CC BY
12
УДК 628.462
doi: 10.55287/22275398 2022 3 61
СМЕТНАЯ СТОИМОСТЬ РЕНОВАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ И ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ ВОДЫ
Д. А. Петербургский
B. А. Орлов
C. П. Зоткин
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), г. Москва
Аннотация
Рассмотрены вопросы, затрагивающие технико-экономические аспекты применения альтернативных технологий бестраншейной реновации ветхих напорных трубопроводов на базе сравнения сметных стоимостей проведения ремонтно-восстановительных работ и экономии затрат электроэнергии при транспортировке воды по трубопроводной сети после проведения работ по ее реконструкции. Объектом исследований является участок трубопроводной сети из железобетона определенной дины и диаметра, для которого в целях определения оптимального технического решения по реновации рассмотрено несколько возможных методов ремонта, позволяющих ликвидировать существующие дефекты. На основе комплексного сравнения различных вариантов проведения ремонтно-строительных работ и расчетов
потребления электроэнергии при заданных параметрах расхода воды и коэффициента полезного действия насосной установки, а также стоимости электроэнергии определены оптимальные технико-экономические показатели эксплуатации трубопроводной системы.
Ключевые слова
бестраншейные технологии, трубопроводы, сметная стоимость, потребление электроэнергии, расход, реновация, реконструкция
Дата поступления в редакцию
20.10.2022
Дата принятия к печати
25.10.2022
Введение
Состояние трубопроводных сетей систем водоснабжения городов и населенных мест как в России, так и за рубежом характеризуется высоким уровне старения, что приводит к утечкам воды и требует широкого применения оперативных бестраншейных методов ремонта [1, 2]. Потери от утечек в сетях холодного водоснабжения в РФ в последние годы составляли порядка 75 млрд. рублей, а затраты на устранение аварий в год в среднем 18,9 млрд. Однако темпы реновации действующих отечественных трубопроводных сетей водоснабжения, где используются современные бестраншейные технологии, подчас оставляют желать лучшего, так как составляют порядка 2 и в лучшем случае 4% в год от протяженности сетей при по-
03
г
м О
-I
м
Э СО
О §
« §
с и
. о
и а
, с
СО о
с; а
а н
0 5
■ 5
<1 ^
. га
03 и
, О
1"
* ;
н *
I- и
а о
* 2
Ш 5
о. О
" £
ш к
с «
1 н
< (и
<х 3
требности порядка 7 - 8%, что позволило бы в ближайшие годы полностью восстановить требуемое состояние и эффективную эксплуатацию трубопроводных сетей [3, 4]. Согласно принятой классификации бестраншейный ремонт трубопроводных коммуникаций может осуществляться путем нанесения на внутреннюю поверхность защитных покрытий (оболочек, мембран, облицовок), протаскиванием в ветхие трубопроводы новых труб или полимерных рукавов (чулков), а также использованием навивочных покрытий и местного (точечного) ремонта [5, 6]. Каждый из представленных методов позволяет ликвидировать те или иные дефекты на трубопроводных сетях. Определяющую роль при этом играют минимальные показатели сметной стоимости проведения ремонтно-восстановительных работ. Однако не менее важной составляющей является возможность уменьшения затрат на транспортировку воды по напорным трубопроводам после проведения строительных работ [7]. Это обстоятельство является существенным аргументом при принятии окончательного решения при выборе соответствующего метода реновации, так как эксплуатационные затраты на электроэнергию могут повлиять на срок окупаемости строительных работ [8].
Методы и материалы
Исследование состоит в выборе оптимальной с экономической точки зрения технологии реновации, обеспечивающей минимальные денежные затраты на ликвидацию соответствующих дефектов, а также в проведении расчетов экономии потребления электроэнергии на восстановленном объекте.
В комплекс рассматриваемых вопросов при составлении сметы входит оценка стоимостных параметров подготовительных, основных и завершающих строительно-технологических операций, как-то: механическая очистка внутренней поверхности трубопровода, опрессовка и дезинфекция.
Первый этап задачи состоял в определении стоимости ремонта дефектных участков железобетонного напорного трубопровода внутренним диаметром 800 мм и длиной 500 м.
По данным теледиагностики констатировано незначительное расхождение отдельных модулей труб вблизи стыков по горизонтали, а также продольных трещин, что явилось причиной подвижек грунта в весенний период года. Количество дефектных стыков на всем протяжении трассы составляет 10 штук, а глубина залегания свода трубопровода от поверхности земли 3 м (рис. 1).
