Автоматические насосные станции всех типов: проектирование, производство.

Автоматическая насосная станция – емкий собирательный термин, в целом формируемый двумя сегментами насосного оборудования по химическому составу, вязкости и плотности перекачиваемой жидкой

1. Специальные насосные установки, насосы и насосные станции промышленного, муниципального, коммерческого или бытового значения, работающие с жидкими средами разного химического состава (пропилен гликоль, нефтепродукты, минеральные масла и пр.), различной плотности, вязкости и температуры. Это автоматические насосные станции перекачки нефтепродуктов нефтегазовой отрасли, насосы и насосные станции муниципальных, промышленных и коммерческих систем кондиционирования (системы чиллер-фанкойлы с циркуляцией в контуре чиллера водных растворов этиленгликоля, градирни, системы центрального кондиционера с использованием растворов хладагентов и т.д.), насосы бытовых блоков и систем кондиционирования и т.д., а также насосные станции пожаротушения по ГОСТ Р 51043-2002 «Установки водяного и пенного пожаротушения автоматические. Оросители. Общие технические требования. Методы испытаний», работающие с водо-пенными, пенными, аэрозольными составами и проектируемые согласно СП 5.13130.2009 «Свод правил. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования» (вместе с «Методикой расчета параметров АУП при поверхностном пожаротушении водой и пеной низкой кратности», «Методикой расчета параметров установок пожаротушения высокократной пеной», «Методикой расчета массы газового огнетушащего вещества для установок газового пожаротушения при тушении объемным способом», «Методикой гидравлического расчета установок углекислотного пожаротушения низкого давления», «Общими положениями по расчету установок порошкового пожаротушения модульного типа», «Методикой расчета автоматических установок аэрозольного пожаротушения», «Методикой расчета избыточного давления при подаче огнетушащего аэрозоля в помещение») (в редакции от 01.06.2011 и утвержденных Приказом МЧС РФ от 25.03.2009 N 175);
2. Насосные станции для воды (питьевой, хозяйственно бытовой, технической, промышленной, в том числе оборотной, сточной), где типы насосных станций по назначению в целом определяют выбор насосных агрегатов/насосных установок и степень автоматизации насосных станций.

Справка: Здесь не рассматриваются специфические насосные установки и насосные агрегаты с пневмокамерными, пневмовинтовыми и пр. насосами для перекачки сыпучих материалов, поскольку согласно регламентированной ГОСТ 17398-72 «Насосы. Термины и определения» концепции насос — это машина для создания потока жидкой среды. Также не уделено внимание насосным станциям автономных систем водоснабжения, по факту насосным установкам и насосным агрегатам, канализационным насосным станциям автономных систем водоотведения и насосным станциям/насосным установкам пожаротушения (см. подробнее о насосных станциях для дома и для дачи здесь, о канализационных насосных станциях децентрализованных схем систем раздельной и индивидуальной (автономной) канализации в этом материале, о насосных станциях/насосных установках пожаротушения здесь).

Условная классификация и производство насосных станций.

С учетом терминологии действующих нормативно-правовых актов (насосная станция - здание/сооружение (или комплекс зданий/сооружений) с насосно-силовой установкой/установками, трубопроводами, комплектующими, блоком/блоками управления, коммутацией с силовыми и сигнальными сетями, а также дополнительным оборудованием, которое обеспечивает функциональность насосной станции и работу персонала, выполняющего обслуживание насосной станции) все автоматические насосные станции сегодня можно условно разделить по:

• физико-химическим параметрам перекачиваемой среды на насосные станции для воды и насосные станции, работающие с жидкими средами разного химического состава, плотности, вязкости и температуры;
• условному назначению на автоматические насосные станции для промышленности, коммерческих/торговых и государственных структур, в том числе муниципальных и частных водно-коммунальных хозяйств, автономных систем водоснабжения (и водоподготовки), водоотведения, отопления;
• функциональности и числу задействованных насосных агрегатов на многофункциональные и целевые - блочная насосная станция из модулей для водозабора, повышения давления, водоподготовки или мини насосная станция для очистки и/или обеззараживания воды (см. подробнее об установках обеззараживания воды здесь, об установках и станциях очистки питьевой воды, оборотных, технических и сточных вод в этом материале, о сепараторах жира (жироловках) здесь), насосная станция пожаротушения и т.д.

В свою очередь в сегменте насосных станций для воды выделяют следующие типы насосных станций:

• насосные станции для воды I и II подъема - водяная насосная станция I подъема осуществляет водозабор с источника водоснабжения (насосные станции для скважины, водозабора с водоема, сбора дождевых вод) и подачу (при необходимости) воды на водоподготовку (очистку, обеззараживание, умягчение и т.д.), водяная насосная станция II подъема транспортирует воду после очистных сооружений к потребителю;

Справка: De facto автоматическая насосная станция для воды I подъема обычно многоцелевая – это блочная насосная станция с модулями насосных установок или подключаемых параллельно/последовательно насосных агрегатов для водозабора, подачи воды на очистные сооружения/установки, подачи воды под требуемым давлением в главную магистраль распределительной сети, водонапорную башню или накопительные резервуары в зависимости от задействованной схемы водоснабжения. Водяная насосная станция II подъема может располагаться отдельно или совместно с насосной станцией для воды I подъема и в основном ориентирована на подачу очищенной воды в магистраль распределительной сети из накопительных резервуаров.

