Режим работы насосной станции и расчетные напоры существенно зависят от наличия и места расположения водонапорной башни на водопроводной сети. Различают следующие системы: с башней в начале сети, безбашенная и с башней в конце сети (с контррезервуаром). Система водопровода указывается в задании на курсовое проектирование.
2.2.1. Система с башней в начале сети (рис. 26). При этой системе расчетной отметкой z для определения статического напора в час максимального водопотребления является максимальная отметка поверхности воды в водонапорной башне.
Рис. 26. Схема к определению напора насосов II подъема в системе с башней в начале сети
Рис. 27. График работы насосов II подъема в безбашенной системе водопровода
Потребный напор определяется суммой величин
| (24) |
где 
— статический напор, равный разности отметок подачи и минимального уровня в резервуаре чистой воды 
:
 ;
| (25) |
— потери во всасывающих трубопроводах от резервуаров чистой воды до насосной станции; определяются по формуле (15); 
и 
— потери в насосной станции и в водомере: в первом приближении 
, 
; 
— потери в напорных водоводах, определяемые по формуле (18) при расходе 
.
2.2.2. Безбашенная система. Здесь расчетный напор насосов определяется по той же формуле (26), только в качестве расчетной отметки z принимают пьезометрическую отметку в конце напорных водоводов, определенную гидравлическим расчетом сети для часа максимального водопотребления.
Рис. 28. Схема к определению напора насосов II подъема в системе с контррезервуаром
Безбашенная система является закрытой, и создаваемый в ней насосами напор будет зависеть от подачи насосов, то есть от водоразбора. При уменьшении водоразбора напор в сети будет повышаться, при увеличении — снижаться. При расходах меньше максимального в сети возникают избыточные напоры, существенно снижающие КПД насосной установки и увеличивающие энергозатраты на подачу воды.
Максимальные избыточные напоры наблюдаются в безбашенной системе, оборудованной одним насосом. При увеличении числа рабочих насосов средний избыточный напор уменьшается.
На рис. 25 приведен пример работы трех насосов станции II подъема, подающих воду в безбашенную систему. Насосы подбирают так, чтобы режимные точки по возможности не выходили за пределы рабочей зоны. Для этого режимная точка при работе всех насосов в час максимального водоразбора должна находиться в левой части рабочей зоны характеристики.
2.2.3. Система с башней в конце сети (с контррезервуаром). При системе с контррезервуаром (рис. 24) в качестве расчетной отметки z принимают отметку на высоте свободного напора в диктующей точке сети. Напор насосов вычисляют по формуле
 ,
| (26) |
где 
— потери в сети при подаче максимального хозяйственного расхода; остальные обозначения — те же, что и в формуле (24).
В насосных станциях II подъема чаще всего устанавливают насосы типа Д. Число рабочих насосов 
принимают 2—4, исходя из формы графика суточного водопотребления и характеристик выпускаемого насосного оборудования.
Назначив число основных насосов, определяют подачу одного. При этой подаче напор выбранного по сводному графику полей (Q—Н) насоса должен быть (1......1,15) Н, где Н — требуемый напор, определяемый по формулам (24) или (26). В схемах с контррезервуаром для обеспечения режима транзитной подачи воды в башню желательно, чтобы рабочая точка в час максимального водопотребления лежала в правой части рабочей зоны характеристики насоса.
Водопотребление населенного пункта, обеспечиваемое насосными станциями II подъема, постоянно меняется: в течение суток, в течение недели в зависимости от рабочих
и выходных дней, в течение года в зависимости от температуры воздуха и периода отпусков, от года к году в зависимости от роста населения и повышения уровня благоустройства жилищ. В связи с этим доводить путем обточки рабочих колес характеристики насосов точно до расчетных расходов и напоров не обязательно, так как время, в течение которого эти расходы будут иметь место,— не продолжительно.
Выбрав типоразмер насоса, делают выкопировку его чертежа и характеристики. По формуле (5) определяют требуемую мощность и выбирают или проверяют пригодность поставляемого с насосом электродвигателя.
По табл. 1 назначают необходимое число резервных насосов.
2.2.4. Подача транзитного расхода в водонапорную башню. В схеме с контррезервуаром максимальный напор насосов может потребоваться не в час максимального водоразбора, а при максимальном транзите воды в башню. Заполнение водонапорной башни желательно производить в часы малого водоразбора при уменьшенной подаче насосной станции. Подачу при транзите 
назначают, учитывая график водопотребления, количество и характеристику насосов, а затем уточняют при построении графика совместной работы насосов и водоводов.
Напор насосов при транзите вычисляется, согласно схеме рис. 27, по формуле
 ,
| (27) |
где 
определяется из условия подачи воды в водонапорную башню: 
, 
— определяется по формуле (18) при расходе 
; 
— потери напора в сети при транзите приводятся в исходных данных.
Следует отметить, что потери и 
различаются не только по определяющим их расходам, но и учитываются на разных участках сети.
Сумму остальных потерь принимают пропорциональной квадрату расходов:
 .
| (28) |
В системах с контррезервуаром строятся две характеристики водоводов и сети: в час максимального водопотребления и при транзите расхода в водонапорную башню. Так как суммарные гидравлические потери предполагаются пропорциональными квадратам расходов
 ,
| (29) |
то зависимость потерь напора в водоводах от подачи рекомендуется строить следующим образом.
