КНС: принцип действия, особенности конструкции

КНС — канализационная насосная станция, предназначенная для установки в составе систем сбора, отвода и очистки бытовых и промышленных жидких отходов. Применяется она в случаях, когда организовать перекачку стоков естественным образом затруднительно или невозможно.

О принципе действия и особенностях КНС — в этой статье.

Из чего состоит КНС

Канализационная насосная станция включает следующие компоненты:

• Накопительная емкость. Обозначена на схеме ниже цифрой 1. Диаметр цилиндрического бака может составлять от 1,2 до 4,2 метра — в зависимости от проектной нагрузки. Ввод сточных масс организован сбоку и защищен сороулавливающей корзиной (6) для сбора мусора. Предусмотрена возможность поднимать ее на цепи вдоль направляющей (7) для периодической очистки.
• Погружной насос (2), установленный на дно накопителя. В промышленных КНС может устанавливаться второй агрегат той же мощности. Он используется как резервный и как дополнительный — на случай критической нагрузки. Насосы могут подниматься наверх для обслуживания и спускаться к месту работы. Для этого предусмотрены направляющие (5), опускное устройство (4) и опорное колено.
• Щит управления (3). Оборудован устройствами электрической защиты: автоматическими выключателями и другим электрооборудованием. Электрощит обеспечивает безопасное подключение агрегатов через клеммный ящик (19). Дополнительно может устанавливаться щит АВР (20) для автоматического включения резервной системы питания.
• Для автоматического включения насосов в автономном режиме работы предусмотрены 4 поплавка (8). Алгоритм работы системы будет рассмотрен ниже.
• Для подключение КНС к стоку используется обратный клапан (9). Он гарантирует однонаправленное движение канализационных масс на следующие этапы очистки. При обслуживании КНС ее можно полностью отключить от стока с помощью перекрытия затворов гильотинного типа (10, 11).
• Насосы подключаются к внутреннему трубопроводу (12). По нему канализационные массы из емкости направляются под избыточным давлением к стоку.
• Для обслуживания КНС предусмотрена лестница (13). Она позволяет рабочим безопасно спускаться на дно осушенной накопительной емкости. Также предусмотрена площадка обслуживания (14) для доступа к запорной арматуре. Она расположена выше нормального уровня жидкости в емкости.
• Для подъема агрегатов имеется ручная таль (15), закрепленная на грузоподъемном приспособлении. Для работы подъемного механизма используются цепи и замки (16), которые можно эксплуатировать при повышенной влажности.
• Предусмотрен вентиляционный отвод (17) для обеспечения циркуляции воздуха внутри корпуса КНС.

Особенности монтажа КНС

Для установки канализационной станции в грунте подготавливается котлован по размеру изделия. На дне устанавливается бетонная плита. На ней монтируется корпус КНС, закрепляемый анкерными болтами. Это позволяет обеспечить устойчивость и изолировать дно накопительной емкости от грунта.

Выше уровня земли находятся только: крышка с выполненными в ней люками, электрошкаф и клеммный ящик. Для их размещения может быть поставлен отдельный павильон, закрывающийся на замок. Он позволяет предотвратить несанкционированный доступ к находящемуся под напряжением оборудованию.

Корпус КНС изготавливают из разных материалов, например:

• Сталь. Может иметь диаметр до 4 метров. Отличается высокой механической прочностью и устойчивостью к деформациям. Для защиты от коррозии на металл наносится до 5 слоев защитного покрытия. Дно выполняется из стального листа толщиной 20…30 мм. В нем предусмотрены отверстия для крепления корпуса к плите.
• Полиэтилен. Сравнительно недорогой материал. При изготовлении используется полый полиэтиленовый профиль, наматываемый на металлический барабан. Диаметр может достигать 3 метров. Существует усиленное исполнение корпуса для повышенных нагрузок.
• Стеклопластик. Использование стекловолокна для изготовления корпуса позволяет обеспечить его прочность на уровне стального, устойчивость к влаге, сравнимую с полиэтиленом. При этом масса накопителя получается заметно меньше, чем у металлического. Это облегчает перевозку и установку КНС.

Все три типа корпуса обеспечивают долговечность конструкции на уровне 50 лет службы.

Принцип и алгоритм действия КНС

Автоматическое включение агрегатов канализационной станции выполняется по следующей схеме:

• Первый, считая ото дна, поплавок подключен к автоматическому выключателю, отключающему питание от обоих насосов. Это необходимо для предотвращения перегрева агрегатов. Так как охлаждение их электродвигателей выполняется за счет окружающей их жидкости.
• Второй поплавок включает один из насосов. Для обеспечения равномерного распределения нагрузки они могут включаться автоматикой поочередно.
• Третий поплавок подключает к работе второй насос. Производительность откачки значительно увеличивается. После снижения уровня ниже третьего поплавка в работе остается один насос.
• Достижение уровня жидкости четвертого поплавка — аварийная ситуация, при которой, вследствие переполнения КНС, срабатывает аварийная сигнализация. Это может быть вызвано: неисправностью оборудования (например, засорением или поломкой насоса), чрезмерным поступлением стоков (например при сильном ливне) или перекрытием сечения напорного трубопровода (засоры или неисправность запорной арматуры). В таких нештатных ситуациях требуется вмешательство обслуживающего персонала.

Такой алгоритм работы позволяет КНС экономить электроэнергию и ресурс агрегатов, когда приток сточных вод минимальный и умеренный. При большом объеме сбрасываемых стоков, например, во время осадков или слива промышленных отходов, насосы работают на полную мощность. Это позволяет не допустить переполнение накопительной емкости.

В очистных сооружениях с особыми требованиями к эффективности, надежности и безопасности могут использоваться более сложные алгоритмы управления оборудованием. Они реализуются с помощью промышленных контроллеров и компьютерных программ. Такие системы диспетчеризации насосного оборудования позволяют синхронизировать работу всех компонентов очистных сооружений, распределять нагрузку между элементами, выполняющими одинаковые функциональные задачи.

Автор статьи: Александр Шихов