Решения для скважинного водозабора на примере водоканала г. Екатеринбург

В последние годы федеральные и муниципальные власти направляют значительные усилия и средства на реорганизацию и улучшение водопроводно-канализационного хозяйства. Предпринимаемые меры нацелены и на сокращение издержек, которые несут водоканалы вследствие эксплуатации энергетически не эффективного и морально устаревшего оборудования.

Для решения вопроса компанией ГРУНДФОС были разработаны программы модернизации региональных коммунальных предприятий, предусматривающие реконструкцию объектов с упором на экономию электроэнергии. Примером реализации этой программы является МУП «Водоканал» г. Екатеринбурга, где в 2016 г. началась модернизация подземных водозаборов.

Передовой город

Водопровод в Екатеринбурге появился в 1925 г. Его мощность составляла 100 000 вёдер в день, что в современных единицах измерения эквивалентно 1229,9 м3. Вода добывалась из четырёх скважин и поступала в 14 водоразборных будок по подземным трубам общей длиной 17 км. На случай аварий был предусмотрен бак для хранения запаса воды объёмом 369 м3. Предприятие стремительно развивалось. Уже в 1930 г. появились насосная станция первого подъёма с водозабором из Верх-Исетского пруда, станция второго подъёма и два резервуара чистой воды по 500 м3 каждый. Ежедневная производительность водопровода увеличилась до 17 000 м3 в день.

Сегодня в ведении предприятия МУП «Водоканал» г. Екатеринбурга находятся:

• 3 фильтровальные станции общей мощностью 550 тыс. м3/сутки;
• 2 аэрационные станции для очистки сточных вод, производительностью 650 тыс. м3/сутки;
• 1602,63 км сетей водоснабжения, 281 насосная станция третьего и четвёртого подъёма, 59 артезианских скважин, 16 водонапорных башен;
• 1220,99 км сетей водоотведения и 45 канализационных насосных станций;
• 3 водохранилища с гидроузлами.

Александр Ковальчик, генеральный директор МУП «Водоканал» г. Екатеринбурга, отмечает, что за более чем 90-летнюю историю предприятие накопило серьёзный научный и технологический потенциал. «К нам приезжают из-за границы изучать внедрённые в Екатеринбурге технологии. Учатся, удивляются, что такие инновации в принципе возможны. Водоканал Екатеринбурга занимает одно из первых мест после Московского и Питерского водоканалов по применяемым технологиям», – комментирует руководитель.

Катализатором нововведений стала муниципальная программа «Энергоэффективный город Екатеринбург», принятая на 2014–2016 гг., а также проект «Развитие инфраструктуры водоснабжения и водоотведения» на 2014–2025 гг. Часть мероприятий по повышению энергоэффективности МУП «Водоканал» г. Екатеринбурга уже проведена, например, модернизированы канализационные насосные станции. По программе «Энергоэффективный город» на КНС установлены насосы GRUNDFOS серий S и SE, оснащённые современными двигателями класса энергоэффективности IE3. Модели SE дополнительно укомплектованы преобразователями частоты, позволяющими автоматически регулировать производительность насоса в зависимости от потребностей системы. Такое решение позволило сэкономить до 8% электричества на каждой станции. Ежегодная экономия благодаря внедрённому решению составила 1,5 млн руб.

За системой водоотведения последовала модернизация системы водоснабжения, а именно скважин. Важным этапом на пути к экономии стал аудит скважинного водозабора от компании «ГРУНДФОС» – инструмент, направленный на оценку потенциала сбережения ресурсов и разработку плана мероприятий по повышению энергетической эффективности. Исследование провели на одной скважине, по результатам анализа установленное оборудование заменили на модель SP. Это позволило пятикратно сократить потребление электроэнергии. В итоге МУП «Водоканал» запланировал дальнейшую модернизацию скважин на основании результатов проведения аудитов специалистами компании «ГРУНДФОС».

Оптимизация энергопотребления скважин

Организация подземного водозабора – одна из самых сложных технических задач в водоснабжении. Рабочая скважина должна бесперебойно обеспечивать заданное количество воды с высоким качеством. «Получение реальных гидрогеологических характеристик скважин для оптимального выбора надёжного и эффективного водоподъёмного оборудования – довольно трудоёмкий и дорогостоящий процесс. Специально для его упрощения инженеры «ГРУНДФОС» разработали программный продукт, позволяющий смоделировать процесс водозабора подземных вод на основании данных конкретной скважины», – поясняет Игорь Кинаш, заместитель директора Департамента по реализации проектов ООО «ГРУНДФОС».

Суть проекта заключается в следующем: эксперты компании выезжают на объект, где анализируют действующую систему и выясняют причины высоких показателей энергопотребления. Как правило, неэффективность работы скважинных водозаборов объясняется устаревшими и/или неправильно подобранным оборудованием, неконтролируемым понижением уровня грунтовых вод и потерями давления в распределительной сети. Все перечисленные проблемы были выявлены при аудите скважины № 1645 МУП «Водоканал» г. Екатеринбурга, которая обеспечивает подачу воды в 19 водоразборных колонок и 96 индивидуальных жилых домов.

