Тюменский индустриальный

МОШКИН М.А., ПУШКАРЕВ Н.Д., РАХМАТЗОДА Ш.И.
 
ПРИМЕНЕНИЕ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА 
ПОВЫСИТЕЛЬНЫХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЯХ – РЕЗЕРВ 
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ 
Мошкин М.А.
1
, магистрант, [e-mail] 
Пушкарев Н.Д.
1
, магистрант, [e-mail]
Рахматзода Ш.И.
2
, аспирант PhD, [e-mail]
1
г. Тюмень, Тюменский индустриальный университет 
2
г. Душанбе, Таджикский технический университет имени академика М.С. 
Осими 
Аннотация.
Статья посвящена повышению энергоэффективности систем водоснабжения 
за счет применения насосных агрегатов с регулируемым приводом на повысительных 
насосных станциях. Приведено сравнение методик расчета экономии электроэнергии при 
использовании насосов с регулируемым приводом.
Ключевые слова:
энергосбережение, регулируемый электропривод, повысительная 
насосная станция. 
122 

---

В энергетике технологии развиваются из-за глобальных запросов, 
предъявляемых обществом к системе энергоснабжения. В настоящее время 
сформировались основные направления развития технологий потребления 
энергии: в промышленном секторе - технологии оптимизации 
энергопотребления; в бытовом секторе – технологии «умного 
строительства». Основную роль в уменьшении энергопотребления играет 
структурное энергосбережение. Следующим по значимости направлением 
снижения энергоемкости ВВП станет технологическое энергосбережение 
[1]. 
Технологическое энергосбережение является ключевым вопросом для 
водопроводно-канализационного хозяйства, как достаточно энергоемкой 
отрасли в инфраструктуре городов. 
Неоднородность городской застройки по высоте, постепенное 
увеличение этажности жилых и общественных зданий приводят к 
необходимости использования повысительных насосных станций. В 
настоящее время ООО «ТюменьВодоканал» эксплуатирует 79 таких 
станций, большинство из которых оборудовано консольными насосами с 
постоянной частотой вращения (рис.1).
Применение районных повысительных насосных станций относится 
к одному из вариантов зонирования водопроводной сети города. 
Водопроводная сеть города включает в себя участки распределительной 
сети с напором, не превышающим 26 метров до повысительных станций, и 
участки с напором, обеспечивающим подачу воды на верхние этажи 
жилых зданий. Например, при 9-этажной застройке свободный напор 
должен быть 42 метра, при 14-этажной застройке – 62 метра. Снижение 
давления в сети приводит к уменьшению интенсивности отказов [2]. 
Рис. 1. Повысительная насосная станция 
Нерациональное превышение напора в системах водоснабжения 
связано с несоответствием режима водопотребления и режима работы 
насосных агрегатов. В результате этого наблюдается превышение или 
статической составляющей напора, или динамической, или обеих 
составляющих. Нерациональное потребление электроэнергии может быть 
устранено при использовании регулируемого электропривода насосов [3]. 
123 

---

Эффективность применения частотно-регулируемого привода для 
подачи воды потребителям рассмотрена на примере повысительной 
насосной станции, расположенной по улице Московский тракт в городе 
Тюмени. Общее количество потребителей для данной городской 
территории составляет 1714 человек. В настоящее время на насосной 
станции установлены консольные насосы отечественного производства с 
постоянной частотой вращения К 65-50-125 (рис.1). 
График изменения напоров насосной станции в течение суток в 
зависимости от изменения режима водопотребления представлен на 
рисунке 2. При постоянной частоте вращения насосов требуемый напор 
поддерживается только в период с 18 до 20 часов. Остальное время 
насосные агрегаты работают с пониженной подачей, а в системе 
наблюдаются избыточные напоры. 
Взамен насосов с постоянной частотой вращения была подобрана 
насосная установка повышения давления Wilo-COR 3 MHI 1602/SKw [4].
На этапе принятия решения о реконструкции насосной установки с 
целью энергосбережения, важно заранее оценить возможную экономию 
электроэнергии [3].
При определении расхода энергии на нерациональное превышение 
напора в системе водоснабжения городской территории воспользуемся 
таблицей суммарного водопотребления. 
Рис.2. График изменений напоров насосной станции в течение суток 
124 

