Технико-экономическое обоснование сооружений и оборудования насосных станций
Одним из основных сооружений насосной станции является водозаборное устройство. Выбор оптимальной схемы водозабора и его конструкции для крупных насосных станций требует проведения лабораторных исследований на модели. Оптимальное решение принимается по критерию минимума расчетных затрат, в которые должны включаться затраты по самому сооружению и стоимость потерь электроэнергии, обусловленных потерями напора в водозаборном сооружении. По такому же критерию определяются оптимальная конфигурация всасывающей трубы, диаметр водоотводящего трубопровода, конструкция и габариты водовыпуска, если вода подается в открытый бассейн или канал.
Исключительно большое значение имеет обоснование оптимального типа и параметров насоса и агрегатного блока. До настоящего времени даже для крупных насосных станций с напорами до 20—25 м принимают осевой насос с вертикальным валом и осевым отводом воды от насоса, переходящим в коленчатый трубопровод. Максимальный диаметр рабочего колеса такого насоса составляет 2,6 м.
Профессором В. И. Виссарионовым предложена конструкция агрегатного блока для вертикального осевого насоса с диагональным отводом воды в спиральную камеру и далее в прямолинейный трубопровод. (В одном из вариантов блока им намечен осевой отвод воды в спиральную камеру и затем в прямолинейный трубопровод.) По расчетам В. И. Виссарионова применение вертикального осевого насоса со спиральной камерой дает уменьшение длины вала насоса в 2—2,5 раза, снижет общую строительную высоту здания НС на 7 Du значительно уменьшает вибрацию агрегата и упрощает его эксплуатацию. По аналогии с освоенными поворотно-лопастны-ми турбинами, диаметр которых превышает 10 м, допустимым диаметром насоса можно считать 8 м и более. При этом в несколько раз уменьшается число агрегатов и достигается значительная экономия объема работ и капитальных вложений по крупной насосной станции с большой водоподачей.
Так, при существующей компоновке блоков для переброски 2000 м/с расхода сибирских рек в Среднюю Азию и Казахстан необходимо установить 58 насосов с максимальным диаметром 2,6 м. Новая компоновка блока со спиральными камерами позволит ограничиться 6 насосами диаметром 8,5 м, которые обеспечат ту же подачу 2000 м3/с [10]. При этом может быть получена весьма значительная экономия по зданию и оборудованию НС.
При напорах до 12—15 м экономически выгодно устанавливать капсульные насосные агрегаты с горизонтальным валом.
Так, ка НС с напором 12—15 ы и водоподачей Q = 1500 м3/с при сущевствующей компоновке блока необходимо установить 56 вертикаль. насосов с предельным диаметром 2,6 м. Вместо них можно уста ть 6 капсульных агрегатов с горизонтальным валом и диаметр 1гсоса 7,5 м, что позволит уменьшить объем строительных раб. в 5 раз [10].
Для выявления полного экономического эффекта необходимо провести сопоставление по КПД агрегатов, для чего должны быть получены энергетические характеристики агрегатов п их блоков новой компоновки.
Энергетическое машиностроение пока еще не освоило насосы больших диаметров, и поэтому проектировщики не располагают заводскими энергетическими характеристиками крупных насосов.
Приведенные выше данные показывают, что внедрять новые компоновки блоков с крупными насосами экономически целесообразно.