2.9.1. Результаты обследования
В рамках выполнения работ по формированию электронной схемы системы водоснабжения города Челябинска ЗАО "НПО Экохим" совместно со сертифицированными европейскими специалистами (Венгерская республика) проведено обследование насосных станций системы. Отдельным томом приведено обобщение результатов исследований насосных станций (приложение 5 - не приводится).
Основные выводы из результатов обследования:
1. Обозначена необходимость во втором источнике водоснабжения, независимом от существующего.
2. Необходимо вести контроль и систематический анализ кривых расходов и давления на сетях между насосными станциями для определения оптимальных режимов работы насосного оборудования и потерь на участках сети:
1) в качестве первого шага важным является осуществление точного измерения количества поступающей на насосные станции воды и выходящей из этих станций воды;
2) до тех пор, пока измерение количества поступающей воды не будет осуществлено, разница может быть приблизительно рассчитана на основе выпускаемой воды и изменения уровней резервуаров;
3) после организации систематической работы по анализу параметров основных насосных станций может быть осуществлено измерение различных меньших зон обслуживания;
4) в качестве последнего шага разница реализации точно может быть определена на основе измерения потребления воды потребителями или группами потребителями (например, жилых домов). Измерения, введенные для групп потребителей, без повышения платы за воду стимулируют потребителей уменьшить излишнее использование воды, потому что оплата станет пропорциональной потреблению.
3. Осуществление возможностей измерения:
1) установка дистанционных датчиков давления на всасывающие и напорные патрубки всех насосов;
2) установка традиционных измерителей давления в определенные выше точки установки дистанционных датчиков давления и оборудование патрубков измерения давления перед всеми фитингами и за ними. Целью этого является незамедлительная проверка измерителей давления и/или, при необходимости, быстрое и простое проведение измерений, необходимых для обнаружения неисправностей.
4. Реконструкция электрической системы питания рекомендуется почти во всех местах с одновременным созданием возможностей измерения.
5. Во всех случаях установлено, что система регулировки частоты построена, но она установлена на существующие, характерно имеющие излишние возможности насосы, и из-за отсутствия выбора оборудования, соответствующего гидравлическим требованиям системы, эффективность системы регулировки частоты во многих случаях ненадлежащая.
6. Во многих местах нет обратных клапанов и/или задвижки не закрываются соответствующим образом. В общем можно установить, что замена задвижек или восстановление плотности их закрытия является первой необходимостью. Незамедлительно следует установить обратные клапаны в тех местах, где их еще нет. Обратные клапаны играют важную роль как с точки зрения водной механики, так и с точки зрения гидравлики (например, поперечное всасывание, излишние функции задвижек и т.д.).
7. Следует осуществить оптимизацию сети.
8. В ходе местного осмотра у одного разобранного отрезка трубы установлено, что в сети по всей вероятности имеются осадки значительного количества, устранение этих осадков было бы важным как с точки зрения качества воды, так и с энергетической точки зрения. Помимо осадков, наблюдаются значительные проблемы, связанные с коррозией. Рекомендуется осуществление систематических плановых очисток и промывки сетей, а также реконструкция трубопроводных сетей по графику, составленному на основе анализа потерь. Там, где это возможно, предлагается использование такой технологии, которая не требует полную замену труб (например, футеровка и т.д.). Во избежание образования осадков или снижения возможности их образования (где это возможно) предлагается поддерживать скорость потока около значения 
(например, в случае магистральных линий). Более низкая скорость не предлагается из-за образования осадков, а более высокая - по аспектам энергетики.
(например, в случае магистральных линий). Более низкая скорость не предлагается из-за образования осадков, а более высокая - по аспектам энергетики.На основании выполненного обследования сделаны выводы по энергоэффективности обследованных насосных станций. Энергоэффективность водопроводных насосных станций и возможные результаты после проведения мероприятий по энергосбережению представлены в приложении 6.
Обследование проводилось в соответствии с нормами Европейского союза, однако выявленные недостатки соответствуют нормам Свода правил 31.13330.2012 "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84 <*> (утвержден приказом Министерства регионального развития Российской Федерации от 29 декабря 2011 года N 635/14, далее - СП 31.13330.2012):
1) избыточное количество резервных насосов;
2) неполное оснащение насосных агрегатов обратными клапанами;
3) расстояние от всасывающего патрубка насоса до ближайшего фитинга (отвода, арматуры и т.д.) должно быть не менее пяти диаметров трубы;
4) рекомендуемые скорости на всасывающей и напорной линии насосных агрегатов.
2.9.2. Общее описание функционирования насосных станций
Очистные сооружения водопровода, расположенные на Юго-Западе города, станциями второго подъема обеспечивают подачу воды по всему городу и городам-спутникам (Еманжелинск, Копейск, Коркино). Основной задачей станций второго подъема является снабжение насосной станции третьего подъема и Западной насосной станции. Помимо этого, станции второго подъема питают Сосновский район и часть Советского района (пос. Новосинеглазово).
В западной части города расположена Западная насосная станция, которая обеспечивает подачу воды в Курчатовский, Металлургический (насосная станция "ЧМЗ") районы, а также в часть Калининского района.
Работа насосной станции третьего подъема совместно с Южной насосной станцией обеспечивает водой центральную и восточную части города (Советский, Центральный, Ленинский и часть Калининского районов). Они снабжают Северную, Восточную и Северо-Восточную насосные станции.
