Свод правил СП 32.13330.2012 "Канализация. Наружные сети и сооружения": комментарии к главе "Насосные и воздуходувные станции"
За почти 30 лет существования и применения СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения» канализационная техника и технологии очистки сточных вод немало обновились. В Своде правил СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения», готовящемся к выпуску в 2012 г., разработчики постарались это учесть.
Попытаемся проанализировать изменения, вошедшие в новый Свод правил, относительно проектирования насосных станций по порядку их изложения в документе.
Пункт 8.1.2 завершен абзацами:
«… Требования к компоновке и обустройству канализационных насосных станций с погружными насосами необходимо принимать согласно настоящим нормам, с учетом специфических особенностей, устанавливаемых изготовителями насосов.
В частности, допускается не предусматривать установку резервных агрегатов с хранением их в помещении насосной станции, при условии возможности их замены в течение 2–4 ч»
Это допущение уточняется в таблице 18 и примечании 3 к ней.
Примечания:
«… 3. В насосных станциях бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод, оборудованных погружными насосами погружной и (или) сухой установки количеством 3 и более, допускается хранить второй резервный насос на складе»
Действительно, затопление насосных станций не приводит к выходу из строя погружных насосов. Поэтому нет смысла увеличивать площадь заглубленных насосных станций под второй резервный погружной агрегат. Эта мера обеспечит в ряде случаев экономию капитальных затрат.
В то же время предусматривать в насосных станциях пространства, достаточные для безопасного обслуживания оборудования, необходимо. Поэтому в пункте 8.2 записано:
«В машинных залах насосных станций ширину проходов принимать не менее:
между насосами или электродвигателями – 1 м;
между насосами или электродвигателями и стеной в заглубленных помещениях – 0,7 м, в прочих – 1 м; при этом ширина прохода со стороны электродвигателя должна быть достаточной для демонтажа ротора;
между неподвижными выступающими частями оборудования – 0,7 м;
перед распределительным электрическим щитом – 2 м
Примечания:
1. Проходы вокруг оборудования, регламентируемые заводом-изготовителем, принимать по паспортным данным.
2. Для агрегатов с диаметром нагнетательного патрубка до 100 мм включительно допускаются: установка агрегатов у стены или на кронштейнах; установка двух агрегатов на одном фундаменте при расстоянии между выступающими частями агрегатов не менее 0,25 м с обеспечением вокруг сдвоенной установки проходов шириной не менее 0,7 м».
Пункт 5.6 СНиП 2.04.03-85 заменен в Своде правил 32.13330.2012 пунктом 8.2.2 и дополнен важным примечанием: «… Во избежание затопления сточными водами близрасположенных территорий насосной станции необходимо предусматривать аварийный выпуск с организованным отводом сточных вод на время аварии в водные объекты, специальные резервуары и т. п. по согласованию с органами санитарного надзора. Приводы на запорной арматуре должны быть опломбированы».
Появился пункт 8.2.3: «Конструкция и габариты приемных емкостей насосных станций должны обеспечивать предотвращение условий образования в потоке перекачиваемой жидкости завихрений (турбулентности). Это может быть обеспечено заглублением всасывающего патрубка относительно минимального уровня жидкости не менее чем на два его диаметра, но более чем на величину требуемого кавитационного запаса, устанавливаемого изготовителем насоса, а также обеспечением расстояния от створа всасывающего патрубка до точки входа жидкости в приемную емкость, либо до решеток, сит и т. п. – не менее пяти диаметров патрубка. При параллельной работе в группе насосов с подачей каждого более 315 л/с рекомендуется предусматривать потоконаправляющие стенки между ними».
Необходимость внесения данного пункта в Свод правил обоснована в работе [1], которая активно обсуждалась специалистами на семинарах и в переписке. Уместно поэтому разъяснить содержание пункта 8.2.3 подробнее.
Указанное заглубление [2] относится к всасывающим патрубкам и конфузорам вертикального (рис. 1), горизонтального (рис. 2) и наклонного (рис. 3) расположения центробежных и осевых насосов как обычных, так и погружных. Величина заглубления отсчитывается от уровня входа воды в патрубок. Для вертикально расположенного патрубка он совпадает с границей входа воды, а для горизонтально и наклонно размещенного – находится в точке пересечения границы входа воды с осью патрубка (конфузора).
Величина заглубления S определяется по классическому уравнению:
где D – диаметр всасывающего патрубка на границе входа воды, м; V – скорость воды там же, м/с; F – число Фруда.
