Программу модернизации городской системы водоснабжения города Кимовск Тульской области предложил студент 2 курса магистратуры Горного института НИТУ «МИСиС» Елисей Петухов. Внедрение схемы позволит обеспечить широкий диапазон регулирования подачи воды, облегчит контроль водоснабжения и уменьшит потери электроэнергии на 77,6%, сэкономив более 8 млн кВт/ч в год.
По сравнению со странами ЕС и США, в России на перекачку чистых и сточных вод расходуется на 15-20% больше электроэнергии, причем в среднем до 15% составляют потери. Это обусловлено большими расстояниями, которые приходится преодолевать при перекачке воды, и работой насосных установок с избыточными напорами.
Вопрос сокращения затрат на транспортировку и распределение воды, а также повышения энергоэффективности системы водоснабжения может быть решен за счет модернизации энергоёмкого оборудования и сетей.
Магистрант НИТУ «МИСиС» Елисей Петухов предложил собственную модель модернизации системы водоснабжения г.Кимовска Тульской области в целях повышения ее энергоэффективности. Разработанная в рамках исследовательской работы схема обеспечивает широкий диапазон регулирования подачи воды и позволяет уменьшить потери электроэнергии.
Для решения задачи разработчик провел оценку и расчет фактического потребления хозяйственно-питьевой воды в городе, а также провел инженерный и экономический анализ системы водоснабжения.
«На основе данных исследования была разработана новая модель — схема двухнасосной станции финишного подъема с одним частотно-регулируемым электроприводом с использованием асинхронного двигателя. Схема позволяет в конечном итоге повысить общий КПД системы водоснабжения на 11%, — рассказал автор, магистрант направления „Электроэнергетика и электротехника“ НИТУ „МИСиС“ Елисей Петухов. — Кроме того, схема предполагает использование нечеткого пропорционально-интегральный регулятора, обеспечивающего более высокое качество переходных процессов в системе стабилизации давления в напорной магистрали в сравнении с типовым регулятором, а также синтезирует его параметры».
По словам разработчика, параметры нечеткого регулятора, в отличие от пропорционально-интегрального регулятора, оптимизируются при помощи заданных алгоритмов. Когда запускается электропривод, за короткое время включения происходят переходные процессы, и чем более плавно и качественно они проходят, тем выше эффективность работы электропривода в целом.
«Такая модель имеет высокую эффективность: экономический эффект от внедрения модернизации в масштабах рассмотренного города подразумевает экономию более 8 млн кВт/ч в год, что сэкономит около 3 млн рублей на электроэнергию. В масштабах города, потребленная системой водоснабжения электроэнергия за год составила 1058901кВт∙ч, что стоило 3441,43 тыс. руб, а стоимость электрической энергии после внедрения проекта составит 771,12 тыс. руб, то есть на 77,6 % меньше. Срок окупаемости проекта по предварительной оценке составляет около 5 месяцев», — пояснил Елисей Петухов.
Проект вошел в число победителей 76-х Дней науки НИТУ «МИСиС».