В свою очередь, Восточная и Северо-Восточная насосные станции осуществляют подачу воды в Тракторозаводский район.
Северная насосная станция в настоящее время работает на частичное обеспечение Калининского и Курчатовского районов.
Насосная станция "ЧМЗ" питает Металлургический район и насосную станцию Трудовую, которая, в свою очередь, обеспечивает подачу воды в северную часть Металлургического района и пос. Каштак.
Справка МУП "ПОВВ" по зонам действия насосных станций приведена в томе 1 502-ИД Исходные данные за номером 46.
Водопроводные насосные станции в системе водоснабжения города Челябинска, согласно данным МУП "ПОВВ" (письмо от 17.04.2014, том 1 502-ИД Исходные данные за номером 58), подразделяются по категориям на группы (таблица 8).
Таблица 8
N п/п | Категория | Наименование | Фактическая производительность, куб. м/час при максимуме водопотребления | Фактический напор, м (максимальный) |
1. | 1 | Южная | 6200 | 50 |
2. | 1 | Северная | 2350 | 46 |
3. | 1 | Восточная | 3310 | 44 |
4. | 1 | Западная | 9810 | 72 |
5. | 1 | Северо-Восточная | 1490 | 52 |
6. | 1 | "Трубодеталь" п. Новосинеглазово | 300 | 60 |
7. | 1 | 1 подъем ЧМЗ | 3270 | 72 |
8. | 1 | Трудовая | 460 | 42 |
9. | 2 | N 10 | 120 | 70 |
10. | 2 | N 11 | 120 | 60 |
11. | 2 | N 12 | 130 | 60 |
12. | 2 | N 18 | 150 | 65 |
13. | 2 | N 63 | 400 | 60 |
14. | 2 | Кирсарай | 210 | 60 |
15. | 2 | Коммуны | 40 | 55 |
16. | 2 | Ленина | 50 | 70 |
17. | 2 | Молодогвардейцев | 130 | 62 |
18. | 2 | Шота Руставели, 1 | 130 | 60 |
19. | 2 | Шота Руставели, 2 | 160 | 55 |
20. | 2 | Порт | 330 | 62 |
21. | 3 | Подкачные ВНС | Общее число 341 шт. | |
Насосные станции часто характеризуются использованием насосных агрегатов завышенной мощности и, как результат, завышенным напором, создаваемым на выходе. Это компенсируется установкой систем частотного регулирования и частичным закрытием запорной арматуры после насосных станций. Несмотря на частотное регулирование за счет избыточной мощности насосных агрегатов идет перерасход электроэнергии. Предварительные расчеты показывают, что:
- в случае сокращения неучтенных потерь воды и модернизации магистральных водоводов часть насосных станций подвергнута реконструкции со значительным снижением производительности или полного вывода из эксплуатации;
- при существующей схеме водоснабжения возможно проведение дополнительных мероприятий по повышению энергоэффективности насосных станций со значительным снижением затрат на электроэнергию.
2.10. Описание состояния и функционирования сетей системы водоснабжения
С очистных сооружений водопровода насосными станциями второго подъема N 21, 22, 23 вода питьевого качества подается на водоснабжение города Челябинска по семи магистральным водоводам:
1) водовод N 1 - диаметр 600 мм (материал сталь, постройка 1932 г.);
2) водовод N 2 - диаметр 900 мм (материал чугун, постройка 1939 г.);
3) водовод N 3 - диаметр 900 мм (материал чугун, постройка 1956 г.);
4) водовод N 4 - диаметр 1000 мм (материал чугун, постройка 1964 г.);
5) водовод N 5 - диаметр 1200 мм (материал сталь, постройка 1971 г.);
6) водовод N 6 - диаметр 1200 мм (материал сталь, постройка 1975 г.);
7) водовод N 7 - диаметр 1400 мм (материал сталь, постройка 1987 г.).
Особенность водоснабжения города Челябинска состоит в достаточном удалении очистных сооружений водопровода от насосных станций третьего подъема и, как следствие, большой протяженностью магистральных водоводов. Учитывая протяженность и годы ввода в эксплуатацию (самый старый 1932 г., самый новый 1987 - 1989 гг.), магистральные водоводы являются критическим точками во всей схеме водоснабжения города Челябинска. Наличие эффективно работающей станции подготовки воды и функционирующей разводящей сети в случае аварийной ситуации на основных магистральных сетях не позволит доставить воду питьевого качества в необходимом количестве до потребителей.
Согласно расчетам аварийная ситуация на основных магистральных водоводах может привести к дефициту воды на территории города Челябинска.
Таблица 9
N водовода | Диаметр, мм | Год постройки | Нормативный коэффициент шероховатости | Расчетный коэффициент шероховатости | Поправочный коэффициент |
1 | 600 | 1932 | 14,64 | 14,64 | 1,085 |
2 | 900 | 1939 | 13,62 | 13,62 | 1,055 |
3 | 900 | 1956 | 10,56 | 10,56 | 1,055 |
4 | 1000 | 1964 | 9,12 | 9,12 | 1,050 |
5 | 1200 | 1971 | 7,62 | 7,62 | 1,040 |
6 | 1200 | 1975 | 6,9 | 20,7 | 1,088 |
7 | 1400 | 1987 | 4,74 | 14,22 | 1,071 |