СИСТЕМА ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН БЕРЕГОВОГО ВОДОЗАБОРА Российский патент 2014 года по МПК H02J1/00 E03B5/00 

Описание патента на изобретение RU2507659C2

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано в энергоснабжении водозаборных скважин береговых водозаборов и в ирригационных системах.

Известны береговые водозаборы, которые включают десятки скважин. К примеру: 55 скважин на «Березовском» водозаборе», 86 на «Киевском» водозаборе и 32 скважины 1-ой очереди из 102 строящегося «Шумаковского» водозабора для г.Курска. Скважины расположены вдоль рек. Расстояние между скважинами от десятков метров до сотен метров. Мощность погружных насосов в скважинах от 7,5 до 15 кВт. Система энергоснабжения на водозаборе «Березовский» г.Железногорска (аналогичные на других) представляет собой трансформаторные подстанции (понижение напряжения от 6-10 кВт до 0,4) и кабельные разводки к скважинам. Мощность подстанций близка к суммарной мощности подключаемых к ней погружных скважинных насосов. Скважины сгруппированы в три ветви. Самая отдаленная от водоприемного пункта ветвь включает 13 скважин, другие ветви по 21 скважине. Ветви направлены в сторону водоприемного пункта, протяженность водозабора вдоль реки 3,2 км. Водоприемный пункт расположен (станция 2-го подъема - Ст2) от последней скважины водозабора на расстоянии 2,3 км («Гидрогеологические исследования на водозаборах Курской области с целью выработки рекомендаций на их оптимальную эксплуатацию», Отчет НИР, рук. Кичигин Е.В., г.Белгород, ЗАО НПФ «Экотон», 2006, С.159).

Прототипом предлагаемого технического решения является водозабор «Березовский» г.Железногорска, выполненный по проекту «Союзводоканалпроект», в 1983 г., водосборная сеть, которого включает трансформаторные подстанции и кабельную разводку к скважинам с установленными в них погружными насосами. Водосборная сеть выполнена стальными трубами с увеличенной толщиной стенок. Так в трубах диаметром 219 и 325 мм по 9 мм; в трубах 426 и 530 мм по 12 мм и в трубах 720 мм по 14 мм, увеличенная толщина стенки труб принята как мера компенсации коррозии (приложение 1).

Расчеты показывают, что давление прокачки расчетного объема воды по трубопроводу и подъему на высоту 23 м (геодезическая разность отметки водозабора и водоприемного пункта) не превышает 0,6 МПа. Новые стальные трубопроводы допускают от 4 до 8 МПа давления. Напряжение сети от 6 кВ до 0,4 кВ.

Основным недостатком прототипа является то, что к трансформаторным подстанциям подключается по 6-7 погружных насосов (приложение 1), что не соответствует условиям работы и требованиям к водосборной сети, а именно, как показала эксплуатация скважин береговых водозаборов, водоносные горизонты которых представлены песками, что характерно для береговых водозаборов, часто происходит «пескование» скважин при запуске насоса после остановок из-за повышения уровня в них и водоотбора против расчетного, при износе фильтра, увеличении водопритока в скважину при паводках и, как следствие, повышение водоотбора и других причинах. Это требует определенных расчетных скоростей движения потока в трубах для уноса взвесей. Завышение его запаса приводит к повышению энергетических затрат. Падение скорости потока воды приводит к заилению сети, что недопустимо. При отключении одной трансформаторной подстанции на ветви (планово для профилактических целей или аварийное отключение) скорость течения потока в трубах снижается на 50-30%, что не может быть компенсировано расчетным резервом мощности в 10-15%. Кроме опасности заиления трубопровода при таком резком снижении скорости потока воды в ветви возникают гидравлические удары в трубопроводах, превышающие в 2-3 раза внутреннее рабочее давление, что приводит к необходимости использования труб с большей толщиной стенки.

Задачей изобретения является создание системы энергоснабжения водозаборной скважины берегового водозабора, позволяющей предотвращать падение скорости движения потока воды в трубопроводной ветви ниже технически и экономически обоснованных резервов, обеспечивающих унос взвесей в воде, а также позволяющей снизить давление гидравлического удара.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемой системы энергоснабжения водозаборных скважин берегового водозабора, включающей трансформаторные подстанции и кабельную разводку к скважинам, причем трансформаторные подстанции и кабельные разводки установлены на группу скважин, суммарная производительность которых не более трех средних производительностей скважин на ветви водовода при общем количестве скважин на ветви более 12.

Предложенное решение позволяет технически и экономически обеспечить обоснованным резервом производительности скважин. Отключение одной из трансформаторных подстанций на ветви не приводит к снижению скорости потока, вызывающего заиление водосборной сети, а величина гидравлического удара из-за снижения скорости в трубопроводе не превышает допустимого рабочего давления в ветви.

Кроме того, снижение давления в водосборной сети до минимального и не более полутора кратных по рабочему давлению (максимальному) в ветвях, позволяет использовать в водосборных сетях серийно выпускаемые стекло-пластиковые трубы на внутренние давление до 1,6 МПа (при максимальном рабочем в стальных трубопроводах 0,6 МПа). В результате при меньших коэффициентах сопротивления течению воды в стеклопластиковых трубах имеется возможность перейти на трубопроводы меньшего диаметра для водосборных сетей водозаборов. Кроме того, стеклопластиковые трубы по массе меньше в 3,5-4 раза и не требуют изоляции при укладке в траншеи.

Изобретение представлено схемой водозабора.

