OpenFlows WaterGEMS помогает компании Sabesp экономить 365 тыс. бразильских реалов в месяц на обеспечении водой города Диадема

Благодаря гидравлическому моделированию общее снижение потерь при водораспределении составляет 90 литров на со­единение в день.

Компания Sabesp планирует модернизировать водопроводную сеть города Диадема с помощью новой технологии моделирования

Город Диадема находится в штате Сан­Паулу (Бразилия). В городе проживает 400 тыс. человек. Компания Sabesp (Companhia de Saneamento Bansico do Estado de São Paulo) обеспечивает водоснабжение и водоотведение для 366 городов в бразильском штате Сан­Паулу. Таким образом, она отвечает за подачу чистой воды для 28,8 млн человек, а также за сбор и очистку сточных вод для 23,2 млн.

Региональное подразделение компании Sabesp Metropolitana Sul (MS) приступило к реализации проекта, чтобы подчеркнуть важность интеграции процессов и новых технологий, а также применения гидравлического моделирования и высокоточных измерительных приборов. Стоимость этого проекта по водоснабжению составила 5,12 млрд бразильских реалов. Он предусматривал расширение сети трубопроводов для сокращения количества перебоев с подачей воды и повышения удовлетворения потребностей потребителей в регионе. Модернизация сети, позволяющая повысить эксплуатационное давление во всем секторе, должна была обеспечить постоянное водоснабжение всех жителей этого процветающего бразильского города и его пригородов.

Проблемы с эксплуатацией предыдущей системы

До начала реализации этого проекта город Диадема зависел от единственного трубопровода, который поставлял воду в главный резервуар системы водоснабжения. Из главного резервуара вода поступала по другому трубопроводу во второй резервуар. От второго резервуара отходил еще один трубопровод, соединявшийся с третьим резервуаром. Такая многоступенчатая конфигурация резервуаров создавала проблемы в виде перебоев с подачей воды. Кроме того, поломки трубопроводов всегда приводили к прекращению подачи воды, а устранение неполадок занимало очень много времени, что вызывало недовольство потребителей.

В 2016 году компания Sabesp инвестировала средства в строительство новой системы трубопроводов, в которой каждый резервуар должен снабжаться собственным трубопроводом. После появления новой системы устаревшие трубопроводы, соединявшие резервуары, больше не использовались. Тем не менее конфигурация водораспределительной системы по­прежнему была ненадежной. Объем потребления воды был большим, но для обеспечения почти 49 тыс. потребителей использовалось только одно кольцо с диаметром труб 500 мм, подвергающееся критическим нагрузкам из­за высокого давления и скорости потока. Вследствие этого в водораспределительной системе были большие потери, что вызывало перебои с водоснабжением, главным образом в самых высоких точках сектора (на сложных участках или возвышенностях), которые также являлись частью системы.

Разработка нового решения

Чтобы преодолеть эти трудности, инженеры Sabesp изучили схему системы и начали работу по устранению перебоев водоснабжения. Инженеры решили построить еще одно кольцо с диаметром труб 800 мм, которое смогло бы подавать необходимый объем воды потребителям в секторе и тем самым устранило проблему с перебоями водоснабжения. Однако при внедрении этого решения возникли значительные трудности, связанные, в том числе, с высокими расходами на специалистов и материалы из­за масштабности проекта. Кроме того, инженеры не могли окончательно определить оптимальный маршрут и местоположение для труб такого большого диаметра.

Для решения этой проблемы проектная команда в начале 2017 года удлинила сеть труб диаметром 400 мм на 150 м. Затем для автоматического дистанционного управления подачей был установлен редукционный клапан. По завершении работ был проведен мониторинг системы водоснабжения, который подтвердил, что периодические проблемы с водоснабжением при высоких нагрузках удалось устранить. Наконец, для полного исключения перебоев с водоснабжением новая водораспределительная сеть была подключена к уже существующей трубопроводной сети.

Проектирование новой водопроводной сети с помощью OpenFlows WaterGEMS

Компания Sabesp использовала приложение OpenFlows WaterGEMS для моделирования альтернативных вариантов водоснабжения с применением трубопроводов, которые в то время не находились в эксплуатации. Изучение альтернативных вариантов при гидравлическом моделировании позволило проектной команде воссоздать эксплуатационные условия. В результате команда предложила создать ответвление от неиспользуемого трубопровода для прямой подачи воды в новую линию снабжения. Данное решение позволило обеспечить подачу в необходимом потребителям объеме, что выгодно отличало данное решение от изначального плана.

