Рациональное водопользование и обследование водохозяйственных систем промышленных предприятий

А.К. Косарев, Генеральный директор
ЗАО «Экспертиза коммунальных сетей»

В настоящее время многие промышленные предприятия внедряют передовые технологии, модернизируют инженерные системы. Для проектирования, разработки новых объектов и технологических процессов на существующих производственных территориях необходимо обследование имеющихся систем водоснабжения и водоотведения с составлением реального водохозяйственного баланса предприятия на основе натурных измерений водопотребления и водоотведения отдельных технологических установок и инженерных систем в целом. В процессе обследования решаются задачи по сокращению потребления энергоресурсов.

Подобная работа позволяет выявлять:

- - нерациональное использование ресурсов,
  - повышенные объемы стоков,
  - неэкономичные инженерные решения и проблемные моменты в практике эксплуатации.

На базе полученных результатов разрабатываются рекомендации по оптимизации работы сетей, основанные на фактической ситуации, объемах и особенностях использования воды в технологических процессах с целью снижения водопотребления и водоотведения.

Этапы работы

По опыту ЗАО «Экспертиза коммунальных сетей», комплексное обследование водохозяйственных систем промышленных предприятий следует начинать с составления реального водохозяйственного баланса по измеренным расходам воды в системах технического, питьевого, оборотного, горячего водоснабжения, водоотводящим сетям. На базе проведенных замеров готовятся балансовые схемы по каждой системе, всем объектам и технологическим установкам, выявляются источники нерационального водопользования, определяются потенциальные возможности повышения эффективности работы водопроводно-канализационного хозяйства, составляются рекомендации по снижению объемов водопотребления и водоотведения.

Сведения по фактическому распределению потоков

В результате проведения подобных работ можно получить сведения по фактическому распределению потоков, на основании которых разрабатываются рекомендации по сокращению использования водных ресурсов и уменьшению сброса сточных вод с учетом концентраций загрязняющих веществ. Впоследствии может быть предложена модель автоматизации учета расходов воды с определением мест установки приборов и марок расходомеров.

Наши успехи и опыт

Наибольший эффект от проведения обследований достигается на водоемких производствах и имеющих специфически загрязненные стоки: нефтехимия, металлургия, целлюлозно-бумажная промышленность, машиностроение, пищевые предприятия и другие.

К примеру, на основе измерений по водопроводным и канализационным сетям (напорные и самотечные системы) диагностической лаборатории ЗАО «Экспертиза коммунальных сетей» удалось определить технические возможности снижения водопотребления и водоотведения Хабаровского нефтеперерабатывающего завода, Московского локомотиворемонтного завода, Бусиновского мясоперерабатывающего комбината и других промышленных объектов.

Оборудование

Измерения выполняются портативным расходомерным оборудованием: Panametrics PT878 (GE, Ирландия), PCM 4 (Nivus, Германия), ChronoFlo (Hydreka, Франция). Каждый из перечисленных приборов, а также оборудование прочих производителей имеет свои особенности и сферу применения: различная стабильность показаний, отличающаяся емкость аккумуляторных батарей, устройства монтажа. Таким образом, для проведения большого количества замеров в разных условиях предпочтительно иметь несколько наименований приборов.

Обследование водопроводных сетей

Отдельной задачей для снижения издержек и предотвращения аварийных ситуаций является диагностика трубопроводных сетей водопровода и канализации.

Обследование водопроводных сетей направлено на выявление источников неучтенных расходов и потерь воды: скрытых утечек, нелегальных присоединений, погрешностей приборов учета, сверхнормативного водопотребления — производится анализ и структуризация потерь, разрабатываются мероприятия по оптимизации работы сетей. В частности, диагностика водопровода с целью выявления скрытых утечек воды имеет быстрый срок окупаемости за счет значительного снижения объемов воды, которые теряются вследствие повреждений труб.

<br />

В настоящее время для обнаружения течей наибольшее распространение получили акустический, виброакустический (корреляционный) и тепловизионный методы, в отдельных случаях применяется телеинспекция с использованием робототехнических комплексов. В зависимости от размеров объекта и специфики сетей разрабатывается алгоритм диагностики.

Системы мониторинга водопроводных сетей (в частности, Permalog) хорошо проявляют себя при использовании в течение времени — позволяют отследить момент возникновения утечки. Для оперативного поиска уже существующих повреждений чаще всего применяются корреляторы и акустические течеискатели, востребованы трассопоисковые комплекты для уточнения схем трубопроводов на местности. Также необходимо расходомерное оборудование.

Результаты обследования и измерений

По результатам измерений на схему водоснабжения наносятся фактические значения расходов воды, выделяются участки и области, где устанавливаются потери. В данном случае замеры на сети позволяют определить направления повышенного расхода воды, то есть значительно сократить область, где имеет место основная часть потерь. Затем выделенные сети обследуются акустическими и корреляционными течеискателями. В водопроводных колодцах устанавливаются датчики, воспринимающие шум утечки и передающие информацию в коррелятор. По значениям скорости распространения звука в трубопроводе рассчитывается местоположение повреждения. Акустический способ определения утечек состоит в «прослушивании» шума от трубопровода. Оператор при помощи геофона (акустического течеискателя) слушает шум с поверхности, перемещаясь по трассе трубопровода. В месте утечки этот шум приобретает особый характер и наибольшую интенсивность. Современные геофоны имеют индикацию, позволяющую количественно охарактеризовать уровень шума в различных точках, а также фильтры, отделяющие помехи и посторонние звуки.

