Жив був водоканал м. Нова Одеса. І не те, щоб – казкове місто, але – люди жили як у казці. Тільки у вихідні, о 24-00 карета не перетворювалася на гарбуз, а – у місті вмикали воду, щоб за казкові ночі у вихідні дні жителі могли її набрати та по посудинах розлити. Таке могло відбуватися тільки в тридев’ятому царстві, бо в наш час IT-технологій це – рідкість. І вирішив якось цар молодий (мер) зробити добро, і дати підданим щастя – воду цілодобово. І запросив він добрих молодців, але – не одружуватися з царівною, а – розв’язати проблему, щоб залишити в історії тридев’ятого царства слід царя-благодійника.

І почали з’їжджатися добрі молодці, хто ж проти скарбниці царської, та – почастувати. Усіх та не згадаю, але – про одних скажу. І кажуть вони царю батюшці та свиті боярській

– А чи не поділитеся златом із нами? Ми – наречені знатні, понтами славні. Ми тут і калячки-малячки накрапали, все, в акурат, розумні думи водокачальні та понаписували. І ми Вам шило на мило – та й поміняємо. Стояли насоси старі, а ми їх замінимо на нові, не такі іржаві. Стояли станції старі, а ми їх поміняємо на нові, трохи розумніші за попередні. І буде вам щастя, за ваші гроші.

Нікому не відомо, чим би весілля таке закінчилося, та тільки не встигло статися лихо, вчасно наречені інші приїхали.

Тут казка і закінчується, а далі – правда сермяжна, про те, як правильно справи робляться, і гроші економляться.

Що можна сказати, ознайомилися фахівці наші з проєктом – «Як побільше заробити грошей на чужій проблемі, не вирішуючи саму проблему». Ніхто з «женихів» не спромігся вивчити систему, розрахувати доцільність застосування того чи іншого обладнання. А тепер – давайте ближче до проблеми і про шляхи її вирішення.

Система водопостачання м. Нова Одеса складалася з насосних станцій двох рівнів підйому. Перша містила в собі три різно віддалені артезіанські свердловини, з яких насосами ЕЦВ вода закачувалася в РЧВ (резервуар чистої води).

Станція другого підйому, що подає воду безпосередньо на місто, була укомплектована насосами ЦНС, ККД яких не дає змоги назвати їх енергоефективними. Без аналізу наявної системи пропонувати будь-яке рішення якось не прийнято в наших колах. Розрахувавши систему за вихідних: дебітів свердловин, діаметрів напірних труб та інших параметрів, що характеризують такі системи, ми зрозуміли, що запропоноване раніше водоканалу рішення – не тільки не вирішувало проблему, а й залишало величезні енерговитрати з прокачування необхідних обсягів води. А якщо врахувати той факт, що основною проблемою роботи комунального підприємства були величезні енерговитрати, які не давали змоги бюджету підприємства організувати цілодобову подачу води, саме з розрахунку енергоефективності побудови системи водопостачання і почалися наші дослідження проблеми. Дуже стала в пригоді наша авторська методика «Експрес-аналіз енергоефективності організації систем водопостачання та каналізації». На першому ж етапі виявилися перші грубі помилки попередніх проєктантів – ні дебіт двох свердловин, ні діаметри труб до РЧВ – не дозволяли встановлювати насоси, які були до реконструкції. А їхня заміна на такі самі, але – нові, ближче до ідіотизму та непрофесійності, аніж – до шляху розв’язання наявних проблем.

Підсумок – замість експлуатації трьох насосів ЕЦВ (три свердловини) потужністю по 32 кВт, у новому проєкті передбачалося встановлення імпортних насосів потужністю по 15 кВт. За нашими розрахунками – цього було достатньо, тому що в попередній системі насоси за фактом прокачували меншу кількість води, ніж передбачалося їхньою номінальною робочою точкою. А кіловати витрачалися на подолання гідравлічних втрат при прокачуванні завищеного обсягу води через труби меншого від оптимального діаметра. Складно було пояснювати співробітникам водоканалу, та й депутатам, які брали участь в ухваленні рішення, що насоси з продуктивністю 120 м³/год – не можна експлуатувати, що реально до РЧВ доходило від двох свердловин не більш як 50-60 м³/год з кожної, що їхня система вносила корективи в роботу насосів, і робоча точка характеристики зміщувалася в зону і без того невисокого ККД. Другий підйом теж був енерговитратним, як для перекачуваних обсягів.

Не заглиблюючись у тонкощі й особливості ухвалення кінцевого рішення, скажемо про те, що – проєкт уже матеріалізовано в обладнанні.

Коли комплексно вирішуються питання підвищення енергоефективності інженерних систем, диспетчеризація дає змогу найпрофесійніше оцінювати виконану роботу, оптимізувати процес налаштування параметрів і навіть уносити певні корективи в уже встановлені програмою алгоритми управління.

