Всасывающие трубопроводы

Давление во всасывающих трубопроводах может быть ниже ат­мосферного, поэтому необходимо, чтобы они были герметичны. При недостаточной герметичности в них проникает воздух, умень­шающий вакуум, что приводит к снижению подачи воды насосами, уменьшению их КПД, а иногда и к срыву работы насосов.
Поэтому основное требование, предъявляемое к всасывающим трубопроводам, — это их воздухонепроницаемость.
Воздух может попасть во всасывающие трубопроводы не только через неплотности стенок труб и их соединений, но и при его про­рыве через входное отверстие при образовании воронок из-за недо­статочного заглубления этого отверстия под уровень воды и небла­гоприятных условий подвода воды к входу трубы (рис. 6.3), при уменьшении давления ниже расчетного и вследствие скопления воздуха в виде воздушных мешков во всасывающих трубопроводах при их неправильной прокладке.
При проектировании всасывающих трубопроводов необходимо соблюдать следующие условия:
1.  Всасывающие трубопроводы выполняют только из стальных труб. Вне здания трубы соединяют только сваркой, а в пределах зда­ний — сваркой и с помощью фланцев.
На всасывающих трубопроводах могут быть установлены лишь компенсаторы, сохраняющие герметичность в условиях расчетного вакуума.
2.  Всасывающие трубопроводы во избежание образования воз­душных мешков прокладывают без каких-либо переломов в верти­кальной плоскости с непрерывным подъемом к насосу с уклоном не менее 0,005 (исключение см. п. 5 рассматриваемых условий).В случае уменьшения диаметра всасы­вающего трубопровода переход для при­соединения к всасывающему патрубку на­соса делают в виде одностороннего конуса с горизонтальной верхней образующей (рис. 6.4). Длину конуса (конфузора) при­нимают /к = (3,5…4)(2)в - dB), где Д, и dB— диаметры всасывающих трубопровода и патрубка насоса, м.

3. Всасывающие трубопроводы должны быть по возможности короткими (до 50 м), с минимальным числом соединений, особенно фланцевых, и поворотов. Перед на­сосом предусматривают прямолинейный участок длиной не менее 2 А,.

Рис. 6.3. Схема вихреобразования:
1 — вихрь;   2 — зона   вихреобразования;   h\ — расстояние входного отверстия всасывающей трубы от дна камеры; й2 — заглубление входного отверстия под уровень воды; В — ши­рина камеры

Рис. 6.4. Примеры правильного (в) и неправильного (б) устройства всасывающих трубопроводов:
1 — воздушный мешок; 2— отжим потока

4. Диаметры всасывающих трубопроводов длиной до 50 м при­нимают в соответствии со скоростями движения воды в них: vB = 0,7…1 м/с для DB< 250 мм, vB = 1…1,5 м/с для 250 < DB< 800 мм, vB = 1,5…1,8 м/сдляД,> 800 мм. В любом случае диаметр всасываю­щего трубопровода DBне должен быть меньше диаметра входного патрубка насоса dB.

5. Для насосных станций малой и средней подачи допускается устройство всасывающих трубопроводов по типу приподнятого ко­лена (рис. 6.5). В этих случаях, несмотря на относительно неболь­шую длину всасывающих трубопроводов, их диаметр не может быть принят согласно рекомендациям п. 4 рассматриваемых условий. Его определяют по формуле, используемой для сифонных водовы-
пусков (см. гл. 8). Недостаток такого всасывающего трубопровода — скапливание воздуха в его верхней части при эксплуатации, что требует для удаления воздуха специального устройства, напри­мер эжектора (см. рис. 6.5).

6. Диаметр всасывающих трубопроводов, длина которых превы­шает 50 м, назначают на основании расчетов переходных процес­сов, возникающих при пуске насосов и открытии запорной армату­ры на их напорных линиях.

Изменение,частоты вращения п при пуске насосного агрегата определяют из выражения

где /— момент инерции вращающихся масс ротора насосного агрегата; Мл— мо­мент, развиваемый двигателем, зависящий от частоты вращения; Мн— момент, по­требляемый насосом (момент сопротивления), являющийся функцией частоты вра­щения и подачи насоса.
В связи с тем что момент сопротивления насоса с увеличением подачи возрастает при не заполненном водой напорном трубопро­воде, насос пускают только при закрытой запорной арматуре на его напорной линии.
Запорную арматуру открывают после того, как частота вращения ротора насосного агрегата достигает номинальной, то есть при ус­ловии А/ц = Мн.

Рис. 6.5. Схема всасывающего трубопровода с приподнятым коленом:
1—напорная линия; 2 — задвижка; 3 — обратный клапан; 4 — монтажная вставка; 5—насос; 6— всасывающая труба; 7—колено; 8—вход в трубу; 9— эжектор

При значительной длине всасывающего трубопровода относительно быстрое откры­тие запорной арматуры может привести к существенному различию скоростей движе­ния воды в его начале и в конце, что может привести к образованию в трубопроводе ка-витационного разрыва сплошности потока и срыву работы насоса. Во избежание этого необходимо предусмотреть замедление от­крытия запорной арматуры.
Учитывая то, что гидравлическое со­противление арматуры изменяется при ее открытии очень неравномерно, можно для сокращения общего времени открытия начинать его в начальной стадии медлен­но, а затем более быстро.

Рис. 6.6. Схема приемного клапана с сеткой:
1 — ограничитель; 2 — фланец; 3 — тарель

Расчеты режима пуска насосов с при­емлемой степенью точности могут быть выполнены по методике, разработанной К. П. Вишневским (см. раздел 7.7).
Оптимальный режим открытия прини­мают на основании сопоставления резуль­татов расчетов различных вариантов.

7. Число всасывающих трубопроводов, как правило, принимают равным числу насосов. Уменьшение числа всасывающих трубопро­водов, обычно до двух, с устройством коллектора и присоединени­ем к нему каждого насоса короткими линиями с установленной на них запорной арматурой обычно необходимо при их значительной протяженности.

8. Всасывающие трубопроводы вне здания устанавливают на опо­рах. Для проведения осмотра, окраски и других работ оставляют рас­стояние до низа всасывающего трубопровода, которое принимают 0,3 м при диаметрах до 0,5 м и до 0,6 м при больших диаметрах.

9.В случаях, когда отметка уровня воды в источнике может быть выше низа всасывающих трубопроводов, на них устанавливают за­порную арматуру.

10. Для заполнения водой перед пуском насосов, работающих с положительной высотой всасывания, всасывающих трубопрово­дов в основном используют вакуум-системы (см. раздел 4.8). Ис­ключение составляют трубопроводы, выполненные с приподня­тым коленом (см. п. 5 рассматриваемых условий), так как после
отключения насосов их оставляют заполненными водой, и трубо­проводы диаметром до 400 мм, на которых допускают установку приемных клапанов (рис. 6.6). На трубопроводах больших диамет­ров установка этих клапанов нецелесообразна, поскольку их гид­равлическое сопротивление значительно и приводит к большим
потерям напора.