Водоснабжение - сложная штука при кажущейся простоте...

Общие положения

Водовод минерализованной воды Куюлус – ЦУВС-1, как и любой промышленный объект, был изначально построен в соответствии с проектом. Проекты в те времена выполнялись на совесть, каждая цифра подкреплялась серьезным расчетом. В проектных институтах, особенно относившихся к «оборонке» (Министерство среднего машиностроения), которая курировала город Шевченко, работали лучшие из лучших, как и в органах Госэкспертизы, где нужно было эти проекты защищать. Как вы думаете, могли ли проектировщики спроектировать, а Госэкспертиза одобрить водовод, в штатную эксплуатационную процедуру которого входил бы его подогрев путем сжигания покрышек? В те времена подобный вопрос звучал бы как анекдот.

Так почему же он все-таки замерз? Универсальный ответ – потому что его нынешнее состояние значительно отличается от проектного. Почему же это произошло?

По мере эксплуатации любого объекта разные его элементы изнашиваются и с разной скоростью. Естественно, их необходимо ремонтировать, а иногда и менять, а для этого, естественно, нужны деньги. В условиях недостаточного финансирования, когда денег выделяется лишь 20-30% от необходимого количества, приходится некоторыми элементами жертвовать, изобретая, так называемые, «раковые схемы». Это похоже на то, как владелец старого автомобиля, не имея достаточно средств на его ремонт, вносит в его схемы всевозможные изменения, заставляя его работать без всяких там лямбда-зондов, катализаторов, без предохранителей, без контроллеров и т.п.

На производстве в роли такого недофинансированного водителя оказывается команда инженеров и руководителей, занимающаяся эксплуатацией объекта. Исходя из реального опыта, они на свой страх и риск решают, каким элементом можно пожертвовать и оформляют его вывод из эксплуатации техническим решением, где также предусмотрена «раковая схема» работы объекта - без элемента, исключенного из его схемы. Инженерный уровень техрешений на порядок ниже проектных решений, ибо инженеры и руководители эксплуатации научно и нормативно подкованы куда хуже проектировщиков (так же как вышеупомянутый владелец автомобиля куда глупее его конструкторов). А согласовывающие эти техрешения офисные управленцы подкованы куда хуже госэкспертов.

В результате, через эту брешь проскакивают не только пусть порой безграмотные, но, тем не менее, вынужденные техрешения, но и огромное количество откровенно бредовых «рацух» (рацпредложений), цель которых совсем не в том, чтобы спасти производство, жертвуя отдельными его элементами, а в том, чтобы выудить из бюджета предприятия липовую экономию, которую насчитывают и начисляют себе горе рационализаторы, разумеется в соавторстве с согласовывающими «рацухи» управленцами. Ну и, конечно же, насчитать миллионную экономию, при том огромном количестве варьируемых исходных данных с учетом вышеописанной интеллектуальной бреши, можно даже на «устройство», представляющее собой приваренный к трубопроводу болт...

Таким образом, с момента своего ввода в эксплуатацию, водовод Куюлус-ЦУВС-1 претерпел значительные отклонения от проекта, часть из которых была вынужденными мерами в период разрухи 90-х, а часть «рацухами»… Какие конкретно отклонения явились роковыми объясню ниже, но для более предметного разговора хотел бы развеять одно глобальное заблуждение интернет-специалистов, комментарии которых попались мне на глаза, в темах о замерзании водовода… Почему именно это заблуждение? Потому что его глобальность распространяется не только на людей, рассуждающих о водоснабжении без реального понимания предмета, но и на людей, занимающихся водоснабжением...

Подогрев водовода (глобальное заблуждение)

Подогрев водовода таким же способом, каким подогревается нефть, настолько нерентабелен, что практически невозможен... Теплоемкость и теплопроводность воды выше, чем у нефти, то есть для подогрева литра воды требуется энергии больше, чем для подогрева такого же количества нефти и при этом вода быстрее, чем нефть, остывает, отдавая тепло элементам конструкции и в атмосферу.

Расход воды по водоводу многократно превышает расходы нефти по трубопроводам, на которых стоят печи подогрева, что с учетом первых двух факторов, приводит к росту энергопотребления в геометрической прогрессии. А это значит, что печи должны быть мощнее или их должно быть больше. Как вы понимаете, транспортируемое сырье нельзя использовать для его же подогрева.
Внутренняя поверхность трубопровода имеет отложения, препятствующие теплопередаче, а так же склонна к росту этих отложений, особенно при ее нагреве. Плюс очень небольшая площадь контакта внутренней поверхности трубы большого диаметра с проходящей по ней с относительно большой скоростью водой делает способ подогрева воды методом подогрева самой трубы крайне низкоэффективным (хоть кабелями, хоть пароспутниками, хоть пламенем), а с учетом огромных требуемых энергозатрат столь низкий КПД указанного способа способен сделать техническую воду дороже питьевой. Для более эффективного подогрева необходимо рассекать поток на трубки меньшего диаметра, выполненные из материала с большей теплопроводностью, по типу радиатора, что опять же чревато большими дорогостоящими сооружениями, работа которых на жесткой воде без ее подготовки также низкоэффективна вследствие быстрого накипеобразования.

