Как жить без башни

Для снабжения населенных пунктов питьевой водой сейчас используют водонапорные башни или павильоны с размещенными там шкафами управления погружными насосами.

«Проблема водонапорных башен и павильонов в том, что они демаскируют точку водоснабжения. При помощи дрона или других средств объект легко может быть поврежден», — рассказывает директор и основатель «Аргум» Алексей Григорьев.

Помимо того что такие системы уязвимы для нападений, их дорого строить и эксплуатировать. А разработка компании «Аргум» позволяет отказаться от капитальных сооружений и интегрировать оборудование прямо в структуру водовода.

«Нам не требуется ни водонапорной башни, ни павильона. Мы обеспечиваем надежное водоснабжение, при этом максимально скрывая сам водозабор», — подчеркнул руководитель компании.

Частотный преобразователь и сопутствующее оборудование монтируют на фрагменте водовода под землей, в технических колодцах. Остается только подвести электроснабжение. При этом система сохраняет весь функционал традиционных комплексов. Решение признано уникальным — патент на изобретение получен еще в 2022 году.

Это не первая разработка «Аргум», позволяющая повысить надежность водоснабжения. Компания уже помогла многим населенным пунктам Алтайского края перейти на современные технологии. Основой решения стал собственный шкаф управления погружными насосами «ЩУН-Аква», который также защищен патентом. Во многих случаях он способен полностью заменить или эффективно дополнить водонапорную башню. Преимущества этой разработки — продуманная система охлаждения, которая исключает перегрев оборудования, а также компактность и простота монтажа: установить шкаф может один человек без специальной подготовки.

Собственное программное обеспечение, которым оснащены системы компании, оперативно оповещает водоснабжающую организацию о любых неполадках. А благодаря встроенным GSM-модемам инженеры предприятия могут проводить пусконаладку дистанционно — это особенно удобно для отдаленных мест, где трудно найти квалифицированного специалиста.

«Аргум»

Компактно и дешево

Алексей Григорьев рассказал «Стимулу», как у него возникла идея разработать компактное и недорогое оборудование для организации водоснабжения небольших населенных пунктов.

«Около 20 лет назад я начал заниматься промышленной автоматизацией, внедрением частотных преобразователей, — рассказывает предприниматель. — Частотный преобразователь — это устройство, которое умеет изменять скорость вращения асинхронного электродвигателя. Асинхронные электродвигатели с частотными преобразователями сейчас используют на всех производствах, а тогда их применение только начиналось. Мы в то время внедряли частотные преобразователи для активно развивающегося на Алтае сыродельного производства. Это очень востребовано для изменения скорости перемешивания продукта».

Еще одна важная сфера применения частотных преобразователей — водоснабжение. Алтайский край — регион аграрный, и большинство объектов водоснабжения там сельские. А небольшие поселки до пяти тысяч жителей в основном используют погружные водозаборы — из глубинных пластов. Это связано с тем, что в большинстве случаев глубинные воды сразу пригодны для питья, а поверхностные, речные необходимо очищать. Очистка воды — процесс сложный, для его организации требуются лаборатория и специальное оборудование.

«До того как мы стали внедрять частотные преобразователи, использовались только водонапорные башни. Это так называемая башня Рожновского, она выполняет функцию поддержания давления у потребителей. Башня наполняется при помощи глубинного насоса, и за счет высоты водяного столба у потребителей поддерживается стабильное давление. Один из основных недостатков — высокая стоимость. Кроме того, зимой они часто перемерзают. Если разбор воды сокращается, то при сильном морозе башня может превратиться в глыбу льда. Из-за холода также перемерзают датчики уровня, башни начинают перетекать, образуются огромные сосули. И еще башня подвержена коррозии, со временем разрушается и требует ремонта», — отмечает Алексей Григорьев.

По его словам, все эти эксплуатационные минусы полностью снимаются установкой шкафа управления с частотным преобразователем. Это устройство изменяет скорость работы насоса, его производительность. Таким образом поддерживается давление, и насос с частотным преобразователем фактически выполняет функцию водонапорной башни.

Директор и основатель компании «Аргум» Алексей Григорьев

«Аргум»

Плавное управление

Алексей Григорьев также пояснил, как работает система на основе асинхронного двигателя с частотным преобразователем. Когда нет разбора, она переходит в спящий режим и ждет, когда потребуется вода, поддерживает давление в системе. Как только разбор начинается, частотный преобразователь плавно поддерживает скорость вращения и производительность насоса на необходимом уровне. В этом и заключается энергоэффективность применения частотного преобразователя: водонапорная башня потребляет намного больше электричества.

«Когда мы заканчиваем набирать воду в башню, насос останавливается и часть воды утекает обратно, то есть мы эту порцию воды поднимаем зря. Во-вторых, насос, который работает без частотного преобразователя, всегда запускается с максимальным пусковым током, потребление при старте сильно превышает номинальное. Поэтому, чем чаще мы запускаем насос, тем больше суммарное потребление электроэнергии. А частотный преобразователь насос плавно разгоняет, не вызывая пусковых превышений номинального тока и мощности», — поясняет руководитель «Аргум».

Необходимый уровень давления поддерживается при помощи датчика. Этот датчик, контролируя давление в разборной сети, дает информацию частотному преобразователю, который, в свою очередь, выводит двигатель на нужный темп работы.

Основу всей технологии — частотные преобразователи — приходится закупать в Китае. Но это обычная мировая практика для устройств мощностью до 15 киловатт. Так повелось, что эта силовая электроника почти монополия китайских производителей, так как производить большую часть компонентов для нее выгоднее всего именно в этой стране. И даже крупные европейские поставщики частотных преобразователей устройства небольшой мощности в основном производят в Китае.

