные трубопроводы в составе КНС представляют собой гидротехнические сооружения, которые транспортируют перекачиваемую среду от насосов к месту ее выпуска. Работа напорного трубопровода обусловлена зависимостью от рабочих параметров насоса, а также потерями напора, вызванными силами трения при перекачивании жидкости.

Сточные воды от КНС поступают в КГН по напорным трубопроводам протяженностью 550 м, расположенных на глубине 3 - 3,5 м в грунте, выполненных из полиэтиленовых труб марки ПЭ100 диаметром 315мм с толщиной стенки 18,7 мм по [9]. Трубопроводы выполнены в две нитки и имеют расположение верхней части трубы на горизонтальной отметке 464,7 м в зоне технологического подключения к резервуару КНС, при этом горизонтальная отметка трубы в КГН соответствует 478,85 м. К характерным конструктивным особенностям участка

гидравлической линии следует отнести разность значений внутреннего диаметра напорного патрубка 125 мм, расположенного в приемном

резервуаре КНС и внутреннего диаметра напорного трубопровода 277 мм. Переход между диаметрами осуществлен в приемном резервуаре посредством муфты.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Установление причин формирования периодической дисфункции гидравлической линии (насос - напорный трубопровод) в процессе работы КНС микрорайона «Берёзовый» города Иркутска.

Разработка технического решения, направленного на снижение аварийности на КНС, повышение ее надежности и эффективности, а также улучшение экологической обстановки прилегающих территорий.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Определение гидравлических потерь в канализационном напорном трубопроводе диаметром -277мм. (от КНС до КГН);

Определение гидравлических потерь в КНС;

Определение условий совместной работы насосов и трубопроводов КНС.

МЕТОДИКА, РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ АНАЛИЗ

Определение потерь напора на преодоление гидравлических сопротивлений в трубопроводе диаметром - 277мм (от КНС до КГН)

Потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений складываются из:

-потерь напора по длине потока (линейные) -Ь] (потери, затрачиваемые на преодоление сопротивления трения);

-местных потерь напора - ^ (потери, вызываемые резким изменением конфигурации границ потока).

Полные потери напора - равны сумме всех потерь:

Определение величины потери напора Ь] для заданного участка трубопровода и гидравлический режим движения жидкости в трубопроводе будет выглядеть как:

где Р - производительность насоса = 170 м3/ч 47,22 л/с;

Ь - длина напорного трубопровода = 550 м; - диаметр напорного трубопровода = 277 мм;

Кинематический коэффициент вязкости для воды при температуре 15 °С согласно [10] соответствует V = 0,01156 Ст.

Средняя скорость движения воды в трубопроводе вычисляется по формуле [10]:

Предельные числа Рейнольдса определены в соответствии с формулой А.Д.Алынтуля [10]:

10s

ReD = — = 1,36

V

Согласно значений Ree

вычисляется по формуле Блазиуса [10]: 0,3104

величина

Я =

:.15

= 0,015

ReD

Потери напора по длине заданного трубопровода составляют из следующих значений:

Учитывая нормативные требования [8], скорость движения бытовых сточных вод в напорных канализационных трубопроводах следует принимать не менее 1 м/с.

Определение местных потерь напора hj

2g

Напорный трубопровод в плане выполнен прямолинейно, однако имеет изменение направления под прямым углом посредством штатных приварных трубных отводов из полиэтилена.

В зоне плавного поворота потока, образованного трубным отводом, коэффициент местного сопротивления ц.3. определяется из значений [11]:

где - коэффициент сопротивления при

повороте на 90°;

а - коэффициент, зависящий от угла поворота.

Коэффициент зависит от с1Я1 (отношение радиуса закругления к диаметру трубы) и коэффициента сопротивления по длине трубопровода А. и определен из формулы А. Д. Альтшуля [11]:

Таким образом, полные потери напора в напорном трубопроводе диаметром - 277мм составляют:

= 0,933 ы

Определение потерь напора на преодоление гидравлических сопротивлений в КНС "Иртыш ЭКО-2-пф2 125/315.282-18,5/4-СП-2,2х 5,5У"

Учитывая разницу диаметров напорного трубопровода в КНС и магистральной линии, определение местных потерь напора - Ь] в напорной линии диаметром 125 мм будут выглядеть следующим образом:

где Р - производительность насоса = 170 м3/ч 47,22 л/с;

Ь - длина трубопровода = 4 м; d - диаметр напорного трубопровода = 125

мм.

