Водяные насосные станции и как они работают?

Что такое водяная насосная станция и как они работают?

Водонасосные станции — это машины, которые можно использовать для перекачки воды из одного места в другое без прямого участия человека или животных. Эти устройства могут подавать воду в каналы, циркулировать воду в системах очистки и даже могут отводить воду из низин.

Водяные насосные станции, используемые при землеустройстве

Есть много мест по всей стране, где насосная станция может быть очень полезной. Например, в Болотах (Ист-Мидлендс), которые представляли собой обширный участок болот вокруг реки Уз, водонасосные станции использовались для очистки большей части болотистой почвы и вместо этого для создания пахотных земель. Лучшее в этом типе изменения земли заключается в том, что это очень полезно для сельского хозяйства. Поскольку заболоченная земля осушается, питательные вещества и частицы воды остаются в почве, что делает грязь особенно полезной для роста растений.

Водяные насосы обычно рассматриваются только в таких случаях, когда дренаж под действием силы тяжести невозможен. Водонасосные станции редко используются для отвода воды с возвышенностей, поскольку во многих случаях гораздо проще просто выкопать канал и позволить воде течь естественным путем вниз к желаемому месту сбора. С другой стороны, очень часто водонасосные станции подают воду на возвышенность. Например, для жителей, живущих на склонах холмов, вода, которую они используют в своих домах, должна подниматься в гору, и в этом случае для этого необходимы водонасосные станции.

Как работают водонасосные станции?

Насосная станция должна обеспечивать достаточное давление для преодоления силы тяжести на воде. Когда этот уровень давления будет достигнут, давления будет достаточно для перемещения жидкости с необходимой скоростью потока. Это простое математическое уравнение, и насосы спроектированы таким образом, чтобы их можно было программировать, чтобы можно было легко регулировать расход воды. Для ввода необходимых данных используется электронный контроллер, который либо напрямую подключен к самой насосной станции, либо управляется удаленно. Уравнение рассчитывается с учетом всех труб (их размеров), дополнительных фитингов, перепадов высот и любых других деталей, которые могут повлиять на давление в системе водоснабжения.

При расчете давления важно учитывать размеры входа в трубу, любые изменения направления трубопровода (изгибы на 45 и 90 градусов), различные типы клапанов, а также размеры любых выходов вдоль системы. необходимо для преодоления давления в системе и движения воды. В этом расчете также важно учитывать различные свойства перекачиваемой жидкости. Таким образом, для воды очень важно проверить фактор шероховатости, а также трение, которое жидкость оказывает на трубопровод. Жидкости, такие как вода, будут иметь очень небольшое трение, однако сточные воды и химические вещества могут быть порочными, и поэтому для их перемещения по трубопроводу потребуется более сильное давление.

Юридические вопросы, связанные с водонасосными станциями

Многие люди в Англии и Уэльсе могут иметь старые насосные станции на своей земле или на земле рядом с ними. В прошлом эти устройства строились местными советами или частными владельцами. Однако в 2016 году в Англии и Уэльсе был принят закон, передавший право собственности на частные насосные станции местным компаниям водоснабжения. Многие насосы устарели и нуждаются в значительном обслуживании. Многие из них были построены в викторианскую эпоху, а некоторые даже стали историческими достопримечательностями и охраняемыми объектами.

В любом случае найти и отследить все насосные станции по всей Англии и Уэльсу — сложная задача, и исследования продолжаются и сегодня. Если на вашей земле есть насосная станция, возможно, стоит проверить, отвечает ли местная водопроводная компания за ее обслуживание.

Снижение рисков с помощью откачки воды

Водяные насосы могут использоваться для снижения многих рисков в жилых, промышленных и коммерческих районах. В канализационных системах без достаточной откачки застойная вода скапливается и может быть причиной переноса бактерий и болезней. В такой ситуации могут накапливаться токсичные газы, такие как сероводород, которые при вдыхании представляют серьезную опасность для населения. Достаточная откачка гарантирует, что неочищенные сточные воды движутся с постоянным потоком, поэтому нет возможности образования газов из-за застоя.

Неправильная откачка в населенных пунктах также может привести к попаданию воды из системы в подвалы и цокольные этажи зданий.