«Мы выбрали определенную схемотехнику частотного преобразователя, доработали схемную часть вместе с производителем, — поясняет Алексей Григорьев. — Мы покупаем этот частотный преобразователь, разбираем его и из компонентов собираем то, что нам необходимо. То есть основой является готовый китайский частотный преобразователь, но он претерпевает глубокий рестайлинг с точки зрения корпусирования, и еще мы добавляем модуль, который содержит программное обеспечение. Чтобы этот частотный преобразователь мог работать автономно, делаем модификацию системы управления».

Эволюция систем поддержания давления в водоснабжении

«Аргум»

Из скрытого водозабора

Как вспоминает директор «Аргум», продвигать новые системы взамен привычных башен было непросто. «Люди консервативны, они говорили: «Как мы тут без башни будем жить?» Но вот мы установим в одном населенном пункте шкаф без башни, включается сарафанное радио, в округе появляется интерес, и к нам начинают обращаться. В основном мы работаем в Алтайском крае, на сегодняшний день у нас установлено в этом регионе около 300 таких щитов управления. Но мы можем их поставлять куда угодно. У нас есть несколько объектов на Сахалине, в Татарстане. В общем, вопрос теперь в дальнейшем продвижении продукта», — говорит Алексей Григорьев.

Первые годы руководитель компании сам выезжал на объекты, выполнял пусконаладку, и когда общался с заказчиками, они высказывали свои пожелания.

«В результате наш шкаф с частотным преобразователем получился уникальным, он запатентован. Он сделан таким образом, чтобы его было легко монтировать. Он компактный, не содержит пылесборников, которые нужно очищать, вентиляция в нем естественная, что существенно продлевает срок службы», — отмечает Алексей Григорьев.

Но для любого шкафа требуется установка павильона с отоплением. Если павильон не отапливать, то зимой все замерзнет — и сам шкаф, и трубы.

«И часто заказчики спрашивали: “А вы можете поставить этот шкаф в колодце? Ну нет у нас денег на павильон, нет возможности его отапливать”. Отопление — порядка двух киловатт, обогреватель работает практически всю зиму. Просто повесить традиционный шкаф в колодец невозможно. Любой колодец рано или поздно затапливает либо весной талыми водами, либо из-за ливня или протечки. А у стандартных щитов — воздушное охлаждение, они должны продуваться, сделать их полностью герметичными невозможно», — рассказывает Алексей Григорьев.

И постоянно приходилось отвечать людям, что такой шкаф поставить в колодце не получится. Но при этом специалистам «Аргум» очень хотелось пойти навстречу заказчику, и однажды у Алексея возникла идея. Температура глубинной воды в среднем около десяти градусов. И почему бы при помощи этой воды, которая течет по трубе, не охлаждать частотный преобразователь? Тогда можно полностью уйти от обдува, сделать устройство герметичным, герметично завести туда кабель питания и подключить насос.

«В результате мы разработали экспериментальный вариант, попробовали его, и все заработало. На основании этой идеи был оформлен патент на изобретение. В ходе патентного поиска аналогов не нашли, ни в России, ни за рубежом, даже в Китае ничего подобного нет. Есть частотные преобразователи с водяным охлаждением, но они по-другому выполнены. И главное, там нет задачи проводить охлаждение той же водой, которая закачивается на поверхность», — рассказывает Алексей Григорьев.

Разработку вели не спеша, сделали прототип, и он долго пылился на полке.

«Однажды я смотрел новости по телевизору, и там рассказали, что есть проблемы с водоснабжением недавно освобожденных регионов: эти объекты атакуют беспилотниками. И я подумал, что моя труба с частотным преобразователем — готовое решение. Мы ставим наши изделия в колодцы, а колодец гораздо проще замаскировать, чем павильон и тем более водонапорную башню», — поясняет руководитель «Аргум».

К изделию решили вернуться. Испытания идут уже несколько месяцев, для этого договорились с партнерами из «Комсомольских коммунальных систем», это предприятие в Алтайском крае, которое эксплуатирует глубинные водозаборы. У них стоит оборудование «Аргум».

«Поставили вместо традиционного шкафа с частотным преобразователем нашу разработку, снабдили ее телеметрией, установили четыре датчика температуры в различных точках, чтобы анализировать, насколько эффективно происходит охлаждение устройства. Это главный параметр, который нам необходим, чтобы определить эффективность работы изделия. Пока нам все нравится, испытания идут успешно. Помимо температуры круглосуточно снимаем и другие параметры: напряжение, частоту, мощность, давление воды», — говорит Алексей Григорьев.

Компания «Аргум» уже готова перейти к следующему этапу — мелкосерийному или серийному выпуску. Но все зависит от того, какова будет потребность в изобретении.

«Наши традиционные шкафы люди уже полюбили, и без особой рекламы в Алтайском крае это основной вид шкафа, который идет для погружных водозаборов. Я очень надеюсь, что наше изделие пригодится в тех регионах, где нужно сделать эти объекты скрытыми, а также везде, где заказчик хочет более экономно обеспечить глубинное водоснабжение, не затрачивая средства на башню, павильон, отопление. В колодце отопления не требуется, там достаточно тепла грунта и той воды, которая поднимается. И кратковременное затопление наше изделие выдержит. А на постоянную работу под водой оно и не проектировалось, такой задачи не стоит. Для возможного внедрения хотелось бы выйти на эксплуатирующие организации, у которых есть такие задачи», — выражает надежду Алексей Григорьев.