Наступил ХХІ век, но старые водонапорные башни, продолжают служить человеку верой и правдой.
Давайте посмотрим, что представляет собой эта конструкция, ее функциональное назначение и почему до сего времени они продолжают служить человеку.
Водонапорная башня сооружение в составе системы водоснабжения, которое регулирует расход и напор воды в системе водоснабжения, выравнивает график работы насосных станций за счет запасов воды.
Вообще-то водонапорные резервуары достаточно давняя конструкция, и архитектура совершенно далека от современных башен, единственно что их объединяет это назначение Римляне сооружали такие емкости на высоких возвышенностях, в ней создавали запас воды и по акведукам подавали в городские сети.
В 17 веке появилась первая водопроводная сеть в Кремле. Принцип работы ее был прост, вода из Москва-реки забиралась механизмом на лошадиной тяге, под напором подавалась в резервуар, оттуда по сети подавалась в здание.
Наиболее распространенным типом, является водонапорная башня системы Рожновского. Названа в честь разработчика инженера Рожновского А.А. (1936г). В тот период времени, она получила большие преимущества перед башнями, выполненными из кирпича, за счет быстроты монтажа, он занимает 2-4 дня, исключен обогрев в зимнее время, низкая стоимость конструкции. Оспорить достоинства разработки невозможно, это явилось настоящим прорывом в развитии технологий. За разработку и внедрение этой конструкции Рожновский А.А. (1942 г) награжден Сталинской премией.
Инженер Земсков П.И, непосредственно занимался обслуживанием прижелезнодорожных башен, опираясь на множество проведенных замеров температуры воды в ней, пришел к выводу, что немного усовершенствовав данную конструкцию, можно исключить обогрев ее в зимний период. Суть всего, состояла в закономерности соотношения объема накопительного резервуара и скорости притока и оттока воды в нем. Этот принцип позволил отказаться от системы обогрева башни в зимнее время. Изначально водонапорные башни строили только на железнодорожных станциях, для создания запасов воды, которая использовалась для паровозов, уже намного позже, с 1951 года их стали строить для нужд сельского хозяйства.
При строительстве нового поселения, водонапорные башни возводились
одними из первых, затем строилась железнодорожная станция и вокруг нее вся необходимая инфраструктура. Очень часто водонапорная башня представляла городской ансамбль и считалась архитектурным шедевром. Очень много таких архитектурных шедевров по сей день выполняют свои функции, вместе с тем многие переоборудованы для других нужд.
Назначение водонапорной башни
Основное назначение объекта компенсировать пиковые нагрузки которые возникают на протяжении суток и создание противопожарного и аварийного запасов воды.
Несмотря на то, что прогресс не стоит на месте, появилось много новых разработок и достижений, но башня Рожновского не уступаем первенство.
В нашей стране их установлено более 400 тысяч единиц.
По конструкции бывают разными: кирпичные железобетонные стальные на верху устанавливается емкость. Высота ее определяется проектом и достигает несколько десятков метров.
Объем емкости зависит от необходимого расхода воды и
продолжительности водопроводных сетей. Резервуар (емкость для воды) и опорная конструкция являются основными конструктивными частями башни. Башни оборудуются подающим и отводящими трубопроводами, переливным устройством, которое при необходимости автоматически отключает скважинные насосы подающие воду, системой замера воды, этот процесс автоматизирован. Водонапорный резервуар, установленный на возвышенности, не имеет под собой опорной конструкции. Такой метод хранения запасов воды применим для горных и возвышенных районов. Здесь опорной конструкцией служит рельеф местности.
В большом населенном пункте, очень сложно отрегулировать равномерную подачу воды во время пикового потребления, поэтому башен устанавливают несколько, они снабжают определенные микрорайоны, даже могут быть рассчитаны на одну улицу. Такой способ расстановки водонапорных башен дает возможность, в случае неприятностей, перераспределять подачу воды от других башен. Высота водонапорной башни зависит от высоты самого высокого здания, расположенного в микрорайоне, который обеспечивается водой от нее. При подаче воды непосредственно со скважин, прежде она фильтруется и подвергается дезинфекции, поступает в водонапорную башню, а из нее в жилые, и не только, дома.
