Станции повышения давления

Мы работаем в области промышленной автоматизации технологических процессов и оборудования в различных отраслях народного хозяйства. Наша деятельность сконцентрирована на практическом применении современных средств автоматики, контрольно-измерительных приборов и информационных технологий при разработке автоматизированных систем управления технологическими процессами(АСУТП).

Коллектив нашей компании состоит из высококлассных профессионалов в области автоматизации и системной интеграции. Специалисты фирмы имеют многолетний опыт в области автоматизации и хорошо знакомы с проблемами отечественной промышленности.

• 27 августа / 2007
  Автоматизация систем водоснабжения - читать...
• 27 августа / 2007
  Автоматические станции повышения давления воды - читать...
• 27 августа / 2007
  Частотный привод - читать...

Автоматизация систем водоснабжения

   Известно, что для того, чтобы перекачать какой-то объем воды, необходимо затратить некоторое количество электроэнергии. Рассмотрим пример: Насос обеспечивает автономное водоснабжения в группе домов. Потребность такой системы в воде в течение суток изменяется во много раз и основную часть времени составляет не более 10% от максимальной. Но насос имеет неизменные характеристики, рассчитанные на водопотребление, близкое к пиковому. В итоге, основную часть времени насос работает в режимах, далеких от оптимальных. Это приводит, в частности, к повышенному числу пусков-остановов (которое для крупных насосов строго лимитируется), броскам давления в системе, постоянно высокому расходу электроэнергии. Как результат: сокращение моторесурса насоса (возможен даже преждевременный выход из строя), возможное ухудшение характеристик скважины. В конечном итоге, комфортность и надежность системы падают. Выходом из данной ситуации является применение того же насоса, но с регулируемым двигателем. Очень важным преимуществом введения ЧР (частотного регулирования) является возможность замены группы параллельно работающих насосов одним, более мощным и оснащенным ЧР управлением. Совокупная стоимость насосной установки может быть значительно уменьшена. При этом требуемые характеристики будут соблюдены. Экономическая выгода налицо.

   Нашей фирмой разработана система автоматизации и диспечиризации станции городского водоснабжения с забором воды из артезианских скважин.

Функциональные возможности автоматической системы управления станцией водоснабжения

• Поддержание постоянного давления в системе водоснабжения, независимо от изменения расхода и входного давления.
• Поддержание и контроль уровня воды в емкости станции 1-го подъема.
• Управление глубинными насосами станции 1-го подъема.
• Плавный пуск и остановка глубинных насосов.
• Управление сетевыми насосами.
• Автоматическое переключение электроснабжения с основного на резервный ввод при аварийных ситуациях.
• Охранная сигнализация:
  - проникновение в здание станции 2-го подъема (сирена, световой сигнал, сообщение на центральный диспетчерский пульт)
  - контроль открытия люков емкости станции 1-го подъема (сирена, световой сигнал, сообщение на центральный диспетчерский пульт, остановка сетевых насосов)
• Сообщение данных о состоянии системы на центральный диспетчерский пульт (уровень воды в емкости станции 1-го подъема, индикация работы глубинных и сетевых насосов, давление в системе водоснабжения, мгновенный, суточный, месячный расход воды)
• Сообщение данных об аварийных ситуациях системы на центральный диспетчерский пульт (аварийная остановка сетевых и глубинных насосов, переключение электроснабжения с основного на резервный ввод, сообщение о критическом уровне воды в емкости станции 1-го подъема)
• При приближении уровня воды в емкости станции 1-го подъема к критическому уровню автоматическое понижение давления в сети до значения указанного в техническом задании заказчика.
• Дистанционное управление станцией водоснабжения с центрального диспетчерского пульта:
  - принудительное включение/выключение сетевых и глубинных насосов
  - изменение давление в системе водоснабжения
• Управление станцией водоснабжении с местного пульта управления.

   Станция водоснабжения полностью автономна и может работать независимо от центрального диспетчерского пульта. (в случае выхода из строя центрального диспетчерского пульта)

Внедрение автоматической системы управления станцией водоснабжения позволит:

• Обеспечить экономию электроэнергии.
• Снизить расход воды.
• Существенно снизить затраты на текущее обслуживание.
• Значительно увеличить ресурс электродвигателя и оборудования.
• Полностью убрать дежурный персонал насосной станции.
• Снизить количество аварийных ситуаций

    Экономия электроэнергии обеспечивается за счет: существенного уменьшения потребляемой электродвигателем средней мощности при обеспечении в автоматическом режиме необходимого давления независимо от текущего расхода воды потребителями. Регулирование производительности насосного агрегата посредством изменения частоты вращения электродвигателя позволяет снять избыточный напор воды в трубопроводе, отказавшись от дроссельного регулирования сечения трубопровода, снизив при этом потери на преодоление противодавления.

