Введение
Насосные станции, также называемые насосными домами, представляют собой объекты коммунального назначения, содержащие насосы и оборудование для перекачки жидкостей из одного места в другое. Они играют критически важную роль в различных инфраструктурных системах, таких как водоснабжение, дренаж низменных территорий, каналы и транспортировка сточных вод к очистным сооружениям. Насосная станция является неотъемлемой частью гидроаккумулирующей электростанции. Насосные станции предназначены для перемещения воды или сточных вод из одного местоположения в другое, преодолевая гравитационные препятствия, и необходимы для поддержания судоходных уровней каналов, обеспечения водоснабжения, а также управления сточными и паводковыми водами. В канальных системах насосные станции помогают восполнять потери воды, вызванные использованием шлюзов и утечками, обеспечивая судоходство. Аналогично, в системах мелиорации насосные станции откачивают воду для предотвращения затопления территорий, расположенных ниже уровня моря – концепция, впервые реализованная в викторианскую эпоху, например, в Фенс в Великобритании. Внедрение "комплектных насосных станций" модернизировало системы мелиорации, предоставив компактное и эффективное решение для районов, где гравитационный дренаж невозможен. Водозаборные насосные станции различаются по своему назначению, например, водозабор из скважин, перекачка сырой воды и напорная подача, каждая из которых спроектирована с учетом конкретных прогнозов спроса и потребностей потребителей. Насосные станции сточных вод, в свою очередь, спроектированы для перекачки канализационных стоков, с конструкциями, обеспечивающими надежность и безопасность, а также минимизирующими негативное воздействие на окружающую среду при переполнениях. Инновации в насосных технологиях и конструкции станций привели к разработке погружных насосных станций, которые более компактны и безопасны, эффективно уменьшая занимаемую площадь и видимость объектов управления сточными водами. Электронные контроллеры повысили эффективность и возможности мониторинга насосных станций, что необходимо для современных систем. Гидроаккумулирующие установки представляют собой важнейшее применение насосных станций, обеспечивая метод хранения и выработки энергии путем перемещения воды между резервуарами, расположенными на разных высотах, что подчеркивает универсальность и важность насосных станций в различных отраслях. Некоторые насосные станции признаны значимыми с архитектурной и исторической точек зрения, например, насосные станции Клэвертон и Крофтон, которые сохранены как музейные объекты. Примеры, такие как мелиорация в Нидерландах, водоснабжение в Гонконге и сельскохозяйственный дренаж в Ираке, подчеркивают жизненно важную роль этих объектов в поддержке современной инфраструктуры, экологического управления и хранения энергии.
Pumping stations, also called pumphouses, are public utility buildings containing pumps and equipment for pumping fluids from one place to another. They are critical in a variety of infrastructure systems, such as water supply, drainage of low lying land, canals and removal of sewage to processing sites. A pumping station is an integral part of a pumped storage hydroelectricity installation. Pumping stations are designed to move water or sewage from one location to another, overcoming gravitational challenges, and are essential for maintaining navigable canal levels, supplying water, and managing sewage and floodwaters. In canal systems, pumping stations help replenish water lost through lock usage and leakage, ensuring navigability. Similarly, in land drainage, stations pump water to prevent flooding in areas below sea level, a concept pioneered during the Victorian era in places like The Fens in the UK. The introduction of "package pumping stations" has modernized drainage systems, allowing a compact, efficient solution for areas where gravity drainage is impractical. Water pumping stations are differentiated by their applications, such as sourcing from wells, raw water pumping, and high service pumping, each designed to meet specific demand projections and customer needs. Wastewater pumping stations, on the other hand, are engineered to handle sewage, with designs that ensure reliability and safety, minimizing environmental impacts from overflows. Innovations in pump technology and station design have led to the development of submersible pump stations, which are more compact and safer, effectively reducing the footprint and visibility of sewage management infrastructure. Electronic controllers have enhanced the efficiency and monitoring capabilities of pumping stations, essential for modern systems. Pumped storage schemes represent a critical use of pumping stations, providing a method for energy storage and generation by moving water between reservoirs at different elevations, highlighting the versatility and importance of pumping stations across sectors. Some pumping stations have been recognized for their architectural and historical significance, e. g. the Claverton and Crofton Pumping Stations, are preserved as museum attractions. Examples such as land drainage in the Netherlands water supply in Hong Kong and agricultural drainage in Iraq, underscore the vital role these facilities play in supporting modern infrastructure, environmental management, and energy storage.
Водоснабжение каналов
В странах с системой каналов также часто встречаются насосные станции. Из-за принципа работы шлюзов, при каждом прохождении судна вода теряется из верхней части канала. Кроме того, большинство шлюзов не герметичны, поэтому вода просачивается с более высоких уровней канала на более низкие. Воду необходимо восполнять, иначе верхние уровни канала не будут содержать достаточного количества воды для судоходства. Обычно каналы питаются за счет отвода воды из ручьев и рек в верхнюю часть канала, но если подходящего источника нет, для поддержания уровня воды используется насосная станция. Примером такой станции является насосная станция Клэвертон на канале Кеннет и Эйвон в южной Англии, Великобритания. Она перекачивает воду из близлежащей реки Эйвон в канал с помощью насосов, приводимых в движение водяным колесом, которое работает от реки. В тех случаях, когда нет внешнего источника водоснабжения, могут применяться системы обратной откачки. Вода забирается из канала ниже самого нижнего шлюза в шлюзовой камере и перекачивается обратно наверх, чтобы подготовить ее к прохождению следующего судна. Такие установки обычно небольшие.