В них также создается и хранится пожарный и аварийный запасы воды, что дает возможность в случае пожара и других непредвиденных обстоятельств обходится без потребления электроэнергии, а значить без работы электронасосов. 
В часы, когда уменьшается разбор воды, создается ее избыток, этот избыток накапливается в емкости, а при увеличении потребления воды запас расходуется. При заполнении резервуара полностью датчик уровня отключает работу насосов, находящихся в скважинах. По мере расходования воды, датчик включает скважинные насосы. Автоматика не представляет никакой сложности, практически не требует обслуживания. Понятно, что в резервуаре постоянно имеется определенный запас воды.
Это традиционные в советском союзе и постсоветском пространстве башни, за которые инженер Рожновский А.А. получил Сталинскую премию. Производство их сохраняется до сих пор, на рынке есть множество предложений по покупке и установке этого типа конструкций.
До разработки Рожновского башни возводились в основном из кирпича, множество из них, даже находящихся в эксплуатации и в отличном виде можно увидеть и сегодня. Например, этот экземпляр возле железной дороги в Пинске:
Чем же в те годы пришлась советской стране по душе подобная конструкция, ответ можно легко найти в любой статье посвященной водоснабжению:
- Сравнительно небольшая стоимость - учитывая дешевую сталь и рабочую силу в плановой социалистической системе.
- Отсутствие необходимости подогрева при низких температурах.
- Быстрота монтажа - за два-три дня.
Однако на сегодняшний момент эти плюсы сведены к нулю. И вполне закономерно, что все чаще ставят еще один тип, широко распространенный еще до Рожновского, особенно за рубежом (если взять США, то там их можно встретить практически везде), вот он на снимке:
Почему стоит обратиться к такой конструкции? Сравним ее с башней Рожновского.
- Сталь, увы, уже недешева, а здесь ее расход меньше.
- Башня Рожновского обеспечивает работу без подогрева при температуре ниже 20 градусов только при двукратном водообмене в сутки, что при современной тенденции сэкономить воду и большом диаметре и объеме ее ствола, довольно сложно обеспечить. Водопроводы к баку у башни на последней фотографии легко утеплить современными материалами.
- По трудоемкости монтажа эти два типа равнозначны.
Кроме того, у башен Рожновского очень небольшой ресурс, металл от постоянного контакта с водой и воздухом быстро поддается коррозии, особенно если его не вовремя окрашивать, а саму башню неправильно эксплуатировать.
Насчет эксплуатации - случай из практики:
Пришлось принимать сравнительно новую десять-пятнадцать лет эксплуатации башню, но она была очень интересно смонтирована местными умельцами - с целью утепления ее ствол обложили кирпичом, а воздушную прослойку между, засыпали торфом или может даже навозом. Стенку и торф сразу убрали, но сталь без окраски, постоянного действия конденсата, а то и перелива воды (автоматического контроля уровня не было), а также без окраски безнадежно была повреждена. После нескольких ремонтов, причем дорогостоящих из необходимости привлечения подъемника, пришлось ее демонтировать. Металл стал тоньше жести и при любом ударе молотка для сбывания окалины образовывались новые течи, причем даже вдалеке от места сварки.
В конструкции на последнем фото ствол (а это самая больная часть, любой башни), можно легко и дешево заменить. При небольшой высоте даже без привлечения специальной техники. Кроме того, его можно выполнить из полимера который естественно коррозии не боится. При необходимости, хотя это сложнее и дороже можно поменять и сам бак. Опоры же могут прослужить более ста лет.