Итого: эффективный подогрев такого количества неподготовленной воды - дорогое занятие. Проектные решения куда дешевле.

Проектные решения

Как же, согласно замыслу проектировщиков, должен работать водовод, чтобы не замерзнуть? Где взять энергию? Энергию дает сама природа. На выходе из насосной станции Куюлус температура воды может колебаться в районе сорока градусов за счет горячих скважин, добывающих воду из глубоких горизонтов. Чем больше к сборным водоводам подключено таких скважин, тем теплее смешанная вода, поступающая в водовод. Отсюда формируем следующие задачи на зимний период:

1.Максимально подключить и нагрузить горячие скважины, чтобы максимально поднять температуру воды в водоводе.
2.Обеспечить такую скорость движения воды по водоводу, чтобы она не успевала остывать до точки замерзания, прежде чем упадет в резервуары ЦУВС-1 (ну и что бы еще небольшой запас температуры был для дальнейшей транспортировки).
3.Для решения второй задачи необходимо соответственно добыть такое количество воды, чтобы обеспечить необходимую скорость ее движения к ЦУВС-1.
4.Из пункта третьего вытекает задача распределить всю поступающую воду между потребителями или избавиться от ее излишков, ведь в отличие от летнего периода по водоводу будет прокачиваться не столько воды, сколько нужно потребителям, а столько, сколько нужно, чтобы не замерз водовод. Вторая цифра может быть больше первой.

Для решения первой и третьей задач проектом предусмотрено порядка 60 скважин со сборными водоводами.
По второй задаче следующая картина. Так как насосная станция Куюлус, как и сам водозабор, по геодезическим отметкам находится во впадине, то есть ниже ЦУВС-1, то для доставки воды с Куюлуса проектом предусмотрено две насосные станции второго и третьего подъема (первый подъем осуществляют глубинные насосы скважин). Кроме перекачки этот тандем призван распределить нагрузку по всей длине водовода.
Необходимый для незамерзания поток воды может превышать ее потребление, эта задача (четвертая) решается переливными горловинами резервуаров ЦУВС-1 и дренажными устройствами. Работать на перелив при низких температурах – нормальный режим работы.

Реальность

Что же мы имеем сегодня? Ситуация такова, что сегодня МАЭК не может ни добыть достаточное количество воды, ни прокачать это количество через трубопровод.

Нынешняя авария – точная копия событий, произошедших несколько лет назад, которые развивались по аналогичному сценарию. Обмерзает трубопровод на конечном участке, чем ближе к городу, тем сильнее остывает вода и больше намерзает льда. Соответственно растет давление на начальном участке водовода, тот который ближе к насосной станции Куюлус, в следствии подпора. Этот участок и без подпора нагружен до предела из-за того, что отсутствует станция третьего подъема (подкачка). Смотри схему. Когда давление на станции Куюлус поднимается выше 14 кгс/см2, происходит разрыв трубопровода на этом самом нагруженном участке. Естественно вся добываемая вода изливается в месте порыва, а водовод стремится окончательно замерзнуть и порваться по всей длине. Чтобы спасти водовод от полного замерзания, его необходимо опорожнить, но поскольку над дренажными устройствами внутри трубопровода наросший слой льда, места дренирования предварительно прогревают путем сжигания покрышек.

Тогда были приняты беспрецедентные меры по спасению трубопровода, были привлечены сторонние организации. Оспанов, будучи акимом города, лично председательствовал на совещаниях. Тогда же была сооружена первая стихийная печь, производившая прямой нагрев трубопровода попутным газом от близлежащего пункта сбора нефти, которая и показала полную неэффективность прямого подогрева трубопровода, ибо цепь горелок была длиной около 60 метров, а результат нагрева был столь незначительный, что укладывался в погрешность измерения. Участие властей так же защитило МАЭК от претензий со стороны контролирующих органов, в частности экологов. Тогда удалось предотвратить полное отключение города от технического водоснабжения и после того, как кризис был преодолен, высшее руководство МАЭК, подстегиваемое городскими властями, потребовало от ЗПДиПТВС подготовить приказ и приложить к нему мероприятия по предотвращению подобных аварий. Казалось бы, природа вынесла предупреждение, дала время на устранение ошибок и все это произошло в тот момент, когда МАЭК вышел из кризиса. То есть и время и деньги имеются в наличии – действуйте! Но…

Чтобы привести работу водовода в состояние, предусмотренное проектом и решить вопрос нормальным способом, необходимо увеличить количество добываемой минерализованной воды при максимальной нагрузке водозабора и восстановить транспортную систему с двумя насосными станциями, для того чтобы иметь возможность прокачать эти объемы, не рискуя разрывами (при таком давлении вкупе с питтинговой коррозией, трубы буквально взрываются).

Конечно же, вопрос можно решить и инновационным способом, то есть спроектировать водовод заново с учетом, например, его подземной прокладки и смонтировать его. Но как вы понимаете, этот вариант куда более капиталоемкий, соответственно менее реален.

