Трубопроводы насосной установки подразделяются на всасывающие и напорные, внутристанционные и наружные. Разные условия работы заставляют по-разному проектировать всасывающие и напорные трубопроводы. Разными принципами руководствуются при выборе материала и экономически выгодного диаметра наружных и внутристанционных трубопроводов.
Наружные напорные водоводы. При выборе их материала в первую очередь следует ориентироваться на неметаллические трубы: асбестоцементные, пластмассовые и железобетонные. Асбестоцементные рекомендуется применять при диаметрах до 500 мм включительно и напорах, не превышающих 120 м. При диаметрах свыше 500 мм и напорах до 90 м рекомендуется применять железобетонные трубы. При больших напорах, в условиях предприятий и населенных мест со сложными подземными коммуникациями, а также в других случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании водоводы могут проектироваться стальными или чугунными.
Диаметры водоводов выбираются с учетом стоимости труб, производства работ и эксплуатационных затрат на электроэнергию, определяемых гидравлическим сопротивлением в трубопроводах. Чем меньше диаметр труб, тем меньше их строительная стоимость, однако, тем больше гидравлическое сопротивление и затраты на электроэнергию.
Оптимальным считается вариант с наименьшими суммарными затратами.
Расчетный расход одного напорного водовода
, (10)
где Qн.с. — расчетная подача насосной станции; nн.в. — число напорных водоводов.
Число напорных водоводов от станций I и II категории принимается не менее двух. Если при двух водоводах их диаметры оказываются более 1400 мм, то число водоводов увеличивают.
Для каждого диаметра при определенных условиях строительства и эксплуатации, характеризуемых так называемым экономическим фактором Э, существуют определенные расходы, при которых экономически оправдано применение именно этого диаметра.
Таблица 3
Предельные экономические расходы, л/с, для трубопроводов из разных материалов при Э=1
| Условный проход, мм | Трубы | ||||
| стальные | чугунные | асбесто- цементные | железобе-тонные | пластмассовые | |
| 100 | 10,6 | 8,4 | 9,2 | - | 9,2 |
| 150 | 19,8 | 22,4 | 19,9 | - | 19 |
| 200 | 42 | 406, | 407, | - | 32,6 |
| 250 | 65 | 65,3 | 65,3 | - | 61,5 |
| 300 | 93 | 96 | 95,6 | - | 81,5 |
| 350 | 128 | 132 | 133 | - | 121 |
| 400 | 167 | 175 | 201 | - | 162 |
| 450 | 213 | 227 | - | - | 222 |
| 500 | 286 | 313 | 361 | 329 | 294 |
| 600 | 402 | 461 | - | 380 | 491 |
| 700 | 537 | 642 | - | 541 | - |
| 800 | 705 | 857 | - | 731 | - |
| 900 | 897 | 1110 | - | 952 | - |
| 1000 | 1213 | 1532 | - | 1305 | - |
| 1200 | 1744 | - | - | 1714 | - |
| 1400 | 2231 | - | - | 2438 | - |
| 1500 | 2578 | - | - | - | - |
| 1600 | 2666 | - | - | 3052 | - |
В табл. 3 для труб соответствующего материала и диаметра приводятся предельные наибольшие экономические расходы для условий, характеризуемых значением экономического фактора Э = 1.
Для выбора экономически выгодного диаметра по этой таблице вычисляют расход, приведенный к значению экономического фактора, равному единице
. (11)
Пример. Определить диаметр стального водопровода при Qн.в. = 800 л/с и σ =1,2 коп./(кВт·ч)
.
Определяем приведенный расход
л/с.
Для расхода 725 л/с по табл. 3 принимаем трубопровод диаметром 900 мм.
Наружные всасывающие водоводы. Число линий таких водоводов на насосных станциях должно быть не менее двух. При выключении одной линии остальные должны быть рассчитаны на пропуск 100% расчетного расхода для насосных станций I и II категории и 70 % расчетного расхода для III категории.
Расчетный расход одного всасывающего водовода определяется по формуле
, (12)
а для насосных станций III категории
, (13)
где Qн.с. — максимальная подача насосной станции; nв.в. — число всасывающих водоводов.
Для водоводов, в которых возможен вакуум, рекомендуется принимать стальные трубы. Всасывающий трубопровод должен иметь непрерывный подъем к насосу с уклоном не менее 0,005. Диаметр всасывающего водовода выбирается с учетом рекомендуемых скоростей (табл.4).
Внутренние трубопроводы насосных станций. Внутренние трубопроводы следует выполнять из стальных труб, соединенных на сварке. Диаметры труб внутри насосных станций принимаются несколько меньшими, чем для наружных водоводов, так как от размеров труб зависят размеры и стоимость здания насосной станции. Скорости движения воды, рекомендуемые СНиП для внутристанционных трубопроводов, приводятся в табл. 4.
Таблица 4
Скорости движения воды в трубопроводах насосных станций
| Диаметр труб, мм | Скорости движения воды в трубопроводах насосных станций, м/с | |
| во всасывающем | В напорном | |
| ≤ 250 | 0,6 – 1 | 0,8 – 2 |
| 300-800 | 0,8 – 1,5 | 1,0 – 3 |
| > 800 | 1,2 – 2 | 1,5 – 4 |
Диаметры внутристанционных трубопроводов должны соответствовать стандартным диаметрам выпускаемой арматуры (задвижек, обратных клапанов), которая размещается на них. Диаметры труб, как правило, больше диаметров патрубков насосов и соединяются с ними переходами.