Но есть и еще одно но, во многих случаях можно обойтись вообще без башни, затратив сумму на порядок меньше. Основная цель этих сооружений - создавать запас воды поддерживать равномерное давление и режим работы насоса подавая воду в пиковые часы. На небольших водопроводах (где чаще всего ставили башни Рожновского) можно обойтись насосами с регуляторами частоты вращения (РЧВ) при необходимости с гидропневмоаккумуляторами небольшого размера. Причем все это легко умещается даже в подземный павильон скважины (так поступили, демонтировав гнилую башню о которой рассказывали выше). Перебои электроснабжения случаются сегодня редко. В случае же если бесперебойная подача воды требуется технологией установка аварийного генератора гораздо дешевле и практичнее.
Как устроена водонапорная башня
Несмотря на то, что мы живем в век автоматизации всех технологических процессов, старые добрые водонапорные башни, обеспечивающие нас водой, продолжают служить людям в современных бытовых условиях. Более того, их количество постоянно растет.
Так что же представляет собой водонапорная башня и как она функционирует? Многим известно, для чего нужна водонапорная башня - это устройство регулирует операции систем водоснабжения. Оно может управлять процессом подачи воды, ее мощности, контролирует ее расход.
Также башня создает внутри себя резерв жидкости и управляет насосом. Башня состоит из двух частей - большой емкости для хранения воды и так называемого башенного ствола. Несмотря на внешнюю простоту сооружения, водонапорная башня иногда может являться своего рода архитектурным элементом, и иметь историческое значение в тех городах и деревнях, где они когда-то были построены.
Стоит отметить, что в разных населенных пунктах эти монументальные конструкции обычно имеют различный внешний вид. Принцип работы данного сооружения заключается в том, что вода с помощью специального насоса поступает в резервуар, предназначенный для ее хранения, стоимость станции водоснабжения как заверяют специалисты www.hoznasos.ru зависит от максимальной производительности, необходимого напора и глубины водозабора.
Затем, когда количество потребляемой воды сводится к максимальному и возникает потребность в ее использовании, вода подается из этого резервуара. Такой механизм подачи воды позволяет избегать чрезвычайных ситуаций, которые могут вызвать нехватку воды.
Вода подается стабильно по требованию, предотвращая возможные перебои. Стандартная высота водонапорной башни обычно – 25 м. Это довольно высокое сооружение, в исключительных случаях высота водонапорной конструкции может достигать и 30 м.
Однако подобные водонапорные сооружения в настоящее время встречаются крайне редко. Водонапорная башня имеет достаточно вместительный резервуар, объем которого может доходить до 100 м3. Это зависит от конструкции самой башни. Столь огромные размеры в большей степени характерны для промышленных сооружений.
Опора водонапорной конструкции обычно изготавливается из особо прочной стали. Иногда может применяться другой строительный материал. Бывают случаи, когда водонапорная башня строится из кирпича или изготавливается с помощью железобетона.
Водонапорные башни оснащаются специальными контролирующими устройствами и особой измерительной системой. Благодаря этому можно четко отслеживать количество воды в резервуаре. Такая система также позволяет выводить необходимые данные на ПУ в операторской, и тем самым предупредить возможность переполнения резервуара.
В оборудование данной конструкции также включены трубы, выполняющие отвод и подачу воды. Вода поступает в резервуар с помощью специальных насосов, откачивающих ее из скважин. Схема действия насоса водонапорного сооружения очень проста.
Для закачки воды в резервуар используется насосная станция . Она осуществляет закачку воды в резервуар, до того момента, пока специальное устройство не даст сигнал, свидетельствующий о переполнении резервуара. В этом случае контрольная система срабатывает и насос перестает работать.
По мере опустошения резервуара, механизм снова и снова приводится в действие.
Основные преимущества водонапорной башни
Главным достоинством водонапорной конструкции является ее автономность. В случае возникновения непредвиденной ситуации, связанной с перебоями электроэнергии, водонапорное сооружение станет единственным верным решением. Особенно это актуально и необходимо в тех районах, где есть большое количество потребителей воды.
Кроме того, воды никогда не бывает много, а водонапорная башня способна обеспечить ее запас. Именно поэтому данная конструкция в настоящее время не просто не утратила свою актуальность, но и имеет все большую популярность.
