CC BY
110
Организация строительства и реконструкции КНС в условиях Крайнего Севера
Т.А.Суэтина, И.И.Павлинова, Н.А.Бурдачева
Характерной особенностью населенных пунктов России является наличие разветвленных и весьма протяженных подземных трубопроводов, в частности водоотводящих сетей различного диаметра, которые неизбежно с течением времени подвергаются старению и риску возникновения аварийных ситуаций.
В современных условиях вопросы износа инженерных систем и оборудования становятся актуальными практически во всех регионах страны. Климатические условия значительно осложняют условия эксплуатации сетей. В ряде районов Крайнего Севера, где температура зимой доходит до -50°C, на заболоченных землях в 1970-1980-е годы методом скоростного строительства были возведены поселки нефтяников с использованием канализационных насосных станций (КНС), изготовленных из нержавеющей стали. Эти КНС в ходе эксплуатации сильно изношены и требуют незамедлительной реконструкции. Основными повреждениями являются: коррозия металлических корпусов КНС, частые выходы из строя насосного оборудования при затоплениях машинного зала, высокое энергопотребление насосной техники.
Проект большинства канализационных насосных станций для районов Крайнего Севера в 1980-х годах выполнен научно-исследовательским и проектным институтом СибНИ-ПИгазстрой. Прямоугольные в плане КНС в комплектно-блочном исполнении предполагали к устройству стандартные отечественные насосы типа СМ производительностью 100200 м3/час. Насосное оборудование установлено на минимальной отметке нижнего яруса КНС «под заливом» из приемного резервуара. В соответствии с этим проектом в г. Когалыме построены 10 КНС. В ходе их эксплуатации потребовалась серьезная реконструкция.
Для реконструкции были выбраны насосные агрегаты шведской фирмы ITT FLygt типов 3127, 3127, 3153, 3171 (мощностью от 5 до 9 кВт) с новым запатентованным самоочищающимся рабочим колесом «N». Машинный зал был затоплен и переоборудован в приемный резервуар. Погружные насосные агрегаты, установленные непосредственно в приемный резервуар, обеспечивают надежность работы КНС. Насосы оборудованы термоконтактами, датчиками протечек воды в статорный отсек, а также прибором, обрабатывающим сигналы с датчиков MiniCAS. Поплавковые датчики уровня ENM-10 установлены в приемном резервуаре на различных уровнях старта/стопа насосов. Сигналы с датчиков поступают на панель управления и осуществляют работу КНС в автоматическом режиме. Все сигналы поступают для обработки на центральный диспетчерский пункт.
Установленная мощность оборудования уменьшилась ориентировочно в 2,5 раза за счет устройства правильно подобранных насосных агрегатов с высоким КПД (до 80%). Реновация корпуса КНС выполнена путем армирования и устройства монолитной бетонной конструкции.
По результатам обследования, выполненного специалистами Московской государственной академии коммунального хозяйства и строительства (МГАКХиС), Инженерно-архитектурный центр «Архпроект» (г. Уфа) с использованием рекомендаций МГАКХиС разработал проект «Переоборудование канализационных насосных станций в комплектно-блочном исполнении Q=100-200 м3/ч (с возможностью доведения до Q=700 м3/ч под погружные насосы фирмы <^1удЬ)».
Экономия ресурсов при внедрении погружного насосного оборудования при строительстве либо реконструкции насосных станций позволяет снизить общую сметную стоимость за счет сокращения строительных объемов емкостных сооружений, при этом уменьшается срок строительства. При эксплуатации погружного оборудования происходит экономия энергоресурсов за счет высоких КПД насосных агрегатов и применения высокоэффективных способов регулирования электродвигателей, что повышает управляемость процессов перекачки сточных вод. Экономия на всей конструкции КНС возрастает с увеличением размера станции.
