Результаты проведения энергетических обследований на предприятиях водопроводно-канализационного хозяйства УР

журнал "Энергетика.Энергосбережение.Экология", июнь 2013

АНО «Агентство по энергосбережению УР» проводит энергетические обследования предприятий и организаций на основании Федерального Закона 216-ФЗ «Государственное регулирование в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности» от 23.11.2009г.

Основными целями энергетического обследования являются:

  • получение объективных данных об объеме используемых топливно-энергетических ресурсов на объектах обследования;
  • определение показателей энергетической эффективности;
  • определение потенциала энергосбережения и повышения энергетической эффективности;
  • разработка перечня типовых, общедоступных мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности и проведение их стоимостной оценки;
  • разработка энергетического паспорта.

В 2011 – 2012 гг. Агентством были проведены обследования 9 предприятий ВКХ УР:

1. МУП г. Ижевска «Ижводоканал»;

2. МУП г. Сарапула «Сарапульский водоканал»;

3. МУП г. Воткинска «Водоканал»;

4. МУП ЖКХ г. Можги;

5. ООО Водоканал «Каракулинского района»;

6. ООО «Сервисплюс» Каракулинского района;

7. ООО «Жилкомсервис» Глазовского района;

8. ООО ПКХ п. Кез;

9. МУП «Водоканал» Шарканского района.

Обследование водопроводно-канализационных хозяйств (ВКХ) начинается с проведения анализа расхода ТЭР и воды. Одной из основных проблем на предприятиях ВКХ является неполное оснащение приборами учета хозпитьевой и сточной воды, начиная от ее водозабора, очистки на СПВ, транспортировки до потребителей и дальнейшей транспортировки сточных вод на ОСК с последующим их сбросом. Отсутствие приборного учета на этапах технологического процесса систем водоснабжения и водоотведения вынуждает персонал предприятий использовать расчетные способы учета объемов воды. Расчетные данные не могут обеспечить требуемую точность по сравнению с приборным учетом. Соответственно достоверный баланс воды при такой организации учета определить невозможно. На обследуемых предприятиях баланс воды с помощью приборов учета определяется только на отдельных этапах транспортировки и подачи воды.

В результате обследования ВКХ определены наиболее энергоэффективные технические мероприятия характерные для этих предприятий:

  1. Подбор насосных агрегатов под параметры, задаваемые водопроводной сетью (повышение КПД);
  2. Применение частотно-регулируемого привода (ЧРП) для насосных агрегатов с переменным объемом подаваемой воды при постоянном давлении;
  3. Замена изношенной запорной арматуры на технологических сооружениях станции подготовки воды (СПВ);
  4. Подбор насосных агрегатов артезианских скважин под параметры соответствующие характеристике сети и комплектация их ЧРП;
  5. Замена термических электронагревателей в павильонах скважин на саморегулирующиеся нагревательные кабели.

Перечень наиболее энергоэффективных мероприятий  с учетом их эффективности по замене насосных агрегатов на агрегаты соответствующие параметрам сети с комплектацией их при необходимости ЧРП представлен в таблице №1.

Таблица №1

№ п/п

Предприятие

Объект

Объем затрат, тыс. руб.

Годовая экономия, тыс. руб.

Срок окупаемости, лет

1

МУП г. Ижевска «Ижводоканал»

Водозабор

25 800

7 005,3

3,7

ОСК

18 000

7 920,88

2,3

2

МУП г. Сарапула «Сарапульский водоканал»

Водозабор

10 755,58

2 243,75

4,8

ВНС-3

534,8

728,5

0,7

ВНС-Элеконд

987,58

1 517,14

0,65

РКНС

2 499,9

925,9

2,7

ГКНС

5 685,7

2 992,5

1,9

3

МУП г. Воткинска «Водоканал»;

Первый подъем

2 333,23

1 562,4

1,5

ОСК

260,4

142,9

1,8

ВНС Южный поселок

178,32

67,29

2,65

ВНС Лесхоз

89,25

190,18

0,5

ПВНС № 2, 7, 12

254,7

215,24

1,2

ИТОГО

67 379,46

25 511,1

2,6

Из Таблицы №1 видно, что по полученным 12 мероприятиям ожидаемый годовой эффект составит 25 511,1 тыс. руб, при суммарных затратах 67 379,46 тыс. руб. срок окупаемости – 2,6 года. В настоящее время мероприятия на ВНС-Элеконд и ВНС-3 МУП г. Сарапула «Сарапульский водоканал» реализованы. До реализации мероприятий по  регулированию объемов подаваемой воды на ВНС-3 и ВНС-Элеконд производилось дросселированием напорной задвижкой. Избыточное давление при этом на ВНС-3 составляло – 2 кг/см2, а для ВНС-Элеконд – 1,5 кг/см2.

