Выбор и экономная эксплуатация насосов
Экономная эксплуатация насоса начинается на стадии его приобретения. Нормально избранный для определенных критерий эксплуатации насос почти во всем обеспечивает минимизацию издержек на создание товаров на предприятии. Нередко выбор насоса определяется, сначала, его ценой. Довлеет психический фактор примитивной экономии. Исследования демонстрируют, что цена насоса при сделке не превосходит 5-8% от издержек на его эксплуатацию.
Приобретая насос, юзер решает две тривиальные задачки — покупка должна очень соответствовать условиям эксплуатации, в том числе и по экономичности, и должна быть применима по стоимости. Чтоб их верно решить, нужно сравнить характеристику насоса с чертой системы, знать характеристику воды ( вязкость, температуру, злость, наличие абразивных включений).
Нужно знать параметрические режимы работы, их длительность и частоту. Нужно учесть и ассоциировать ожидаемые расходы на эксплуатацию насоса, оценить его технико-экономические характеристики, в том числе и качество.
Таким макаром, к выбору насоса должны быть подготовлены и клиент, и торговец. Торговец должен быть квалифицированным партнером покупателя. Быть его честным консультантом. Но если он не спец, а посредник, заинтересованный исключительно в выгодной сделке, и клиент не имеет довольно полной и достоверной инфы об критериях эксплуатации, не умеет либо не может ее использовать, задачка решается с большенными ошибками, за которые приходится рассчитываться юзеру дополнительными неоправданными расходами.
Решение задачки осложняется, если приобретается насос из числа выпускаемых большими предприятиями. Это серийное создание по нормализованному ряду с ограниченной и агрессивно регламентированной модификацией. Потому, обычно, эти насосы дешевле. И это завлекает, что почти всегда оправдано. Но эти предприятия с отлаженными технологическими линиями не могут подстраиваться под каждого потребителя. Приходится выбирать насос, характеристики которого отличаются от требуемых. Так появляются «потребительские характеристики» и «номинальные характеристики». 1-ое понятие — те характеристики, которые предусмотрены технологическими регламентами предприятия юзера. 2-ые — характеристики, назначаемые изготовителем как среднестатистические с корректировкой по нормальному ряду чисел. Естественно, что потребительские характеристики могут существенно отличаться от назначенных.
Рис. 1. Отличия характеристик насосов при эксплуатации
В случае такового выбора насоса его характеристики часто при эксплуатации выходят за рабочую зону свойства. Нарушается обычный ход рабочего процесса в насосе. Увеличивается вибрация от вихреобразования на выходе из рабочего колеса и в зоне языка отвода. Развиваются пульсации в напорном патрубке. Появляются огромные нестационарные осевые и круговые силы. Растут колебания давления в пазухах корпуса, вызываемые пульсацией на выходе. Это ведет к вибрации, которая по валу передается на его уплотнения и через муфту на вал мотора и его подшипники. В экстремальных случаях появляются резонансные явления. Насос заходит в форсированный режим работы. Нестабильно работают уплотнения. Возникает утечка. Ускоряется износ уплотняющих частей и подшипников. Это сопровождается падением гидравлического и механического КПД. Вырастает расход электроэнергии. Растут расходы на ремонт и утраты на производстве, вызванные простоями. Отсюда утраты конечного и промежного товаров. Все это ведет к повышению расходов на эксплуатацию насоса.
Вообщем, издержки на насос могут быть описаны последующим уравнением:
В этом уравнении:
С∑ — сумма издержек на приобретение и эксплуатацию насоса;
СН — издержки на приобретение и установка насоса;
е — цена 1 кВт*ч потребляемой электроэнергии;
Qi, Hi, ηi — личные значения подачи, напора, КПД насоса на каждом режиме работы по технологическому регламенту;
ti — продолжительность режима, ч;
Собс. — расходы, связанные с проведением работ по регламентному обслуживанию насоса;
Срем. — расходы на ремонт насоса;
Спр. — утраты производства, вызванные простоями оборудования из-за ремонта и регламентного обслуживания насосов;
Спрод. — цена промежного и конечного товаров, утрата которых произошла из-за остановки насоса.
При выборе насоса нужно хотя бы оценочно найти величину всех этих расходов. Нужным и очень полезным дополнением большого производства являются маленькие предприятия, направленные на определенного потребителя. Они могут и должны делать эксклюзивные заказы, другими словами точно такие насосы, которые требуются для данного производства. Характеристики насоса очень чувствительны к неминуемым геометрическим отклонениям, к неровностям поверхностей всех деталей проточной части насоса. Но еще есть и сокрытые недостатки литья деталей проточной части и больше всего недостатки рабочих колес. Потому свойства подача-напор H=f(Q) и подача-потребляемая мощность N=f(Q), снятые при испытаниях насосов 1-го типоразмера и даже изготавливаемые на одном предприятии, варьируются в очень широких границах. Есть советы выдерживать эти отличия в границах ±10% (Яременко О.В. Тесты насосов. «Машиностроение», 1976 г., Москва).
Тогда, к примеру, насос для воды на подачу Q=90 м3/ч и напор Н=20 м (К100-80-125) может потреблять в год дополнительно около 6000 кВт-ч электроэнергии из расчета годичного ресурса работы 6000 часов. Но, к огорчению, качество выпускаемых консольных насосов таково, что флуктуация характеристик выходит далековато за эти границы. Это чувствуется тем больше, чем далее точка эксплуатации на характеристике отстоит от хорошей подачи (рис. 1).