Водонасосные станции используются в Соединенном Королевстве для перемещения воды по каналам, для перемещения грунтовых вод, для гидроэлектростанций, а также для обеспечения коммунальных услуг водоснабжения и канализации.

Водяным насосам требуется источник питания

Все водяные насосы требуют определенной мощности. Первые в Великобритании приводились в действие с использованием угля напрямую или за счет пара, образующегося при сжигании угля. Даже сегодня водяные насосы, как правило, потребляют энергию, поэтому для их работы необходим надежный источник питания. Возможно, вам придется обратиться в местный совет и, возможно, даже получить разрешение на использование водяного насоса, поскольку им может потребоваться собственное отдельное электроснабжение, например дизельный генератор.

Промышленные водонасосные станции обычно подключены к электросети, но могут иметь и собственные энергетические решения, чтобы они могли продолжать работать в случае чрезвычайной ситуации. Некоторые водонасосные станции работают на природном газе, который добывается на близлежащем участке. Хотя было непрактично питать насосную станцию ​​​​солнечной энергией или ветряными турбинами, с постоянно увеличивающейся емкостью аккумуляторов это может быть возможно для будущих поколений.

Надеюсь, эта статья помогла вам понять, что такое водяная насосная станция. По любым вопросам, касающимся вашей промышленной насосной станции, обращайтесь к команде Pumping Solutions. У нас есть многолетний опыт проектирования, установки и обслуживания всех видов насосных систем.

Считаете эту статью полезной? Найдите больше подобных сообщений в нашем блоге или посетите нашу страницу услуг, чтобы узнать, как мы можем вам помочь!

Что такое насосная станция?

Брайан Кэмпбелл — основатель WaterFilterGuru.com, где он ведет блог о качестве воды. Его стремление помочь людям получить доступ к чистой и безопасной воде проявляется в экспертном отраслевом освещении, которое он предоставляет. Подпишитесь на него в твиттере @WF_Guru или свяжитесь с ним по электронной почте brian.campbell@waterfilterguru.com.

Насосная станция, также известная как насосная станция или канализационная насосная станция, представляет собой камеру для хранения и сбора, которая поднимает и распределяет сточные воды или сточные воды, когда они не могут естественным образом переноситься под действием силы тяжести.

В этом руководстве более подробно рассматриваются насосные станции, в том числе то, как они работают, почему и когда они используются, их плюсы и минусы, а также доступные типы насосных станций.

Где используются насосные станции и почему?

Насосные станции используются в различных сферах. Они используются в жилых комплексах, больницах, коммерческих объектах, школах и других государственных и частных учреждениях.

У них несколько целей, но в первую очередь они:

• Транспортировка сточных вод или сточных вод в канализационную систему в случаях, когда сила тяжести не может переносить сточные воды естественным путем (например, вверх по склону); а также
• Являются экономичной альтернативой самотечной канализационной системе.

Зачем может понадобиться насосная станция?

Вам может понадобиться насосная станция, если:

• Канализационная линия проходит вверх по склону или по гребню.
• Стоимость земляных работ для самотечного стока сточных вод выше, чем стоимость установки насосной станции.
• Гравитационная система не построена.
• Сточные воды должны проходить с цокольного этажа, который слишком низок, чтобы течь под действием силы тяжести.

Как работают насосные станции

Насосная станция работает, собирая сточные воды или сточные воды и храня их в камере. Когда собранные сточные воды достигают максимального уровня, сточные воды поднимаются через систему сброса с помощью встроенного насоса высокого давления. Затем жидкость перекачивается в очистные сооружения или самотечную канализацию.

Поплавковый выключатель или датчик уровня жидкости используются для тщательного контроля уровней. При срабатывании датчика или поплавкового выключателя насосная станция включается. После того, как вся жидкость унесена, станция отключается. В зависимости от применения на некоторых станциях используется один насос, а на других — несколько.

Часто насосная станция работает полностью самостоятельно, и ее не нужно включать и выключать вручную благодаря автоматизированным конструктивным особенностям.

Две категории насосных станций

Существуют две основные категории насосных станций: частные насосные станции и перекачиваемые насосные станции.

