15.2.3. Гидропневматические установки

В системах водоснабжения небольших объектов находят также применение гидропневматические установки. Они выполняют роль водонапорной башни. Требуемый напор в них создается давлением сжатого воздуха.

Эти установки бывают переменного и постоянного давления. Схема установки переменного давления представлена на рис. 15.7.

92

Рис. 15.7. Гидропневматическая напорная установка:
1 - резервуар, питающий насосы; 2 - насосный агрегат; 3 - шкаф управления; 4 - реле давления; 5 - водонапорный бак; 6 - компрессор; 7 - напорный трубопровод.

В часы минимального недопотребления, когда подача воды насосами 2, забирающими воду из резервуара 1, превышает водоотбор из сети, избыток воды поступает в водовоздушный бак 5. При этом повышается уровень воды в баке и увеличивается давление воздуха на свободную поверхность. При достижении максимального уровня воды в баке, соответствующего отметке Z₂, реле давления 4 размыкает цепь питания катушки магнитного пускателя 3 и отключает насос. С этого момента подача воды в водовод 7 осуществляется от водонапорного бака под давлением сжатого воздуха Р_макс. В процессе сработки уровня воды давление в баке снижается. При достижении уровня, соответствующего отметке Z₁, давление в баке снизится до P_мин. Рабочий цикл установки повторяется.

Минимальное давление Р_мин назначается из условия обеспечения требуемого свободного напора в диктующей точке сети. Во все остальные моменты, когда Р > Р_мин, свободный напор в этой точке сети будет выше требуемого.

Общий объем водовоздушного бака:

где W_peг - регулирующий объем, заключенный между уровнями Z₁ и Z₂, определяется путем совмещения графиков подачи и потребления воды.

При автоматической работе насоса W_рег можно определить по формуле:

где п = 5 - 10 - допустимое число включений насоса в час;

где Q_с.макс - максимальное водопотребление из сети, м³/ч; Q_н-II - подача насосов НС-II в час максимального водопотребления, м³/ч.

Неприкосновенный противопожарный объем W_пож рассчитывается так же, как и для водонапорной башни, из условия тушения одного внутреннего и одного наружного пожара, но время можно сократить до 5 минут:

где Q_1пож - расход на тушение 1 наружного пожара, л/с; Q_вн.пож - расход на тушение 1 внутреннего пожара, л/с; W_возд - объем воздуха при Р = Р_макс

Опытным путем установлены оптимальные значения коэффициента ε =∼ 1,33-2.

Существуют схемы таких установок с двумя соединенными трубопроводом баками, один из которых предназначен для воды, другой - для сжатого воздуха /5/. Эти установки рассчитаны на большую производительность.

В гидропневматических установках переменного давления насосы должны работать

93

в широком диапазоне характеристик Q-H. В процессе эксплуатации определенная часть воздуха, находящегося в баке, растворяется в воде, вытекает через неплотности. Для поддержания давления воздуха в баке установка оборудуется компрессором 6. В основе расчета установок лежит закон Бойля-Мариотта /5,6/.

Установки постоянного давления позволяют с помощью регулятора давления поддерживать постоянное давление воздуха в гидропневматическом баке и тем самым обеспечивать постоянство расхода и давления у потребителя. Эти установки несколько сложнее описанных выше. Они могут применяться в системах пожаротушения и промышленного водоснабжения, если изменение напора приводит к недопустимым колебаниям расходов воды.

Гидропневматическое водоснабжение целесообразно применять в тех случаях, когда недопустимо устройство водонапорной башни из-за большой ее стоимости вследствие недостаточно устойчивых грунтов основания, а также при устройстве небольших систем водоснабжения со сравнительно высоким давлением. Весьма выгодно гидропневматическое водоснабжение отдельных зданий.

Автоматическая гидропневматическая установка может быть размещена в шахте колодца. Отечественная промышленность выпускает автоматическую безбашенную электроводокачку ВЭ-2,5 , которая может обеспечить водоснабжение поселка с суточным расходом воды 35-50 м³. Суточный дебит колодца должен быть больше необходимого суточного расхода воды на 10-30 %.

Характеристики выпускаемых серийно установок приведены в табл. 15.3

Таблица 15.3

Технические характеристики пневмонасосных автоматических установок

В каждом конкретном случае целесообразность применения системы гидропневматического водоснабжения должна быть доказана технико-экономическими расчетами.

94