В этой статье я бы хотел поделиться результатом первых своих изысканий, которые провожу по рассмотрению истории насосных агрегатов и насосных станций.
Введение
Один из самых интересных вопросов в нашей сфере – это насосное оборудование. От него зависит подача воды по требуемым параметрам потребителю или нормальный режим работы технологии (ВОС, КОС, мембранные технологии, осмос и другое).
В 2015 г. в учебной программе мы рассматривали сооружения и насосные агрегаты, на которых специализировался проф. Васильев В.М. — водопроводные станции первого и второго подъема, канализационные насосные станции затрагивались чуть-чуть. Это были гигантские сооружения по производительности. По каждой станции была курсовая, и меня унесло в канализацию. При этом я отказался от классического здания из сборного железобетона и рассмотрел вариант в полимерной емкости с погружным оборудованием. Не без косяков, конечно, но это было достаточно свежо и самостоятельно (подбор насосных агрегатов в грундфосселект, на 2015 год для студента это было ново, а не методичковые каталоги с зонами характеристик).
Невозможно дать абсолютно все в этом мире студентам, но мне запомнились лекционные материалы Васильева В.М. – очень старые, желтые, потрепанные жизнью листы. Часть материалов, как я понял, была заимствована им еще с лекций его преподавателей, которые умели рисовать вручную насосные агрегаты и имели каллиграфический подчерк.
И в этом была проблема. Рассматривались различные модели насосов, которые морально устарели и не закладываются в проекты теперь. Также рассматривался вопрос обточки рабочего колеса для корректировки характеристик насосного агрегата. На экзамене, как я помню, вообще сел в лужу с этим «поршневым насосом» и «обточкой колес». Ну и где сейчас это все на практике в водопроводном деле?
Материалы, которые нам начитывали, помогали бы работать уже со сложенной и построенной инфраструктурой в СССР, но на выходе студент у нас не имеет какого-то приземленного представления о работе с насосными станциями. Опросные листы и разбор блочно-модульных станций небольшой производительности? Погружные насосы? Нет, нас натаскивали на 5% задач, в то время как 95% задач прошли мимо.
Но были и разные презентационные материалы от поставщиков оборудования. Ksb и Grundfos. На это было интересно посмотреть, как на презентационный материал, но практических знаний сильно не давало. Фирмы Wilo не было, соответственно можно сделать определенные выводы о конкуренции различных фирм-поставщиков. Стендов с разнообразными насосами, каталогов Российских производителей не было представлено совсем.
Еще отмечу, что у насосников в период СССР внутри школ было своеобразное «соперничество». Насосы сухого исполнения (тип К, тип Д и другие) против погружных и полупогружных (ЭЦВ). Победили сухие, погружные получили меньше внимания и средств на развитие своей школы. Но время расставило все на свои места – в итоге у нас огромный спрос на насосы погружного/полупогружного исполнения, а в отечественной практике не так часто встречаешь производителей, чьи названия бы были популярны (от НВ и ЭЦВ плюются все, кто только с ними работал, лично читал благодарности, например, между предприятиями водоканала и поставщиками, за замену ЭЦВ на аналог). Но при этом многие наши станции большой производительности продолжают компоноваться насосами сухого исполнения, разработанными в СССР.
На практике, помню, в ряде госкорпораций на объекты поставляются емкости с насосами… полупогружными НВ из нефтянки с адаптацией на общепромышленные нужды (в т.ч. и на перекачку канализационных стоков различных назначений). Эта модель, когда электромотор вместе с крышкой фиксируется к горловине, признана устаревшей и нерациональной (вибрации из-за кривизны монтажа), поэтому от них в Европе постепенно отказываются, т.к. проще в эксплуатации погружной насос, который крепится к трубе.
Вся защита отечественных потребителей и импортозамещение лишь означает возврат к методологиям и технологиям полувековой давности, которые тянут за собой и смежные специальности (электрики). И если где-то это еще терпимо, как с насосами сухого исполнения, то с погружными и полупогружными – невозможно. Все это сказывается на компоновочных решениях насосных станций (куда проще сделать пару шахт с погружными насосами, чем опускать машинный зал с насосами сухого исполнения).
На все эти мысли меня натолкнули изыскания, которые я провожу по направлению насосных станций. Сейчас я вижу, что водопроводные насосные станции начали развиваться раньше, чем канализационные. Причина была в составе перекачиваемой жидкости. До 1910-х годов насосные агрегаты не могли полноценно справиться с загрязненной водой, но были неплохи в водопроводном деле.
Каждые лет 30-40 у нас происходит крутой сдвиг и из разных альтернативных вариантов технологий остается и живет одна, наиболее оптимальная по простоте, безопасности эксплуатации и стоимости реализации в проекте. Иногда некоторым технологиям нужно время, чтобы догнать, а потом перегнать своих продвинутых аналоговых конкурентов.
Считаю, что книга инж. Будникова «Насосные станции городских и заводских водопроводов» от 1927 года позволит сделать обзор на наши насосные станции, почему сегодня они выглядят таким образом, а не как-то иначе.
А что было в 1927?
