СИСТЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

Полезная модель относится к области водообеспечения городов и поселков с целью энергосбережения и экономии энергоресурсов во время работы насосных агрегатов насосной станции первого подъема воды и может быть использована при перекачивании воды к потребителям.
Известная система водоснабжения населенных пунктов по патенту Российской Федерации №2321 706, кл. Е03В 7/04, опубл. 10.04.2008 г.содержит кольцевую водопроводную сеть, разделенную на зоны, которые соединены между собой водоводами, связанными с зональными насосными станциями, которые выполнены в виде совокупности параллельно установленных групп низконапорных и высоконапорных насосов с напорными трубопроводами.
Однако из-за износа при продолжительной эксплуатации (более 30 лет) ресурс насосов между обслуживанием с заменой отдельных узлов сокращается (по сравнению с паспортным регламентом) в 1,5-2 раза, вследствие чего увеличиваются затраты на обслуживание и ремонт.
Недостатком аналога является то, что изменение энергопотребления в течении суток для каждой зональной насосной станции не есть эффективной мерой для снижения затрат электроэнергии, которые составляют до 1,4 МВт в год.
По известному мероприятию для энергосбережения путем выбора насосов насосной станции первого подъема воды по патенту Украины на полезную модель №29741, кл. Е03В 7/00, опубл. 25.01.2008 г. вначале определяют граничные характеристики каждого из насосов и по их совместной работе при максимальных и минимальных скоростях и по точкам их пересечения с граничными характеристиками фактического суточного рабочего поля системы водоснабжения определяют фактическое суточное рабочее поле их совместной работы и уточняют выбор насосов. Таким образом выбор оптимального насоса осуществляется путем измерений при работе штатного насоса с помощью расходомера и манометра.
Недостатком аналога есть фактическое превышение энергопотребления выбранного насоса по сравнению с его паспортными нормативами, характеристики которых имеют отклонения и по этой причине намного возрастают затраты электроэнергии и не экономится энергоресурс.
Известная система водоснабжения по патенту Российской Федерации на полезную модель №39149, кл. Е03В 7/00, опубл. 20.07.2004 г. содержит водозаборное устройство, которое заполняется водой из природного источника и насосную станцию первого подъема воды, при этом на выходе напорного трубопровода установлен центральный расходометр, а потребительские расходомеры установлены в местах подключения к отводам напорного трубопровода. Выходы расходомеров подключены к соответствующим входам контроллеров.
3
Недостатком аналога является увеличение потребления электроэнергии насосами насосной станции подъема воды на разные уровни зданий, при этом подача воды не изменяется от 400 до 1480 м/час и энергосбережение не осущесвляется и нет надежной подачи воды в город.
Известная система водоснабжения крупных населенных пунктов по информационному каталогу „Водные горизонты" коммунального предприятия „Облводоканал" Запорожского областного совета, 2006 г.содержит групповой водовод, который обеспечивается днепровской водой из Каховского магистрального канала, из которого вода забирается в комплекс водозаборных сооружений, а так как скорость движения воды в канале 0,8-1 м/сек., то канал работает как первичный отстойник, что позволяет забирать практически чистую воду и с помощью насосной станции первого подъема воды подавать ее на очистное сооружение, т.е. в емкость для фильтрации воды и дальше.
В период максимального водопотребления на насосной станции первого подъема воды работают два или три высоконапорных насосных агрегата типа Д марки 300Д-70 с электродвигателем мощностью 200 кВт/час, при этом расход электроэнергии за сутки составляет 11000 кВт, а расход электроэнергии в зимний период за месяц составляет 200 тыс.кВт.
Данную известную систему водоснабжения принимаем за прототип.
Недостаток прототипа следующий:
- повышенное энергопотребление системы водоснабжения только на небольшом расстоянии 11 км от Каховского магистрального канала до первого очистного сооружения в виде емкости для фильтрации повышает украинские тарифы на электроэнергию для потребителей, тем самым нет экономии энергоресурсов, они догоняют европейские цены на энергозатраты, к тому же при использовании мощных насосных агрегатов марки 300Д-70, напор воды на выходе из насосной станции составляет 70 м, что значительно большой и не нужный и приводить к разрыву стальных труб и срыву вакуума в насосных агрегатах, которые энергоемкие. Технический результат, который достигается при использовании полезной модели:
- возможность снизить общее потребление электроэнергии на насосной станции первого подъема воды за шесть месяцев 2008 г.от 1091864 кВт до 138257 кВт путем замены высоконапорных насосных агрегатов марки 300Д-70 с мощность электродвигателей 200 кВт/час на маломощные и низконапорные насосные агрегаты марки О-42Г с мощностью электродвигателей 75 кВт/час и напором 8-10 м вод. столба, которые изготовляются на Кировоградском заводе гидравлических машин „Сахгидромаш", причем насосные агрегаты марки О-42Г изготовлены с системой автоматического регулирования числа оборотов электродвигателей 75 кВт/час, соответсвующие потребляемой нагрузке, а годовая экономия электроэнергии составляет 1560 тыс.кВт/год.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования системы водоснабжения населенных пунктов с целью энергосбережения путем внедрения и реализации установки маломощных и низконапорных насосных агрегатов марки О-42Г с мощностью электродвигателей 75 кВт/час на насосной станции первого подъема воды, при этом в полной мере использована разница геодезических отметок, т.е. разница между отметкою 25,59 размещения оси напорного трубопровода насосних агрегатов и геодезической отметкой 23,75 расположения трубопровода для поступления воды в емкость для фильтрации, в результате чего вода из- водозаборного сооружения в емкость для фильтрации поступает самотеком (равный 0,3-0,5 атм), который потом как бы подталкивается малым напором от 8 м до 10 м воды (т.е. 1 атм) насосного агрегата марки О-42Г с малой энергоемкостью 75 кВч/час, тем самым во время работы насосной станции первого подъема воды не тратится большое количество электроэнергии и экономится энергоресурс.