• повысительные насосные станции для воды – автоматическая насосная станция для повышения давления (напора) в системе водоснабжения, которая может устанавливаться на ответвлениях от магистральной линии распределительной сети, на входе в промышленные объекты (с водозабором из распределительной сети), здания, сооружения, а также в схемах горячего водоснабжения и отопления тепловых сетей;

Справка: Автоматическая насосная станция тепловых сетей - это обычно тоже многофункциональная блочная насосная станция с модулями насосных установок или подключаемых параллельно/последовательно насосных агрегатов для водоподготовки, повышения давления и подачи горячей воды, циркуляции теплоносителя в магистрали отопления.

• циркуляционные насосные станции для воды - насосы и насосные станции систем оборотного водоснабжения промышленных предприятий, автоматические насосные станции систем отопления тепловых сетей, в которых по факту задействованы установки для водоподготовки и повышения давления;
• канализационные насосные станции – главные, сетевые, ЛОС, индивидуальные (см. подробнее о локальных очистных сооружениях – ЛОС в этом материале);

• насосные станции пожаротушения, в том числе работающие на воде и водно-пенных растворах.

Производство насосных станций сегодня осуществляется рядом отечественных и зарубежных компаний, холдингов и производственно-коммерческих групп разного вида собственности. Наиболее известные производители насосных станций на мировом, европейском и российском рынках - Grundfos Group), Wilo Group, KSB Group и др. (см. подробнее о насосных станциях брендов Grundfos, Wilo, Pedrollo в этом материале), силами отдельных подразделений которых выполняется полная автоматизация насосных станций, а также насосных агрегатов и/или установок.

Однако следует понимать, что любой производитель насосных станций реализует или готовые насосные станции с набором параметров, которые придется на месте адаптировать под систему (водоснабжения, водоподготовки, водоотведения), или берет на аутсорсинг проектирование и производство насосных станций, а установка насосной станции выполняется отдельным подрядчиком, причем суммарные затраты на проектирование, производство и установку насосной станции зарубежным производителем зачастую оказываются финансово неподъемными для отечественных промышленных, коммерческих или государственных структур.

Более целесообразным в финансовом и временном аспектах является производство насосных станций отечественными профильными структурами, которые выполняют проектирование насосной станции согласно требований Постановления №87 Правительства РФ «Положение о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию» от 16 февраля 2008 года (с изм. 18.05.2009, 21.12.2009, 13.04.2010 и 7.12.2010) для конкретного объекта и конкретных целей, подбор насосных агрегатов и/или насосных установок, в том числе зарубежных производителей, и инсталляцию насосного оборудования на объекте. Кроме того, автоматизация насосных станций нашими профильными структурами осуществляется с учетом специфики российского климата, российского менталитета, а также особенностей отечественных распределительных сетей электроснабжения. Так, для электросетей с провалами напряжения и/или перенапряжением, частыми отключениями или перекосами фаз возможно проектирование насосных станций с питанием насосных агрегатов от автотрансформаторов, с резервными генераторами, комбинированных насосных станций (электрические/дизельные насосные станции с дизельными насосными агрегатами в качестве резервных) и т.д.

Более подробно проектирование насосных станций систем водоснабжения, автоматизация насосных станций и установка насосных станций рассмотрены в статье «Автоматические насосные станции водоснабжения: проектирование и монтаж» здесь

Проектирование насосных станций для перекачки жидких сред разного химического состава, вязкости, плотности и температуры.

Как правило, насосные агрегаты/насосные установки в насосных станциях для перекачки жидких сред разного химического состава, вязкости, плотности и температуры конструктивно аналогичны насосным агрегатам и насосным установкам для воды, однако они:

• подбираются после экспертизы перекачиваемой жидкой среды на агрессивность к рабочим деталям и узлам насосного агрегата;
• проектируются с учетом влияния вязкости перекачиваемой среды на рабочие характеристики насосного агрегата/насосной установки, поскольку повышение кинематической вязкости перекачиваемой среды (определяется в сантистоксах или м²/s, 1 сСт = 10-6 м²/сек) приводит к увеличению потребляемой мощности, снижению напора, расхода и КПД насосного агрегата/насосной установки.

Физические характеристики воды и некоторых жидких сред.

Влияние повышения вязкости перекачиваемой жидкой среды на рабочие характеристики насосного агрегата.

Поскольку рабочие характеристики насосов обычно приводятся производителем для воды с температурой в районе 20°С, кинематической вязкостью около 1 сСт и плотностью 998 кг/м³, то во время проектирования насосных станций при выборе насосного агрегата/насосной установки используют метод корректировки рабочих параметров насосного агрегата и системы, определяя:

• с помощью справочных диаграмм поправочные коэффициенты для напора и потребляемой мощности по параметрам рабочей точки (расходу Q и напору Н);

Проектирование насосных станций: диаграммы определения поправочных коэффициентов для напора и
потребляемой мощности насосного агрегата по параметрам рабочей точки - расходу Q и напору Н).

• расчетным способом эквивалентный напор для чистой воды Hw и скорректированную мощность P2S (см. формулы на рисунке ниже).

Справка: Такой же способ корректировки рабочих характеристик насосного агрегата может использоваться при подборе насосного оборудования для высокотемпературных отопительных систем, систем с теплоносителем минеральным маслом, систем кондиционирования с хладагентами и водными растворами с присадками, насосных станций пожаротушения, работающих с водо-пенными, пенными и аэрозольными составами. Вместе с тем, более точную корректировку выполняют с помощью специального программного обеспечения, предлагаемого и поставляемого профильным структурам некоторыми производителями насосных станций (холдинг GRUNDFOS Holding A/S (Grundfos Group), Wilo Group, KSB Group и др.).