Частные насосные станции

Частные насосные станции устанавливаются в частных застройках как в коммерческом, так и в жилом секторах. Эти станции используются для удаления сточных вод или нечистот с объектов, которые не имеют доступа к основным канализационным системам.

Подходящие насосные станции

Адаптируемые насосные станции устанавливаются в крупномасштабных или общественных объектах и ​​должны соответствовать всем требованиям канализационных, строительных и водопроводных компаний. Эти станции используются для удаления нечистот или сточных вод в системах канализации общего пользования.

Плюсы и минусы насосных станций

Насосные станции Плюсы

Одними из самых больших преимуществ установки насосной станции являются:

• Насосные станции удобны и (в некоторых случаях) сокращают расходы при установке новых канализационных систем.
• Насосная станция имеет систему удаленного мониторинга, что означает, что операторы могут быть в курсе работы системы, не находясь на месте.
• Насосные станции автоматически перекачивают сточные воды без ручного вмешательства, что снижает риск травм и последствий для здоровья.
• Насосная станция может быть адаптирована как для коммерческого, так и для бытового применения, с различными размерами насосов и производительностью.
• Насосы обычно имеют широкое впускное отверстие для предотвращения засорения (хотя засорение по-прежнему является основной проблемой во всех насосных приложениях).
• На насосных станциях установлены сигнализаторы, чтобы предупредить операторов о проблемах в работе, что снижает риск перелива сточных вод.

Минусы насосных станций

Недостатками насосных станций являются:

• Чтобы насосные станции соответствовали своему назначению и были надежными, они должны быть спроектированы и установлены экспертами, а стоимость найма специалиста для проектирования и установки насосной станции может быть высокой.
• Хотя насосные станции не требуют большого количества электроэнергии, необходимо учитывать потребление энергии, особенно если система перегружена.
• Поиск запчастей для насосных станций иногда может быть затруднен.
• Скопления смазки и жира могут повлиять на надежность системы.
• Несмотря на то, что насосы спроектированы таким образом, чтобы избежать засорения, все же существует риск того, что система может засориться.

Выбор насосной станции

Существует множество типов и размеров насосных станций, каждая из которых предназначена для определенной цели. При выборе насосной станции коммунальное предприятие должно учитывать:

• Размер недвижимости;
• Консистенция отходов, которые необходимо вывезти (т.е. это вода или сточные воды?);
• Количество жидкости, которое необходимо перевезти;
• необходимый тип наклона; а также
• Расстояние, которое должна пройти жидкость, прежде чем гравитация сможет взять верх.

Навынос

Насосные станции являются лучшим решением для транспортировки сточных вод и нечистот, когда сила тяжести недостаточна для работы (или самотечная система нецелесообразна). Насосные станции могут быть установлены в общественных и частных приложениях и представляют собой автоматические устройства, не требующие ручного ввода. Хотя насосные станции дороги и имеют низкий риск засорения, их долгосрочные преимущества обычно оправдывают вложения.

Насосные станции

Насосная станция может использоваться для перекачки воды между двумя зонами хранения, зоной хранения и участком реки, между двумя участками реки, участком реки и 2D-зоной течения, зоной хранения и 2D-зоной течения, между двумя 2D-зонами течения или из одной ячейки в другую в пределах одной и той же 2D-области потока. На каждой насосной станции может быть до десяти разных групп насосов, а в каждой группе насосов может быть до двадцати одинаковых насосов. Чтобы добавить насосную станцию ​​в систему, выберите инструмент рисования насосной станции в верхней части редактора геометрических данных. Когда эта кнопка нажата, переместите мышь в место, где будет располагаться насосная станция, и щелкните левой кнопкой мыши. Появится редактор с просьбой ввести имя насосной станции. Это установит местоположение насосной станции и значок.

После добавления насосной станции в систему пользователь должен отредактировать насосную станцию ​​и ввести необходимые данные. Чтобы вызвать редактор насосной станции, нажмите кнопку редактора насосной станции в левой части редактора геометрических данных или наведите указатель мыши на значок насосной станции на схеме, нажмите левую кнопку мыши, затем выберите Изменить насосную станцию. При выборе редактора насосной станции появится следующее окно:

Рисунок 5 56 Редактор насосных станций с данными о подключении насоса

Как показано на Рисунке 5 56, в редакторе насосной станции есть три вкладки: первая предназначена для данных подключения насоса, вторая — для данных группы насосов, а третья — для применения расширенных правил управления насосной станцией. Данные подключения насоса содержат следующие данные:

Переименовать насосную станцию: Эта опция позволяет пользователю переименовать насосную станцию ​​во что-то, отличное от имени по умолчанию.