Консольные насосы очень обширно используются. Их выпускают 10-ки различных компаний, в том числе неспециализированные. Многие сотки компаний занимаются агрегатированием, другими словами сборкой на раме насоса и мотора. Практика эксплуатации этих насосов дает довольно признаков для утверждения, что такие агрегаты не проходили приемо-сдаточные тесты и разработка их производства в целом ряде всевозможных случаев примитивна, а качество очень низкое. Эксплуатация таких насосов расточительна, но при всем этом они очень дешевы. Это прельщает неискушенного либо безразличного к экономике покупателя. Выигрыш при покупке выступает в очевидном виде, а огромные эксплуатационные расходы, в том числе на электроэнергию, суммируются с производственными издержками и становятся вроде бы «неприметными». Эти насосы доминируют в ЖКХ.
В ближайшее время в этой и ряде других отраслей больше резкопеременных режимов употребления жидкостей, в особенности воды. По мере развития средств учета расхода скачкообразный нрав употребления намного возрастает и по амплитуде величины расхода, и по частоте перехода от 1-го режима к другому. При выборе насоса нужно определять, в каких параметрических границах он будет работать. Для этого нужно знать геометрию системы, в которую он встраивается и ее гидравлическую характеристику. На основании расчетов и приобретенной инфы либо скопленного опыта устанавливается структура употребления в течение определенного периода либо технологического процесса, верхний и нижний пределы характеристик, на которых будет работать насос.
Пределы оптимальных границ значений подачи насоса определимы нечетко, но сопоставляя разные источники инфы, в том числе можно советовать эксплуатацию насоса в границах Q=(1±0,5)Qопт. На рисунке 1 эти границы обозначены Qmin доп. и Qmax доп.. Обработка приобретенных данных дает возможность сформировать план-график работы насоса в течение долгого времени, к примеру, сезона либо года. Зависимо от критерий периоды, в течение которых характеристики насоса меняются некординально, могут иметь разные временные интервалы — сезон, месяц, смена и т.д. Это можно найти по технологическому регламенту производства, по нраву работы подобных систем, по статистике употребления воды, как прохладной, так и жаркой, и т.д. Применение самопишущих манометров на напорной полосы конкретно за насосом либо других самопишущих устройств, позволяет не только лишь найти периодичность конфигурации характеристик по частоте, также амплитуду расхода, да и рассматривать вероятные сбои в работе насоса, выявлять ранешние признаки отказа. Это тем паче экономически оправдано, что позволяет уменьшить средства и время на их ремонт.
Почти всегда планирование работы насоса имеет некую степень приближения.Но оно помогает избрать модель либо насос из нескольких вероятных вариантов довольно верно. Можно применить аппроксимацию, при которой целенаправлено соединить близкие по характеристикам режимы. На рисунке 2 изображено два варианта план-графика расхода. Если планируется работа по варианту А, то целенаправлено применить один насос. Он огромную часть времени работает в режиме хорошей подачи, другими словами довольно экономно. 2-ой насос может быть запасным. Это в особенности оправдано в критериях, не допускающих перерывов подачи воды. К примеру, в непрерывных технологических процессах, также в ЖКХ.
По варианту Б целенаправлено поставить два насоса параллельно. При всем этом один работает безпрерывно в рациональном режиме и обеспечивает 50% расход. 2-ой насос — также в рациональном режиме обеспечивает пиковые расходы. Таким методом можно использовать и блок из нескольких насосов, если расход меняется резко переменно в разных границах расхода.
Расчеты демонстрируют, что рентабельность от внедрения блока насосов в ряде всевозможных случаев может быть выше по сопоставлению с применением 1-го массивного насоса с большой подачей, регулируемой частотой вращения вала (Moos E. Rechnerunterstutzte Methoden zur Auswahl seriengefertigter Kreiselpumpen fur Anlagenplanung und Angebotserstellung. Preprint Congress Karlsruhe 1992).
Рис. 2. Планы-графики эксплуатационного расхода
При выборе насоса нужно подразумевать, что в его техпаспорте приводятся типовые свойства H=f(Q), N=f(Q) и η=f(Q). Они снимаются на кропотливо сделанном и приготовленном к испытаниям опытно-промышленном образчике. Эти же свойства приводятся в технических критериях (ТУ). Они должны подтверждаться при сертификационных и повторяющихся контрольных испытаниях, в случае их проведения. Не считая того, согласно ГОСТ 6134-87 все насосы должны подвергаться приемо-сдаточным испытаниям, при которых проверяются характеристики их работы в номинальной точке.
Но, беря во внимание, что свойства схожих насосов могут иметь различную крутизну, как показано на рисунке 1, представляется нужным инспектировать характеристики насосов также на подачах Qmin доп. и Qmax доп.. Результаты испытаний должны быть отображены в характеристике в паспорте. Это позволит оценить качество определенного насоса, отличия от типовой свойства и обусловлено найти экономическую необходимость внедрения определенного насоса в реальных критериях по планируемым режимам расхода.
Рассматривая вопросы экономной эксплуатации насосов, нельзя забывать о том, что генерируемые энерго ресурсы не могут расти нескончаемо. Видимо, в конце концов, их величина будет асимптотически приближаться к некому лимиту. Потому нужно вместе с созданием новых энергетических мощностей создавать экономные машины и обеспечивать энергоэкономные режимы их работы. Если подразумевать, что насосы потребляют около 20% всей вырабатываемой энергии, то задачки увеличения экономичности в насосостроении и насосопотреблении очень животрепещущи.
В. Бендерович, Я. Любин, НПП «Насосы и уплотнения»