Все изменения, реализованные на первом этапе строительства, сразу позволили улучшить качество водоснабжения жителей города Диадема

Для создания этой модели с помощью функции ModelBuilder приложения OpenFlows WaterGEMS сначала были импортированы регистрационные данные сети. Затем с помощью функции LoadBuilder был рассчитан объем потребления для каждого узла сети. Кроме того, проектная команда указала в приложении OpenFlows WaterGEMS значения потребления, объемов, давления и расхода, а также насосные характеристики, благодаря чему удалось выявить несоответствия. Sabesp использовала приложение для проверки несоответствий и поиска нестандартных результатов.

«Задав условия гидравлических испытаний, мы провели тесты по снижению давления, определению зоны действия предохранительных клапанов и определению мест установки бустерных насосов, — рассказывает Габриэла де Альмейда Моура (Gabriela de Almeida Moura), руководитель подразделения Sabesp MS. — Затем результаты гидравлического моделирования были сгруппированы и направлены на реализацию».

Улучшения уже после завершения первого этапа — и это только начало

Уже после завершения первого этапа проекта водоснабжение стало более стабильным, удовлетворение потребностей потребителей повысилось и на 53% сократилось количество жалоб на нехватку воды в период с 2016 по 2017 год. Были ликвидированы участки с перебоями в водоснабжении, в частности на критических и низконапорных участках сети водоснабжения.

На втором этапе проекта Sabesp собирается смонтировать 8814 м трубопроводов для усиления и расширения сети водоснабжения. Компания решила использовать два мини­насоса для обслуживания зон, расположенных на большой высоте, и 11 автоматических редукционных клапанов — для лучшего управления давлением. Кроме того, в системе будут установлены новые счетчики и заменено 21 489 м трубопроводов. По общим оценкам, потери воды сократятся более чем на 70 тыс. кубометров в месяц.

По окончании второго этапа проекта весь сектор разделят на небольшие зоны, в которых будут проводиться измерения и мониторинг. В этих зонах управление давлением будет усовершенствовано с помощью автоматических редукционных клапанов, что обеспечит необходимое рабочее давление независимо от особенностей рельефа в данном регионе. По оценкам компании Sabesp, по завершении всего проекта уровень потерь при водораспределении уменьшится на 9%, а общий уровень потерь при водораспределении сократится на 90 литров на соединение в день. Благодаря снижению потерь воды и компенсации потерянного объема будет обеспечена экономия около 365 тыс. бразильских реалов в месяц. Кроме того, ожидается, что доходы от проекта превысят инвестированную сумму через 14 месяцев после завершения проекта. Также будут реализованы все решения, созданные с помощью гидравлического моделирования в приложении OpenFlows WaterGEMS.

Моделирование оптимизирует сеть для лучшего удовлетворения потребностей потребителей

Компании, обслуживающие системы водоснабжения и водоотведения, стремятся повысить эффективность оборудования, обеспечить стабильную подачу воды, снизить затраты и объемы потерь воды и повысить удовлетворение потребностей потребителей с целью обеспечения экономической устойчивости. Благодаря интеграции процессов и новых технологий в данном проекте удалось сократить потери воды, сэкономить водные ресурсы и окупить денежные вложения. Моделирование стало основой для подготовки к реализации данного проекта компании Sabesp по водоснабжению. Гидравлическое моделирование позволило создать простые и экономически выгодные решения, которые заменили дорогостоящие, сложные альтернативы. Приложение OpenFlows WaterGEMS обеспечило надежность сети водоснабжения как минимум на десять лет вперед.

Мероприятия, осуществленные на первом этапе строительства, сразу повысили качество водоснабжения города Диадема, удовлетворение потребностей потребителей и эффективность измерений во всех зонах сектора. Использование программного обеспечения Bentley позволило также устранить критические факторы, которые мешали надлежащему управлению давлением в трубопроводах водораспределительной сети. До внедрения новой системы давление воды всегда было максимальным для компенсации нагрузок. Однако после введения новой системы регулирование уровня давления в трубопроводах стало пропорциональным — за счет автоматических редукционных клапанов, установленных на всех участках водопроводной сети города Диадема.

В итоге, модернизация сети трубопроводов внесла значительный вклад в улучшение всей инфраструктуры системы водоснабжения и повысила ее эффективность. Сейчас водоснабжение всех потребителей в этом секторе осуществляется без перебоев. Компания Sabesp помогла сократить потери воды и энергии, сохранить водные ресурсы и обеспечить надежное водоснабжение для будущих поколений.