---

Расход электроэнергии, теряемый за счет нерационального 
превышения напора в сети водоснабжения в течение года, с учетом 
суточной неравномерности потребления воды, может быть определен по 
формуле: 
ΔW
Σ
= Σ(ΔN t )·k
сут
365, 
(1) 
где ΔN – мощность насосной установки, теряемая при подаче воды с 
избыточными напорами, кВт; t – время, в течение которого наблюдается 
потеря мощности, 1 час; k
сут
– 
коэффициент суточной неравномерности. 
ΔW
Σ
= 13· 0,8 · 365 = 3 908 кВт·ч/год. 
Расход электроэнергии на нерациональное превышение напора за 
время Т по методике ВНИИ ВОДГЕО [3, 5]: 
ΔW
Σ
= N
б
Т w
*
φ, 
(2) 
где N
б
– 
наибольшая потребляемая мощность установки, определена по 
графику совместной работы насосов и трубопроводов, 2,53 кВт; Т – 8760 
часов при круглосуточной работе насосной станции в течение года; φ - 
коэффициент, учитывающий количество рабочих насосов в установке, 0,75 
[3]; w
*
- 
параметр, учитывающий относительные потери электроэнергии, 
вызванные превышением напора. Для относительной минимальной подачи 
λ = 1,2/36 = 0,033 и относительного статического напора Н
*
п
= 7/16 = 0,44 
относительные потери электроэнергии составляют w
*
= 0,22 [3, с. 81]. 
Расход электроэнергии на нерациональное превышение напора, 
определенный по методике ВНИИ ВОДГЕО, составит: 
ΔW
Σ
= 2,53 · 8760 · 0,22 ·0,75 = 3 659 кВт·ч/год. 
То есть, расхождение результатов расчета по разным методикам 
незначительно и составляет 6%.
Удельный расход электроэнергии на подачу 1000 м
3
воды составлял 
до мероприятий по регулированию подачи – 103 кВт·ч; при регулировании 
подачи установки - 79 кВт·ч. 
Вывод. Для оценки экономии энергии при использовании 
регулируемого электропривода в повысительных насосных установках 
следует рекомендовать для проектных и эксплуатационных организаций 
методику ВНИИ ВОДГЕО, исключающую трудоемкие расчеты и 
графические построения. 
Улучшения такого показателя энергетической эффективности для 
водопроводно-канализационного хозяйства, как удельный расход 
электроэнергии на подачу 1000 м
3
воды можно достичь за счет применения 
регулируемого привода на повысительных насосных станциях систем 
водоснабжения. 
125 

---

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
1. 
Прогноз развития энергетики мира и России до 2040 года: 
информационно-аналитический обзор // Под. ред. Макарова А. А. – 
Москва : ИНЭИ РАН, АЦ, 2016. - 134 с. 
2. 
Методика оптимизации зональных систем водоснабжения / 
Кармазинов Ф.В. [и др.] // Водоснабжение и санитарная техника. – 2016. - 
№ 2. – С. 64-70. 
3. 
Лезнов, Б. С. Энергосбережение и регулируемый привод в 
насосных и воздуходувных установках / Б. С. Лезнов. – Москва : 
Энергоатомиздат, 2006. - 360 c. 
4. Wilo 
[Электронный 
ресурс]. 
– 
Режим 
доступа:
https://wilo.com/ru/ru/ 
5. 
Лезнов, Б. С. Методика расчета экономии энергии при 
использовании РЭП в насосных установках / Б. С. Лезнов // Сантехника. – 
2010. - 
№ 1. – С. 56-60. 
УДК 69.003.13