Насосы и насосные станции

Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2018

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
ИМЕНИ ПЕРВОГО ПРЕЗИДЕНТА РОССИИ Б. Н. ЕЛЬЦИНА

Ю. В. Аникин, Н. С. Царев, Л. И. Ушакова

НАСОСЫ  
И НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ

Учебное пособие

Рекомендовано методическим советом  
Уральского федерального университета 
в качестве учебного пособия для студентов вуза, 
обучающихся по направлению подготовки 
08.03.01 «Строительство»

УДК 621.65(075.8)
ББК 31.56я73
 
А67

Ре це нз е н т ы:
И. Э. Иохвидов, директор филиала концерна  
ООО «КСБ» (KSB AG) в г. Екатеринбурге;
А. Д. Панкратов, главный инженер ООО «Акви ТЭК»

Нау чный р еда к тор
кандидат технических наук, доцент В. И. Аксенов

ISBN 978-5-7996-2378-4 
© Уральский федеральный университет, 2018

А67
Аникин, Ю. В.
Насосы и насосные станции : учеб. пособие / Ю. В. Аникин, Н. С. Царев, 
Л. И. Ушакова ; [науч. ред. В. И. Аксенов] ; М-во образования и науки Рос. Федерации; Урал. федер. ун-т. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2018. — 138 с.

ISBN 978-5-7996-2378-4

Приведены общие сведения о насосах, насосных агрегатах, насосных установках и 
насосных станциях, рассмотрены особенности применения центробежных насосных 
агрегатов и их насосных установок для подачи воды и сточных вод, описаны принципы технологического проектирования насосных станций систем водоснабжения и 
водоотведения. Представлены методические указания по курсовому проектированию 
по дисциплине «Насосы и насосные станции». В  приложениях дана информация справочного характера.
Для студентов очной, очно-заочной и заочной форм обучения по профилю «Водоснабжение и водоотведение» направления подготовки 08.03.01 «Строительство»; для 
слушателей программ повышения квалификации и профессиональной переподготовки; 
для инженеров-проектировщиков насосных станций систем водоснабжения и водоотведения.
УДК 621.65(075.8)
ББК 31.56я73

На обложке:
насосная станция системы водоснабжения Екатеринбурга

Оглавление

Предисловие 
6

Введение 
7

Глава 1. Классификация насосов 
13
1.1. Общие положения 
13
1.2. Объемные насосы 
13
1.3. Динамические насосы 
19

Глава 2. Особенности центробежных насосов, насосных агрегатов  
и насосных установок 
28
2.1. Параметры центробежных насосов, насосных агрегатов  
и насосных установок 
28
2.2. Устройство и принцип действия центробежных насосов 
36
2.3. Основные конструктивные элементы центробежных насосов 
37
2.3.1. Подводы 
37
2.3.2. Рабочие колеса 
38
2.3.3. Отводы 
39
2.3.4. Уплотнения 
40
2.3.5. Подшипники 
47
2.4. Регулирование работы центробежных насосных агрегатов  
и насосных установок 
48
2.5. Кавитация в центробежных насосах и насосных установках 
54
2.5.1. Общие сведения о кавитации и причинах ее возникновения 
54
2.5.2. Последствия кавитационных воздействий и их минимизация 
56
2.5.3. Показатели для оценки кавитационных воздействий 
58

Глава 3. Технологическое проектирование насосных станций  
систем водоснабжения 
64
3.1. Системы водоснабжения городов и промышленных предприятий 
64
3.1.1. Типы систем водоснабжения 
64
3.1.2. Назначение насосных станций в системах водоснабжения 
65
3.1.3. Категории надежности насосных станций в системах 
водоснабжения 
66

3.2. Определение технологических параметров насосных станций  
систем водоснабжения 
70
3.2.1. Определение подачи и полного напора насосных станций 
I подъема 
70
3.2.2. Определение подачи и полного напора насосных станций 
II подъема 
73
3.3. Выбор количества рабочих и резервных насосных агрегатов 
для насосных станций систем водоснабжения 
79
3.4. Выбор способа установки насосных агрегатов для насосных  
станций систем водоснабжения 
81
3.5. Расчет и конструирование всасывающих и напорных водоводов 
и трубопроводов для насосных станций систем водоснабжения 
86
3.6. Компоновка зданий, сооружений и оборудования насосных  
станций водоснабжения 
90
3.6.1. Объемно-планировочные решения для насосных станций  
систем водоснабжения 
90
3.6.2. Размещение насосных агрегатов и вспомогательного  
оборудования на насосных станциях систем водоснабжения 
92
3.6.3. Выбор подъемно-транспортного оборудования 
94
3.6.4. Размещение запорной арматуры 
96
3.6.5. Выбор запорной арматуры 
96
3.6.6. Размещение обратных клапанов 
98
3.6.7. Размещение монтажных вставок 
100
3.6.8. Размещение расходомеров-счетчиков 
101
3.6.9. Организация мест для обслуживания оборудования  
и арматуры 
103
3.6.10. Монтаж трубопроводов 
103
3.6.11. Устройство сборных (дренажных) приямков 
104