На фиг.1 показана предлагаемая система энергоснабжения на примере «Березовского» водозабора г.Железногорска, оснащенного системой энергоснабжения, к каждой подстанции подключена группа водозаборных скважин, производительность которых не более суммарной средней производительности трех скважин на ветви.

Система энергоснабжения водозаборной скважины работает следующим образом. Водосборные ветви представляют собой трубопроводы, увеличивающиеся по внутреннему диаметру ступенями и обеспечивающими поддержание расчетных скоростей движения потока в сторону водоприемного пункта Ст2 по мере подключения к ветвям скважин, из которых погружные насосы подают воду. В группах скважин, подключенных к трансформаторным подстанциям (Tp1-Tpn) имеются рабочие скважины, подающие воду и обозначенные ⊗ и резервные или находящиеся в ремонте, техобслуживании обозначенные Ο.

Из ветвей под напором погружных насосов вода поступает в водоводы Вд1, Вд2, Вд3. Непосредственно из Вд2 в водоприемный пункт Ст2, а из водовода Вд1 в распределительный коллектор К и далее по водоводу Вд3 до водоприемного пункта. Из ветви В3 поток поступает в водовод Вд3, направленный в водоприемный пункт.

Работа погружных насосов в скважине контролируется по ряду показателей по вызову и передается на единый пульт управления водозабором. При неисправности системы насосного узла или аварийного отключения его автоматически подается сигнал на пульт управления. В этом случае в работу включают резервную скважину на данной трансформаторной подстанции, а при отсутствии резервной включают любую другую скважину, расположенную в противоположной стороне движению потока. При плановом или аварийном отключении трансформаторной подстанции подключают взамен резервные или оставшиеся рабочие скважины к близ расположенным по обе стороны трансформаторным подстанциям, обеспечивая расчетный объем потока в ветви с учетом имеющегося резерва рабочего потока, не понижая скорость потока ниже критического.

При использовании предлагаемого изобретения увеличивается количество трансформаторных подстанций меньшей мощности, но суммарная мощность их не увеличивается. Сокращается сеть кабельной разводки к скважинам из-за сокращения расстояний от трансформаторных подстанций к скважинам. Повышается надежность работы всей системы.

Похожие патенты RU2507659C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА НА ЛЕСНЫХ И ТОРФЯНЫХ МАССИВАХ 2015
  • Голубенко Михаил Иванович
RU2594148C1
Затопленный многоярусный водозабор-осветлитель 1990
  • Набиев Дадаш Худу Оглы
  • Курбанова Эльмира Гияс Кызы
  • Склянский Владимир Григорьевич
SU1834675A3
ВОДОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО 1995
  • Костин А.Г.
  • Куликов В.Н.
RU2083768C1
ВОДОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО 1997
  • Ермаков В.А.
  • Костин А.Г.
  • Куликов В.Н.
  • Лашковский С.С.
  • Тропак А.Ю.
RU2119016C1
ЛЕДОСТОЙКОЕ ВОДОЗАБОРНОЕ СООРУЖЕНИЕ 2003
  • Жиленков В.Н.
  • Рымарь С.Я.
  • Чжан Р.В.
RU2243321C2
ВОДОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО 1997
  • Ермаков В.А.
  • Костин А.Г.
  • Куликов В.Н.
  • Лашковский С.С.
  • Тропак А.Ю.
RU2119017C1
Фильтрационное водозаборное сооружение 1990
  • Семенов Герман Дмитриевич
SU1758151A1
Устройство инфильтрационного водозабора 1980
  • Мартыненко Григорий Данилович
  • Пидков Василий Данилович
SU912855A1
РУСЛОВОЙ ВОДОПРИЕМНИК С РЫБОЗАЩИТНЫМ УСТРОЙСТВОМ 2003
  • Головин В.Л.
RU2252985C1
ПОДЗЕМНЫЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ВОДОЗАБОР КОМБИНИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ 2012
  • Курбанов Салигаджи Омарович
  • Сохов Азамат Анатольевич
  • Апажев Аслан Каральбиевич
RU2513183C2

Реферат патента 2014 года СИСТЕМА ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН БЕРЕГОВОГО ВОДОЗАБОРА

Использование: в ирригационных системах для электроснабжения водозаборных скважин. Технический результат заключается в повышении надежности работы системы и сокращении сети кабельной разводки. Система включает трансформаторные подстанции и кабельные разводки, которые устанавливают на группу скважин, суммарная производительность которых не более трех средних производительностей скважин на ветви водовода при общем количестве скважин на ветви более 12. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 507 659 C2

Система энергоснабжения водозаборных скважин берегового водозабора, включающая трансформаторные подстанции и кабельную разводку к скважинам, отличающаяся тем, что трансформаторные подстанции и кабельные разводки установлены на группу скважин, суммарная производительность которых не более трех средних производительностей скважин на ветви водовода при общем количестве скважин на ветви более 12.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2507659C2

СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ 1995
  • Дымов Н.М.
  • Дудко В.В.
  • Подпальный С.Н.
  • Кошелев С.И.
  • Сербин Ю.В.
RU2107780C1
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ 2006
  • Хлопенков Павел Родионович
  • Краснов Анатолий Витальевич
RU2334898C1
Способ управления процессом работы системы водоснабжения 1989
  • Коваленко Виктор Николаевич
  • Малишевский Александр Николаевич
  • Петросов Валерий Альбертович
SU1675507A1
WO 2004067852 A1, 12.08.2004.

RU 2 507 659 C2

Авторы

Поздняков Алексей Иванович

Петриченко Виталий Павлович

Даты

2014-02-20Публикация

2011-05-31Подача