По формуле (26) для расхода 
в час максимального водопотребления рассчитываются полные гидравлические потери 
. Для расходов, составляющих 0,25, 0,5, 0,75 и 1,2 от , соответствующие относительные потери будут равны 0,063, 0,25, 0,56 и 1,44 от потерь при максимальном водопотреблении. В табличной записи (табл. 22) выделяют потери в напорных водоводах 
, в сети 
и сумму остальных потерь 
. Такое разделение удобно для производства расчетов характеристик системы при авариях на водоводах, транзите расхода в башню и при пожаре.
Пример. Подобрать насосы для насосной станции II подъема, работающей на сеть с контррезервуаром. График водопотребления города представлен на рис. 48. Расчетное максимальное суточное водопотребление 50 000 м3/сут. Максимальный статический напор при подаче воды на хозяйственно-питьевые нужды Нст = 27,5 м, максимальный статический напор при подаче воды в контррезервуар Нсттр = 45 м. Из гидравлического расчета сети известно: потери в сети в час максимального водоразбора hc = 4 м, при подаче насосной станцией 2080 м3/ч и транзите в башню 
= 3 м. Напорные водоводы— два стальных трубопровода диаметром 600 мм и длиной 1150 м каждый.
Определяем возможный регулирующий объем башни.
.
Ориентируясь на типовые башни, принимаем W = 750 м3.
Назначаем подачу насосной станции по графику водопотребления (рис. 48) так, чтобы регулирующий объем в баке водонапорной башни (площадь графика выше линии ) был равен 750 м3. 
.
Вычисляем потери в водоводах. Расход в одном водоводе 
.
По таблицам Шевелевых 1000 i = 3,06.
Потери напора в напорных водоводах по формуле (18):
.
Таблица 10.
Пример расчета характеристик напорных водоводов и сети системы с контррезервуаром
| N п/п | Параметры | Отношение | ||||||
| 0 | 0,25 | 0,5 | 0,75 | 1 | 1,2 | 0,79 | ||
| Расход | ||||||||
| 0 | 184 | 368 | 552 | 736 | 883 | 
| ||
| Подача к диктующей точке при двух водоводах | ||||||||
| 1 | 
| 0 | 0,19 | 0,75 | 1,68 | 3 | 4,32 | — |
| 2 | 
| 0 | 0,23 | 0,92 | 2,07 | 3,7 | 5,32 | — |
| 3 | 
| 0 | 0,25 | 1 | 2,24 | 4 | 5,76 | — |
| 4 | 
| 27,5 | 27,5 | 27,5 | 27,5 | 27,5 | 27,5 | — |
| 5 | 
| 27,5 | 28,17 | 30,17 | 33,49 | 38,2 | 42,9 | — |
| Подача при транзите в башню | ||||||||
| 6 | 
| 0 | 0,3 | 1,2 | 2,7 | 4,82 | — | 3 |
| 7 | 
| 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | — | 45 |
| 8 | 
| 45 | 45,72 | 47,87 | 51,45 | 56,52 | — | 52,16 |
| Подача к диктующей точке при одном водоводе | ||||||||
| 9 | 
| 0 | 0,92 | 3,68 | 8,28 | 14,8 | — | — |
| 10 | 
| 27,5 | 28,86 | 32,93 | 39,7 | 49,3 | — | — |
, 
Приняв 
, 
, 
, по формуле (44) определяем требуемый напор насосов в час максимального водопотребления:
Н = 27,5 + 0,5 + 1,25 + 1,25 + 3,7 + 4 = 38,2 м.
По сводному графику полей насосов типа Д (рис. 5) выбираем 3 рабочих насоса Д 800-57-а, каждый с подачей
и напором 38,5 м. Эти насосы еще в пределах рабочей части характеристики при меньших расходах способны развивать напоры от 45 до 52 м, то есть способны подавать воду в контррезервуар.
Для уточнения режима работы насосной станции строим график совместной работы насосов, водоводов и сети. Расчеты сводим в табл. 10. Рассчитываем напоры по схеме, соответствующей подаче к диктующей точке в час максимального водопотребления. Заполняем значение потерь напора в колонке, соответствующей 
. Пропорционально квадрату расходов определяем потери и вычисляем требуемые напоры для других относительных расходов. Строим график Q — Н.
Рис.29. График работы насосов II подъема в системе с контррезервуаром
Рассчитываем напоры по схеме подачи воды в контр резервуар. Потери в сети при транзите приводим к расходу :
.
Пропорционально 
определяем потери в сети при транзите для других относительных расходов (строка 6 табл. 10), По формуле (27) определяем требуемые напоры при транзите. Потери 
, 
и 
для соответствующих расходов принимаем такими же, как при подаче к диктующей точке в час максимального водопотребления. По расчетным точкам строим график характеристик Q—Н (рис. 52). На график характеристик водоводов и сети наносим характеристики параллельной работы насосов, в том числе резервных. В точках пересечения характеристик насосов и водоводов для обоих режимов определяем подачи, соответствующие I, II и III ступеням работы насосной станции. Значение подачи для каждой ступени указываем на графике почасового водопотребления. Насосная станция может подавать воду в башню от 0 до 5 часов, работая одним насосом, от 0 до 6 и от 23 до 24 часов — двумя, от 23 до 7 и от 14 до 16 — тремя насосами.
На рис. 29 приводим график характеристики одного водовода и сети (аварийная ситуация). При вычислении ординат этого графика для соответствующих относительных подач насосной станции потери в напорных водоводах увеличиваются в 4 раза:
В приведенном примере при аварии на одном из водоводов насосная станция обеспечивает подачу 70 % расчетного расхода.