Необходимо отметить, что дросселирование не является эффективным способом регулирования расхода, поскольку увеличивается местное сопротивление на задвижке и соответственно теряется часть энергии, сообщенной потоку насосом. Чем больше создается перепад давления на задвижке, тем больше энергии теряется. Таким образом, на ВНС-3 и ВНС-Элеконд существует потенциал по энергосбережению, выраженный в экономии электроэнергии. При частотном регулировании изменение объема подаваемой воды происходит за счет изменения скорости вращения рабочего колеса насосного агрегата, что позволяет регулировать объем поднимаемой воды без потерь электрической энергии.

Для определения потенциала по энергосбережению 5 марта 2012 г. на насосный агрегат № 2 ВНС-3 был установлен преобразователь частоты переменного тока и осуществлено регулирование объемов подаваемой воды за счет изменения частоты вращения насосного агрегата. Работа насосного агрегата с преобразователем частоты осуществлялась в течение часа в период с 14 00 до 15 00. По результатам работы был составлен сравнительный анализ работы насосного агрегата до установки частотного преобразователя и после. Результаты анализа представлены в Таблице №2:

Таблица №2

Сравнительный анализ работы насосного агрегата №2 на ВНС-3:

Режим работы насосного агрегата

Давление после насосного агрегата, кгс/см2

Потребляемый ток, А

Частота переменного тока, Гц

КПД насосного агрегата (по  напорной характеристике), %

Потребляемая мощность, кВт

При дросселировании

4,5

80

50

50

47,4

При частотном регулировании

2,5

38

37

80

22,5

 

Из Таблицы №2 видно, что применение частотного регулирования позволило снизить избыточное давление на насосном агрегате, снизить потребляемый ток и повысить КПД. Таким образом, применение частотного регулирования электропривода насосного агрегата позволило добиться экономии электрической энергии, которая составила – 24,9 кВт*час. Помимо экономии электроэнергии удалось добиться снижения шума при работе насосного агрегата, что является косвенным показателем качества его работы и говорит о соответствии скоростей вращения колеса и движения жидкости. По итогам данного мероприятия удалось установить, что экономия электрической энергии от применения частотного регулирования составит 52,5 %.

В настоящий момент фактическая экономия электрической энергии от установки ЧРП, а так же замены насосного агрегата на агрегат марки Grundfos имеющий более высокий КПД составила 69 %.

Потенциал по энергосбережению на ВНС-Элеконд определенный расчетным способом составил – 69 %. Фактическая экономия от реализации мероприятия по замене насосного агрегата и комплектация его ЧРП составила – 70 %.

Наиболее эффективные мероприятия по замене изношенной запорной аппаратуры на технологических сооружениях СПВ представлены в Таблице №3.

Таблица №3

№ п/п

Предприятие

Объект

Объем затрат, тыс. руб.

Годовая экономия, тыс. руб.

Срок окупаемости, лет

1

МУП г. Ижевска «Ижводоканал»

СПВ «Кама-Ижевск»

4 607

2 523,57

1,8

СПВ «Пруд-Ижевск»

1 779

571,7

3,1

2

МУП г. Сарапула «Сарапульский водоканал»

СПВ отстойники

904

171,62

5,3

СПВ фильтра

2 205,6

480,36

4,6

3

МУП г. Воткинска «Водоканал»;

СПВ фильтра

1 395

159,7

8,7

ИТОГО

10 890,6

3 906,95

2,8

На очистных сооружениях СПВ имеется дренажная система для отвода воды при промывке фильтров. В связи с тем, что часть запорной арматуры на дренажных коллекторах фильтров является изношенной и не обеспечивает надежную герметичность затвора, образуются утечки воды.

Для определения объемов воды теряющейся с утечками, были проведены следующие замеры:

В колодце дренажного коллектора в период отсутствия промывок и сбросов воды в дренажную систему были произведены замеры поперечного сечения водного потока и скорости движения воды. Замеры производились в разное время, полученные результаты, с учетом незначительного отличия, соответствовали друг другу. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что утечки носят постоянный характер.

Из Таблицы №3 видно, что по полученным 5 мероприятиям ожидаемый годовой эффект составит 3 906,95 тыс. руб, при суммарных затратах 10 890,6 тыс. руб. срок окупаемости – 2,8 года. В настоящее время неисправная запорная арматура отстойников на очистных сооружениях водоподготовки г. Сарапула «Сарапульский водоканал» заменена. Фактический эффект от данного мероприятия будет определен после окончания работ по созданию систем учета объемов подаваемой воды.

В таблице №4 представлен экономический эффект от мероприятий по подбору насосных агрегатов артезианских скважин под параметры соответствующие характеристике сети и комплектация их ЧРП

Таблица №4

№ п/п

Предприятие

Объем затрат, тыс. руб.

Годовая экономия, тыс. руб.

