Здания насосных станций с вертикальными агрегатами
20/7/2010
|
|
Водные каналы призваны были разрешить острую проблему водоснабжения путем перераспределения природного поверхностного стока на значительные расстояния
|
В насосных станциях с вертикальными насосами диаметром до 1 метра последние целесообразно устанавливать в общую приемную камеру. В этом случае центробежные насосы погружаются в воду и оборудуются всасывающим конфузором. Здание такого типа имеет простые формы, дополнительную пригрузку от веса воды и лучше работает на сдвиг и опрокидывание. Здесь отсутствует проблема борьбы с фильтрацией воды внутрь здания. При ремонте насосного агрегата он целиком (в зарубежных конструкциях вынимаемая часть статора и ротор) отвозится на монтажную площадку. Такая конструкция станции обеспечивает значительно большую надежность подачи воды, чем конструкция с небольшими погружными капсульными насосами.
В зависимости от типа крепления насос может опираться на перекрытие машинного зала или на специальные балки. Машинное здание упрощенной формы может совмещаться с сифонным водовыпуском, с напорной камерой или с водовыпуском с обратным клапаном типа «хлопушка». Для обеспечения возможности ремонта обратного клапана и увеличения надежности отделения насоса от верхнего бьефа на напорном патрубке может устанавливаться задвижка.
При раздельном креплении насоса и двигателя устраиваются два перекрытия. При герметичном креплении фланца насоса к нижнему перекрытию помещение под электродвигателем может быть полезно использовано.
Условия подвода воды к насосу улучшаются при делении общей затопленной камеры на индивидуальные камеры для каждого насоса. Раздельные стенки увеличивают жесткость и прочность стен здания, появляется возможность проводить осмотр и очистку камер от наносов при работающих соседних агрегатах.
В насосных станциях, которые по аналогии с однотипными компоновками напорно-станционных узлов деривационных гидроэлектростанций также можно назвать деривационными, погружные насосы обычно работают на индивидуальный короткий трубопровод. Однако в системах охлаждения тепловых станций или коммунального водопровода иногда применяются и схемы параллельной работы осевых или диагональных насосов на общий водовод. В этих схемах как необходимый элемент появляются обратные клапаны и задвижки.
Более крупные вертикальные насосы, так же как и горизонтальные и наклонные насосы, устанавливаются, как правило, в сухой подземной части здания, а вода подводится к ним изогнутой всасывающей трубой.
В насосных станциях деривационного типа задняя стена обычно имеет контрфорсы и две консоли – фундаментную и верхнюю. Фундаментная консоль устраивается для облегчения условий работы основания и использования добавочной нагрузки грунта, а верхняя консоль служит опорой трубопроводов и помещения электротехнических устройств.
Несколько снижается высота здания при сопряжении его с водовыпуском с механическим перегораживающим устройством.
Рассмотрим здание насосной станции №2 канала Днепр – Кривой Рог, построенного взамен ранее существовавшего. Насосная станция спроектирована по деривационной схеме. Сороудерживающие устройства на этой станции вынесены в отдельное сооружение, поэтому на коротких бычках имеется только один паз для ремонтного затвора и защитных решеток.
Подземная часть, разделенная безбалочным перекрытием, к которому крепится напорное колено, имеет размеры в плане 31,5x12,9 м при максимальной высоте 12,9 м и принята жесткой, коробчатой конструкции, образованной фундаментной плитой, торцевыми и фронтальными стенками и междуэтажными перекрытиями; жесткость конструкции в направлении тока воды усилена раздельными бычками всасывающих труб. В фронтальную стену верхнего бьефа заделаны патрубки, соединяющие криволинейные отводы насосов с металлическими трубопроводами.
В фундаментной плите размещены всасывающие трубы и сливная потерна. В помещении на отметке пола 4,93 м располагаются основные насосы ОП10-145Э, насосы ЗКМ-6 для противопожарного водоснабжения и для промывки пазов (в раздельных бычках) и порога всасывающей трубы. На перекрытии на отметке 8,31 м располагаются насосы дренажной системы 8К-12а, фильтр-прессы ФП-3000 производительностью 3000 л/ч, масляный бак емкостью 2х10м3.
Перекрытие на отметке 13,10 м является полом машзала и монтажной площадки, несущим нагрузки от электродвигателя, от массы демонтированного оборудования и от автотранспорта, при подаче его под мостовой кран. В перекрытиях на отметках 8,31 и 13,1 м предусмотрены проемы размером 2,2x1,5 м для подъема оборудования в машзал из помещений на отметках соответственно 4,93 и 8,31 м. Для сообщения между перекрытиями устраиваются лестницы. Конструкции подземной части запроектированы в монолитном железобетоне.
Удачным для размещения трех-четырех агрегатов является типовое здание насосной станции канала Иртыш – Караганда, разработанное ОКБ Гидпроекта. Здание закрытого типа свободно (без засыпки) располагается в расширенной части подводящего канала. Для сообщения с берегом и разгрузочной площадкой устраивается служебный мостик.