• —■ -Г-77Т--тГ" ---гт
Рис. 1. Эскиз ремонтного участка напорного трубопровода в пределах одного стыка
При проведении сметного расчета учитывается реализация следующего комплекса работ: прочистка скребками; телевизионное инспекционное обследования трубопровода после операции восстановления; опрессовка (гидравлические испытания давлением); дезинфекция трубопровода.
В качестве альтернативных технологий реновации трубопровода рассмотрены четыре следующие.
1. Нанесение сплошного рукавного покрытия Примус Лайн наружным диаметром 780 мм и внутренним 700 мм.
2. Протаскивание в футляр тонкостенных полиэтиленовых труб Полилайнер наружным диаметром 800 мм и внутренним 790 мм (т. е. SDR 26 — отношение наружного диаметра к толщине стенки трубы).
3. Нанесение сплошных облицовок путем протаскивания предварительно сжатой термомеханическим способом (по технологии Свейдж Лайнинг) полиэтиленовой трубы ПЭ 100 диаметром 900 мм, SDR 26 (с внутренним диаметром после реновации 730,37 мм).
4. Отрывка дефектного участка и замена новыми полиэтиленовыми трубами внутренним диаметром 800 мм и наружным 894,8 мм (SDR 17).
Второй этап задачи заключался в проведении расчетов потенциальной экономии электроэнергии при реализации ремонта отдельными альтернативными технологиями.
Расчет произведен для следующих условий:
• расход транспортируемой воды Q: 0,54 м3/с;
• внутренний диаметр старого железобетонного трубопровода: 800 мм;
• протяженность трубопровода l: 500 м;
КПД насосной установки (насоса и электродвигателя) Ц
нас. устан.
: 0,9;
• стоимость 1 кВт.ч для промышленности 5,25 руб.
Величина годовой экономии электроэнергии на единицу длины трубопровода ДЭ^ (кВт.ч в год) после проведения работ по реновации старого трубопровода одним из вышеуказанных альтернативных методов рассчитывается по формуле (1):
ДЭ1м =
9,81-Q3(Ac.|.3p -Анов ) ^нас.уетан.
,
(1)
где
А
стар.
Анов — соответственно коэффициенты удельного сопротивления старого и нового трубопровода (с2/м6) в зависимости от его диаметра (м); 24 и 365 — соответственно количество часов в сутках и дней в году; Цнас.устан. — коэффициент полезного действия насосной установки.
Экономия электроэнергии кВт.ч на транспортировку воды по всей длине I трубопровода в год определяется как ДЭ1м х I.
Результаты и дискуссии
В результате реализации первого этапа исследований установлены следующие затраты по видам работ, полученные в период эксплуатации автоматизированной программы «Стройинформресурс» с учетом текущих цен и индексов пересчета норм НР и СП на июнь 2022 года (табл. 1).
Таблица 1
Стоимостные показатели подготовительных и завершающих работ по рассматриваемым вариантам
Вид работы Сметная стоимость по соответствующей технологии на 2022 год, руб.
Механическая очистка внутренней поверхности трубопроводов диаметром от 600 до 1200 мм в котлованах 69 699,33
Продолжение табл. 1 см. на следующей странице
О
Z м
О
-I
м
D CD
i *
О g
fO S
с со
. о
и а
, с
СО о
с; а
IL Н
0 s
■ S
<1 J
. га
со U
, О
1 s
* ;
н *
I- и
IL О
* 2
ш S
о. О
" £
ш к
с «
1 н
< (U
Ч и
Телевизионное инспекционное обследование трубопровода после промывки с одновременной сушкой трубопровода диаметром 800 мм 513 492,45
Гидравлическое испытание трубопроводов систем отопления, водопровода и горячего водоснабжения диаметром 800 мм 39 974,43
Промывка с дезинфекцией трубопроводов диаметром 800 мм 112 402,02
ИТОГ: 735 568, 23
В табл. 2 представлен сводный перечень вариантов использования альтернативных технологий по степени увеличения сметной стоимости производства строительных работ по реконструкции трубопровода.
Ниже представлены комплексные расчеты по второму этапу исследований.
1. Нанесение сплошного рукавного покрытия Примус Лайн наружным диаметром 780 и внутренним 700 мм. Расчет производится по формуле (1), где величина удельного сопротивления для железобетонной трубы подсчитывается по формуле Аж/б = 0,001732d-5,19, а величина Анов для покрытия Примус Лайн по формуле АПЭ 100 = 0,0004d-5,7276.
