В сентябре 2020 года в городе Апатиты (Мурманская область) завершился ключевой этап реконструкции городской системы водоснабжения. На насосной станции первого подъёма установили новый энергоэффективный агрегат Grundfos LS производительностью 4500 кубометров воды в час. Это позволит городскому водоканалу снизить потребление электроэнергии на 1,8 млн кВт⋅ч в год, что эквивалентно сокращению ежегодных эксплуатационных затрат на 7 млн рублей. Срок окупаемости оборудования составит два года. Одновременно идут работы по модернизации других объектов системы водоснабжения.
Реализация масштабного проекта реконструкции началась в 2018 году и должна быть полностью завершена к 2022-му. Она охватывает не только Апатиты, но также обслуживаемые городским водоканалом Кировск, расположенный в 12 км к северо-востоку, и посёлок Умба на берегу Кандалакшского залива, который находится в 105 км на юго-восток от города. Работы на всех участках ведутся параллельно, и на большинстве объектов — насосных и канализационных станциях — использованы решения Grundfos.
«Старый парк оборудования сильно изношен. Это касается не только насосных агрегатов, но и систем управления, а также средств автоматизации канализационных станций. Оборудование Grundfos позволит повысить надёжность сетей водоснабжения и водоотведения, снизить аварийность и уменьшить эксплуатационные затраты, в том числе и на обслуживание системы. В частности, благодаря использованию современных энергоэффективных решений мы сможем сократить расходы на электроэнергию до 20 %, а по отдельным насосным станциям — до 30 %», — рассказывает Сергей Шигин, начальник ЦВСиВО АО «Апатитыводоканал».
Как отмечает специалист, на данный момент предприятие уже завершило работы по модернизации пяти из одиннадцати обслуживаемых им канализационно-насосных станций. В ближайшее время будут реконструированы ещё шесть объектов.
Апатиты: насосная станция первого подъёма
Источником воды для города служит Имандровское водохранилище (озеро Экостровская Имандра), расположенное в 5 км к западу от Апатитов. Вода из озера через установленные на берегу водозаборные сооружения (ряжевые оголовки затопленного типа) по двум самотёчным водоводам попадает в приёмный колодец, откуда мощные насосные агрегаты двух станций первого подъёма по четырём магистральным водоводам диаметром от 600 до 1400 мм подают её на расположенную выше станцию второго подъёма.
В конце 2019 года в рамках проекта модернизации системы водоснабжения специалисты «Грундфос» провели аудит устаревшего оборудования на одной из станций первого подъёма и предложили заменить его более эффективным, обеспечивающим высокую эксплуатационную надёжность и значительную экономию электроэнергии. В качестве решения был выбран мощный горизонтальный насос двустороннего входа с разъёмным корпусом Grundfos LS800-600-667C производительностью 4500 м3/ч.
Высокопроизводительные одноступенчатые центробежные несамовсасывающие насосы со спиральным отводом серии LS специально разработаны для нужд водоснабжения и предназначены главным образом для водозабора и повышения давления. Они отличаются высокой энергоэффективностью и обеспечивают низкие затраты на жизненный цикл. Гидравлическая часть насосов спроектирована с использованием средств вычислительной гидродинамики (Computation Fluid Dynamics). Двухзавитковый спиральный отвод позволяет снизить радиальную нагрузку на вал и минимизировать шум и вибрацию. Приток жидкости с обеих сторон закрытого рабочего колеса двустороннего входа обеспечивает эффективную балансировку осевого усилия.
Инлайн-конструкция с соосными всасывающим и напорным патрубками и разъёмный корпус позволяют выполнять демонтаж внутренних частей агрегата — подшипников, колец щелевого уплотнения, рабочего колеса и торцевого уплотнения вала — без отсоединения трубопровода. Это существенно облегчает обслуживание оборудования, особенно учитывая его габариты и массу: установленный в Апатитах насос весит около 11 т.
Он оснащён энергоэффективным шестиполюсным электродвигателем мощностью 630 кВт. Двигатель и гидравлическая часть установлены на отдельных рамах-основаниях. Спиральный корпус гидравлической части изготовлен из чугуна, а рабочее колесо диаметром 667 мм — из нержавеющей стали. При производительности 4500 м3/ч агрегат способен поддерживать напор до 42 м водяного столба.
Водоснабжение жилых районов
С водозаборных сооружений на берегу озера вода подаётся на площадку второго подъёма, где она проходит через каскад очистных сооружений и поступает в накопительные резервуары для последующей подачи в жилые дома. За это отвечает насосная станция третьего подъёма, расположенная у дома 6 на ул. Победы. Здесь в ходе модернизации смонтирована автоматическая установка повышения давления Grundfos Hydro MPC-E 3 CRE64-1. Это готовое решение на базе трёх вертикальных многоступенчатых насосов CRE с новейшими 11-киловаттными частотно-регулируемыми электродвигателями MGE на постоянных магнитах. По своим показателям энергоэффективности они соответствуют требованиям класса IE5 по действующему стандарту.