Есть еще один традиционный для МАЭКа способ «решения» вопроса - придумать очередную «рацуху». Пусть даже антинаучную, неважно - все равно никто ничего не поймет. Попутно еще можно насчитать какую-нибудь экономию и премию, а там или ишак издохнет, или падишах помрет.

На пути решения первой части нормального способа стоит работа по восстановлению порядка на водозаборе, что требует решения не только чисто технических (типа реального ремонта скважин), но и административных вопросов (типа восстановления гидрогеологической службы, превращенной в курорт для «приблатненных» сотрудников). Задача геморроидальная, но решаемая.
На пути решения второй части нормального способа стоит вопрос восстановления подкачивающей станции, которая техрешениями была выведена из эксплуатации, а затем ликвидирована. Именно второй момент стал камнем преткновения для нормального решения вопроса. Дело в том, что руководство ЗПДиПТВС тех времен было в некоторой опале у руководства МАЭКа и идти к руководству МАЭКа с предложениями о восстановлении ликвидированного объекта было несколько чревато (отношения внутри МАЭКа – это отдельная тема, достойная комедийного сериала). Даже не смотря на то, что решение о ликвидации станции не было такой уж ошибкой. Станция была выведена из эксплуатации вынужденно в годы кризиса из-за недостатка финансирования и пришла в полнейший упадок. Восстанавливать станцию в прежнем виде было бы сложнее и дороже, чем поставить новую, основанную на современных технологиях, не требующих таких капитальных сооружений. Но в любом случае нормальный способ решения вопроса требовал денег больше, чем традиционный МАЭКовский, о котором я расскажу ниже, а любые предложения, требующие больших, хоть и посильных денег, могли вызвать у руководства МАЭКа тех времен неадекватную реакцию.

С учетом наличия опалы и такой зацепки как «о чем вы думали, когда ликвидировали станцию?!» тогдашним директором ЗПДиПТВС Лебедевым (а на ЗПД практически все мало-мальски важные решения принимает директор, остальные подписи формальны) было принято решение идти по пути наименьшего сопротивления, то есть для убеждения далеких от «кухни» дилетантов, на контроле у которых упомянутый приказ с мероприятиями, принять наглядное для всех решение, используя кажущуюся простоту водоснабжения. Пусть и бесполезное решение, но главная цель – быстрее закрыть пункты мероприятий (ибо сроки были жесткие, а санкции еще жестче). В результате было принято, пожалуй, самое маразматические, в истории как минимум ЗПДиПТВС, решение (хотя нет... Пожалуй, некоторые маразматические решения, связанные с горячим водоснабжением покруче будут...) о строительстве печки. Печка, которая закрыла соответствующий пункт в мероприятиях, требовала целого флота автокомпрессоров (это которые качают воздух для отбойных молотков) и цистерны дизельного топлива на несколько часов (представьте, сколько за зиму!). При этом нагреть она могла в основном воздух. Первые, если можно их так назвать, «испытания» вызвали дикий ржач у тех, кто мало-мальски разбирался в физике и повергли в уныние тех, кто поверил шутке Лебедева и понадеялся что уж в эту зиму мы не будем носиться по степям с покрышками, а будем греться в бытовке.

Надо сказать, Лебедев - человек неглупый (на ЗПДиПТВС таких специалистов, которые имеют в голове фундаментальную базу инженерных и общенаучный знаний, можно было пересчитать по пальцам одной руки. Сейчас хватит щипцов одной клешни) прекрасно осознавал последствия, но как я уже сказал, заикаться о станции подкачки было чревато, а миф о печке продержится несколько лет пока все не забудется (благо, суровые зимы у нас нечасто). А случись потом суровая зима, всегда можно втереть, что такой зимы не помнят старожилы или еще какую сказку сочинить. А уж в искусстве сочинения сказок МАЭКовским руководителям равных нет.

Поскольку первый вариант печки потерпел полное фиаско (ее не могли даже толком зажечь из-за того, что у МАЭКа было два автокомпрессора, а требовалось десять), руководство ЗПДиПТВС пошли ва-банк (отступать было некуда), соорудив новую газовую, но уже «трагикомическую» печь, которая кроме подогрева воздуха еще пополняла МАЭКовскую статистику всевозможными авариями, попадающими под действия правил безопасности в газовом хозяйстве (что, как говорят военные, чревато боком). При этом вода, пролетающая потоком большого сечения со скоростью несколько метров в секунду по подогреваемым трубам, не успевала даже понять, что ее пытались нагреть. И вот с такими-то бутафорскими средствами борьбы с зимой водовод Куюлус – ЦУВС-1 встретил зиму настоящую. Она пришла всего на пару недель, но этого оказалось достаточно…

Заключение…

1.У МАЭКа было как минимум 6 лет на исправление ситуации.
2. Миллиона долларов, потраченных на забор из фольги, охраняющей водозаборный канал от рыбаков, с лихвой хватило бы на решение вышеописанных проблем и еще осталось бы на решение других проблем водоснабжения.

Пользователь