Средняя скорость движения воды в трубопроводе вычисляется по формуле [10]:

Потери напора по длине заданного трубопровода составляют:

Наличие фасонных частей и арматуры на напорном трубопроводе в КНС обуславливают определение местных потерь напора -, а именно:

- зона плавного поворота потока на 90° (отводы бесшовные трубные крутоизогнутые - 2 шт.);

- зона запорной арматуры (задвижка - 1 шт.);

- зона обратного клапана - 1 шт.;

- зона внезапного расширения трубопровода.

Данные гидравлические условия в зоне

плавного поворота потока в трубном отводе согласно [11] будут выглядеть следующим образом, где коэффициент местного сопротивления определяется из зависимости:

где - коэффициент сопротивления при

повороте на 90°;

а - коэффициент, зависящий от угла поворота.

Коэффициент местного сопротивления в задвижке согласно [10] соответствует ¿:т - 0,15

Коэффициент местного сопротивления в обратном клапане согласно [10] соответствует -

1,6

Коэффициент местного сопротивления в зоне внезапного расширения трубопровода при переходе

с диаметра 125

на диаметр 277

согласно [11] определяется по формуле Борда:

При этом сумма местных сопротивлений в напорном трубопроводе КНС будет определена из произведения:

Следовательно, сумма линейных и местных потерь в напорном трубопроводе канализационной станции будет равна:

Отсутствие в конструкции всасывающего патрубка насоса конфузорного перехода, а также ввиду незначительной его длинны, определение потерь напора на входе в насос буде иметь вид [11]:

ix.Tj:

= (ж

= 0,073 и

не способен обеспечить надежную и долговечную эксплуатацию КНС. Основные рабочие параметры лопастных насосов, таких как напор II. подача О. коэффициент полезного действия Т), мощность N и частота вращения вала рабочего колеса п, находятся в определенной зависимости, выражаемой в графической форме. Эксплуатация насоса в пиковых значениях максимально развиваемого напора (15% - запас, заложенный производителем в параметры насоса от его номинальных показателей) обуславливает крайне низкие показатели в диапазоне производительности и соответственно приводит к падению средней скорости. Что в свою очередь отрицательно отражается на способности потока перемещать в гидравлической линии механические включения.

Эти крайне неблагоприятные условия для гидравлического транспорта продуцируют заиливание напорного трубопровода, способствуют уплотнению отбросов в корпусе насоса и в межлопастном канале рабочего колеса, снижая тем самым по нарастающей его производительность. Последовательность этих явлений в совокупности определяют истину в причине систематических аварий на КН С микрорайона «Берёзовый» в городе Иркутске[5; 6; 7; 12; 13].

Учитывая характеристики существующего напорного трубопровода, а также принимая во внимание эксплуатационные и экономические показатели, целесообразно рассматривать замену насоса с большим напором при условии минимальных затрат на реконструкцию КНС.

Проведенный анализ насосного оборудования показал, что насос серии «Иртыш ПФ2 125» отечественного производителя ОДО «Предприятие «Взлёт» (Насосный завод) обладает оптимальными показателями для применения к данному объекту водоотведения. Необходимые рабочие

характеристики лежат в пределах насосов ПФ2 125/315.336 - 37/4 и ПФ2 125/315. 320 - 30/4 таблица 3, рисунок 2, при этом избыточный напор целесообразно корректировать. В практике эксплуатации и проектирования насосных станций для увеличения области применения насоса (для уменьшения подачи и напора), а также для достижения более оптимальных его рабочих параметров применяется обточка рабочего колеса.

КИР 2 д

где <Е1лр - коэффициент сопротивления при входе в трубу из резервуара [19];

V - средняя скорость движения воды во всасывающем патрубке, определяемая как [10]:

Общие потери напора, вызванные силами трения в трубопроводе КНС и магистральной линии, составляют - 2,992 м.