Оборудование поиска мест утечек

Имеется разнообразное оборудование поиска мест утечек:

- - корреляционная система SoundSens (Radcom Technologies Ltd., Великобритания),
  - коррелятор MicroCorr Digital+ (Palmer, Великобритания),
  - коррелятор «Коршун-10» (МП «ДИСИТ» НАНУ, Украина),
  - акустический течеискатель HL5000 (Hydrolux, Германия), акустический течеискатель М200 (Fast, Германия),
  - трассоискатели RD4000 (Radiodetection, Великобритания).

Эти и другие приборы совершенствуются со временем — выпускается обновленное программное обеспечение, появляются дополнительные устройства.

На протяженных сетях удается обнаруживать большое количество скрытых утечек, которые в течение многих лет никак не проявлялись и не могли быть обнаружены без тщательного инструментального обследования.

Например, на территории Всероссийского выставочного центра в 2011-2012 гг. было продиагностировано около 25 км водопроводных сетей. Последовательное устранение выявленных повреждений приводит к ощутимому снижению расхода воды и оплаты ресурса. А благодаря высокой точности локализации удается выполнять раскопки и вскрытия локально, избегая значительных затрат на благоустройство.

Телеинспекционное обследование

Для оценки состояния канализационных сетей целесообразно проведение телеинспекционного обследования при помощи робототехнических комплексов, которое позволяет определить места разрушения, трещины, смещения стыков, зоны коррозии и другие дефекты. Робот, перемещаясь внутри трубы, выполняет видеосъемку, передавая изображение оператору, записывается файл. Благодаря счетчику пути известно точное место, которому соответствует текущее изображение. Оператор руководит движением робота, поворотами камеры, освещением, фокусом и другими параметрами — получаем полную картину о состоянии труб.

Острую необходимость в качественной и своевременной диагностике магистральных коллекторов канализации мы отмечаем, когда узнаем из средств массовой информации о трагических происшествиях при провалах грунта. Всем известно об общей степени износа коммунальных коммуникаций, высокой аварийности. Трубопроводы канализации большого диаметра требуют особого отношения в связи с тем, что последствия аварий на них наиболее ощутимы. Таким образом, нужно следить за состоянием труб канализации, проводить телеинспекции. Это касается как хозяйственно-бытовой, так и ливневой канализации.

Видеодиагностика

В зависимости от условий, диаметра, наполнения, длины участков и степени их засорения подбирается оборудование теледиагностики. Для небольших заиленных труб это чаще всего проталкиваемые системы, где видеокамера располагается на конце упругого стеклопрутка, и ее перемещение по трубе выполняется усилием человека, находящегося в колодце. Для относительно чистых и больших трубопроводов используются самоходные робототехнические комплексы, обеспечивающие лучшее освещение и качество съемки. В условиях интенсивного потока и высокого наполнения коллекторов применяются плавучие модули (специализированные плоты).

В процессе видеодиагностики выявляются потенциально аварийные участки, причины возможных засоров, готовится отчет с фото- и видеоматериалами. По результатам разрабатываются рекомендации, позволяющие наиболее рационально планировать мероприятия по ремонту и реконструкции сетей, принимать решения о целесообразности перекладки трубопроводов, санации и выборе наиболее аварийных участков труб.

Наши клиенты

Некоторые регионы, водоканалы и предприятия уже убедились в практической пользе телеинспекций. В частности, с 2008 по 2013 гг.

- - проведено видеообследование десятков километров трубопроводов по заказу МП «Водоканал города Рязани»,
  - Всероссийского ядерного центра в г. Сарове,
  - МУП г. Костромы «Костромагорводоканал»,
  - мэрии города Тольятти и многих других.

Определялись аварийные повреждения под автомобильными дорогами, железнодорожными переездами, в жилом секторе — их своевременное обнаружение позволяло ликвидировать потенциальную опасность крупных аварий.

Что выгоднее: осуществлять обследование собственными силами или привлечь профессиональную компанию

Для многих организаций, сталкивающихся с необходимостью проведения разного рода обследований сетей, актуальным и спорным остается вопрос выбора: закупать оборудование и осуществлять работы собственными силами, привлечь специализированную организацию на постоянной основе в рамках договора сервисного обслуживания либо нанимать исполнителя под решение конкретной задачи.

Закупка средств диагностики является дорогостоящим вложением и влечет за собой необходимость набора, обучения и трудоустройства специалистов, периодического ремонта, поверок и модернизации приборов.

Таким образом, приобретение оборудования может быть оправдано при его постоянной потребности, необходимости каждодневного использования.

В остальных случаях, когда актуальность обследования возникает время от времени, периодически или под решение конкретной существующей задачи, технически и экономически обоснованным оказывается привлечение профессиональной организации, специализирующейся на данных инженерных услугах.

Гидравлическое моделирование

Отдельным этапом обследования можно выделить гидравлическое моделирование. В модель заносятся свойства и характеристики элементов системы: насосных агрегатов, трубопроводов, абонентов и т.д. В удобном формате отображения мы видим, как отдельные изменения могут влиять на работу сети.

При анализе модели выявляются «узкие» места: неоптимальные диаметры трубопроводов и параметры насосных агрегатов, участки с избыточным и недостаточным давлением, неисправной запорной арматурой и высокими потерями. После разработки гидравлической модели появляется возможность комплексного регулирования сетей, расчета разнообразных режимов, прогнозирования гидравлических характеристик системы при замене насосного оборудования и прокладке проектируемых трубопроводов.

Итогом обследования водохозяйственных систем является план мероприятий по сокращению объемов водоснабжения и водоотведения с обоснованием конкретных технических решений и рекомендации по повышению эффективности эксплуатации сетей. Выполнение рекомендаций приносит значительный экономический эффект и повышает надежность функционирования водохозяйственных систем, снижает экологические риски.