Из уравнений (1) и (2) видно, что с увеличением диаметра патрубка D снижается скорость воды V и соответственно заглубление S. Этим можно воспользоваться, применив при низком уровне воды в приемной емкости всасывающий патрубок с расширенным по горизонтали входом прямоугольной (рис. 4) или овальной формы.
Для прямоугольных входов диаметр патрубка рассчитывается по формуле:
где H – высота, м; W – ширина патрубка на входе воды, м.
Манипулируя величинами H и W, можно добиться снижения требуемого уровня заглубления всасывающего патрубка с 2D, рекомендуемого пунктом 8.2.3 Свода правил, до размера всасывающего патрубка насоса (рис. 5).
Во избежание ускоренного износа насоса жидкость должна поступать во всасывающий патрубок ровным, без завихрений, однородным, лишенным пузырей воздуха потоком. Поэтому в пункте 8.2.3 регламентировано минимальное расстояние от всасывающего патрубка до входа воды в приемную емкость и до решеток, сит и т. п. – пять диаметров патрубка. Особенно это важно для больших расходов воды. Отсюда рекомендация, заимствованная из аналогичного Свода правил США [3], – предусматривать потоконаправляющие стенки между всасывающими патрубками параллельно работающим насосам с единичной подачей более 315 л/с.
Размеры в приемном резервуаре удобно определять по диаграмме (рис. 6) [1]. Рекомендуемое расстояние В между всасывающим патрубком и задней по потоку стенкой для погружного насоса стационарной мокрой установки с задним расположением напорного патрубка обеспечивают устройством вокруг него наклонной стенки (рис. 7), сопрягаемой с днищем. Угол ее уклона к горизонту, в соответствии с пунктом 8.20 Свода правил, следует принимать: «не менее 60° для бетонных и не менее 45° – для гладких поверхностей (пластик, бетон с полимерным покрытием и др.)».
Пункт 8.2.5 Свода правил гласит: «… При количестве напорных трубопроводов от насосной станции первой категории надежности действия два и более предусматривать между ними, при необходимости и значительной протяженности трубопроводов (более 2 км) переключения, расстояние между которыми принимается исходя из пропуска при аварии на одном из них 100%, а при наличии аварийного выпуска – 70% расчетного расхода. При этом учитывать возможность использования резервных насосов и переключений между трубопроводами».
Введение данного правила позволит избежать существенных различий между величинами номинальных и аварийных напоров при подборе насосов (рис. 8). Чем больше это различие, тем скорее изнашивается насосный агрегат, так как будучи подобранным под параметры работы в аварийный период вывода из строя одного из напорных водоводов, основную часть времени он эксплуатируется вне оптимума.
В соответствии с пунктом 8.2.10, «Для защиты насосов от засорения в приемных резервуарах (либо перед ними) следует предусматривать… принудительное перемешивание посредством применения погружных мешалок…». Этот эффективный способ стал возможным с появлением в России погружных мешалок, пока только импортных
Согласно пункту 8.2.14, «Вместимость подземного (здесь правильно читать «приемного») резервуара насосной станции необходимо определять в зависимости от притока сточных вод, производительности насосов и допустимой частоты включения электрооборудования и условий охлаждения насосного оборудования». Прежнее требование о вместимости не менее 5-минутной максимальной производительности одного из насосов не учитывало, в отличие от нынешнего, возможность и целесообразность более частых пусков (остановов) погружных насосных агрегатов, охлаждаемых водой.
Согласно пункту 8.2.20, «Диаметр всасывающего трубопровода рекомендуется предусматривать, как правило, больше всасывающего патрубка насоса.
Расстояние от всасывающего патрубка насоса до близлежащего фитинга (отвода, арматуры) должно быть не менее пяти диаметров трубы.
Переходы для горизонтально расположенных всасывающих трубопроводов должны быть эксцентричными с прямой верхней частью, во избежание образования в них воздушных полостей. Всасывающий трубопровод должен иметь непрерывный подъем к насосу не менее 0,005».
При расстоянии участка всасывающей трубы, свободной от фитингов, менее пяти ее диаметров износ насоса повышается ввиду турбулентности входящего потока, вызывающей скачки давления и вибрацию. В ряде случаев это требование приведет к увеличению размеров насосных станций по горизонтали и соответственно возрастанию капитальных затрат. Но затраты от ускоренного износа весомее, и правильное проектирование всасывающей линии (рис. 9) позволит их избежать.
Выводы
Свод правил СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения», готовящийся к выпуску в 2012 г., учитывает те значительные изменения, которые произошли в развитии оборудования канализационных насосных станций за почти 30 лет действия СНиП 2.04.03.85. Новый документ содержит трактовку ряда понятий и величин, использование которых способствует повышению надежности и экономичности проектируемых и действующих насосных станций.