Дренаж земель
Когда осушают низменные участки земли, обычно копают дренажные канавы. Однако, если участок находится ниже уровня моря, необходимо перекачивать воду вверх по водоотводным каналам, которые в конечном итоге впадают в море. Викторианцы понимали этот принцип, и в Соединенном Королевстве они построили насосные станции с водяными насосами, приводимыми в действие паровыми двигателями, для решения этой задачи. В Линкольншире большие площади заболоченных земель на уровне моря, известные как Фенс, были превращены в плодородные пахотные земли этим способом. Земля богата питательными веществами благодаря накоплению осадочного ила, из которого изначально образовалась эта земля. В других местах насосные станции используются для откачки воды, попавшей в низменные районы в результате протечек или наводнений (например, в Новом Орлеане).
Насосная станция для упаковки
В последнее время "блочная насосная станция" обеспечивает эффективный и экономичный способ установки дренажной системы. Они подходят для сбора и перекачки жидкостей, таких как поверхностные воды, сточные воды или канализационные стоки, в местах, где самотечный дренаж невозможен. Блочная насосная станция – это интегрированная система, построенная в корпусе из прочных, ударопрочных материалов, таких как предварительно напряженный бетон, полиэтилен или стеклопластик. Установка поставляется с установленными внутренними трубопроводами, предварительно собранная и готовая к монтажу в грунт, после чего устанавливаются погружные насосы и управляющее оборудование. Функциональные возможности могут включать в себя элементы управления для полностью автоматической работы, сигнализацию высокого уровня в случае отказа насоса, а также систему направляющих/автоматической муфты/постамента для облегчения извлечения насосов для обслуживания. В традиционных системах, сооружаемых на месте, компоненты клапанной камеры устанавливаются в отдельном сооружении. Наличие двух конструктивных элементов может привести к серьезным проблемам на строительной площадке, таким как неравномерная осадка между элементами, что вызывает напряжение и разрушение труб и соединений. Разработка блочной насосной станции объединила все компоненты в единый корпус, что не только устраняет проблемы неравномерной осадки, но и предварительная прокладка трубопроводов и оснащение каждого блока перед установкой позволяет сократить затраты и время, связанные с земляными работами и трудозатратами на объекте.
Электронные контроллеры
Производители насосов всегда разрабатывали и производили электронные устройства для управления и надзора за насосными станциями. Сегодня также широко распространено использование программируемого логического контроллера (PLC) или удаленного терминального устройства (RTU) для этих целей, однако опыт, необходимый для решения определенных задач, облегчает выбор специализированного контроллера насоса. RTU очень полезны для удаленного мониторинга каждой насосной станции из центрального диспетчерского пункта с использованием SCADA (Supervisory Control & Data Acquisition) систем. Такая организация позволяет эффективно контролировать неисправности насосов, уровни и другие аварийные сигналы и параметры.
Схемы насосного хранения
Схема гидроаккумулирующей электростанции – это тип электростанции, предназначенный для хранения и выработки электроэнергии, позволяющий удовлетворять высокие пиковые нагрузки за счет перемещения воды между водоемами, расположенными на разных высотах. Как правило, вода направляется из верхнего водоема в нижний через турбины-генераторы, вырабатывающие электроэнергию. Это происходит, когда станция должна производить электроэнергию. В периоды низкого спроса, например, ночью, генераторы работают в режиме насосов, перекачивая воду обратно в верхний водоем.
Список насосных станций
По всему миру существуют бесчисленные тысячи насосных станций. Ниже представлен список тех, которые описаны в данной энциклопедии.
Великобритания
В Великобритании в викторианскую эпоху существовала мода на общественные здания с богато украшенной архитектурой. Вследствие этого, значительное количество бывших насосных станций было внесено в списки памятников и сохранено. Большинство из них изначально работали на паровых двигателях, и там, где эти двигатели сохранились, многие объекты вновь открылись как музейные экспозиции.
Испания
Станции общественного водоснабжения в Барселоне. Одна из них – объект культурного наследия Музея истории города Барселоны (MUHBA Casa de l'aigua). Другая сама по себе является музеем: Музей Агбар де лес Агуэ (Музей воды Агбар).
Соединенные Штаты
Насосная станция Чикагского проспекта в Чикаго, построенная в 1869 году, до сих пор используется (с современными насосами), но также является театром. Насосная станция № 2 вспомогательной системы водоснабжения пожарной службы Сан-Франциско, Сан-Франциско, Калифорния, занесена в Национальный реестр исторических мест.