Геометрическая высота подъема жидкости Дг, м, определяемая из разности значений горизонтальных отметок всасывающего патрубка насоса и верхней точки напорного трубопровода КГН вычисляется как: 473,35 - 461,2 = 17,65 м

Из чего следует, что суммарные потери напора в гидравлической линии, равные - 20,57 м, определяют работу насосов марки «Иртыш ПФ2 125/315-22/4», как крайне не эффективную по производительности в связи с не выполнением обязательного условия: > Нг + ГЬ.

Требуемый напор насоса оценивается из следующих показателей:

где Ад - 2 м, необходимый напор для обеспечения излива расчетного расхода перекачиваемой среды.

Таким образом, насос марки «Иртыш ПФ2 125/315-22/4» по своим рабочим характеристикам в составе гидравлической линии

Таблица 3. Основные технические характеристики насоса ПФ2 125/315. [2] Table 3. The main technical characteristics of the pump PF2 125/315. [2]

Обозначение насоса Иртыш Мощность, кВт Частота вращения, об/мин Подача, м3/ч Напор, М Минимальный размер проточной части рабочего колеса, мм Максимальный размер частиц, мм КПД насоса, % не менее Масса, кг

ПФ2 125/ 315336 - 37/4 37 1470 200 32 65 50 49 650

ПФ2 125/ 315320 - 30/4 30 1470 180 27 65 50 57 550

Исследование проблем в работе канализационной насосной станции микрорайона «берёзовый» города

иркутска и методы их решения

Определение коэффициента быстроходности -■■:ч для рабочего колеса насоса ПФ2 125/315. 320 -

30/4 будет выглядеть как: [5]:

где ~ производительность, м3/с. Коэффициент быстроходности данного центробежного насоса лежит в пределах «з= 80 ^ 150, характеризуя его как насос с нормальной быстроходностью.

Н, (м) Рабочие характеристики насосов ПФ2 125/315 45

40

35

30

25

20

15

10 5 0

0 40 80 120 160 200 240

Q, (м3/ч)

Рис. 1. Рабочие характеристики насосов серии «Иртыш ПФ2 125/315» [2] Fig. 1. Performance characteristics of the Irtysh PF2 125/315 series pumps [2]

Наиболее близким по показателям является насос марки ПФ2 125/315. 320 - 30/4, его напор Я = 21 м превышает необходимый Я =23 м более чем на 15 %, что допускает срезку рабочего колеса.

По данным из каталога производителя ОДО Предприятие «Взлёт» устанавливаем, что расчетная рабочая точка А лежит ниже характеристики Н - Р рабочего колеса с диаметром 320 мм. Следовательно, для того чтобы характеристика Н -Q проходила через точку А необходимо обточить колесо.

/ /

ф / /

® /

— — __, __ в/ Л *

©

/ у

/

ф ПФ2 125/315-336 ® ПФ2 125/315-320 © ПФ2 125/315-290

/ /

___'

Диаметр обточенного рабочего колеса находится коэффициент определяемый

определяется путём построения кривой согласно[5] как: к = ^ = т^т = 0.000795. проходящей через точку А рисунок 1. е l*- d

В рабочей точке А с назначенными необходимыми параметрами Q = 170 м3/ч и Н = 23 м,

Таблица 4. Результаты предварительных вычислений напора Н Table 4. Results of the preliminary calculations of pressure H

Показатели Номер точки

1 2 3 4 5 6 7

Q, м3/ч 40 80 120 160 170 200 240

H = ■■ • - 1,3 5,1 11,4 20,4 23 31,8 45,8

Найдем координаты пересечения точки В (Q = 180 м3/ч, Н = 27 м) и определим диаметр обточенного колеса:

Так как "¡и, < 150, определяем диаметр обточенного рабочего колеса согласно [5] по формуле:

Где процент обточки колеса (рисунок 2) составит: 5,6% .

Построения характеристики <5Г - Дг выполняется по точкам на кривой Q - Н, затем производится вычисление величин, определяющих эти точки согласно [5] таблица 5.

Dj

Рис. 2. Срезка рабочего колеса насоса ПФ2 125/315. 320 - 30/4: Di - 320 мм; D2 - 302,2 мм. Fig. 2. Cutting the impeller pump PF2 125/315. 320 - 30/4: D1 - 320 mm; D2 = 302.2 mm.

