Пути увеличения энергоэффективности насосных систем
Основой энергоэффективного использования насосного оборудования является согласованная работа на сеть, т.е. рабочая точка должна находиться в рабочем спектре свойства насоса. Выполнение этого требования позволяет эксплуатировать насосы с высочайшей эффективностью и надежностью. Рабочая точка определяется чертами насоса и системы, в какой установлен насос. На практике многие водоснабжающие организации сталкиваются с неувязкой неэффективной эксплуатации насосного оборудования. Часто к.п.д. насосной станции существенно ниже к.п.д. установленных на ней насосов.
Исследования демонстрируют, что в среднем к.п.д. насосных систем составляет 40%, а 10% насосов работают с к.п.д. ниже 10%. В главном это связано с переразмериванием (выбором насосов с большенными значениями подачи и напора, чем требуется для работы системы), регулированием режимов работы насосов с помощью дросселирования (т.е. задвижкой), износом насосного оборудования. Выбор насоса с большенными параметрами имеет две стороны.
Обычно, в системах водоснабжения график водопотребления в сильной степени изменяется зависимо от времени суток, денька недели, времени года. При всем этом станция должна обеспечить наибольшее водопотребление в штатном режиме во время пиковых нагрузок. Часто к этому добавляется и необходимость подачи воды на нужды систем пожаротушения. При отсутствии регулирования насос не может отлично работать во всем спектре конфигурации водопотребления.
Эксплуатация насосов в критериях конфигурации требуемых расходов в широком спектре приводит к тому, что оборудование огромную часть времени работает за пределами рабочей области, с низкими значениями к.п.д. и низким ресурсом. Время от времени к.п.д. насосных станций составляет 8-10% при том, что к.п.д. установленных на их насосов в рабочем спектре составляет выше 70%. В итоге таковой эксплуатации у потребителей складывается неверное мировоззрение о ненадежности и неэффективности насосного оборудования. А беря во внимание тот факт, что значительную его долю составляют насосы российского производства, появляется миф о ненадежности и неэффективности российских насосов. При всем этом практика указывает, что целый ряд российских насосов по показателям надежности и энергоэффективности не уступает наилучшим мировым аналогам. Для оптимизации энергопотребления существует огромное количество методов, главные из которых приведены в таблице 1.
Таблица 1. Способы понижения энергопотребления насосных систем
Способы понижения энергопотребления насосных систем Понижение энергопотребления Подмена регулирования подачи задвижкой на регулирование частотой вращения 10 — 60% Понижение частоты вращения насосов, при постоянных параметрах сети 5 — 40% Регулирование методом конфигурации количества параллельно работающих насосов. 10 — 30% Подрезка рабочего колеса до 20%, в среднем 10% Внедрение дополнительных резервуаров для работы во время пиковых нагрузок 10 — 20% Подмена электродвигателей на более действенные 1 — 3% Подмена насосов на более действенные 1 — 2%
Эффективность того либо другого метода регулирования почти во всем определяется чертой системы и графиком ее конфигурации во времени. В каждом случае нужно принимать решение зависимо от определенных особенностей критерий эксплуатации. К примеру, получившее в ближайшее время огромное распространение регулирование насосов при помощи конфигурации частоты не всегда может привести к понижению энергопотребления. Время от времени это дает оборотный эффект. Применение частотного привода имеет больший эффект при работе насосов на сеть с доминированием динамической составляющей свойства, т.е. утрат в трубопроводах и запорно-регулирующей арматуре. Применение каскадного регулирования методом включения и выключения нужного количества насосов, установленных параллельно, имеет больший эффект при работе в системах с преимущественной статической составляющей.
Потому главным начальным требованием для проведения мероприятий по понижению энергопотребления является черта системы и ее изменение во времени. Основная неувязка при разработке энергосберегающих мероприятий связана с тем, что на действующих объектах характеристики сети фактически всегда неопознаны, и очень отличаются от проектных. Отличия связаны с конфигурацией характеристик сети вследствие коррозии трубопроводов, схем водоснабжения, объемов водопотребления и т .п.
Для определения реальных режимов работы насосов и характеристик сети появляется необходимость проведения замеров конкретно на объекте с внедрением специального контрольно-измерительного оборудования, т.е. проведения технического аудита гидравлической системы. Для удачного проведения мероприятий, направленных на увеличение энергоэффективности установленного оборудования, нужно располагать как можно более полной информацией о работе насосов и учесть ее в предстоящем. В целом можно выделить несколько определенных поочередных шагов аудита насосного оборудования.