Установка обеспечивает производительность до 306 м³/ч и способна создавать напор до 47 м. Она поддерживает постоянное давление в сети с помощью непрерывного контроля частоты вращения насосов. Общая производительность системы зависит от числа одновременно работающих агрегатов и скорости вращения каждого из них. Регулирование происходит в автоматическом режиме, в соответствии с существующей в данный момент нагрузкой на систему водоснабжения.
Работу установки контролирует шкаф управления Grundfos Control MPC на базе контроллера CU 352. Оборудование может функционировать в режиме поддержания постоянного давления с помощью непрерывной подстройки частоты вращения каждого насоса в отдельности, независимо от давления на входе.
Контроллер обеспечивает автоматическое каскадное управление насосами для достижения оптимального КПД и поддерживает множество функций, в том числе включение и выключение при малом расходе жидкости, плавное увеличение давления и автоматическое переключение агрегатов для обеспечения одинакового времени наработки. Кроме того, система может работать в режиме резервирования, при этом периодически происходит автоматический пробный пуск резервных насосов. Установка поставляется полностью укомплектованной и готовой к эксплуатации. Она оборудована мембранным баком и системой защиты от сухого хода.
Кировск: модернизация системы водоотведения
Отвод канализационных стоков с территории города и расположенного рядом с ним горнолыжного курорта Кукисвумчорр осуществляется по сети самотёчно-напорных канализационных коллекторов с помощью трёх канализационных насосных станций общей производительностью более 54 тыс. м3 в сутки. В октябре 2020 года на одной из них — КНС № 2А — начнутся работы по реконструкции. Эта станция будет транспортировать стоки на КНС № 23 и далее на очистные сооружения № 2 г. Кировска.
В числе прочего здесь установят два высокопроизводительных погружных канализационных насоса Grundfos SE1 с одноканальным рабочим колесом типа S-tube®. Они предназначены для перекачивания сточных вод в муниципальных, частных и промышленных системах и выполнены из износостойких материалов, обеспечивающих длительную бесперебойную эксплуатацию оборудования. Насосы SE1 оснащены электродвигателями с классом энергоэффективности IE3 и имеют целый ряд конструктивных преимуществ. В их числе — уникальная конструкция автоматической трубной муфты для простого и надёжного соединения с напорным трубопроводом.
Закрытое одноканальное самоочищающееся рабочее колесо S-tube® с удлинёнными лопастями и улучшенной гидравликой, исключающей зоны нечувствительности и какие-либо подверженные износу элементы, обеспечивает более высокий КПД по сравнению с любыми другими видами рабочих колёс для перекачивания сточных вод, увеличивает свободный проход и снижает риск заклинивания или засорения. Это позволяет непрерывно отводить большие объёмы неочищенных стоков, содержащих твёрдые включения размером до 110 мм.
Благодаря охлаждающему кожуху электродвигателя насосы такого типа подходят для сухого и погружного монтажа без необходимости организации внешнего охлаждения. Двойное картриджевое уплотнение вала обеспечивает увеличение срока службы и позволяет при необходимости быстро произвести замену без специальных инструментов. Герметичный кабельный ввод предупреждает попадание влаги в электродвигатель.
Контроль работы канализационных насосов будет осуществляться с помощью шкафа управления Grundfos Control DC-S. Это решение обеспечивает эффективную передачу данных и позволяет управлять оборудованием с помощью ПК или мобильного телефона, а также имеет возможность интеграции в системы SCADA и BMS.
К числу базовых опций контроля и управления относятся пуск и останов насосов (в том числе с задержкой), чередование, обнаружение перелива, аварийные сигналы и предупреждения. При этом система обеспечивает реализацию множества сервисных функций, включая ежедневное опорожнение, слив пены, защиту от заклинивания, задержку после пуска, возможность управления мешалкой или промывочным клапаном, измерение и расчёт рабочих параметров и пр.
Посёлок Умба
Этот населённый пункт получает воду из поверхностного источника, реки Умбы, где установлена насосная станция первого подъёма. Отсюда вода поступает на станцию второго подъёма, на которой проходит очистку и обеззараживание гипохлоритом натрия для последующей подачи потребителям. Поддержание постоянного давления в системе водоснабжения обеспечивает автоматическая установка повышения давления Grundfos Hydro MPC-E 3 CRE20-3.
Стоки с территории посёлка отводятся по сети самотёчно-напорных канализационных коллекторов. Перекачивание обеспечивается двумя канализационными насосными станциями. На одной из них в рамках программы модернизации в 2019 году были установлены три погружных канализационных насоса Grundfos SE1, работу которых контролирует шкаф управления Control DC. Станция транспортирует стоки на очистные сооружения № 5 посёлка Умба.
Использование оборудования и решений для автоматизации Grundfos позволило предприятию водоканала города Апатиты повысить качество водоснабжения обслуживаемых населённых пунктов и добиться значительной экономии энергоресурсов. Тем самым АО «Апатитыводоканал» внесло существенный вклад в дело энергосбережения в Мурманской области, которая в 2020 году второй раз подряд заняла шестое место в рейтинге энергоэффективности российских регионов.