Решение поставленной задачи обеспечивает система водоснабжения населенных пунктов, которая содержит комплекс водозаборных сооружений, насосную станцию первого подъема воды с насосными агрегатами, напорный трубопровод которых соединен с трубопроводом для поступления воды в емкость для фильтрации, за счет того, что, с целью энергосбережения, насосные агрегаты установлены маломощными и низконапорными, например марки О-42Г, а ось напорного трубопровода имеет отметку 25,59, которая размещена выше геодезической отметки 23,75, на которой расположен трубопровод для поступления воды в емкость для фильтрации и разница между ними составляет не больше одного атмосферного давления, т.е. 25,59+8 м - 23,75=9,85 или 10 м или 1 атм.
Для осуществления самотечного течения воды, геодезическая отметка 25,50, на которой размещаются насосные агрегаты находится ниже отметки 29,85 уровня воды в водозаборном сооружении и разница между ними 29,85-25,50=4,35 или 5 м, что составляет не больше 0,3-0,5 атм., при котором возможен самотек воды.
Для внедрения системы водоснабжении населенных пунктов путем подталкивания самотека воды, разница между отметкой 29,85 уровня воды в водозаборном сооружении и геодезической отметкой 23,75 расположения трубопровода для поступления воды в емкость для фильтрации составляет 0,5 атм +1атм, т.е. не больше 1,5 атм., что необходимо для подталкивания самотека воды из напорного трубопровода насосного агрегата марки О-42Г.
Заявленная система водоснабжения населенных пунктов поясняется техническим описанием и чертежами, где:
Фиг.1 - схема водозабора насосной станцией первого подъема воды с Каховского магистрального канала,
Фиг.2 - общий вид насосного агрегата марки О-42 г,
Фиг.3 - электрическая схема параллельного соединения 2-х насосних агрегатов марки 0-42Г.
Полезная модель-Схема водозабора отстоенной воды 1 из Каховского магистрального канала 2 содержит комплекс водозаборных сооружений 3 с отметкой 29,85 уровня воды и неподвижный водозаборный трубопровод 4 с отметкой 24,10 (см.Фиг.1).
Внутри насосной станции 5 первого подъема воды установлены маломощные и низконапорные насосные агрегаты 6 марки О-42Г, которые размещены на отдельной площадке насосной станции 5 с геодезической отметкой 24,70 (см.Фиг.1, Фиг.2).
Насосные агрегаты 6 имеют всасывающий трубопровод 7 и напорный трубопровод 8, причем геодезическая отметка размещения оси 9 насосных агрегатов 6 и оси всасывающего трубопровода 7 одинаковые, т.е 25,50, что заложено в конструкции насосного агрегата (см.Фиг.1, Фиг.2).
Ось напорного трубопровода 8 имеет отметку 25,59, которая размещена выше геодезической отметки 23,75, на которой располагается трубопровод 10 для поступления воды в емкость для фильтрации 11, которая является очистным сооружением и имеет микрофильтры 12 и нижнюю камеру 13 для очистки воды, днище которой находится на геодезической отметке 17,95 (см.Фиг.1).
Микрофильтры 12 выполнены в виде сетчатых барабанов (не показаны) с возможностью вращения. Согласно Фиг.3, электрическая схема параллельного соединения 2-х насосных агрегатов 6 марки О-42Г предусматривает шкаф регулирования 14, в котором установлены частотные преобразователи (не показаны) для электродвигателей 75 кВт/час насосных агрегатов 6, в которых контролируется потребляемый электрический ток.
Для внедрения системы водоснабжения населениях пунктов путем подталкивания самотека воды, вначале самотек воды из канала 2 осуществляется потому, что геодезическая отметка 25,50 размещения насосных агрегатов 6 ниже отметки 29,85 уровня воды в водозабором сооружении 3 и разница между ними 29,85-25,50=4,35 или 5 м, что составляет не больше 0,3-0,5 атм. (см.Фиг.1).
Дальше, когда напор насосных агрегатов 6 выравнивается до 8 м, разница между отметками 25,59 и 23,75 составляет не больше одного атмосферного давления, т.е. 25,59+8 м - 23,75=9,84 или 10 м или 1 атм.
В результате, вода перекачивается из напорного трубопровода 8 в емкость для фильтрации 11 потому, что разница между отметкой 29,85 уровня воды в водозабором сооружении 3 и геодезической отметкой 23,75, на которой расположен трубопровод 10 для поступления воды в емкость для фильтрации 11 составляет 0,5 атм +1 атм, т.е. не больше 1,5 атм., таким образом осуществляется подталкивание самотека и подпор воды, которая подается на микрофильтры 12.
3
Насосные агрегаты 6 регулируют объем подачи воды до 2000 м/час в зависимости от числа оборотов электродвигателей 75 кВт/час, тем самым экономится электроэнергия при частичной загрузке.
3
Расход электроэнергии для перекачки 1000 м воды для насосного агрегата марки О-42Г составляет 37,5 кВт /час.
Заявляемая система водоснабжения населенных пунктов позволяет экономить электроэнергию в 7-10 раз с помощью маломощных и низконапорных насосных агрегатов марки О-42Г, что является энергосберегающим мероприятием и осуществлять подачу воды со сниженным энергоресурсом на насосной станции первого подъема воды.