Таблица 5. Результаты вычислений показателей характеристики Table 5. Results of the calculations of the characteristic Q' - H'

Наименование показателей

Номер точки

3

4

5

Определяющие величины

37,8

75,6

113,3

151,1

160

188,9

226,9

HS=H

и

/3QZ2\£ \ 320

27,6

26,8

25,7

24

23,6

21,8

18,7

По координатам С и Н' на график рисунок 3 наносим точки 1', 2', 3', 4Г, 5', б'. 7Г, соединив плавной кривой эти точки, получаем кривую ' - Н' насоса с диаметром рабочего колеса = 302,2 мм. Н, (м) Рабочие характеристики насоса ПФ2 125/315-320-30/4 40

35 30 25 20 15 10 5 0

D 320

D 302,2 Н 0,000795Q2 ^в/

1' Г

3" „он

7'

о

40

80

120

160

200 240

Q, (мЗ/ч)

Рис. 3. Рабочие характеристики насоса ПФ2 125/315. 320 - 30/4 после срезки рабочего колеса.

Fig. 3. Performance characteristics of the pump PF2 125/315. 320 - 30/4 after cutting the impeller.

Согласно графически представленных показателей рабочая точка А рисунок 4 находится в зоне пересечения напорной характеристики насоса и гидравлической характеристики трубопровода таблица 6 [5].

1

2

6

7

H, (м) 40

Рабочая точка насоса ПФ2125/315-320 - 30/4

35 30 25 20 15 10 5 0

- S

D -302,2 A

I

1 1 Q - н

1 1

1 I

1 1

0

40

80

120

160

200

240 280 Q, (м3/ч)

Рис. 4. Характеристика совместной работы насоса и трубопровода. Fig. 4. Characteristics of the joint operation of the pump and the pipeline.

Координаты QА и НА соответствуют значениям предельной производительности рассматриваемого насоса в заданный трубопровод с характеристикой 5". Объем перекачиваемой среды согласно показателям QА в рассмотренной характеристики рисунок 4 для насоса ПФ2 125/315.

320 - 30/4 с диаметром обточенного рабочего колеса - 302,2 мм соответствует заданным требованиям для существующего напорного трубопровода в составе КНС микрорайона «Берёзовый» города Иркутска.

Таблица 6. Сводные показатели значений расходов и потерь Table 6. Summary of costs and losses

Расход Q' м3/ч

№ Наименование показателей 40 80 120 160 200 240

Определяющие величины

1 17,65 17,65 17,65 17,65 17,65 17,65

2 0,008 0,033 0,075 0,134 0,209 0,3

3 (£>"»■ (Л,) 0,107 0,427 0,96 1,707 2,667 3,84

4 0,227 0,908 2,043 3,633 5,676 8,174

м 17,99 19,02 20,73 23,12 26,2 29,94

С достаточной степенью точности можно принять, что КПД насоса уменьшится на 1% на каждые 10% срезки колеса при коэффициенте быстроходности 60 - 200. [5] Следовательно, КПД насоса уменьшится приблизительно на 0,5% .

При этом полезная мощность насоса, сообщаемая подаваемой жидкости, согласно [5] будет иметь следующий вид:

где р - плотность жидкости, кг/м3; £ - ускорение свободного падения, м/с2; ^ - подача насоса, м3/с; Н - напор насоса, м.

Так как потери энергии в насосе неизбежны, то подводимая к нему энергия должна быть больше полезной. Эти потери учитываются коэффициентом

полезного действия (КПД), а мощность насоса оценивается как:

Для безаварийной эксплуатации КНС и снижения негативного воздействия на окружающую среду, проведенными

исследованиями получен следующий результат:

-установлена причина аварийной остановки КНС;

-определен необходимый рабочий объем приемного резервуара;

-определены гидравлические потери в КНС и напорном трубопроводе;

-определены оптимальные рабочие характеристики основных насосов с учетом существующего напорного трубопровода;

-произведен подбор основных насосов и выполнен расчет срезки рабочего колеса под требуемые характеристики.