Вход насоса: это место, откуда качает насосная станция. Это может быть либо склад, 2D-зона потока, либо речная станция на участке реки. Установить РС Кнопка позволяет пользователю подключить насос с речной станции участка, Установить SA/2D Кнопка позволяет подключить насос из зоны хранения или 2D-зоны потока.

Выход насоса: это место, куда перекачивает насосная станция. Это может быть либо зона хранения, либо 2D-зона течения (используйте кнопку Set SA/2D), либо речная станция на участке реки (используйте кнопку Set RS).

Справочник по дополнительному двухпозиционному монитору: По умолчанию программа использует расположение «Вход насоса», чтобы определить, когда насос должен включаться или выключаться. Однако у пользователя есть возможность установить другое место, которое будет использоваться в качестве контрольной точки для определения того, следует ли включать или выключать помпу. Это дополнительное местоположение монитора может быть областью хранения, областью 2D-потока (если вы используете область 2D-потока, вы должны добавить контрольную точку в данные геометрии в пределах этой области 2D-потока); или речной вокзал в пределах досягаемости реки.

Самая высокая высота в насосной линии: Эта опция позволяет пользователю ввести отметку, которая будет использоваться как самая высокая отметка в линии насоса. Одним из примеров того, где это может быть полезно, является использование насосной станции для перекачки воды через дамбу. В этой ситуации также и от отметок водной поверхности не удается полностью количественно определить необходимый напор для перекачки воды через дамбу. Таким образом, необходимо ввести высоту самой высокой точки в линии насоса (вершина дамбы), чтобы точно рассчитать расход, проходящий через насос.

Стабильная оптимизация потока: этот параметр предназначен только для моделирования установившегося потока. Если вода перекачивается из речного участка или в него, при расчете профилей водной поверхности следует учитывать объем потока, входящего или выходящего из участка. Тем не менее, профили поверхности воды будут влиять на расчет расхода через насосы. Следовательно, чтобы точно рассчитать это, профили потока насоса и поверхности воды должны рассчитываться итеративно, пока не будет найден баланс между потоками реки и потоками насосов. Эта функция оптимизации не выполняется автоматически программой установившегося потока, однако пользователь может заставить программу сделать это, выбрав Стабильная оптимизация потока. При выборе этой опции появится окно, позволяющее пользователю включить оптимизацию потока насоса.
В дополнение к данным о подключении насоса пользователь должен заполнить данные о группе насосов. Выберите Данные группы насосов вкладку и редактор будет выглядеть следующим образом (Рисунок 5-57):

Рисунок 5 57 Редактор насосных станций с данными группы насосов

Как показано на рис. 5-57, данные группы насосов состоят из следующих элементов:

Название группы насосов: По умолчанию первая группа насосов называется «Группа № 1», а вторая — «Группа насосов № 2» и т. д. Пользователь может переименовать любую группу насосов по своему усмотрению. Это делается нажатием кнопки «Переименовать группу».

Добавить группу: Эта кнопка используется для добавления другой группы насосов. Если у вас есть насосы с разной пропускной способностью и с разными кривыми КПД, их необходимо ввести как отдельную группу насосов.

Переименовать группу: позволяет переименовать группу насосов.

Удалить группу: Эта кнопка используется для удаления текущей группы насосов.

Включить групповые операции смещения (только для устойчивого потока): Эта опция актуальна только для работы с установившимся потоком. Когда выбран этот параметр, и конкретный профиль водной поверхности находится между отметками включения и выключения насоса, программа предполагает, что насос включен. Если этот параметр не отмечен, программа будет считать, что насос выключен, когда поверхность воды находится между отметками включения и выключения.