Процедура аудита проходила в несколько этапов, включая:

• встречу специалистов МУП «Водоканал» и «ГРУНДФОС» и согласование потенциальных возможностей для экономии энергии;
• получение от предприятия профилей нагрузки и географического расположения скважины;
• работы на объекте: выполнение экспертами «ГРУНДФОС» замеров рабочих параметров существующих насосов, уровня воды и других характеристик скважины;
• подбор оборудования;
• построение различных моделей работы скважинного водозабора, презентацию результатов заказчику;
• модернизацию водозабора, снижение энергопотребления при добыче и распределении воды.

По результатам исследований существующий насос заменили на скважинный насос GRUNDFOS модели SP 14-8. При одинаковых значениях номинальной подачи разница в мощностях составила 8,8 кВт: 11 кВт против 2,2 кВт соответственно.

Приведём расчёт экономии исходя из существующего тарифа за электроэнергию в размере 4,21 руб./кВт∙ч:

Максимальное потребление было зафиксировано в июне 2013 г. – когда за месяц насос проработал 333 часа. Затраты на электроэнергию в тот период составили: 333 ч х 11 кВт х 4,21 руб./кВт∙ч = 15 421,23 руб. А при работе нового оборудования расходы были бы равны: 333 ч х 2,2 кВт х 4,21 руб./кВт∙ч = 3084 руб.

При минимальном потреблении, зафиксированном в феврале 2014 г., оборудование отработало 128 часов, израсходовав 1408 кВт электроэнергии. Затраты коммунального предприятия тогда составили 5927,68 руб. В то время как при функционировании нового насоса потребление было бы равно 281 кВт, а плата – 1185,5 руб. соответственно.

В ходе аудита эксперты выявили, что средние затраты предприятия в месяц на электроэнергию, потребляемую старым скважинным насосом, составляли 10 000 руб. После замены его на модель SP эти цифры снизились до 2000 руб. Экономия составила 8000 руб., и насос окупился всего за год. «Преимуществом выбранного решения стала не только энергоэффективность, но и кратчайшие сроки поставки благодаря производству насоса на заводе GRUNDFOS в Подмосковье: реализация проекта заняла всего 2 недели. Наличие локальной производственной площадки является огромным плюсом и для эксплуатации: комплектующие для сервисного обслуживания не нужно долго ждать, они всегда готовы к заказу», – говорит Вадим Кузнецов, технический директор МУП «Водоканал» г. Екатеринбурга.

Результат на долгие годы

Проводя любой экономический расчёт, необходимо учитывать и срок службы оборудования. По словам Игоря Заруднева, начальника цеха насосных станций и скважин МУП «Водоканал» г. Екатеринбурга, в скважине № 1645 насосы «изнашивались» в среднем за год, новая модель же уже проработала почти этот же срок без нареканий и проблем. Гарантия на насосы SP составляет 2 года, а заявленный срок эксплуатации – 10 лет. Но, как показывает практика, на деле оборудование служит гораздо дольше: в ведении водоканала находится насос SP, эксплуатирующийся с 1996 года, и две модели, работающие с 2008 г. «Таких показателей удалось добиться за счёт исполнения внутренних и внешних элементов оборудования из высококачественной нержавеющей стали и подшипников восьмигранной формы. Подобные решения обеспечивают устойчивость насосов к коррозии и абразивному износу. Дополнительно подшипники смазываются и охлаждаются перекачиваемой водой, что предупреждает накопление в них песка», – поясняет Игорь Кинаш (ООО «ГРУНДФОС»).

Новый насос SP оснащён устройством комплексной защиты электродвигателя MP204, которое положительно влияет на надёжность и срок службы всей скважины. Блок МР204 обеспечивает измерение и контроль таких параметров, как перегрузка, «сухой ход», перенапряжение или низкое напряжение, перегрев, чередование и пропадание фаз, дисбаланс тока, коэффициент мощности, гармонические искажения, сопротивление изоляции при старте, часы работы и контроль количества пусков. Электронные устройства могут эксплуатироваться совместно с системой контроля Grundfos GO и интегрироваться в систему дистанционного управления Grundfos Remote Managment (GRM). GRM обеспечивает круглосуточный контроль параметров оборудования, что приводит к оптимизации работы и снижению затрат на сервисное обслуживание: любую аварийную ситуацию можно вовремя предупредить и оперативно предотвратить. Системы МР204, так же, как и скважинные насосы линейки SP, производятся на заводе «ГРУНДФОС Истра».

                               

Опыт МУП «Водоканал» г. Екатеринбурга может послужить примером для водопроводных предприятий всей России. Надёжное, эффективное и долговечное насосное оборудование – это не только путь к снижению издержек, но и повышению качества водоснабжения и водоотведения в целом.


Пресс-служба МЦ Armtorg по материалам ООО «ГРУНДФОС»