1C-2020


Выбор на перспективу

Снижение затрат при строительстве насосных станций в подземных условиях


Добыча полезных ископаемых развивается и остается важным видом деятельности для существования как отдельных городов, так и регионов в целом. При этом активно развиваются существующие предприятия, добыча на которых производится все с большей глубины, строятся новые производственные площадки. Все предприятия, чтобы начать добычу, должны инвестировать значительные средства в проходческие горные работы и строительство вспомогательной инфраструктуры.

Водоотлив шахтных вод в условиях работающих предприятий является важным процессом, нарушение которого может нанести непоправимый ущерб горным выработкам, повреждению основного оборудования и к человеческим жертвам.

Существует много типов центробежных насосов, которые можно разделить на два класса: погружные насосы и насосы сухой установки. Многие компании остаются консервативными в осуществлении задач водоотлива и применяют проектные решения, которые были заложены несколько десятилетий назад. Хорошо известны насосы сухой установки типов ЦНС, К, Д. Выбор данного решения производится, основываясь на стоимости насосного агрегата и большого опыта эксплуатации.

Применение погружной техники при решении задач осушения горных выработок обладает рядом преимуществ, которые не всегда очевидны. С целью освещения проблемы выбора стоящей перед инженерами шахт и составления целостной картины капитальных и операционных затрат проведем сравнительный анализ двух вариантов строительства подземной насосной станции с использованием погружных дренажных насосов Flygt BS2400HT и многосекционных насосов ЦНС 180-170 (таблица 1). Цены и затраты не приводятся в данном анализе в виду существенной разницы от предприятия к предприятию, а рассматриваются в процентном соотношении.

Насосы ЦНС являются водяными насосами, а не дренажными. Паспортные данные регламентируют содержание взвесей в перекачиваемой воде не более чем 50 мг/л. Насосы выполнены из серого чугуна и, в редких случаях, из нержавеющей стали. Конструкция не предусматривает защиту от износа. Для осветления воды до паспортного уровня требуется строительство больших 2-секционных водосборников, а очистка водосборников является головной болью большинства предприятий. Если не осветлять воду, то будет происходить быстрый износ проточной части насоса. Эксплуатация насоса возможна и без осветления шахтных вод, но вышеуказанные риски ставят под угрозу понесенные капитальные вложения владельцев предприятий в случае отказа оборудования. Оценивая вышеуказанные риски, нужно принимать во внимание не только стоимость основных фондов, которые могут пострадать от воды, но и простои горных выработок.

Дренажные насосы Flygt предназначены для шахтных вод с большим содержанием взвешенных частиц до 10% по объемному содержанию. Проточная часть насоса сконструирована с максимальной защитой от износа, используется резиновая или полиуретановая футеровка проточной части насоса, применяются износостойкие материалы. Рабочие колеса выполнены из высокохромистого чугуна. Дополнительных мероприятий по осветлению шахтных вод не требуется.

Для строительства насосной станции с насосами сухой установки требуется минимум в два раза больше объема горнопроходческих работ — это связано с габаритами насосных агрегатов и еще больше со строительством водосборников для осветления воды. Например, для насосной станции из трех агрегатов объем горнопроходческих работ для строительства насосной станции с насосами сухой установки увеличится более чем на 1 500 м3.

Помимо стоимости горнопроходческих работ следует учитывать разницу в затратах на строительно-монтажные работы, которые в объеме сметы для насосных станций с агрегатами ЦНС составляет около 50% от стоимости насосной станции, а для насосных с погружными насосами составляет около 30%. В данном случае речь идет о закупке и монтаже силового электрооборудования, прокладке технологических коммуникаций, о закупке и установке технологического оборудования и возведении архитектурно-строительной части проекта. На практике строительство насосной станции с насосами типа ЦНС всего на 5-10% ниже стоимости строительства с применением погружных насосов, несмотря на значительную разницу в цене между разными видами насосного оборудования.

Одним из неоспоримых преимуществ погружных насосов является отсутствие необходимости заливать насосы для начала перекачивания. Это позволяет автоматизировать запуск насосов в работу и отказаться от постоянного обслуживающего персонала. С учетом непрерывного характера работы для обслуживания насосной станции с агрегатами ЦНС нужна организация трехсменного графика работы, что потребует работы минимум трех человек обслуживающего персонала. При грубой оценке затрат организация работы обслуживающего персонала займет около 9% стоимости строительства насосной станции ежегодно.

Экономия электроэнергии простой для расчетов фактор. Насосы ЦНС потребляют больше электроэнергии, чем насосы Flygt BS2400HT. При среднесуточной работе насосов 18 часов, годовой расход электроэнергии насосов ЦНС больше на 551 880 кВт. При цене 2,5 рубля за кВт экономия составит около 11% стоимости строительства насосной станции ежегодно. Даже при относительно дешевой электроэнергии на многих горных предприятиях экономия электроэнергии при использовании насосов Flygt значительная.

При устройстве насосной станции с применением насосных агрегатов ЦНС 180-170 капитальные и операционные затраты на горные и строительные работы, стоимость электро- и другого оборудования, систем электроснабжения, потребление электроэнергии, содержание обслуживающего персонала в течение первого года эксплуатации превысят на 60% затраты по строительству и эксплуатации станции на погружных насосах Flygt.

В последующий период эксплуатации насосной станции с применением насосов ЦНС 180-170 останутся постоянные затраты на потребление электроэнергии и содержание обслуживающего персонала.

Таким образом, на принятие решения по выбору насосного оборудования должны влиять не только технические параметры сравниваемых единиц оборудования, но и все капитальные и операционные затраты по строительству и обслуживанию насосной станции.

Производители стремятся обеспечить растущие потребности горных предприятий и разрабатывают новые, экономичные и эффективные проектные решения с применением насосного оборудования. Покупка и создание проекта на более дешевых насосах не гарантирует экономии инвестиций в долгосрочной перспективе эксплуатационных затрат. Постоянно расширяется линейка оборудования высоконапорных дренажных насосов. Тесное сотрудничество потребителей и производителей дает возможность разрабатывать эффективные перекачивающие системы с минимальными капитальными и операционными затратами.

Андрей Касаткин, к.т.н.,
руководитель направления горно-металлургической промышленности и строительства в части водоотведения ООО «Ксилем Рус»


2020-Выставка ВНОТ