Статья № 1
Дата выхода статьи : 20 апреля 2004 г.Тема: Энергосберегающе технологии

Энергосберегающая технология принудительного, вертикального водопонижения;

Новая технология строительства и технического обслуживания водозаборов и систем инженерной защиты от подтопления грунтовыми водами.
Аннотация:

Предлагается технология эксплуатации и строительства принудительных вертикальных водопонизительных систем, основанная на автоматическом поддержании минимально необходимых величин водопонижения в критических точках площадки, что дает эффект экономии электроэнергии.

Предлагаемая технология особо актуальна для промышленных предприятий, территория которых насыщена подземными и наземными коммуникациями, препятствующими строительству горизонтальных и смешанных систем дренажа.

Справка:

Наше предприятие имеет опыт эксплуатации, проектирования и строительства принудительных вертикальных систем водопонижения на промплощадках предприятий, где присутствуют существенные ограничения на места закладки водопонизительных скважин. В таких условиях, получение необходимой депрессионной кривой достигается путем варьирования динамических уровней в скважинах, расположенных в местах доступных для бурения.

Задача:

Создание водопонизительной системы для защиты подземных частей сооружений, способной автоматически удерживать кривую депрессии в допустимых пределах в условиях существенных ограничений на места расположения скважин. При этом необходимо минимизировать затраты электроэнергии на эксплуатацию погружных насосов.

Описание метода:

С точки зрения методики оценки характеристик водопонизительных систем, приток воды в точке наблюдения М_i (Рис.1) определяется выражением:

Q_i = (k_i / Ф_i) [h_i S_i+ £_i(t)]
где

Ф_i (t) - функция понижения в неустановившемся режиме;
k_i - коэффициент фильтрации;
h_i - толщина водоносного слоя при напорной фильтрации, или средняя высота потока при безнапорной фильтрации;
S_i - необходимая величина водопонижения в точке М_i;
£_i(t)=£[dhi(t), dSi(t), dHi(t)] - случайное возмущение в точке М_i, обусловленное временным или сезонным изменением напора, высоты потока в области питания, обусловленное также полным или частичным отказом насосов в водопонизительных скважинах 1,2...j...N системы (Рис.1);
dH_i - колебания напора в области питания.

В выбранных критических точках М_i оборудуются наблюдательные скважины, оснащенные датчиками уровня воды. В задачи алгоритма функционирования системы входит автоматическое поддержание минимально необходимых величин водопонижения S_i в точках M_i. Информация о текущих уровнях подается на вход системного блока, откуда после обработки поступает на входы станций управления насосами в водопонизительных скважинах. В зависимости от величины рассогласования между текущей и необходимой величиной водопонижения в j-й водопонизительной скважине станция управления насосом осуществляет коррекцию среднего уровня S_j.

Таким образом, в текущем режиме система, в целом, компенсирует изменение функции понижения, колебания напора, высоты потока (в т.ч. и за счет отказов насосов), что позволяет, даже при неоптимальном расположении скважин, автоматически поддержать минимально необходимую кривую депрессии обеспечивающую защиту подземных частей сооружений. Снижение затрат электроэнергии осуществляется за счет поддержания лишь минимально необходимого понижения в наблюдательных и понизительных скважинах системы.

Применяемое оборудование:

Для поддержания необходимых динамических уровней, скважины оснащаются погружными насосами типа ЭЦВ со станциями управления "ГЕЙЗЕР САУ-05М", датчиками уровня ДУВБ, аварийными датчиками "сухого хода" ДУВК. Наблюдательные скважины также оборудуются датчиками уровня ДУВБ. Датчики уровня ДУВБ имеют до 10 сенсоров, на расстоянии 0.5 ~ 1.5 м.

Станция "ГЕЙЗЕР САУ-05М" поддерживает заданный динамический уровень между соседними сенсорами датчика ДУВБ в скважине. Это осуществляется регулированием производительности насоса и достигается:

путем "плавного" включения/выключения электродвигателя насоса;
путем регулирования дроссельной заслонки на насосной трубе;
путем частотного регулирования электродвигателя насоса.

Станции управления ГЕЙЗЕР САУ-05М имеют COM-порты и могут объединяться в сеть через системный блок на базе промышленного компьютера PC/104. Кроме того, станции управления "ГЕЙЗЕР САУ-05М" ведут текущий мониторинг затрат электроэнергии, а также выполняют функции устройств комплексной защиты электродвигателей насосов от неполнофазных режимов, отклонений питающих напряжений, токовых перегрузок и холостого хода, пробоя изоляции и др. В случае аварии насоса предусмотрена световая и звуковая сигнализации.

Рис.1