1. Сбор подготовительной инфы о составе оборудования, установленного на объекте, в т.ч. сведений о технологическом процессе, в каком употребляются насосы (станции первого, второго, третьего подъемов и т.д.)
2. Уточнение на месте за ранее приобретенной инфы о составе установленного оборудования, способностей получения дополнительных данных, наличия средств проведения измерений, системе управления и т.д. Предварительное планирование проведения испытаний.
3. Проведение испытаний на объекте.
4. Обработка и оценка результатов.
5. Подготовка технико-экономического обоснования для разных вариантов модернизации.
Таблица 2. Предпосылки завышенного энергопотребления и меры по его понижению
Предпосылки высочайшего энергопотребления Рекомендуемые мероприятия по понижению энергопотребления Приблизительный срок окупаемости мероприятий Наличие в системах повторяющегося деяния насосов, работающих в неизменном режиме независимо от потребностей системы, технологического процесса и т.п. — Определение необходимости в неизменной работе насосов.
— Включение и выключение насоса в ручном либо автоматическом режиме только в промежутки времени. От нескольких дней до нескольких месяцев Системы с меняющейся во времени величиной требуемого расхода. — Внедрение привода с регулируемой частотой вращения для систем с преимущественными потерями на трение
— Применение насосных станций с 2-мя и поболее параллельно установленными насосами для систем с в большей степени статической составляющей свойства. Месяцы, годы Переразмеривание насоса. — Подрезка рабочего колеса.
— Подмена рабочего колеса.
— Применение электродвигателей с наименьшей частотой вращения.
— Подмена насоса на насос наименьшего типоразмера. Недели — годы Износ главных частей насоса — Ремонт и подмена частей насоса в случае понижения его рабочих характеристик. Недели Засорение и коррозия труб. — Чистка труб
— Применение фильтров, сепараторов и схожей арматуры для предотвращения засорения.
— Подмена трубопроводов на трубы из современных полимерных материалов, трубы с защитным покрытием Недели, месяцы Огромные издержки на ремонт (подмена торцовых уплотнений, подшипников)
— Работа насоса за пределами рабочей зоны, (переразмеривание насоса). — Подрезка рабочего колеса.
— Применение электродвигателей с наименьшей частотой вращения либо редукторов в тех случаях, когда характеристики насоса существенно превосходят потребности системы.
— Подмена насоса на насос наименьшего типоразмера. Недели-годы Работа нескольких насосов, установленных параллельно в неизменном режиме — Установка системы управления либо наладка имеющейся Недели
Рис. 1. Работа насоса на сеть с преимущественной статической составляющей при частотном регулировании
Рис. 2. Работа насоса на сеть с преимущественными потерями на трение при частотном регулировании
При первичном посещении объекта можно найти «проблемные», исходя из убеждений энергопотребления, насосы. В таблице 2 приведены главные признаки, которые могут свидетельствовать о неэффективной эксплуатации насосного оборудования и типовые мероприятия, которые могут поправить положение с указанием приблизительного срока окупаемости мероприятий по сбережению энергии.
В итоге проведения испытаний нужно получить последующую информацию:
1. Свойства системы и ее конфигурации со временем (часовой, дневной, недельный графики).
2. Определение реальных черт насосов. Определение режимов работы насосов для каждого из соответствующих режимов (более длительный режим, наибольшая, малая подача).
Оценка внедрения разных вариантов модернизации и метода регулирования принимается на основании расчета цены актуального цикла (LCC) оборудования. Основную долю в издержек актуального цикла хоть какой насосной системы составляют издержки на электроэнергию. Потому на шаге подготовительной оценки разных вариантов нужно пользоваться аспектом удельной мощности, т.е. мощности, потребляемой насосным оборудованием, отнесенной к единице расхода перекачиваемой воды.
Выводы:
Задачки понижения энергопотребления насосного оборудования решаются, сначала, методом обеспечения согласованной работы насоса и системы. Неувязка лишнего энергопотребления насосных систем, находящихся в эксплуатации, может быть удачно решена за счет модернизации, направленной на обеспечение этого требования.
В свою очередь, любые мероприятия по модернизации должны опираться на достоверные данные о работе насосного оборудования и свойствах системы. В каждом случае нужно рассматривать несколько вариантов, а в качестве инструмента по выбору рационального варианта использовать способ оценки цены актуального цикла насосного оборудования.
Александр Костюк, кандидат физико-математических наук, директор программки насосов для воды;
Ольга Диброва, инженер;
Сергей Соколов, ведущий инженер. ООО «УК «Группа ГМС»