Глава 4. Технологическое проектирование насосных станций  
систем водоотведения 
105
4.1. Назначение насосных станций в системах водоотведения городов 
и промышленных предприятий 
105
4.2. Категории надежности насосных станций в системах водоотведения 105
4.3. Выбор количества рабочих и резервных насосных агрегатов 
для насосных станций систем водоотведения 
106
4.4. Выбор способа установки насосных агрегатов для насосных станций 
систем водоотведения 
108
4.5. Расчет и конструирование всасывающих и напорных трубопроводов 
и водоводов для насосных станций систем водоотведения 
108
4.6. Компоновка зданий, сооружений и оборудования насосных  
станций систем водоотведения 
114
4.6.1. Объемно-планировочные решения для насосных станций  
систем водоотведения 
114

4.6.2. Размещение насосных агрегатов, вспомогательного  
оборудования, арматуры и трубопроводов  
на насосных станциях систем водоотведения 
114
4.6.3. Устройство и оснащение технологическим оборудованием 
приемных резервуаров для сточных вод 
115
4.7. Технологическое проектирование насосных станций  
бытовых сточных вод 
121
4.7.1. Определение подачи и полного напора насосных станций  
бытовых сточных вод 
121
4.7.2. Компоновка зданий насосных станций бытовых сточных вод 
124
4.7.3. Размещение вспомогательного оборудования на насосных 
станциях бытовых сточных вод 
127
4.8. Особенности устройства насосных станций для перекачки  
малых объемов сточных вод 
128

Приложение 1. Единицы величин, применяемые в технологическом  
проектировании систем водоснабжения и водоотведения 
130

Приложение 2. Множители и приставки для обозначения десятичных кратных 
и дольных единиц и их наименования  
133

Приложение 3. Соотношение различных физических единиц 
134

Предисловие

Вступивший в силу новый федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования 08.03.01 «Строительство»* требует от 
образовательных учреждений разработки и внедрения образовательных программ, в результате освоения которых у выпускников будут сформированы 
профессиональные компетенции, основанные на положениях профессиональных стандартов. Одно из обязательных условий успешного достижения этой 
цели — наличие необходимой учебной литературы.
Сегодня при освоении образовательных программ по направлению подготовки «Строительство» по профилю «Водоснабжение и водоотведение» студенты испытывают недостаток в соответствующей литературе, в частности 
в литературе, посвященной насосам и насосным станциям. Большинство общеизвестных учебников и учебных пособий по этой тематике издано 20–30 лет 
назад, и они все еще актуальны, особенно при изучении фундаментальных вопросов транспортирования воды и сточных вод. Однако основы технологического проектирования насосных станций в этой учебной литературе изложены 
на базе теперь уже устаревших строительных нормативов.
Между тем за последние десятилетия в России введены в действие новые 
государственные стандарты, нормативно-правовые и нормативно-технические 
документы, касающиеся насосов и насосных станций. Кроме того, значительно 
расширилась номенклатура производимого насосного оборудования, стали 
широко применяться новые средства автоматизации для регулирования параметров работы насосов, изменились архитектурно-строительные решения для 
насосных станций. За эти годы также было создано разнообразное вспомогательное оборудование, сопутствующее насосам и насосным станциям.
В предлагаемом учебном пособии авторы постарались уделить внимание 
всем перечисленным вопросам, с тем чтобы восполнить имеющиеся пробелы 
в учебной литературе по насосам и насосным станциям. 

*1 Бакалавриат по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство» [Электронный ресурс] : федер. гос. образовательный стандарт высш. образования : утв. приказом М-ва образования и науки Рос. Федерации от 31.05.2017 г. Доступ из справ.-правовой системы «Техэксперт» 
(дата обращения: 10.01.2018).