Наиболее часто можно встретить водонапорные башни системы Рожновского, выполненные по типовому проекту. Башни Рожновского вместимостью 15, 25, 50м 3 обеспечивают водоснабжение небольших поселений, заводов и фабрик, железнодорожных станций, животноводческих и птицеводческих комплексов, МТС и др.
Удачная конструкция Рожновского 30-х годов прошлого столетия, по сей день служащая верой и правдой, включает переливную трубу, как элемент минимальной автоматизации, предотвращающий переполнение башни. При визуальном контроле за переливом все же невозможно избежать потерь артезианской воды и, соответственно, энергии, затраченной на ее подъем.
Современные средства автоматизации позволяют контролировать уровень воды в башне и производить своевременное включение и выключение насосов, обеспечивая их безопасную работу, энергосбережение и т.д. Но, нередко, как бы это парадоксально ни было, пользователь, оборудовавший водонапорную башню современными средствами автоматизации, продолжает уповать на переливную трубу, как окончательное средство от переполнения. Очевидно, проблема заключается в отказе автоматизированных систем, в основном, приборов контроля уровня. Последствие от бездействия системы контроля уровня, включая и саму переливную трубу, иногда можно увидеть зимой в виде огромной наледи, свисающей с водонапорной башни.
Имея достаточно широкое рыночное предложение приборов контроля уровня, встает вопрос о правильном выборе датчика уровня.
Предлагаются:
- Поплавковые датчики (скользящие по штоку, наклонные, всплывающие подвесные);
- Емкостные датчики, врезаемые в стенку резервуара;
- Емкостные датчики, врезаемые в крышку резервуара,
- Бесконтактные ультразвуковые датчики;
- Кондуктивные датчики;
- Гидростатические датчики уровня;
- Гидростатические датчики давления.
Пожалуй, сразу можно отклонить датчики, устанавливаемые путем врезки в стенку резервуара из-за наледи, которая образуется зимой на внутренних стенках опоры и танка, толщина которой может достигать 30см и служить естественным теплоизолятором в необогреваемой башне Рожновского. Это емкостные датчики, вторые по списку.
Следом - пятые по списку кондуктивные датчики. При понижении температуры проводимость воды сильно снижается, а при появлении легкого обледенения на металлическом щупе кондуктивного датчика, его чувствительность сводится к нулю, т.к. лед является диэлектриком.
Особо нужно отнестись к датчикам, которые устанавливаются сверху: на крыше или под крышей башни. Для их установки необходимо провести наверх кабель, приняв меры по исключению обрыва из-за обледенения, порывов ветра, механических и других воздействий. При соблюдении всех условий нормально могут функционировать четвертые по списку бесконтактные ультразвуковые уровнемеры жидкости , но только те из них, которые гарантируют стабильность при температурах ниже 0С. Ультразвуковые датчики среди прочих, здесь упомянутых, отличаются высокой стоимостью.
Емкостные датчики, врезаемые в крышу танка. Для контроля верхнего и нижнего уровня потребуется два датчика с соблюдением правил по прокладке кабеля наверх. Датчики имеют длинные зонды; для контроля нижнего уровня потребуется зонд, соответствующий высоте танка. Стоимость данного решения довольно высока, приближается, а то может и превысить стоимость ультразвукового метода.
Из поплавковых датчиков работоспособен всплывающий тип, но обмерзает и он, особенно, датчик верхнего уровня, когда поплавок свободен при пониженной воде.
Уровнемеры такого типа также используются для непрерывного измерения давления среды. Основные же задачи, решаемые при помощи данных уровнемеров: Оценка уровня жидкостей в больших стационарных резервуарах-хранилищах.
- напряжение питания Uпит = 230В AC 50/60 Гц
- выходное напряжение для подключаемых датчиков (клемма 4) Uo = 30В DC, ток нагрузки макc. 70мА
- выходное реле NO-NC 250В AC 8A, AC1
| Техотдел компании РусАвтоматизация
Дата публикации статьи: 2014-07-14 |
|
||||
Стоит сказать, что водонапорная башня рожновского изготавливается на 