Таким образом, дана оценка технического состояния КНС микрорайона «Берёзовый» в городе Иркутске, а также представлено техническое решение, направленное на улучшение ее эксплуатационных показателей. Оценка фактического состояния напорного трубопровода и условий аварийного выпуска КНС микрорайона «Берёзовый» в городе Иркутске будет дана в следующей работе.

ВЫВОДЫ

Надежность и долговечность системы канализации зависит от принятых решений на стадии проектирования, соблюдении нормативных требований при строительстве, а также условий эксплуатации. На участках рельефа местности, где самотечный режим в трубопроводах невозможен, сточные вводы перекачиваются КНС. Эффективность эксплуатации станции зависит от работы основных насосных агрегатов, напорных трубопроводов и дополнительного оборудования. Исследования, направленные на изучение гидравлических режимов работы КНС, а также геологические и гидрологические особенности территории проектирования лежат в основе подбора технологического оборудования и конструктивных решений возводимого сооружения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Исполнительная съемка масштаб 1:500

2. http://www.vzlet-omsk.ru/katalog-oborudovaniya Каталог насосного оборудования ОДО Предприятие «Взлет»

3. http://docs.cntd.ru/document/1200101512 ГОСТ 31840-2012 Насосы погружные и агрегаты насосные. Требования безопасности.

4. http ://vzlet. nt-rt.ru/images/manuals/pas_pf.pdf Электронасос серии «ИРТЫШ» тип ПФ(ПФс). Руководство по эксплуатации;

5. Турк В.И., Минаев А.В., Карелин В.Я. Насосы и насосные станции. Учебник для вузов. М., Стройиздат, 1976. 304с.

6. Черкасский В. М. Насосы, вентиляторы, компрессоры: Учебник для теплоэнергетических специальностей вузов. — 2-е изд., лерераб. и доп.— М.: Энергоатомиздат, 1984. — 416 с , ил.

7. Карелин В. Я., Минаев А. В. К 22 Насосы и насосные станции: Учебник для вузов.- 3-е изд., перераб. и доп.— М.: ООО "ИД "БАСТЕТ", 2010г. -448с.

8. http://docs.cntd.ru/document/1200094155 СП 32.13330.2012 Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85 (с Изменением N 1)(дата обращения 26.04.2017 г.)

9. http://docs.cntd.ru/document/gost-18599-2001 ГОСТ 18599-2001. Трубы напорные из полиэтилена. Технические условия (с Изменением N 1)

10. Чугаев Р.Р. Учебник для вузов. - 5-е изд., репринтное. - М.: ООО «БАСТЕНТ», 2008. - 672 с.; ил.

11. Киселев П.Г., Альтшуль А.Д., Данильченко Н.В., Каспарсон А.А., Кривченко Г.И., Пашков Н.Н., Слисский С.М. Справочник по гидравлическим расчетам /коллектив авторов ; под ред. П.Г. Киселева. — 4-е изд., С74 перераб. и доп. / Репринтное воспроизведение издания 1972 г. — М. : ЭКОЛИТ, 2011. — 312 с. : ra.ISBN 978-5-43650013-3

12).Добромыслов А.Я., Кирюханцев Е.Е. Практические рекомендации по проектированию и строительству трубопроводных систем

водоснабжения, канализации и противопожарной безопасности, в том числе с применением пластмассовых труб (СНиП 2.04.01-85*, СНиП 2101-97*, СП 40-102-2000) Под общей ред. А.Я.Добромыслова.-2-е изд. доп. - М.: АВОК-ПРЕСС, 2007.

13.http://docs.cntd.ru/document/1200007490 СП 40-102-2000 Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования.

14. Николенко И.В., Рыжаков А.Н. Метод оптимизации режимов работы силовых агрегатов насосной станции // Строительство и техногенная безопасность - 2016. - № 5(57). - С. 77-82.

15. Николенко И.В., Котовская Е.Е. Оценка энергетической эффективности работы агрегатов насосных станций подкачки с учетом условий эксплуатации // Строительство и техногенная безопасность - 2016. - № 4(56). - С. 103-112.