ВВЕДЕНИЕ

Человек давно начал создавать специальные устройства для подъема воды 
на высоту. Одним из первых механизмов для забора и последующей подачи 
воды была нория — деревянное колесо с черпаками, частично погруженное 
в реку и приводимое в движение потоком воды (рис. 1).
При вращении колеса нории вода зачерпывалась из реки, поднималась 
наверх и переливалась в деревянную емкость, откуда по желобам поступала 
в акведуки 1 и далее по ним отводилась для орошения полей.
По одной из версий 2, нории были изобретены около V–IV вв. до н. э. в Индии. К началу I в. до н. э. такие устройства появились в западных странах, во 
II в. до н. э. получили широкое распространение в Китае, в V в. н. э. — в странах 

1 Акведýк (фр. aqueduc, от лат. aquaeductus) — водовод для подачи воды самотеком к местам 
ее использования из расположенных выше природных источников. Акведуки представляют 
собой открытые надземные или подземные перекрытые каналы, желоба и т.  п.
2 Needham J. Science and civilization in China. L. : The syndics of the Cambr. univ. press, 1965. 
Vol. 4 : Physics and physical technology, pt. II : Mechanical engineering. Р. 356–362.
3 Ibid. Fig. 593.

Рис. 1. Нории3

Восточного Средиземноморья и затем, в XI в. н. э., в странах Северной Африки 
и Пиренейского полуострова.
В эпоху Античности нории строили диаметром до 12 м. В эпоху Средневековья диаметр норий и соответственно высоту подъема воды удалось значительно увеличить 4. Так, одна из норий, сохранившихся с X в. н. э. до настоящего 
времени на реке Оронт в г. Хама (Сирия), имеет диаметр 20 м.
В современном понимании нории не являются насосами 5. Однако они имеют к насосам прямое отношение, поскольку так же, как и насосы, обеспечивают 
создание потока воды. Кроме того, с развитием науки и техники водяные колеса, схожие по конструкции с нориями, стали применять в качестве приводов 6 
поршневых насосов, которыми откачивали шахтные (грунтовые) воды при 
разработке месторождений полезных ископаемых (рис. 2).
Одна из первых конструкций поршневого насоса была разработана более 
чем две тысячи лет назад александрийским инженером Ктесибием (рис. 3).
Древнеримский архитектор, инженер и теоретик архитектуры Витрувий 
описывает насос Ктесибия следующим образом:
«1. Теперь следует сказать о водоподъемной машине Ктесибия. Ее делают из 
меди. В ее основании, на небольшом расстоянии друг от друга, ставят парные 
цилиндры с трубками, соединяющимися наподобие вилки и сходящимися в сосуд, помещенный посередине. В этом сосуде в верхних соплах трубок делают 
точно пригнанные клапаны; они, закрывая отверстия сопел, не дают вернуться 
тому, что было выжато в сосуд вдуванием.
2. Сверху сосуда пригнан колпачок в виде опрокинутой воронки, соединенный с сосудом штырем с пропущенным в нее [воронку] шплинтом, чтобы 
сила вдуваемой воды не заставила колпачок подняться. Над этим колпачком 
прилажена торчащая кверху трубка, называемая тубой. У цилиндров же, ниже 
нижних сопел трубок, имеются клапаны, вложенные сверху отверстий, находящихся в их дне.
3. Таким образом, когда гладко выточенные на токарном станке поршни, смазанные маслом и вставленные в цилиндры, приводятся сверху в движение стержнями и рычагами, то они, при закрывании клапанами отверстий, сдавливают 
находящийся в цилиндрах воздух с водой и толкают воду, вдувая ее давлением 
через соплы трубок в сосуд, откуда приемный колпачок выдувает ее вверх по 

4 Noria : Water wheel [Electronic resource] // Encyclopedia Britannica : [website]. URL: 
https://global.britannica.com/technology/noria (date of access: 10.01.2018).
5 Насос — машина (механическое устройство), включающая в себя всасывающий и нагнетательный присоединительные патрубки и выступающие части своих валов, предназначенная 
для создания потока жидкой среды.
6 Привод насоса — машина, снабжающая насос механической энергией. Приводом может 
быть электродвигатель, турбина, гидравлический привод, пневматический привод, двигатель 
внутреннего сгорания и пр.

трубке, и таким образом вода подается из водоема, стоящего на более низком 
уровне, в водометы» 7.
Примерно в тот же период, когда Ктесибием был создан поршневой насос, 
появился архимедов винт, или кохлея (улитка) (рис. 4).

7 Витрувий. Десять книг об архитектуре / пер. Ф. А. Петровского. Репринт. изд. М. : Архитектура-С, 2006. C. 196–197.
8 Agricola G. De re metallica / transl. by H. C. Hoover and L. H. Hoover. N. Y. : Dover Publications, 
1950. Р. 189.

Рис. 2. Устройство поршневого насоса с приводом от водяного колеса8