Результат интеллектуальной деятельности: Региональная система водоснабжения

Система относится к строительству, в частности к системам водоснабжения населённых мест.

Известна система водоснабжения населённого пункта, включающая резервуары чистой воды, насосную станцию с нерегулируемыми насосами, запасно - регулирующую ёмкость, поддерживающую нормативный напор в разводящей сети, и наружную разводящую сеть, соединённые с трубопроводами, регулируемый насос, установленный после нерегулируемых насосов и соединённый с ним последовательно через запасно - регулирующую ёмкость (см. авторское свидетельство СССР №859559, Е03В 7/04, приоритет от 17.07.79 г.).

Недостаток этой системы - узкая область применения, т.к. она не может быть применена для больших городов и регионов ввиду ограниченного объёма запасно - регулирующей ёмкости.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является «Зонированная система водоснабжения мегаполиса» (см. Зонированная система водоснабжения мегаполиса: патент на изобретение №2592448, Рос. Федерация: МПК E03B7/04 (2006.01)/ Кармазинов Ф.В., Кинебас А.К., Мельник Е.А., Курганов Ю.А., Ильин Ю.А. и др.; опубл. 20.07.2016, Бюл. № 20), содержащая кольцевую водопроводную сеть, разделённую на зоны, соединённые между собой водоводами, источники питания сети водой, зональные насосные станции с всасывающими трубопроводами, параллельно установленными насосами с напорными трубопроводами, соединёнными с напорными магистральными трубопроводами подачи воды в зоны, зональные запасно - регулирующие ёмкости, соединённые, по крайней мере, с одним источником питания сети водой и зональными насосными станциями при помощи всасывающих трубопроводов, установленную на водопроводной сети, по меньшей мере, одной зоны, по меньшей мере, одну повысительную насосную станцию с всасывающим трубопроводом, установленную на водопроводной сети насосную станцию с подающим и отводящими трубопроводами и соединённую с ней безнапорную запасно-регулирующую ёмкость. При этом, безнапорная запасно - регулирующая ёмкость соединена с подающим трубопроводом установленной на водопроводной сети насосной станции, по меньшей мере, одна повысительная насосная станция, по меньшей мере, одной зоны дополнительно снабжена напорным трубопроводом и локальной водопроводной сетью, при этом напорный трубопровод соединён с локальной водопроводной сетью, а всасывающий трубопровод - с водопроводной сетью этой зоны, система дополнительно снабжена подводящим трубопроводом, соединяющим водопроводную сеть и безнапорную запасно - регулирующую ёмкость, дополнительной локальной водопроводной сетью, соединённой с подающим трубопроводом, байпасной линией, соединяющей подводящий трубопровод с отводящими трубопроводами.

Имеются варианты развития, когда:

- система дополнительно снабжена клапанами, установленными на отводящих трубопроводах между точками соединения байпасной линии с отводящими трубопроводами и дополнительной локальной водопроводной сетью, регулирующими давление в дополнительной локальной водопроводной сети;

- локальная водопроводная сеть и дополнительная локальная водопроводная сеть соединены с кольцевой водопроводной сетью, по меньшей мере, одним соединительным трубопроводом с установленным на нем клапаном, регулирующим давление в локальной водопроводной сети и дополнительной локальной водопроводной сети;

- насосная станция дополнительно снабжена группой низконапорных насосов с всасывающими трубопроводами, соединёнными с подводящим трубопроводом и напорными трубопроводами, соединёнными с отводящими трубопроводами насосной станции;

- насосная станция дополнительно снабжена обводящим трубопроводом, соединяющим подводящий трубопровод с подающим трубопроводом, клапаном, регулирующим давление, установленным на обводящем трубопроводе, при этом, клапан, регулирующий давление, установлен с возможностью регулирования давления перед насосной станцией;

- насосная станция дополнительно снабжена гидравлической машиной, например, гидротурбиной, кинематически соединённой с электрогенератором, установленной на подводящим трубопроводе;

- система дополнительно снабжена межзонными клапанами, регулирующими давление, установленными на водоводах;

- насосная станция дополнительно снабжена обводящим трубопроводом, соединяющим подводящий трубопровод с подающим трубопроводом;

- повысительная насосная станция дополнительно снабжена клапаном, регулирующим давление после себя, установленным на напорном трубопроводе, байпасным трубопроводом, соединяющим всасывающий трубопровод с напорным трубопроводом, при этом, точка соединения байпасного трубопровода с напорным трубопроводом расположена между повысительной насосной станцией и клапаном, регулирующим давление после себя.

