Насосные станции мира

Информация может быть не достоверна

ЛОНДОН

Одна из крупных канализационных станций расположена в доках Лондона в непосредственной близости от центра города. В конце 20 века инженерная инфраструктура этой территории подверглась масштабной реконструкции с привлечением крупнейших инвесторов и правительства Великобритании. Во время реализации проекта и застройки портовой зоны возникла проблема сильной заболоченности территории и для размещения кварталов суперсовременных жилых и административных зданий необходимо было не только осушить, но и гарантировать защиту от возможного наводнения. В результате было принято решение о строительстве новой канализационной системы сбора поверхностных стоков, которое включало в себя возведение новой хозяйственно-бытовой канализации с подключением к существующей городской канализационной сети. Возведение же главной насосной станции поверхностных стоков планировалось недалеко от существующей КНС хозяйственно-бытовой канализации, которая выполняла функции непрерывного круглогодичного перекачивания поверхностных стоков в Темзу и резервной мощности на случай переполнения городской канализации при сильных дождях или наводнении.

Первоначально выдвигались два основных критерия выбора подрядчика и поставщика оборудования: соответствие условиям технического задания и минимальные цены. На этом этапе был предложен проект КНС на базе вертикальных осевых насосов: 4 насоса по 2,25 м³/cек каждый, и 2 насоса по 0,5 м³/сек каждый с напором 10 м, номинальной мощностью по 300 кВт и 70 кВт соответственно. Их установка планировалась в прямоугольной приемной камере, а асинхронных электродвигателей - в машинном зале выше уровня затопления. При этом напорные коллекторы объединялись в парную гребенку, а каждый насос имел собственный обратный клапан и задвижку с электроприводом.

На втором этапе число критериев тендера было увеличено: добавилось требование простоты и надежности эксплуатации насосного оборудования, а также минимальных затрат на техническое обслуживание и мониторинг. В результате, на втором этапе было выдвинуто альтернативное проектное решение на основе погружных насосов с канальным рабочим колесом для сточных вод.

При сравнении вариантов, анализ проекта КНС на основе осевых насосов показал, что для насосов большой производительности требовался большой рабочий объем приемной камеры. В комбинации с малым числом всасывающих патрубков осевых насосов, это обусловливало наличие застойных зон и выпадение осадка на дне станции. Вторым нюансом была необходимость большего заглубления приямков у всасывающих патрубков осевых насосов во избежание захвата воздуха с поверхности воды и исключения вихреобразования. Это повышало общую глубину подземной части и увеличивало сметную стоимость строительства КНС. В результате был сделан вывод, что более рациональным было бы использовать большее число насосных агрегатов меньшей производительности. При этом была модифицирована конструкция приемной камеры. Ее разделили на две части. В разделительной стене предусмотрели приемные окна для равномерного подвода воды к всасывающим патрубками насосов, а первую зону использовали как отстойник для деаэрации воды. В итоге общий размер станции был уменьшен на 30% до 11мх13м. Для перепроверки расчетных данных была построена гидравлическая модель в масштабе 1:10.

Другим важным преимуществом варианта на основе погружных насосов, по сравнению с осевым вариантом, была большая надежность станции: если выходил из строя один насос, то это почти не влияло на ее общую производительность. Далее была решена проблема запуска и остановки насосов: при запуске насосов осевого типа последние должны быть выведены в рабочий режим за минимально возможный интервал времени, что привело к необходимости выбора электродвигателей с большим запасом мощности. Для решения на основе погружных насосов компания Flygt смогла предложить оптимальную схему запуска оборудования: используя собственную базу характеристик насосной части и двигателей была выведена оптимальная комбинация сочетания насос-двигатель с учетом повышенных требований для пусковых моментов. Также была проанализирована работа станции в случае отключения электричества. Оказалось, что при отключении всех насосных агрегатов каких-либо значительных негативных последствий не наблюдается. Но при внезапном отключении одного насосного агрегата, при работающих остальных, может наступить мощнейший гидроудар.

Поэтому с учетом всех вышеизложенных недостатков, компанией Flygt была предложена альтернативная конструкция насосной станции: установка в два ряда 10 насосов СР 3500 для перекачивания ливневого стока и двух насосов СР 3300 для откачки хозяйственно-бытовых стоков. Первый и второй ряды насосов расположены на разных отметках, что предотвращает их взаимное влияние, а два насоса - расположены на самой низкой отметке в углу приемной камеры, что позволяет, помимо работы при низких притоках, откачивать выпадающие в осадок твердые вещества. Также компания Flygt предложила оборудовать каждый насос отдельным напорным патрубком сифонного типа. При этом каждый патрубок оснащался воздушным клапаном, что обеспечивало, после каждого останова насосного агрегата, опорожнение обеих сторон водовода. Данное решение позволило значительно упростить схему работы КНС и снизить ее сметную стоимость.

