bbk 000000

УДК 628.292.004.69

Никитин А. М., Карабанов Ю. З., Гириков А. О.

Модернизация канализационных насосных станций

Аннотация

Обобщен опыт реконструкции и комплексной модернизации канализационных насосных станций с заменой устаревшего оборудования и насосных аг­регатов, с внедрением автоматизированных систем управления технологическими процессами и использованием энергосберегающих технологий. Успешная реализация множества инновационных технических решений позволила: повысить уровень организации и управления эксплуатацией всего комплекса насос­ных станций; обеспечить оптимальные режимы их работы, исключая тем самым нештатные ситуации; сократить эксплуатационные затраты; увеличить срок службы насосных агрегатов и вспомогательного оборудования; повысить надежность их работы и экологическую безопасность.

Ключевые слова

реконструкция , канализационная насосная станция , автоматизированная система управления технологическими процессами , частотно-регулируемый электропривод , эксплуатация

Скачать статью в журнальной верстке (PDF)

Важнейшим элементом системы канализации любого города являются насосные станции, представляющие собой сложный комплекс сооружений, механического и энергетического оборудования, технические показатели и параметры которых определяют надежность и экономическую эффективность водоотведения.

В г. Новосибирске до 1987 г. канализационные насосные станции (КНС) являлись составной частью структурных подразделений городских канализационных сетей. К этому времени на балансе Производственного управления водопроводно-канализационного хозяйства (в настоящее время МУП г. Новосибирска «Горводоканал») находилось 26 КНС. Развивалась система канализации города, росло и количество насосных станций. Для оперативного, централизованного управления всем комплексом КНС необходимо было создать самостоятельный цех канализационных насосных станций.

В 1990-е годы одновременно с вводом в эксплуатацию новых насосных станций началась массовая передача КНС промышленными предприятиями и различными ведомствами на баланс МУП г. Новосибирска «Горводоканал». Оборудование и строительные конструкции насосных станций находились в плачевном техническом состоянии. Они не соответствовали предъявляемым требованиям как по надежности работы, так и по безопасности их эксплуатации. Необходимо было срочно решать организационные вопросы и проводить технологическую модернизацию.

На сегодняшний день цех КНС – одно из крупных подразделений МУП г. Новосибирска «Горводоканал», где работают высококвалифицированные специалисты, координируется работа 47 канализационных насосных станций, расположенных на территории г. Новосибирска и его пригородов. Среднесуточный объем перекачиваемых сточных вод составляет более 500 тыс. м³/сут. Разбросанность и удаленность КНС друг от друга (до 40–50 км) обусловили создание соответствующей структуры цеха, которая совершенствуется в зависимости от степени модернизации и автоматизации технологических процессов.

В структуру цеха входят три участка с бригадами по профилактике и ремонту насосного, энергетического и вспомогательного оборудования. Для диагностики и ремонта крупных насосных агрегатов создана специализированная бригада. Мастерские цеха оснащены современным оборудованием по ремонту насосных агрегатов и прочими механизмами. Создан единый автоматизированный диспетчерский пункт управления технологическими процессами на насосных станциях.

Исходя из необходимости создания условий по обеспечению надежности работы, оптимизации организации и управления эксплуатацией насосных станций, разработан технический регламент, в основу которого положены действующие нормативные и технические документы, учтены опыт и многолетняя практика МУП г. Новосибирска «Горводоканал», а также особенности работы всей системы канализации в условиях Сибирского региона. Регламент содержит рекомендации и совокупность правил, определяющих порядок деятельности персонала по организации эксплуатации насосных станций с обеспечением требований по охране труда и технике безопасности. Внедрена компьютерная программа «Ремонт-Эксперт», в которую постоянно заносятся все выполняемые работы по планово-предупредительным ремонтам. Данная программа позволяет вести архив ремонтных работ на всех КНС, контролировать работу всех эксплуатационных подразделений предприятия.

За последнее время уровень эксплуатации КНС поднялся на качественно новую ступень за счет высокой степени автоматизации и механизации производственных процессов, а также модернизации оборудования (рис. 1). Этому способствовала программа реконструкции КНС, составленная с учетом результатов детального технического обследования насосных станций и увеличения поступления сточных вод от строящегося жилого фонда. Приоритетные направления программы: замена устаревшего насосного и вспомогательного оборудования, перевод насосных станций на автоматизированную систему управления технологическими процессами (АСУ ТП), внедрение частотно-регулируемых электроприводов.