   Снижение расхода воды (до 5%) обеспечивается за счет:
- уменьшения необходимого напора воды производимого насосным агрегатом с уменьшением расхода воды
Снижение утечек воды обеспечивается за счет:
-  уменьшения количества аварийных ситуаций (связанных с уменьшением количества разрывов труб, вызванных гидроударами в системе)

   Снижение затрат на текущее обслуживание техники и трубопровода обеспечивается за счет:
- уменьшения износа основных узлов электродвигателей и насосов из-за меньших механических нагрузок
- уменьшения износа коммутационной аппаратуры из-за меньшего числа переключений, малых токов коммутации
- уменьшения количества аварий на линии трубопровода из-за исключения гидравлических ударов и повышенного давления

Увеличение ресурса электродвигателей (минимум в 2 раза) обеспечивается за счет:
- существенного уменьшения средней частоты вращения;
- обеспечение частотным преобразователем и софстатерами «мягкого» пуска электродвигателей, так как пусковые токи не превышают рабочих;
- повышения эффективности защиты электродвигателя от перегрузки, обрыва фазы, от пониженного (повышенного) напряжения, от работы при неисправном насосе и запорной арматуре.

   Полностью убрать дежурный персонал насосной станции. Станция работает полностью в автоматическом режиме и не требует дежурного персонала.

   Снизить количество аварийных ситуаций. За счет исключения гидроударов и щадящих режимов работы оборудования.

Расчет технико-экономического обоснования

    При определении экономической эффективности внедрения автоматической системы управления станцией водоснабжения учитываются следующие факторы

При расчете не учтено:

1. снижение затрат на текущее обслуживание

Ниже приведена формула расчета срока окупаемости внедрения автоматической системы управления станцией водоснабжения

Т – срок окупаемости в месяцах.
Савтом.стан. – стоимость внедрения автоматической системы управления станцией водоснабжения.
Сэлек. –  стоимость сэкономленной электроэнергии за месяц.
Своды. –  стоимость сэкономленной воды за месяц.
Сремонт. –  затраты на устранение аварий в сетях водоснабжения вызванных гидроударами  в месяц.
Сзарплаты. – затраты на оплату труда дежурного персонала.

Сотопление. – экономия на отоплении здания насосной станции
    - комплексный коэффициент, учитывающий увеличение ресурса электродвигателя, увеличение ресурса оборудования. Имеющийся опыт применения частотных преобразователей показывает, что в зависимости от конкретных величин, определяемых этими факторами, значения коэффициента ?  лежит в диапазоне от 1,2-1,8.

1. Определяем среднемесячную экономию электроэнергии, которая складывается из дневной (30%) и ночной экономии (50%), мощность двигателя 45 кВт, стоимость кВт/ч 2,14 рублей (данные предоставлены заказчиком):

Сэлек.=(45 кВт*18 час*30% + 45 кВт*6 час*50%)*30*2,14руб
Сэлек.=24267,60 руб

2. Определяем среднемесячную экономию воды при среднемесячной производительности 40000 м3 и стоимости м3 воды 9,54 рублей (данные предоставлены заказчиком):

Своды.=40000м3*9,54руб*5%=19080 руб

3. Сремонт=16000 рублей, согласно данных заказчика
4. Сзарплаты.=11200 рублей, месячная заработная плата 4-х дежурных, согласно данных заказчика
5. Снижение температуры в помещении станции 2-го подъема с +20С до +5С градусов  в отапливаемый период, позволит сократить затраты на отопление на 75% (данные предоставлены заказчиком)

Сотопление=1155,6 рублей

6. Принимаем значение коэффициента ? за 1,2
7. Савтом.стан=1418018 рублей, согласно сметной документации

Определяем срок окупаемости внедрения автоматической системы управления станцией водоснабжения

Т=1418018/(1,2*(24267,60+19080)+16000+11200+1155,6)
Т = 17,6 месяца

Выводы: Проведенные расчеты показывают, что срок окупаемости внедрения автоматической системы управления станцией водоснабжения составляет менее 1,5 года.