После завершения данного проекта было принято решение о застройке Королевских доков, расположенных ниже по течению реки. Здесь также было принято решение сделать две системы канализации: ливневую и хозяйственно-бытовую. Поскольку по двум водоводам диаметром 2м на глубине 25м собирается сток общей производительностью 8000 л/сек, то для его перекачивания потребовалось строительство насосной станции аналогичной вышеописанной. Как и в предыдущем варианте было решено использовать большее количество малых насосов с сифонными напорными линиями на каждый насос, что позволило избавиться от дорогостоящей запорной арматуры. Что касается дизайна станции, то для такой огромной производительности была предложена круглая в поперечном сечении конструкция, состоящая из двух концентрических цилиндров: внешний цилиндр диаметром 29 м формирует внешнюю несущую конструкцию, внутренний цилиндр диаметром 18,5 м - внутреннюю приемную камеру, а сверху над ними расположена сборная камера. Станция по высоте разделена стеной на 2 части, в которых установлены одинаковые насосы, что позволяет более гибко попеременно эксплуатировать станцию. Внутри установлено 16 насосов СР 3311 для ливневой воды с производительностью 500 л/сек. По сути цилиндрическая конструкция КНС позволила уменьшить сметную стоимость строительно-монтажных работ КНС на 57%, и на сэкономленную сумму была произведена закупка всего электромеханического оборудования. Для проверки работы КНС также была построена гидравлическая модель 1:10.

СТОКГОЛЬМ

Еще один интересный проект насосной станции находится в Стокгольме (Швеция). Уникальность станции заключается не только в том, что она - крупнейшая насосная станция города, но и в том, что она находится в самом его сердце - в Королевских Садах Парка Карла XII – и является подземной, на уровне пяти метров под землей на территории бывшего дворца XVII века. История реконструкции такова. К 1994 году системе трубопроводов и 3 насосам De Laval, установленных в насосной станции Карла XII, исполнилось почти 60 лет. Авария на станции и попадание неочищенных стоков в воды центральных районов Стокгольма стала бы катастрофой для окружающей среды.  В середине 1990-х годов Водоканал Стокгольма произвел капитальный ремонт и расширение станции с целью повышения ее надежности и пропускной способности. После рассмотрения ряда различных предложений по реконструкции станции, было принято решение заменить старые насосы на 4 новых погружных насоса сухой горизонтальной установки типа CZ 3501, создав таким образом 2 насосные станции в одной.  Первоначально к станции был подключен один напорный водовод. Для повышения надежности был проложен второй водовод и переложен старый. 4 насоса были смонтированы так, чтобы каждая пара насосов имела бы собственное напорное соединение с водоводом. Это в свою очередь позволило создать 2 системы, способные функционировать независимо друг от друга или в различных вариациях. Поскольку на станции очень низкие потолки, то важным условием была возможность установки насосов в горизонтальном и вертикальном положении. Поэтому насосы смонтированы в специальной колесной тележке и могут быть легко отведены горизонтально и подняты на поверхность специальным лифтом в случае необходимости их ремонта.

Насосной станцией Карла XII перекачивается около 25% сточных вод Стокгольма. В результате реконструкции станции ее максимальная производительность повысилась с 2200 до 3500 литров в секунду, т.е. более чем на 60%. Всю работу станции осуществляет компьютеризированная система управления из головного офиса Стокгольмского Водоканала. Это явилось существенным прорывом, так как до этого за работой станции должны были следить специальные рабочие круглосуточно, а на сегодняшний день, благодаря современным технологиям, достаточно еженедельных проверок, выполняемых двумя сотрудниками.

Как видим, к проектирование насосных станций не является стандартной процедурой. Каждая насосная станция на каждом объекте – уникальна и для каждого случая найдется свое оптимальное и индивидуальное решение. Основная рекомендация здесь - обращаться  к профессионалам, имеющим долголетний опыт проектирования и требовать проверки предлагаемых решений с помощью моделирования (создания гидравлической модели или CFD-анализа). Это позволит получить не только оптимизированое, грамотное и тщательно выверенное инженерное решение, но и существенно сэкономить на строительно-монтажных работах.