Подвод воды к зданию – круговой (в секторе 240 градусов). Все агрегаты станции размещаются в одном блоке. Форма здания – 12-гранник, размещение агрегатов в здании – радиальное. Каждый агрегат занимает сектop 60 градусов. Всасывающие трубы – низкие, короткие, развитые по ширине, во входной части они делятся бычками на два пролета. Отверстия всасывающих труб перекрываются подъемными решетками. При ревизии или ремонте насоса в тех же пазах устанавливаются плоские скользящие металлические затворы. Затворы и решетки обслуживаются тельфером грузоподъемностью 5 т, который передвигается по кольцевому рельсовому пути, закрепленному на консолях опорных колонн верхнего строения.
Перекрытием на отметке 19,55 м здание делится по высоте на подводную часть и верхнее строение. Подводная часть решена в виде коробчатой неразрезной конструкции с жесткой заделкой бычков, стен и центральной колонны в фундаментную плиту и жестким соединением плит перекрытий с внешними стенами и центральной колонной. Высота здания 14,4 м для скальных грунтов и 14,6 м для нескальных оснований. Размеры здания в плане: по диаметру описанного круга 21,56 м, вписанного круга – 19,8 м. Толщина внешних стенок здания – 1,0 м, стен центральной полой колонны – 0,46 м. Фундаментная плита толщиной 1,45 м для нескальных и 1,25 м для оснований на скале имеет участки с минимальной толщиной в местах врезки всасывающих труб соответственно 0,8 и 0,6 м. В секторе расположения всасывающих труб и сливной потерны фундаментная плита представляет собой многопролетную одноярусную пространственную раму переменного сечения, стойками которой служат стенки, а ригелями – перекрытия всасывающих труб с заделанными в них всасывающими патрубками насосов, высота конструкции равна соответственно 4,17 м для нескальных оснований и 3,97 м для скалы. Сектор здания станции со стороны верхнего бьефа, свободный от конструкций всасывающих труб, заполняется грантом с бетонным покрытием толщиной 5 см.
Перекрытием на отметке 12,5 м подводная часть разделена на два помещения. В нижнем «насосном» помещении размещены КИП, насосы откачки дренажных вод и опорожнения всасывающих труб, приводы управления спускными клапанами, лазы в потерну и во всасывающие патрубки насосов. Это помещение оборудовано двумя тельферами грузоподъемностью 3 т каждый, перемещающимися по кольцевым рельсам.
В верхнем помещении размещаются в изолированном отсеке со стороны верхнего бьефа панели управления защиты и телемеханики и панели собственных нужд, а в общем помещении масляный бак и ротационный насос. Через это помещение проходят криволинейные отводы насосов и отсюда же со специальных площадок осуществляются регулирование поворота лопастей насосов и обслуживание направляющих подшипников валов насосов.
Торцы криволинейных отводов насосов жестко заделаны в плиты перекрытий на отметке 12,7 м – нагрузка на перекрытие знакопеременная, действующая вверх при работе насоса и вниз при его остановке. Перекрытие на отметке 19,55 м является опорным для электродвигателей и несет нагрузку от оборудования и от строительных конструкций верхнего строения; в этом перекрытии, в его усиленной части со стороны верхнего бьефа, расположены отводные патрубки проточной части насосов.
Сообщение между помещениями осуществляется по лестнице, расположенной в центральной колонне. В перекрытиях предусмотрены грузовые люки размером 2,4x1,2 м, через которые технологическое и строительное оборудование может быть подано круговым краном машзала грузоподъемностью 20/5 т с разгрузочной площадки в нижние помещения.
Отвод фильтрационных вод осуществляется по лоткам, расположенным вдоль внешних стен, с последующим отводом из лотков в дренажный приямок. Внешние стены зданий большинства насосных станций канала Иртыш – Караганда из монолитного бетона. На станциях № 1 и 2 они выполнены в сборном железобетоне из панелей толщиной 40 см с устройством в дальнейшем внешней сплошной обоймы толщиной 60 см из монолитного железобетона.
Для насосной станции № 2, стоящей на скальном основании, разработан проект прислоненного здания. В нем сохранены компоновка оборудования с радиальным расположением агрегатов и конструкция верхнего строения. Подводная часть вплотную примыкает к скальной выемке, анкерная опора трубопровода придвинута к зданию.
В компоновках с применением высокопроизводительных вертикальных осевых насосов здания насосных станций имеют значительную высоту. При линейном расположении агрегатов здания воспринимают большие горизонтальные нагрузки и требуют устройства подпорных стен, ограничивающих аванкамеру от обратных засыпок, и обязательного дренажа последних. Конструирование здания в монолитном исполнении не представляет затруднений, но применение сборного железобетона влечет за собой большое разнообразие типоразмеров сборных элементов.
По объемам основных работ и стоимости строительства фронтальный тип здания оказался менее экономичен по сравнению с вариантом компоновки здания с круговым забором воды. Серьезным недостатком рассмотренного здания является большая высота подводной части, обусловленная низкими кавитационными качествами осевых насосов и их большой высотой. Особенно наглядно этот недостаток проявляется на станциях, забирающих воду из канала с малыми колебаниями уровня воды.
Другими примерами насосных станций с крупными вертикальными осевыми насосами с рабочими колесами диаметром 250-260 см являются станции канала имени Москвы, Каршинского магистрального канала и Каховской оросительной системы.
_
|