Для известной «Зонированной системы водоснабжения мегаполиса» характерны следующие недостатки:

1. Высокие эксплуатационные затраты поскольку в условиях мегаполиса стоимости электроэнергии в разных зонах могут существенно отличаться, а возможность подачи воды насосными станциями первого подъема (имеются во всех источниках питания сети водой) из зон с более низким тарифом на электроэнергию в другие зоны с более высоким тарифом на электроэнергию не предусмотрена;

2. Низкая надёжность, поскольку:

- в условиях мегаполиса, когда в каждой зоне эксплуатируются водопроводные сети общей протяженностью в несколько тысяч километров наличие соединительных водоводов между зонами является необходимым, но недостаточным условием для обеспечения требуемого уровня бесперебойности подачи воды;

- при снижении производительности источников питания сети водой (аварии, снижение качества воды в водоисточнике) происходит снижение подач абонентам.

Задачей настоящего изобретения является снижение эксплуатационных затрат и повышение надёжности системы.

Поставленная задача решена так, что в известной системе, содержащей содержащая водопроводную сеть (1) мегаполиса, разделённую на зоны (2, 3), соединённые между собой водоводами (4), источники питания сети водой (5), зональные насосные станции (6) с всасывающими трубопроводами (7), параллельно установленными насосами (8) с напорными трубопроводами (9), соединёнными с напорными магистральными трубопроводами (10) подачи воды в зоны, зональные запасно - регулирующие ёмкости (11), соединённые, по крайней мере, с одним источником питания сети (5) водой и зональными насосными станциями (6) при помощи всасывающих трубопроводов (7) в соответствии с настоящим изобретением система дополнительно снабжена:

- водопроводной сетью (12) по меньшей мере одного пригорода (13) мегаполиса, соединённой с водопроводной сетью (1) мегаполиса пригородными водоводами (14) и с напорными трубопроводами (15) пригородной насосной станции (16) с параллельно установленными насосами (17);

- пригородной запасно - регулирующей ёмкостью (18), соединенной с всасывающими трубопроводами (19) по меньшей мере одной пригородной насосной станции (16), оборудованной параллельно установленными насосами (17), и пригородным источником питания сети водой (20), выполненным в виде последовательно соединенных при помощи пригородного трубопровода сырой воды (21) пригородного водозабора (22) и пригородного узла (23) водоподготовки;

- водопроводной сетью (24) по меньшей мере одной пригородной зоны (25), соединённой с водопроводную сеть (1) мегаполиса зонными водоводами (26);

- региональными водоводами (27), соединёнными с водопроводной сетью (12) по меньшей мере одного пригорода (13), с водопроводной сетью (24) по меньшей мере одной пригородной зоны (25), с, по меньшей мере одной, зональной запасно - регулирующей ёмкостью (11, например, зоны 3) и водопроводной сетью (1, например, зоны 3) мегаполиса;

- региональной запасно - регулирующей ёмкостью (28), соединенной с всасывающими трубопроводами (29) региональной насосной станции (30), оборудованной параллельно установленными насосами (31), и региональным источником питания сети водой (32), выполненным в виде последовательно соединенных при помощи регионального трубопровода сырой воды (33) регионального водозабора (34) и регионального узла (35) водоподготовки.

Имеется вариант развития, когда региональный трубопровод сырой воды (33) соединен с пригородным трубопроводом сырой воды (21) при помощи водовода сырой воды 36.

