1 стр. из 1

Мы настолько привыкли к тому, что, открывая кран на кухне или нажимая на рукоять колонки на даче, получаем чистую воду, что не задумываемся, откуда она берется, сколько усилий требуется для ее непрерывной подачи нам, потребителям. Между тем работа по водообеспечению и, соответственно, водотведению достаточно сложна, ответственна и требует серьезной подготовки и технического оснащения.

Процесс водоснабжения упрощенно выглядит следующим образом: через водозабор или из скважин вода поступает на водопроводные станции 1 и 2 подъема, где проходит водоподготовку, т. е. производится очистка от механических примесей, химическая и биологическая очистка. На всем протяжении технологических процессов производится многоступенчатый контроль как лабораторный, так и проборами техконтроля. Поэтому на выходе из водопроводной станции в сеть вода гарантированно отвечает всем жестким требованиям по качеству питьевой воды. Далее наступает черед водопроводных сетей и повысительных водопроводных насосных станций (ПВНС), которые, собственно, и перекачивают воду в наши квартиры. При этом необходимо обеспечить достаточный напор и расход на верхних этажах зданий, предусмотреть пиковые ситуации, например, тушение пожара.

Основными задачами водоснабжающей организации являются обеспечение доставки воды надлежащего качества и снижение эксплуатационных затрат. Для этого необходимо использовать современные качественные и долговечные материалы, стойкие к воздействию среды с обеспечением максимальной экономии энергии. При этом нельзя забывать о том, что сети, станции и сооружения необходимо защищать от несанкционированного проникновения.

В конце 2003 г. ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» проводило эксперимент по установке на одной из ПВНС Васильевского острова системы кондиционирования воды. Данная система разрабатывалась и устанавливалась ООО НПФ «Винко» и представляла собой блок фильтров, систему УФО обеззараживания и системы управления.

Поскольку система фильтров достаточно объемна и с трудом вписывалась в помещение, нашей организации была поставлена задача выполнить ремонт ПВНС, заменить обоудование, запорно-регулирующую арматуру и трубопроводы, разработать систему автоматики и электроснабжения, отвечающих современным требованиям.

Требования ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» по электрике и АСУ были следующими:
 - обеспечить электроснабжение станции по первой категории;
 - с целью повышения надежности работы станции установить устройство АВР;
 - силовую электроаппаратуру насосов, задвижек, вентиляции и др. расположить в стандартных НКУ со степенью защиты не менее IP54;
 - обеспечить регулировку производительности насосов за счет применения преобразователей частоты;
 - обеспечить учет электроэнергии с помощью двухтарифных счетчиков электроэнергии, при необходимости обеспечить отдельный учет электроэнергии на обогрев;
 - систему автоматики построить на базе программного логического контроллера.

Кроме того было необходимо обеспечить автоматическое управление всеми имеющимися на станции насосами и задвижками, а также автоматическое поддержание давления на выходе станции; обеспечить контроль следующих параметров:
 - давление на выходе ПНС — 2 шт.;
 - давление на входе ПНС — 2 шт.;
 - расход ПНС — 2 шт.;
 - токи насосных агрегатов.

В системе автоматики следовало предусмотреть канал связи с удаленным диспетчерским пунктом для передачи информации о состоянии оборудования и управления станцией с диспетчерского пункта с целью поддержания давления в диктующей точке.

Также требовалось подобрать насосные агрегаты в соответствии с гидравлическими расчетами и оснастить их преобразователями частоты (ПЧ).

Для чего нужен ПЧ?

В последние годы на объектах «Водоканала Санкт-Петербурга» широкое применение получила технология частотного регулирования производительности насосных агрегатов (Н/А), являющаяся общепризнанным эффективным средством решения задач ресурсо- и энергосбережения. Несмотря на все разнообразие существующих систем частотного регулирования, принцип их работы заключается в поддержании заданного давления на выходе станции за счет изменения режима работы насосного агрегата (изменение скорости вращения).

Как показывает практика, на водопроводных насосных станциях в режиме круглосуточного функционирования в качестве регламентных принимаются две уставки выходного давления: для дневного и для ночного времени суток.
Разница между их абсолютными значениями может достигать 20–30% от значения «дневной» уставки.

Очевидно, что экономия при таком способе регулирования достигается за счет исключения дополнительных динамических потерь в регулирующей запорной арматуре.

Наряду с регулированием по двум уставкам выходного давления существует более экономичный способ частотного регулирования — поддержание давления по Q-H характеристике сети. При этом дополнительная экономия достигается за счет снижения динамических потерь в самой гидравлической сети.

Рассмотрим Q-H характеристики насоса и сети, представленные на рисунке 1. Как видно из графиков, при изменении нагрузки сети в пределах рабочей зоны регулирование выходного давления по характеристике сети может существенно увеличить эффективность по сравнению с частотным регулированием по двум уставкам. Дополнительная экономия может достигать 30–60% от экономии при частотном регулировании по двум уставкам.