В 1927 началось столкновение технологий в насосном деле, накопленные и реализованные лет за 40. Началась конкуренция между разными типами насосных агрегатов, что мы видимо в справочнике:
- поршневые насосы;
- центробежные насосы.
Рабочий агрегат насоса, как и его работа, зависит от силовой установки. Соответственно для поршневого это свой перечень подключаемых силовых установок, а для центробежного уже другой. Но вот приводится очень знакомая схема насосной установки с электродвигателем
Интересная глава с единицами измерения (на тот момент еще не было принято СИ)
Далее интересный переход к силовым установкам, которые приводили эти самые насосные агрегаты в действие:
Паровые машины (стр.21)
Причем эти паровые машины так же зависели от компоновочных решений, топлива, на котором будет работать паровая машина, соответственно наша насосная станция была больше похоже на ТЭЦ с трубой, которая постоянно коптила. То есть надо было думать и о цене топлива, откуда его брать поблизости, и о объеме здания, который бы хранил это топливо. Далее есть объекты-аналоги с различным исполнением насосных агрегатов, но это предлагаю полистать самостоятельно.
Дизельномоторные (стр. 40)
По сути, дизель – это следующая ступень развития агрегата, с переходом от ременной передачи на крутящий вал.
Плюс дизеля в меньшем требовании к размещению установки, чем у паровой машины. Но также, обосновать дизельную установку можно при помощи цены на нефть в регионе. Конструкция дизельной установки влияет на компоновочные решения здания (нужны более высокие). Но это не решает общих планировочных решений, т.к. топливо надо складировать и хранить в каком-то запасе.
Газовый двигатель (стр.54)
И нет, не через газовую трубу. Так же есть исходное сырье, переработка которого выделяет газ и приводит агрегат в действие. То есть так же своя технология газовой установки + место для хранения топлива.
Турбонасосы (стр. 71)
По сути, это паровая турбина, которая соединена с насосным агрегатом и крутятся они вместе. Число оборотов насосного агрегата регулируется благодаря регулированию паровой турбины. Как и электромотор, данная технология занимает мало места в машинном зале… но ей нужна котельная и пар для работы, что влияет на компоновочные решения.
Электромоторы (стр. 80)
Видны все технологические причины по применению электромоторов и недостатки этих станций. Оказывается, водопроводная насосная станция – это не локомотив развития электроснабжения, есть куда более энергоемкие направления, которые требуют централизации и электрификации. Так же видно проблему выравнивания энергопотребления в то время. Водопроводной станции сложно работать в часы пикового потребления электроэнергии или хождения трамвая, но это отчасти решалось близким размещением станции к централизованному источнику электроснабжения.
По сути, электромоторы это одна из прорывных веток технологии, которые начали сильно менять городскую жизнь в большую сторону комфорта и увеличении спектра услуг.
Итог
Если смотреть сводный итог по рассматриваемым станциям на стр. 100, то мы видим нашу Москву с прогрессивными электромоторами и Швейцарию. Возможно, книга прошла цензуру и стремится показать успех в прорывных технологиях с приходом новых порядков, кинув камень и перечеркнув предыдущие проекты. Но что есть, то есть.
Из всего вышеперечисленного становится понятно, что на компоновочные решения станции влиял насосный агрегат (поршневой или центробежный) и установка, которая приводила этот агрегат в движение. Именно она требовала под себя объемные планировочные решения, которые нужны не только для ее размещения, но для размещения вспомогательной технологии, которая учувствовала в ее работе, а также площади для хранения топлива. В итоге все это кануло в небытие, а электромоторы и насосные агрегаты различных видов сейчас обслуживают наше население.
За 20-30 лет происходит не сильное изменение сферы, но за 40-80 лет разница становится слишком уж заметной. Причем из-за всех этих тенденций начинали расцветать одни компании, а поглощаться различными холдингами другие. Например, история поставщиков оборудования, которые были распространены в Российской империи – это паровые насосы фирмы Worthington.
Но в итоге паровые насосы канули в лету как неэффективные и неконкурентные, а компания была поглощена другой.
Сейчас есть спрос, например, на погружные насосы Wilo, которые имеют вековую историю, но представлены на нашем рынке с годов 2000-х. В ряде случаев эти насосы более подходящие, потому что отечественные производители погружных насосов не могут сделать такую же рубашку охлаждения, которая бы позволяла работать насосу в постоянном режиме (S1), а не периодическом для охлаждения (S2 или S3) при полупогружном состоянии (да, такие задачи тоже бывают). То есть нам есть, куда расти и нагонять Европейских коллег.
От гигантских станций с различными силовыми установками и хранением ископаемого топлива мы перешли к небольшим, но эффективным сооружениям. Интересно, будет ли еще оптимизация по оборудованию и пространству, лет через 20? Или мы уже на оптимальном технологическом пике? Может насосные агрегаты будут отливать из полимеров по 3D печати?
Скан книжки выложен тут.
Уважаемый читатель, буду очень рад, если вы поставите статье «нравится» и поделитесь в социальных сетях! Подписывайтесь на канал!
Так же вы можете присоединиться к сообществу в телеграмм, где выкладываются интересные материалы:
- Группа ТГ — https://t.me/provkru
- Канал ТГ — https://t.me/provru
- Группа ВК — https://vk.com/provkru