Осуществлялась плановая реконструкция насосных станций, построенных в 1960–70-е годы. По материалам детального обследования выполнялись проектные работы с определением сметной стоимости реконструкции и стоимости всего необходимого оборудования, причем ставка делалась на новейшие разработки. В 2006 г. проведена модернизация самой крупной канализационной насосной станции производительностью 120 тыс. м³/сут. Следует отметить, что работы проводились в сложных условиях без вывода станции из эксплуатации. В ходе реконструкции заменены насосные агрегаты, энергетическое оборудование и запорная арматура, увеличена аккумулирующая емкость приемного резервуара. Благодаря выполненным работам производительность КНС доведена до 140 тыс. м³/сут.

В 2005–2006 годах проведена полная реконструкция шести канализационных насосных станций, принятых от ведомств и находившихся в аварийном состоянии. На всех КНС устаревшие насосы заменены современными погружными насосными агрегатами, достоинствами которых являются их компактность, надежность, возможность работы под уровнем жидкости, небольшое энергопотребление (по сравнению с эксплуатируемыми ранее). Задвижки на трубопроводах заменены шиберными (ножевыми) затворами импортного производства, сороудерживающие решетки – автоматизированными самоочищающимися (рис. 2).

Внедрение АСУ ТП в 1997 г. стало началом полной модернизации КНС. Для разработки проектов и внедрения систем автоматизации на конкурсной основе в качестве подрядчика было выбрано НПО «Орион-Аква» (г. Новосибирск). Правильность этого выбора была подтверждена совместными оперативными решениями множества проблем, возникающих в процессе внедрения. Кроме того, удалось создать серию технических и программных средств, позволивших автоматизировать технологические процессы насосных станций, различных по своей производительности и оснащенности.

В настоящее время АСУ ТП внедрена на всех КНС. Данные от каждой станции поступают в единый диспетчерский пункт по радиоканальной связи через установленные по городу ретрансляционные пункты или через модемы Skylink. Количество управляющих воздействий АСУ ТП на каждой КНС достигает двух десятков. Основные из них:

• микропроцессорное управление всеми механизмами;
• контроль технического состояния механизмов и оборудования, давления в напорных трубопроводах, уровня сточной жидкости в резервуарах, температуры воздуха в помещениях и пр.;
• учет и архивирование потребляемой электроэнергии, количества часов работы каждого насосного агрегата.

Внедрение системы оперативного учета по каждому насосному агрегату позволило определять удельные затраты электроэнергии в расчете на один кубический метр перекачиваемой сточной жидкости, объективно оценивать эффективность работы каждого насоса, оптимизировать режим работы насосов, а также устанавливать критерии износа оборудования для планирования сроков проведения профилактических и ремонтных работ.

Внедрение автоматизированных систем на КНС позволило снизить эксплуатационные затраты, в том числе на электроэнергию, а также сократить численность обслуживающего персонала.

Частотно-регулируемые электроприводы, которыми в настоящее время оборудовано 15 КНС, обеспечивают автоматическое поддержание постоянного уровня воды в приемном резервуаре путем плавного изменения производительности одного из насосных агрегатов, за счет регулирования частоты вращения его приводного двигателя и автоматического изменения числа работающих насосных агрегатов.

Основными преимуществами внедрения частотно-регулируемых электроприводов на КНС являются: оптимизация режимов работы основного оборудования; увеличение срока службы оборудования за счет резкого снижения нагрузок, связанных со ступенчатым режимом, уменьшением вероятности гидравлического удара, что приводит к повышению надежности оборудования и снижению эксплуатационных затрат. Экономия электроэнергии при установке частотно-регулируемых электроприводов наблюдается на средних и крупных канализационных насосных станциях и в среднем составляет 5–6%.

Выводы

Внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами, модернизация оборудования и механизмов, применение частотно-регулируемых электроприводов и инновационных технических решений позволили оптимизировать режимы работы канализационных насосных станций, исключив полностью возможность возникновения аварий, сократить эксплуатационные затраты и обеспечить экологическую безопасность.