REFERENCES

1. Executive shooting 1: 500 scale

2. Catalog of pumping equipment ODO Enterprise "Vzlet". http://www.vzlet-omsk.ru/katalog-oborudovaniya. (in Russian)

3. GOST 31840-2012 Submersible pumps and pump units. Safety requirements. http://docs.cntd.ru/document/1200101512. (in Russian)

4. Electropump of the "IRTYSH" series type PF (PFs). Manual. http://vzlet.nt-rt.ru/images/manuals/pas_pf.pdf. (in Russian)

5. Turk V.I., Minaev A.V., Karelin V.Ya. Nasosy i nasosnye stantsii. Uchebnik dlya vuzov. Moscow, Stroiizdat. 1976. 304 p. (in Russian)

6. Cherkasskii V. M. Nasosy, ventilyatory, kompressory: Uchebnik dlya teploenergeticheskikh spetsial'nostei vuzov. - 2nd ed., reprocessed and edited - Moscow: Energoatomizdat, 1984. - 416 p. (in Russian)

7. Karelin V.Ya., Minaev A.V. Nasosy i nasosnye stantsii. Uchebnik dlya vuzov. - 3d ed., reprocessed and edited - M .: OOO "ID BASTET", 2010 - 448p. (in Russian)

8. SP 32.13330.2012. Wastewater. Pipelines and wastewater treatment plants. Updated edition SNiP 2.04.03-85 (with edition 1). http://docs.cntd.ru/document/1200094155. (in Russian)

9. GOST 18599-2001. Polyethylene pressure pipes. Specifications (with edition 1). http://docs.cntd.ru/document/gost-18599-2001. (in Russian)

10. Chugaev R.R. Uchebnik dlya vuzov. - 5th ed., reprint. - Moscow: OOO «BASTET», 2008. - 672 p. (in Russian)

11. Kiselev P.G., Al'tshul' A.D., Danil'chenko N.V., Kasparson A.A., Krivchenko G.I., Pashkov N.N., Slisskii S.M. Spravochnik po gidravlicheskim raschetam /kollektiv avtorov ; Editor P.G. Kiseleva. -4th ed., S74 reprocessed and edited / Reprint edition 1972 - Moscow: EKOLIT, 2011. - 312 p.: ISBN 9785-4365-0013-3. (in Russian)

12. Dobromyslov A.Y., Kiryukhantsev E.E. Prakticheskie rekomendacii po proektirovaniyu i stroitelstvu truboprovodnyh system vodosnabzheniya, kanalizacii i protivopozharnoj bezopasnosti, v tom chisel s primeneniem plastmassovyh trub (SNiP 2.04.01-85 *, SNIP 21-01-97 *, SP 40-102-2000) Under the general ed. A.Y. Dobromyslova. - 2 nd ed., edited - Moscow: AVOK-PRESS, 2007. (in Russian)

13. SP 40-102-2000 Design and installation of polymeric pipelines for water supply and sewage systems. General requirements.

http://docs.cntd.ru/document/1200007490. (in Russian)

14. Nikolenko I.V., Ryzhakov A.N. The method of optimization of operating modes of power units of a pumping station // Construction and industrial safety -2016. - No. 5 (57). - 77-82 p. (in Russian)

15. Nikolenko I.V., Kotovskaya E.E. Estimation of the energy efficiency of the operation of pumping stations' aggregates, including operating conditions // Construction and industrial safety - 2016. - No. 4 (56). - 103-112 p. (in Russian)

STUDY OF THE PROBLEMS IN WORK OF THE SEWAGE PUMPING STATION OF THE MICRODISTRICT "BERYOZOVIY" OF THE CITY OF IRKUTSK AND THE METHODS OF SOLVING THEM Skibo D.V., Tolstoy M.Y.

Summary This article observes the problems in work of the sewage pumping station of the microdistrict "Beryozoviy" in the city of Irkutsk. The article gives the analysis of work of the pumping station and the evaluation of the existing technical conditions, determines the reasons for the breakdowns in the pumping equipment. Besides, the article shows the calculations for the hydraulic line and describes the technical solution, which enables to provide the necessary performance indicators for the pumping station.

Key words: sewerage, sewage pumping station, pipelines, hydraulic losses, wastewater, operation.