Размещено на http://www.allbest.ru/

Пути уменьшения избыточного потребления энергии насосными системами

Д.т.н. А.С. Байбиков, ведущий специалист,

к.э.н. А.В. Щербаков, генеральный директор,

ООО «Курс», г. Долгопрудный Московской области

Как известно, насосные агрегаты потребляют до 20% всей вырабатываемой электроэнергии. В ЖКХ этот процент еще выше. Вместе с тем, значительная часть этой энергии бесполезно теряется в насосных системах, что является большим резервом энергосбережения. При правильной настройке и эксплуатации насосных систем эти потери можно существенно снизить. Однако эксплуатационники это редко выполняют вследствие низкой квалификации и малой материальной заинтересованности.

Основными причинами неэффективной эксплуатации насосных систем являются: работа насосов не в оптимальной точке и потери на дросселирование в трубопроводах и арматуре. Известно, что наименьшие потери в наиболее распространенных насосах достигаются при постоянной частоте вращения и оптимальном расходе, определенным для этих насосных агрегатов. Однако в большинстве систем насосы работают достаточно далеко от оптимального режима. Основными причинами этого являются:

¦избыточный напор (запас), заложенный проектировщиками систем для компенсации возможных ошибок, неквалифицированный подбор оборудования и незнание точных условий режимов эксплуатации систем;

¦известные только приближенно потребляемые объемы жидкости (суточные, сезонные), изменяющиеся в значительном диапазоне;

¦неконтролируемые изменения элементов системы в течение эксплуатации, на которые эксплуатационники не обращают внимания (в частности, несвоевременный неквалифицированный подбор и замена износившихся узлов);

¦неквалифицированная эксплуатация и регулирование систем.

Следствием этого является работа насосов не в оптимальном режиме с КПД выше 70%, а на режимах с КПД 30-50% с соответствующими энергетическими потерями. Кроме того, работа на таких режимах приводит к преждевременному износу насосов и регулирующих органов, что также не учитывается эксплуатационниками (в большинстве случаев обладающих весьма незначительными знаниями в области гидравлики).

Каким же образом можно значительно снизить энергопотребление в эксплуатирующихся насосных системах при сохранении их функций?

Прежде всего, необходимо выполнить хотя бы элементарные замеры режима (диапазонов) работы систем и анализ действительных требований потребителей по напору и расходу потребляемой жидкости. Современное приборное оборудование, в частности, накладные ультразвуковые расходомеры с самописцами, позволяют выполнить непрерывное измерение расхода насосов без врезки в трубопроводы. Такие приборы могут быть взяты напрокат или закуплены для коллективного пользования несколькими организациями. Также целесообразно использовать имеющиеся в большинстве систем показания приборов, замеряющих давление.

После анализа измеренного действительного графика потребления жидкости можно определить необходимые параметры насосов. Подобные измерения необходимо делать при открытии регулирующих органов, близким к максимальным (для уменьшения потерь на дросселирование), и для редко встречающегося пикового расхода. В случае обязательности обеспечения последнего целесообразно установить специальный пиковый насос или использовать при пиковых нагрузках часто устанавливаемые вместе с системами водоснабжения и почти не используемые пожарные насосы. Последнее позволяет повысить надежность и пожарных систем, т.к. обеспечивает более частую проверку функционирования пожарных насосов.

Для обеспечения необходимых параметров подбирается насос, у которого эти параметры близки к оптимальным. Если его присоединительные размеры отличаются от заменяемого насоса, вводятся дополнительные переходники к всасывающему и напорному патрубкам, а также некоторые изменения в креплении насоса к фундаменту. Следует учесть, что стоимость нового насоса и дополнительных мероприятий в большинстве случаев во много раз меньше сэкономленных средств на оплату электроэнергии за год.

При широком диапазоне изменения расхода в системе наиболее целесообразно использовать насосы с преобразователями частоты, обеспечивающими регулирование частоты вращения ротора электродвигателя. Однако при этом стоимость насосного агрегата, по крайней мере, удваивается.

В большинстве случаев с некоторыми потерями в экономичности выбирается ближайший по параметрам насос и выполняется подрезка рабочего колеса. В литературе [1] подрезка рабочего колеса определяется из условия сохранения геометрического подобия, т.е. напор изменяется пропорционально квадрату диаметра колеса, а расход - пропорционально диаметру колеса. К сожалению, при подрезке подобие не сохраняется вследствие изменения угла выхода лопаток, радиального зазора между колесом и отводом и т.п. Поэтому эти зависимости очень неточны. Известно [2], что многие гидродинамические процессы при неполном подобии описываются зависимостями с дробными показателями. Исходя из этого, можно использовать более точную методику определения степени зависимости напора от диаметра колеса при подрезке. Как правило, производители насосов дают информацию о напорах насосов при двух-трех диаметрах подрезанных рабочих колес в одном корпусе при номинальном расходе. Поэтому эта дробная степень определяется следующей зависимостью: насос трубопровод арматура эксплуатация

n=lg(H₁/H₂)/lg(D₁/D₂),

где D₁, H₁ и D₂, H₂ - диаметры колес и соответствующие напоры различных вариантов насосов при одном и том же расходе. Например, для насоса КМ50-32-125 (ООО «Курс», г. Долгопрудный) n=2,33. Исходя из полученного показателя степени, диаметр подрезанного рабочего колеса при заданном напоре Н определяется по формуле:

D=D₁(H/H₁)^1/n.

Используя эту формулу, можно также построить приближенную напорную характеристику насоса при подрезанном колесе, например, промежуточную между приведенными в заводских каталогах.

Например, насосы КММ [3], выпускаемые компанией «Курс», производятся непосредственно под рабочую точку, указанную заказчиком. После сборки насос проходит полный цикл испытаний на стенде, где снимается напорная характеристика насоса. Эта реальная характеристика приводится в паспорте на насосный агрегат.

Естественно для экономичной работы необходимо следить за параметрами и поддерживать исходное состояние системы, своевременно очищая трубопроводы от отложений и заменяя изношенную арматуру.

Таким образом, модернизируя и экономично подстраивая элементы насосной системы при заданных потребителем параметрах, можно существенно снизить энергопотребление.

Литература

1.Лопастные насосы (справочник) / Под ред. В.А. Зимниц- кого, В.А. Умова. - Л.: Машиностроение, 1986, 334 с.

2.Баренблатт Г.И. Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982, 255 с.

3.Щербаков А.В. Насосы консольно-моноблочные нового поколения//Новости теплоснабжения. 2009. № 8. С. 48-51.

Размещено на Allbest.ru