В данном случае экономия электроэнергии при транспортировке воды по восстановленному трубопроводу будет 18263,67 кВт.ч, что в денежном выражении составит 95,881 тыс. рублей в год (табл. 3).
2. Протаскивание в футляре тонкостенных полиэтиленовых труб Полилайнер наружным диаметром 800 мм, SDR 26, внутренним 790 мм. Расчет производится также по формуле (1), где величина Анов для покрытия Полилайнер определяется по зависимости Апэ 80 =
Таблица 2
Сравнительная сметная стоимость ремонтных работ по реконструкции трубопровода альтернативными методами
Технология ремонта Сметная стоимость, рублей
1. Нанесение сплошного рукавного покрытия Примус Лайн наружным диаметром 780 мм и внутренним 700 мм 6 245 568,23
2. Протаскивание в футляр тонкостенных полиэтиленовых труб Полилайнер наружным диаметром 800 мм, SDR 26, внутренним 790 мм 8 411 681,57
3. Нанесение сплошных облицовок путем протаскивания предварительно сжатой термомеханическим способом (по технологии Свейдж Лайнинг) полиэтиленовой трубы ПЭ 100 диаметром 900 мм, SDR 26, внутренним после реновации 730,37 мм 10 539 825,45
4. Отрывка дефектного участка и замена новыми полиэтиленовыми трубами внутренним диаметром 800 мм, SDR 17, наружным 894,8 мм
27 709 235,71
В данном случае экономия электроэнергии при транспортировке воды по восстановленному трубопроводу будет 15354,44 кВт.ч, что в денежном выражении составит 96,218 тыс. рублей в год (табл. 3).
Таким образом, по экономии электроэнергии настоящий вариант реновации по сравнению с предыдущим (использование технологии Примус Лайн) практически одинаков, отличаясь на 0,35 %, хотя по сметной стоимости они отличаются на 25,75 %.
3. Нанесение сплошных облицовок путем протаскивания предварительно сжатой термомеханическим способом (по технологии Свейдж Лайнинг) полиэтиленовой трубы ПЭ 100 внутренним диаметром 900 мм, SDR 26.
Расчет производится по специальной автоматизированной программе [9]. Внутренний диаметр восстановленного трубопровода составил 730,37 мм (табл. 3). Экономия электроэнергии в денежном выражении составит 115,797 тыс. рублей в год (табл. 3). В данном случае для расчета удельного сопротивления используется формула -Апэ 100 =
Z м
О
-I
м
D CD
Таблица 3
Сравнительная сметная стоимость ремонтных работ и величины экономии затрат на электроэнергию при реновации трубопровода альтернативными методами
Технология ремонта Экономия электроэнергии на транспортировку воды по всей длине трубопровода в год, кВт.ч Экономия электроэнергии на транспортировку воды в год в денежном выражении, тыс. руб.
1. Нанесение сплошного рукавного покрытия Примус Лайн наружным диаметром 780 мм и внутренним 700 мм 18263,67 95,881
2. Протаскивание в футляр тонкостенных полиэтиленовых труб Полилайнер наружным диаметром 800 мм, SDR 26, внутренним 790 мм 15354,44 96,218
3. Нанесение сплошных облицовок путем протаскивания предварительно сжатой термомеханическим способом (по технологии Свейдж Лайнинг) полиэтиленовой трубы ПЭ 100 диаметром 900 мм, SDR 26, внутренним после реновации 730,37 мм 22056,71 115,797
4. Отрывка дефектного участка и замена новыми полиэтиленовыми трубами внутренним диаметром 800 мм, SDR 17, наружным 894,8 мм 160974,71 845,114
X
S J
* S
н
о со о
fO
■ о
с со
в о
и а
с
СО о
О ю >
с; а
а н
О s
a s
«
га
03 со
о
>s s I (U а
* и л н
|_ и
а о
> Z
ш S
а о
ш н н и
ш к
С га i
« н (U
Z
Ни
4. Отрывка дефектного участка и замена новыми полиэтиленовыми трубами внутренним диаметром 800 мм, SDR 17, и наружным 894,8 мм. В данном случае для расчета удельного сопротивления используется формула Апэ 100 =
Экономия электроэнергии при транспортировке воды по новому трубопроводу будет 160974,71 кВт.ч, что в денежном выражении составит 845,114 тыс. рублей в год (табл. 3).