Погружные насосы обеспечивают ряд преимуществ по сравнению с непогружными в отношении конструкции приемного резервуара и общей конструкции насосной станции, поскольку при проектировании уменьшается размер приемного резервуара для заданной подачи насоса благодаря более оптимальной гидравлике и меньшему объему наполнения вследствие укороченных насосных циклов.Совре-менные технологии изготовления электроприводов к погружным насосам позволяют рекомендовать количество пусков 15 раз в час как расчетную величину, обеспечивающую минимальный объем приемных резервуаров в отличие от пятиминутной производительности одного из насосов. Объем приемного резервуара для насосной станции, оборудованной погружными насосами, может быть меньше также и потому, что часть резервных насосов может не устанавливаться в нем, а храниться на поверхности территории станции. Устройство объема, выделенного под машинный зал, не требуется вообще, поскольку сам приемный резервуар является таковым. Уже одно это условие сокращает объем капитальных затрат по строительству подземной части вдвое. При проектировании подобных станций отпадает необходимость
74 1 2010
в верхнем строении станции, или оно может быть сделано меньше и иметь упрощенную конструкцию, поскольку единственными узлами над поверхностью воды в резервуаре является блок электрического управления и грузоподъемное оборудование. Установка погружных насосов характеризуется быстротой и простотой, поскольку нет необходимости в закреплении их анкерными болтами. Стационарная «мокрая» установка «Р» с направляющими штангами и автоматическим присоединением к напорному трубопроводу является основным, базовым вариантом для канализационных насосных станций с погружными насосами. Установка «Р» используется при строительстве и необходимой перекачки сточной жидкости в резервуарах, усреднителях, накопителях и для перекачки осадков сточных вод с концентрацией 1...8%. Аналогичное присоединение к эжекторным аэраторам обеспечивает насыщение растворенным кислородом в аэротенках, биопрудах, водоемах при эффективности аэрации в реальных условиях 0,5.1 кг/(лВт-ч).
Конструкция приемного резервуара должна не только обеспечивать подвод потока к насосам, но также препятствовать образованию в нем осадка, поверхностной пены и мусора. Вентиляция для наземного павильона и приемного резервуара важна, поскольку препятствует накоплению токсичных или взрывоопасных газов.
Эксплуатация канализационных насосных станций на базе погружного оборудования также позволяет экономить энергозатраты. Сам гидроагрегат, будучи сконструированным для обеспечения максимальной надежности и обеспечения невозможности проникновения воды в корпус электродвигателя, обладает минимально коротким валом. Это условие, совместно с оптимальной конструкцией рабочих колес, позволяет достигать высоких КПД насоса (до 87%), что влечет за собой экономию электроэнергии. Кроме того, современные электроприводы поддаются управлению с помощью преобразователей частоты переменного тока. Например, изменения технологических характеристик насоса СР 3531/835 (53-640, 650 мм), 560 кВт, подобранного из условия 0= 4045 м3/ч , H = 20 м, Н , = 40м (см. таблицу).
' геом общ * ^'
Представленные в таблице данные правильно отражают картину изменения удельной электроэнергии на 29,2% в условиях изменения КПД на 31,3% (изменения носят нелиней-
Таблица
Характеристика насосов СР 3531/835
ГГ 1— ra" 1-o 11—1 ITS г •i о X U ru C- £ ii О ОС — Входная мощность, KB 1 Общая КПД, 7= га v VL = ■ ~ II х ш ас 1 £ * | Е- # о ¥ t ^ U.I ■* ■ 01 m I TV
32.. .50 1200,. .4045 гг. .aq 130... 540 55...SO 0.097-.0,137
ный характер). С изменением частоты не только падают расход и напор (по системной кривой характеристики водоводов), но падает и КПД, что редко анализируется специалистами. Тем не менее, сокращение потребления электроэнергии наблюдается в обширном интервале. При повышении общего коэффициента неравномерности от 1,5 до 2 затрачиваемая на перекачку удельная энергия снижается. Степень автоматизации также влияет на сокращение эксплутацион-ных затрат за счет возможности обслуживания автоматизированной сети канализационных насосных станций одной рабочей бригадой. Отсутствие «сухого» машинного зала делает невозможным присутствие в нем рабочих, при этом данные о состоянии насосных агрегатов (сигнализация течи воды в статор, о температуре статора, подшипников и т.д.) и об уровне воды в приемном резервуаре (сигнализация датчиков уровня) могут передаваться с помощью автоматизированной системы управления.
Таким образом, разработанный при участии специалистов МГАКХиС комплексный подход при строительстве или реконструкции канализационных насосных станций в г. Когалыме (современное оборудование, технология перекачки сточных вод, современные методы и решения в строительстве) позволил получить значительный эффект по срокам строительства и реконструкции, а также по энергосбережению (так, например, удельный расход электроэнергии был снижена на 33,5%, а КПД повышен на 32%) и может быть рекомендован для типового строительства на базе современного инженерного оборудования и технологий.
Organization of Construction and Reconstruction of Canalization Pumping Plants in Conditions of the Far North. By T.A.Suetina, I.I.Pavlinova, N.A.Burdacheva
Conception of reconstruction of canalization pumping plants built from type designs in conditions of the North is suggested. Ways of decrease of capital and operating outlays are shown. Designs made with use of modern pumping plunge equipment are suggested. Complex decision of account of economic efficiency of using modern pumping plunge equipment and smooth control of it's switching on which permit the significant reduction of power consumption at reconstruction of canalization pumping plants is shown in practical example in Kogalym.
Ключевые слова: строительство, реконструкция, канализационные насосные станции, энергосбережение
Key words: construction, reconstruction, canalization pumping plants, power saving.
1 2010 75