Срок окупаемости, лет

1

МУП «Водоканал» Шарканский район

432

479,7

0,9

2

МУП г. Ижевска «Ижводоканал»

91,2

93,57

1

3

МУП ЖКХ г. Можга

349,34

1395,37

0,25

4

ООО «Водоканал» Каракулинский район

360,1

893,48

0,4

5

ООО ПКХ п. Кез

72,9

278,64

0,26

ИТОГО

1 305,54

3 140,76

0,42

Эффективное использование насосных агрегатов артезианских скважин возможно при их эксплуатации в рабочем интервале напорно-расходной характеристики. Правильно подобранные насосные агрегаты артезианских скважин, укомплектованные ЧРП, не только работаю энергоэффективно, но и имеют максимальную наработку времени до капитального ремонта или замены. В качестве примера можно привести артезианскую скважину ЗАО «Кристальная вода», насосный агрегат которой работает в автоматическом режиме, укомплектован ЧРП и круглосуточно находится в работе с 2007 г. без ремонта и замены.

Из Таблицы №4 видно, что по полученным 5 мероприятиям ожидаемый годовой эффект составит 3 140,76 тыс. руб, при суммарных затратах 1 305,54 тыс. руб. срок окупаемости – 0,42 года.

В Таблице №5 представлен экономический эффект от мероприятий по замене термических электронагревателей в павильонах скважин на саморегулирующиеся нагревательные кабели.

Таблица №5

№ п/п

Предприятие

Объем затрат, тыс. руб.

Годовая экономия, тыс. руб.

Срок окупаемости, лет

1

МУП «Водоканал» Шарканский район

12,5

390,2

0,1

2

МУП г. Ижевска «Ижводоканал»

138

344,4

0,4

3

МУП «Водоканал» г. Воткинска

60

327,81

0,2

4

МУП ЖКХ г. Можга

216

350,98

0,6

5

ООО «Жилкомсервис» Глазовский район

4,6

6,72

0,7

6

ПКХ п. Кез

4,6

18,3

0,25

ИТОГО

435,7

1 438,41

0,3

При отрицательных температурах наружного воздуха для предотвращения замерзания водопроводов в павильоне артезианской скважины применяется обогрев с помощью электротермического обогревателя. Использование данного нагревателя является не целесообразным в связи с большими потерями теплоты в окружающую среду и большим потреблением электроэнергии.

Предлагается заменить термический электрообогреватель на саморегулирующийся нагревательный кабели марки 17FSM, предназначенный для защиты от замерзания водопроводов, емкостей, резервуаров. Эффект саморегулирования заключается в автоматическом увеличении тепловой мощности нагревательного кабеля при снижении температуры трубы и наоборот. Этот эффект основан на применении в саморегулирующемся нагревательном кабеле специальной полупроводниковой матрицы, меняющей свои проводящие свойства в зависимости от температуры. С уменьшением температуры уменьшается сопротивление матрицы и следовательно увеличивается протекающий ток, что приводит к увеличению выделяемой тепловой мощности и нагреву поверхности саморегулирующегося кабеля. При возрастании температуры происходит обратный процесс. Причем каждый участок саморегулирующегося кабеля изменяет свои свойства в зависимости, только от конкретной температуры на данном участке, независимо от других участков нагревательного кабеля.

Из Таблицы №5 видно, что по полученным 6 мероприятиям ожидаемый годовой эффект составит 1 438,41 тыс. руб, при суммарных затратах 435,7 тыс. руб. срок окупаемости – 0,3 года.

В настоящее время в п. Кез ООО ПКХ для предотвращения замерзания водопроводных сетей в павильонах скважин применяется электронагревательная лента, которая позволила снизить потребление электрической энергии в 5-9 раз по сравнению с электротермическими нагревателями.

Организация энергоменеджмента на предприятиях ВКХ

Заключительным разделом отчета энергетического обследования является организация энергоменеджмента на предприятиях. В структуре системы управления обследуемых предприятий отсутствует работник «отдел» ответственный за управление энергопотреблением – энергоменеджер. В отличие от эксплуатации управление энергопотреблением  ставит основной задачей снижение затрат на энергоресурсы при обеспечении необходимого и надежного технологического процесса. Путем внедрения энергоменеджмента можно получить более подробную картину потребления энергоресурсов, что позволит произвести оценку проектов экономии ТЭР планируемых для внедрения на предприятиях, энергетический менеджмент начинается с назначения на предприятиях ответственного лица – энергетического менеджера.

Система энергетического менеджмента должна быть реализована в соответствии с ГОСТ Р ИСО 50001- 2012. Настоящий стандарт предназначен для организаций любого типа и размера, независимо от условий географического, культурного или социального характера. Успешное внедрение зависит от обязательств, принимаемых на всех функциональных уровнях организации, и особенно от обязательств, принимаемых на уровне высшего руководства. Стандарт устанавливает требования к системе энергетического менеджмента, на основе которых организация может разработать и внедрить энергетическую политику, осуществить постановку целей, задач и разработку планов мероприятий с учетом законодательных требований и информации, относящейся к аспектам, связанным со значительным использованием энергии.

автор Красильников В.В.