Отличительными признаками заявляемой региональной системы водоснабжения являются:

1. Дополнительное снабжение водопроводной сетью (12) по меньшей мере одного пригорода (13) мегаполиса,

2. Соединение водопроводной сети (12) по меньшей мере одного пригорода (13) мегаполиса с водопроводной сетью (1) мегаполиса пригородными водоводами (14) и с напорными трубопроводами (15) пригородной насосной станции (16) с параллельно установленными насосами (17);

3. Дополнительное снабжение пригородной запасно - регулирующей ёмкостью (18);

4. Соединение пригородной запасно - регулирующей ёмкости (18) с всасывающими трубопроводами (19) по меньшей мере одной пригородной насосной станции (16), оборудованной параллельно установленными насосами (17), и пригородным источником питания сети водой (20);

5. Выполнение пригородного источника питания сети водой (20) в виде последовательно соединенных при помощи пригородного трубопровода сырой воды (21) пригородного водозабора (22) и пригородного узла (23) водоподготовки;

6. Дополнительное снабжение водопроводной сетью (24) по меньшей мере одной пригородной зоны (25);

7. Соединение водопроводной сети (24) по меньшей мере одной пригородной зоны (25) с водопроводную сеть (1) мегаполиса зонными водоводами (26);

8. Дополнительное снабжение региональными водоводами (27);

9. Соединение региональных водоводов (27) с водопроводной сетью (12) по меньшей мере одного пригорода (13);

10. Соединение региональных водоводов (27) с водопроводной сетью (24) по меньшей мере одной пригородной зоны (25);

11. Соединение региональных водоводов (27) с зональной запасно - регулирующей ёмкостью мегаполиса;

12. Дополнительное снабжение региональной запасно - регулирующей ёмкостью (28);

13. Соединение региональной запасно - регулирующей ёмкости (28) с всасывающими трубопроводами (29) региональной насосной станции (30), оборудованной параллельно установленными насосами (31), и региональным источником питания сети водой (32);

14. Выполнение региональных источников питания сети водой (32) в виде последовательно соединенных при помощи регионального трубопровода сырой воды (33) регионального водозабора (34) и регионального узла (35) водоподготовки;

15. Соединение регионального трубопровода сырой воды (33) с пригородным трубопроводом сырой воды (21) при помощи водовода сырой воды 36.

По сведениям, имеющимся у авторов, отличительные признаки 3, 4, 5 и 6 в технической литературе известны, а остальные - нет, что отвечает критерию патентоспособности «новизна».

Совместное применение в заявляемой системе указанных отличительных признаков позволяет получить два положительных эффекта.

Первый положительный эффект заключается в том, что снижаются эксплуатационные затраты (на оплату электроэнергии) при транспортировке воды, т.к. появляется возможность подачи воды насосными станциями первого подъема (имеются во всех источниках питания сети водой) из зон с более низким тарифом на электроэнергию в другие зоны с более высоким тарифом на электроэнергию. Это достигается благодаря совместному применению отличительных признаков № 5 – 15 поскольку появляется возможность переброски воды питьевого качества в водопроводные сети и запасно - регулирующие ёмкости, а также сырой (неочищенной) воды на узлы водоподготовки из одной зоны или региона в другой.

Второй положительный эффект заключается в том, что повышается надёжность системы в целом, поскольку:

- повышается бесперебойность подачи воды в водопроводные сети за счёт дополнительного подключения к ним пригородных, зонных и региональных водоводов. Это достигается благодаря совместному применению отличительных признаков № 1, 2, 6 – 11, поскольку они наряду с водоводами, соединяющими между собой водопроводные сети разных зон мегаполиса, позволяют осуществлять дополнительную подпитку сетей водой;

- повышается бесперебойность источников питания сети водой за счёт возможности их дублирования. Это достигается благодаря совместному применению отличительных признаков № 3, 4, 5, 11 – 15, поскольку появляется возможность переброски сырой (неочищенной) воды на узлы водоподготовки из одной зоны или региона в другой.

Таким образом, заявляемая региональная система водоснабжения отвечает критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемая авторами система отличается от прототипа конструктивно.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемой межрегиональной системы водоснабжения.