Зупинимося трохи на цьому етапі робіт, щоб на прикладі показати, що комплексне розв’язання завдань завжди краще, ніж їхній розгляд локально і незалежно.

Спочатку – програма диспетчеризації передбачала можливість управління системою і збір даних, що характеризують роботу системи. У процесі роботи – результат змінювався по кілька разів, оскільки наші бажання щодо вдосконалення системи наближалися до нескінченності.

Яким виявився кінцевий результат?

Система водопостачання м. Нова Одеса може працювати як повністю в автоматичному режимі, так і з можливістю віддаленого втручання оператора в процес управління. Змінювати можна будь-які параметри й уставки системи. Уставки тисків на перетворювачах частоти, які керують свердловинними насосами, обрано з розрахунку мінімальної втрати тиску на злив у РЧВ. При цьому в системі управління передбачено контроль за рівнем води в РЧВ. У разі зменшення водорозбору з РЧВ станцією другого підйому, у разі досягнення максимального рівня води – закривається засувка на трубі подачі в РЧВ води, станції управління свердловинними насосами автоматично зменшують подачу води до повного їхнього вимкнення. Чому саме так? Оскільки GSM-зв’язок не може бути гарантовано стабільним, аварійну ситуацію з переповненням РЧВ відстежує сама вода, через яку на велику відстань передається тиск, у такий спосіб унеможливлюється аварійність у разі втрати сигналу з модемів. Разом з тим, у програмі передбачено закриття засувки саме як екстрений захід.

У разі збільшення рівня води в заданому оператором діапазоні, на одній зі встановлених свердловин відбувається перерахунок уставок максимальних обертів насоса, з метою зміни обсягів подачі води в межах оптимального залишку води в РЧВ. Аналіз роботи системи полегшується як графіками станів станцій і їхніх характеристик, так і можливістю аналізу сумарних енерговитрат по всій системі. Передбачено і виведення в графічному вигляді питомої потужності (енерговитрати) з подачі 1 м³/год води. За цим показником можна судити і про ефективність побудови системи, і про зношення обладнання, і про порушення в алгоритмі управління.

Особливо хочеться відзначити той факт, що ця величина була розрахована теоретично до початку реалізації проєкту. Ось витяг (таблиця) з техніко-комерційної пропозиції, складеної на початковому етапі.

	Q, м³/доба	Р,  кВт/доба	Час работи/доба	Питомі енерговитрати, кВт/м³	Енерговитрати з урахуванням тарифів, грн./добу
До модернізації	800 (ніч)	1500	7	1,875	675
Після модернізації	3800 (ніч і напівпік)	1653 (610 – ніч, 1043- напівпік)	19	0,435	1578

Вищевказану таблицю було прораховано як прогноз результатів планованої роботи.

За фактом отримано такі значення:

На подачу в м. Нова Одеса 1м³/год води витрачається:

При середній подачі 200 м³/год води на дільницю «Нова Одеса» із заданим тиском 8кг,

Руд. = 90/200 = 0,45 кВт/м³

При середньому поданні 200 м³/год води на ділянку «Кашперівка» із заданим тиском 5,4 кг.

Руд. = 80/200 = 0,41 кВт/м³

(У прогнозі – 0,435)

І скажіть, що працювали тільки теоретики?

Були визначені за фактом розбіжності у вихідних даних, але – кінцевий результат енергоефективності, після реалізації проєкту, повністю підтверджений отриманим результатом. Отже, оптимізацію енергоспоживання проведено, автоматизацію і диспетчеризацію реалізовано на високому професійному рівні, система передбачає оптимальне, у всіх сенсах, управління без участі людського фактора. Та й наші фахівці взяли водопостачання міста під особистий контроль, віддалено відстежуємо роботу і даємо професійні консультації співробітникам. Так, є ще проблеми, які потрібно вирішити більше – водоканалу, перш ніж запустити цілодобове водопостачання. Це – і витоки в трубах, відсутність інформації про пікові та середньодобові витрати води під час планованої цілодобової подачі тощо. Але основний підготовчий етап виконано. Сподіваємося, подальший аналіз експлуатації системи водопостачання дасть змогу завершити цю добру справу.

І були добрі молодці оспівувані царем, і обдаровані вони могли бути златом казначейським, якби курс валют та не вбив ціни проєктно-кошторисним мечем дамокловим. Зате справа – добра. Та й віриться молодцям, що чутками про подвиги ратні землі повниться. Тільки цар і радий, і – журиться. Ще б навчити люд не красти і платити за воду цілющу. Але це – вже інша казка, і не нами – писана.

І я там був, чай і каву пив. Три роки казку писав, і ось стала казка бувальщиною.

Карелін С.П. і богатирі ПП «ГідроАвтоматизація».