Таким образом, несмотря на значительные денежные затраты при выполнении строительных работ по отрывке старого трубопровода и замены его новым экономия электроэнергии по данному варианту составит величину от 7,3 до 8,8 раза больше по сравнению с тремя выше рассмотренными альтернативными вариантами, которые по сметным расчетам являются менее дорогими.
Это обстоятельство необходимо учитывать при принятии окончательного решения при выборе соответствующего метода реновации, так как потенциальные эксплуатационные затраты на электроэнергию могут повлиять на срок окупаемости строительных работ. На снижение или увеличение потребления электроэнергии в определенных диапазонах может также повлиять температурный фактор, т.е. температуры окружающей среды в месте прокладки трубопровода, а также воды в источнике водоснабжения.
Выводы
1. Для поиска оптимального варианта проектирования ремонтно-восстановительных работ на напорных трубопроводах, имеющих определенные виды дефектов (повреждений), необходимо руководствоваться результатами комплексных сметных расчетов по ряду альтернативных технологий, способных с одной стороны ликвидировать повреждения на сети и, с другой стороны, обеспечить ее эффективную работу в последующем за счет потенциальной длительной экономии энергозатрат при транспортировке воды.
2. Экономия энергозатрат при транспортировке воды по восстановленному трубопроводу способствует снижению срока окупаемости расходов, затраченных на производство строительных работ; результатом этого может быть принятие более дорогого в денежном отношении варианта производства ремонтно-строительных работ с возможностью их скорой окупаемости.
Библиографический список
1. Орлов В. А. Бестраншейные технологии и энергосбережение. М.: Издательский дом АСВ. 2021. 123 с.
2. Rameil M. Handbook of pipe bursting practice. Publishing HouseVulkan verlag. 2007. 351 p.
3. Храменков С. В. Время управлять водой. М.: ОАО Московские учебники и картолитография. 2012. 279 с.
4. Zwierzchowska A. Technologie bezwykopowej budowy sieci gazowych, wodociagowych i kanalizacy-jnych. Publishing House Politechnika swietokrzyska. 2006. 180 p.
5. Храменков С. В. Стратегия модернизации водопроводной сети. М: Стройиздат. 2005. 398 с.
6. Белобородое В. Н., Ли А. Н., Емелин В. И. Отечественные бестраншейные технологии восстановления трубопроводов. Красноярск: СФУ 2010. 191 с.
7. Лезнов Б. С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных и воздуходувных установках. М.: Энергоатомиздат. 2006. 359 с.
8. Симанович В. М., Ермолаев Е. Е. Особенности определения затрат в составе сводного сметного расчета стоимости строительства. Практическое пособие. М: Стройинформиздат, 2010. 269 с.
9. Орлов В. А., Зоткин С. П., Зоткина И. А., Хренов К. Е. Расчет параметров работы напорных трубопроводов, восстанавливаемых предварительно сжатыми полимерными трубами. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2014612753. Дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ 06.03.2014.
ESTIMATED COST OF PIPELINE RENOVATION
AND ENERGY SAVINGS DURING WATER TRANSPORTATION
D. A. Peterburgskij V. A. Orlov S. P. Zotkin
Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), Moscow
О
z
м О
Abstract
The issues affecting the technical and economic aspects of the use of alternative technologies for trenchless renovation of dilapidated pressure pipelines are considered on the basis of comparing the estimated costs of repair and restoration work and saving electricity costs when transporting water through the pipeline network after its reconstruction. The object of research is a section of the pipeline network made of reinforced concrete of a certain length and diameter, for which, in order to determine the optimal technical solution for renovation, several possible repair methods have been considered to eliminate existing defects. On the basis of a comprehensive comparison of various options for carrying out repair and construction works and calculations of electricity consumption at the specified parameters of water consumption and the efficiency of the pumping unit, as well as the cost of electricity, the optimal technical and economic indicators of the operation of the pipeline system are determined.
The Keywords
trenchless technologies, pipelines, estimated cost, electricity consumption, consumption, renovation, reconstruction
Date of receipt in edition
20.10.2022
Date of acceptance for printing
25.10.2022
Ссылка для цитирования:
Д. А. Петербургский, В. А. Орлов, С. П. Зоткин. Сметная стоимость реновации трубопроводов и экономия электроэнергии при транспортировке воды. — Системные технологии. — 2022. — № 3 (44). — С. 61 - 67.
f *
О g
fO §
с со
. о
и а
, с
СО о
с; а
CL Н
0 S
■ S
<1 J
. га
Q3 СО
, О
1 s
* ;
н *
I- и
CL О
* 2
ш S
о. О
" £
ш к
с «
J н
< (U
Ч и