Из представленных графиков видно, что экономия от применения частотного регулирования по характеристике сети зависит от «кривизны» этой характеристики (динамических потерь), и чем больше динамические потери, тем экономия будет значительней.

Возникает вопрос: почему частотное регулирование по характеристике сети практически не применяется на водопроводных насосных станциях?

 Причин несколько: трудности получения исходных данных, не на всех водопроводных станциях установлены расходомеры для определения рабочих расходов, очень редко на сетях есть диктующие точки, сложность «построения» самой характеристики сети, так как нет отработанной методики, топология сетей может быть сложной, нагрузки на различных участках могут быть неравномерными как по значению, так и по времени, сложность реализации частотного регулирования по характеристике сети, так как алгоритмы управления сложнее, чем при регулировании по двум ставкам.

Любого заказчика волнует вопрос окупаемости вложенных средств. Принятие решения о применении частотного регулирования невозможно без оценки эффективности.

Эффективность частотного регулирования зависит от следующих факторов:
 - динамической характеристики сети (чем больше динамические потери, тем более эффективным будет применение частотного регулирования по характеристике сети);
 - характеристики насосного агрегата (насосный агрегат может быть переразмеренным по мощности, и чем больше данная характеристика, тем выше будет экономия).
Задачу определения эффективности частотного регулирования можно разделить на следующие этапы:
 - построение Q-H характеристики гидравлической сети;
 - построение суточного графика нагрузки станции;
 - построение модели насосного агрегата (насоса и электродвигателя);
 - определение суммарной разницы потребляемой энергии насосным агрегатом при номинальной частоте вращения и при частотном регулировании по среднесуточному графику нагрузки сети.

Поскольку в процессе работ по ремонту станции, оборудование и трубопроводы заменялись на 100%, были реализованы все пре-имущества системы.

В качестве насосных агрегатов был выбран моноблочный насос Hydro 4-CR 15-3, управление которым осуществлялось с помощью преобразователей частоты Vacon 2,2, данные о давлении и расходе в напорных линиях снимались с помощью датчиков давления Сerebar и расходомеров «Взлет».

Таким образом, были предусмотрены различные варианты работы системы, для чего введены байпасные линии и возможность работать с двух независимых входов на два выхода.

Некоторые сложности вызвало то, что строительно-монтажные работы, замена насосов, замена трубопроводов, промывка и т. д. выполнялись в условиях работающей ПВНС.

Разработку проекта электроснабжения и монтажа систем управления выполнило ЗАО «Фирма «Техника». На объекте были произведены следующие работы: замена электроосвещения, электросилового оборудования ПНС с переходом на современную элементную базу, включая АВР и учет, установка системы частотного регулирования насосными агрегатами (4 ПЧ на 4 НА), установка системы автоматизации и КИП ПНС (эл. задвижки, расходомеры, датчики давления, объектная система диспетчеризации по GSM каналу связи, температура в помещении, состояние фильтра, датчики дверей и объема).

Реализация данного проекта по регулированию подачи воды позволило получить экономию электроэнергии до 35%. Исключение прямых пусков двигателя позволило снизить пусковые токи, избежать гидравлических ударов и избыточного давления в магистрали, увеличить срок службы двигателя, насосов и трубопроводов.В результате всех проведенных работ, насосная станция представляет собой объект, отвечающий всем современным требованиям.

Согласно ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» и санитарным нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 содержание железа в питьевой воде не должно превышать 0,3 мг/л. Это соответствует рекомендациям Всемирной организации здравоохранения, стандартам США и некоторых других стран. Несколько более жесткие нормы (0,2 мг/л) приняты в ЕЭС. После реконструкции на выходе станции вода по своим показателям была почти идеальной, например, содержание железа составляло менее 0,1 мг/л при содержании на входе до 0,3 мг/л.

НО!

Когда отобрали пробы воды на последнем этаже соседнего здания, выяснилось, что железа в пробах около 0,27 мг/л! Т. е. по пути на участке от ПВНС по наружным и внутренним сетям здания вода из существующих труб набрала почти столько железа, сколько было на входе. К потребителю вода пришла незначительно лучше.
Вывод, на мой взгляд, достаточно прост: если проводить реконструкцию, то в комплексе, включая и инженерные сети зданий. Им по 15–20 лет, трубы проржавели и т. д. Трубы в зданиях обслуживаются ЖЭКами, в настоящее время устраняются только протечки и порывы. Может внедрение ТСЖ даст свои плоды? Хочется в это верить.

Литература
1. Козлов А. С., Тясто Э. В. «Особенности применения технологии частотного регулирования на водопроводных насосных станциях, определение эффективности». www.vzljot.ru

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!