Запуск (мин): этот параметр используется только для нестационарного потока. Когда включается насос, по умолчанию насос включается мгновенно и начинает качать на полную мощность уже на следующем временном шаге. Эта опция позволяет пользователю ввести время запуска, в течение которого насосы перейдут от нулевого расхода к полной производительности в течение введенного пользователем временного шага в минутах. Эта опция очень полезна для предотвращения нестабильности расчетов нестационарного расхода, когда происходит значительное изменение расхода при включении насоса.

Выключение (мин): этот параметр используется только для нестационарного потока. Когда помпа срабатывает для выключения, операция по умолчанию заключается в том, что помпа мгновенно выключается и прекращает качать на следующем временном шаге. Эта опция позволяет пользователю ввести время отключения, в течение которого насосы перейдут с полной производительности на нулевой расход в течение введенного пользователем временного шага в минутах. Эта опция очень полезна для предотвращения нестабильности расчетов нестационарного потока, когда происходит слишком большое изменение потока из-за резкого отключения насоса.

Ширина насоса: Это поле используется только для отображения ширины линии насоса в окне геометрических данных.

Количество насосов в группе: Это поле используется для ввода количества идентичных насосов в текущей группе насосов. Идентичные насосы должны использовать одну и ту же кривую КПД насоса, но могут иметь разную высоту включения и выключения триггера.

Кривая КПД насоса: Эта таблица используется для ввода кривой эффективности насоса, которая представляет собой таблицу зависимости статического напора от расхода. Напор представляет собой общий напор в системе, который обычно представляет собой разницу высот поверхности воды между точками «от» и «до». Примечание. Введенный расход представляет собой производительность насоса при данном конкретном напоре. В HEC-RAS потоки, введенные для данной разницы напоров, уже должны учитывать все потери энергии в насосной линии (трение, изгибы, соединения и т. д.). Не вводите номинальную характеристику насоса от производителя, эта характеристика не учитывает потери в насосной линии. Пример того, как рассчитать кривую КПД насоса, показан на рисунке 5-58 ниже. Как показано на рис. 5-58, пользователь должен рассчитать все потери энергии в системе между двумя статическими пулами. Потери энергии в линии вычитаются из кривой эффективности насоса производителя, чтобы получить кривую для использования в HEC-RAS. Кривую производительности насоса можно построить для визуального контроля, нажав кнопку Постройте кривые насоса Кнопка внизу окна.

Кривая эффективности насоса для HEC-RAS

Работа насоса: Эта таблица используется для определения уровней срабатывания, когда насосы будут включаться и выключаться. Положением монитора для включения или выключения помпы по умолчанию является положение «от», если иное не указано в поле «Дополнительная ссылка включения-выключения». Как правило, насос на возвышении должен быть выше, чем насос на высоте. Отметки срабатывания должны быть указаны для всех насосов. Если пользователь устанавливает уровень отключения насоса выше, чем уровень насоса на уровне, то насос включается, когда поверхность воды опускается ниже отметки включения, и насос остается включенным до тех пор, пока поверхность воды не станет выше уровня отключения насоса. Это может быть, например, перекачка воды в накопительный бак. Когда высота выключения насоса ниже, чем высота включения насоса (типичный способ его использования), насос включается, когда он поднимается выше отметки включения, и выключается, когда он опускается ниже отметки выключения. Это типичное использование насосов для внутренних водоемов.

В нижней половине окна отображается таблица со всеми отдельными насосами в группе. Таблица содержит следующее:

Название насоса: Это поле содержит название каждого отдельного насоса. Насосам автоматически присваиваются имена «Насос № 1», затем «Насос № 2» и т. д. Пользователь может дважды щелкнуть в поле «Имя насоса» и изменить эти имена, чтобы они более точно соответствовали местоположению.

WS Отметка Вкл.: это высота, на которой насос будет включен. Это основано на высоте поверхности воды в месте «Вход», подключенном к насосу.

WS Высота выкл.: это высота, при которой насос будет отключен. Это основано на высоте поверхности воды в месте «Вход», подключенном к насосу.