Рис. 13. Способы размещения трубопроводов в машинном зале: I — над полом; II — в мелких каналах; III — в глубоких каналах, IV — на стенах
Трубопроводы внутри насосной станции могут располагаться (рис. 13) над поверхностью пола с устройством мостков над трубопроводами; в мелких каналах, когда маховик задвижки возвышается над полом; в глубоких каналах; на кронштейнах у стен машинного зала; в подвалах.
Размеры каналов и минимальное удаление труб от стен и пола назначаются из условия возможности монтажа и обслуживания арматуры по табл. 5.
Трубопроводы могут размещаться комбинированно: часть — над полом, часть — в каналах и т.п.
Таблица 5
Рекомендуемые размеры к размещению трубопроводов в машинном зале (см. рис. 13)
| Размер, мм | dy ≤ 400 | При наличии арматуры | При отсутствии арматуры | ||
| dy = 450...600 | dy > 600 | dy = 450...600 | dy > 600 | ||
| a | 300 | 500 | 700 | 400 | 400 |
| b | 300 | 500 | 500 | 500 | 500 |
| h | 250 | 300 | 350 | 250 | 250 |
| c | 250 | 350 | 500 | 350 | 350 |
| H | 400 | 600 | 600 | 600 | 600 |
Фасонные части. Фасонные части на трубах внутри насосных станций, как правило, стальные сварные. Стандартные размеры и вес фасонных частей для спецификации следует брать по справочнику. Ориентировочно при компоновке машинного зала их размеры можно принимать по рис. 14.
Рис. 14. Сварные фасонные части
Длина Lк (радиус закругления) колена принимается равной dy или 1,5 dy. Длина переходов принимается Lп = (4...7) · (Dy — dy). У тройников Lт = 2Dy + С, где С ≥ 150 мм при Dу ≤ 150 мм и С ≈ 100 мм при Dy > 150 мм.
Расстояние до фланца на боковом подключении L 
= 0,5 Dy + b, где b = 150 мм при dy ≤ 300 мм и b =200 мм при dy > 300 мм.
Фланцевые соединения применяются при соединении трубопроводов с насосами и в местах установки арматуры. Фланцы дороги и требуют постоянного внимания при эксплуатации, поэтому установка лишних фланцев недопустима.
Всасывающие трубопроводы, давление в которых меньше атмосферного, должны проектироваться так, чтобы исключить возможность образования в них воздушных мешков.
Рис. 15. Устройства для прохода трубопроводов через стену
а — ребристый патрубок; б — сальник с нажимным устройством; в — набивной сальник;
1 — корпус; 2 — кольцевое ребро; 3 — фланец; 4 — уплотнитель; 5 — фланцевый нажимной патрубок; 6 — шпилька; 7 — упорное кольцо; 8 — сальниковая набивка; 9 — зачеканка
Пропуск труб через стены зданий насосных станций. Жесткая заделка труб в стены осуществляется с помощью ребристого патрубка, который омоноличивается в нужном месте при бетонировании стены (рис. 15, а). Приварное ребро увеличивает прочность заделки и уменьшает фильтрацию вдоль трубы. Концы патрубка могут быть гладкими (под сварку) или с приварными фланцами. Жесткая заделка труб применяется, чаще всего, в стенах внутри станций водоотведения и насосных станций I подъема совмещенного типа.
Гибкая заделка применяется в тех случаях, когда возможно повреждение труб при осадке здания, тепловых расширениях, в сейсмических районах. Она облегчает разъем фланцевых соединений при монтажных работах. При гибкой заделке используются сальниковые уплотнения двух типов: с нажимным устройством и без него (рис. 15, б, в). В обоих случаях корпус сальника омоноличивают в стене сооружения до пропуска через нее трубы. Диаметр патрубка корпуса принимается приблизительно на 50 мм больше диаметра пропускаемой трубы. Уплотнения выполняют в виде резиновых колец или просмоленного пенькового жгута. Затяжку и периодическую подтяжку сальника производят с помощью нажимного фланцевого патрубка, располагаемого со стороны сухого помещения. Сальники с нажимным устройством обладают хорошей эластичностью, надежностью и водонепроницаемостью, но в изготовлении сложнее ребристых патрубков. Поэтому их применяют в наиболее тяжелых условиях; ниже устойчивого уровня грунтовых вод, в стенах, отделяющих машинный зал от приемного резервуара в совмещенных насосных станциях, если это вызвано условиями монтажных работ.
Значительно проще по конструкции сальник без нажимного устройства. В его корпусе отсутствует фланец, а внутри корпуса установлено упорное кольцо и два бурта.
Между упорным кольцом и буртом помещают набивку из просмоленной пеньковой пряди. Концы сальника зачеканивают асбестоцементной массой и заделывают битумной мастикой. Применяются такие сальники в маловлажных грунтах. В сухих грунтах в качестве набивки можно применять паклю и ветошь.