Система включает в себя:

- водопроводную сеть 1 мегаполиса, разделённую по меньшей мере на две зоны 2 и 3, соединённые между собой водоводами 4;

- расположенные в зонах 2 и 3 источники питания сети водой 5, зональные насосные станции 6 с всасывающими трубопроводами 7, параллельно установленными насосами 8 с напорными трубопроводами 9, соединёнными с напорными магистральными трубопроводами 10 подачи воды в зоны, зональные запасно - регулирующие ёмкости 11, соединённые, по крайней мере, с одним источником 5 питания сети водой и зональными насосными станциями 6 при помощи всасывающих трубопроводов 7;

водопроводную сеть 12 по меньшей мере одного пригорода 13 мегаполиса, соединённую с водопроводной сетью 1 мегаполиса пригородными водоводами 14 и с напорными трубопроводами 15 пригородной насосной станции 16 с параллельно установленными насосами 17;

пригородную запасно - регулирующую ёмкость 18, соединенную с всасывающими трубопроводами 19 пригородной насосной станции 16, оборудованную параллельно установленными насосами 17, и пригородным источником питания сети водой 20, выполненным в виде последовательно соединенных при помощи пригородного трубопровода сырой воды 21 пригородного водозабора 22 и пригородного узла 23 водоподготовки,

водопроводную сеть 24 по меньшей мере одной пригородной зоны 25, соединённую с водопроводную сеть 1 мегаполиса зонными водоводами 26,

региональные водоводы 27, соединённые с водопроводной сетью 12 по меньшей мере одного пригорода 13, с водопроводной сетью 24 по меньшей мере одной пригородной зоны 25, с, по меньшей мере одной, зональной запасно - регулирующей ёмкостью 11 (например, зоны 3) и водопроводной сетью 1 (например, зоны 3) мегаполиса,

региональную запасно - регулирующую ёмкость 28, соединенную с всасывающими трубопроводами 29 региональной насосной станции 30, оборудованной параллельно установленными насосами 31, и региональными источником питания сети водой 32, выполненным в виде последовательно соединенных при помощи регионального трубопровода сырой воды 33 регионального водозабора 34 и регионального узла 35 водоподготовки.

Имеется вариант развития, когда региональный трубопровод сырой воды 33 соединен с пригородным трубопроводом сырой воды 21 при помощи водовода сырой воды 36.

Изобретение не исключает установку на сетях и водоводах районных и локальных повысительных насосных станций, а также запорной и регулирующей арматуры (задвижек, обратных клапанов, поворотных затворов, вантузов и т.п.) в местах, предусмотренных строительными нормами и правилами.

Региональная система водоснабжения работает следующим образом.

Поступление воды в зональные запасно - регулирующие ёмкости 11, пригородные запасно - регулирующие ёмкости 18 и региональные запасно - регулирующие ёмкости 28 предлагаемой региональной системы водоснабжения осуществляется из:

- источников питания сети водой 5, расположенных в зонах 2 и 3;

- пригородных источников питания сети водой 20;

- региональных источников питания сети водой 32.

При этом, в пригородных 20 и региональных 32 источниках питания сети водой вода из пригородных 22 и региональных 34 водозаборов проходит очистку на пригородных 23 и региональных 35 узлах водоподготовки. Настоящим изобретением допускается любой вариант исполнения источников питания сети водой 5, расположенные в зонах 2 и 3.

Из запасно – регулирующих емкостей 11, 18 и 28 вода по всасывающим трубопроводам 7, 19 и 29 забирается соответственно зональными 6, пригородными 16 и региональными 30 насосными станциями и подается:

- в водопроводные сети 1 мегаполиса по напорным трубопроводам 9 и соединёнными с ними напорным магистральным трубопроводам 10 подачи воды в зоны 2 и 3;

- в водопроводные сети 12 по меньшей мере одного пригорода 13 мегаполиса по напорным трубопроводам 15 пригородной насосной станции 16 с параллельно установленными насосами 17;

- в водопроводную сеть 24 по меньшей мере одной пригородной зоны 25 по региональным водоводам 27;

- в зональную запасно - регулирующую ёмкость 11, например, зоны 3 по региональным водоводам 27;

- в водопроводную сеть 1, например, зоны 3 по региональным водоводам 27.

Кроме того, настоящим изобретением предусматривается возможность:

- подачи воды из водопроводной сети 1 в водопроводные сети 12 по меньшей мере одного пригорода 13 мегаполиса по пригородным водоводам 14 и наоборот;

- подачи воды из водопроводной сети 1 в водопроводную сеть 24 по меньшей мере одной пригородной зоны 25 по зонным водоводам 26 и наоборот;

- подачи неочищенной (сырой) воды из регионального источника питания сети водой 32 в пригородный источник питания сети водой 20 и наоборот.

Таким образом, заявляемое изобретение обладает свойством промышленной применимости.