Данные ГИС насоса: Другая таблица, расположенная непосредственно справа от таблицы с именами отдельных насосов, представляет собой таблицу, содержащую ГИС-координаты отдельных насосов. Если пользователь щелкает строку насоса в таблице «Названия насосов» (например, если был выбран насос №1), то координаты X, Y в

Таблица координат насоса относится к насосу №1. Если выбран другой насос, то координаты X, Y будут для этого насоса. Ввод координат X, Y для насоса необходим только при подключении насосов к 2D Flow Areas. Это необходимо для того, чтобы выяснить, к какой ячейке(ям) подключен насос в 2D области потока. Пользователь должен провести пространственную линию, идущую от входа насоса к выходу насоса. Эта строка будет использоваться для пространственного отображения подключения насоса в редакторе геометрических данных, а также для определения ячейки, к которой подключен насос. Координаты X, Y не требуются, если вы не подключаете насосы к 2D области потока. Но если хотя бы один конец насоса подключен к 2D-области потока, требуются координаты X, Y.

Последняя вкладка с надписью Расширенные правила управления, — необязательная вкладка, используемая для указания правил, которые переопределяют данные физического насоса. При выборе этой вкладки редактор будет выглядеть следующим образом:

5 59. Редактор насосов с выбранной вкладкой Advanced Control Rules.

Как показано на рис. 5-59, вкладка Advanced Control Rules имеет три кнопки в верхней части редактора. Добавить новое правило; Удалить правилои Копировать правило. Кнопка Удалить правило удалит текущее выбранное правило из списка правил помпы, показанного в текстовом поле с меткой Правила помпы. Кнопка Копировать правило создает копию текущего открытого правила. Кнопка «Добавить новое правило» позволяет пользователю ввести новое правило. При выборе этой кнопки появится редактор, как показано ниже:

5 60. Редактор типов правил.

Как показано на рис. 5-60, существует шесть типов правил, которые можно применить к насосной станции. Каждый из шести типов правил позволяет пользователю указать минимальный и максимальный расход для всей насосной станции. Этот минимальный и максимальный расход сужает диапазон возможных потоков, рассчитанных для насосной станции на основе физических данных насоса. Типы правил отличаются только тем, как и когда применяется минимальный и максимальный диапазон потока.

Первый тип правила, Всегда применяйте это правило, применяется при для всех временных шагов в решении. Второй тип правил, Применить на основе целевого потока, применяется только в случае превышения целевого минимального и/или максимального расхода (расход больше заданного максимума или меньше заданного минимума) в указанном пользователем местоположении контроля расхода. Местом мониторинга стока может быть поперечный разрез в пределах участка реки или водохранилище. Третий тип правил, Применить на основе целевого WS, применяется только в случае превышения целевого минимума и/или максимальной отметки водной поверхности (уровень выше указанного максимума или меньше заданного минимума) в указанном пользователем месте мониторинга уровня. Четвертый тип правил, Применить в зависимости от дня/часа, применяется только в течение указанного пользователем временного окна. Пользователь вводит день и время начала и день и время окончания. Заданные максимальный и минимальный расход затем применяются к насосной станции только в течение заданного пользователем временного окна. Пятый тип правил, Применять в зависимости от дня/часа и расхода, представляет собой комбинацию указанного пользователем временного окна и максимального и/или минимального целевого значения потока в указанном пользователем местоположении мониторинга потока. Последний тип правила, Применить в зависимости от дня/часа и WS, представляет собой комбинацию заданного пользователем временного окна и максимального и/или минимального целевого уровня этапа в указанном пользователем местоположении контроля этапа.

Пользователь также может применить время перехода в минутах к максимальному и минимальному потоку для каждого из правил. Поэтому, если правило изменит поток с текущего вычисленного значения на максимальное значение, введенное пользователем, время перехода используется для того, чтобы разрешить изменение потока в течение заданного пользователем времени. Эта же концепция используется и для минимального расхода.

Пользователь может указать любое количество правил для каждой насосной станции. Правила будут применяться к насосной станции в том порядке, в котором они были введены (это также порядок, в котором они отображаются в редакторе). Пользователь может перемещать правило вверх или вниз в списке, выделяя правило, а затем используя кнопки со стрелками вверх и вниз для перемещения правила.

После того, как все данные помпы введены, нажмите кнопку OK кнопку, чтобы данные были исключены программой. Это не сохраняет данные на жесткий диск, а только позволяет использовать их в текущем выполнении программы. Чтобы сохранить данные навсегда, вы должны сохранить данные геометрии из меню «Файл» редактора геометрических данных.