Повышение эффективности работы насосов

Вопросы повышения надежности и эффективности эксплуатации насосов являются весьма актуальными и требуют проявления повышенного внимания как проектирующих, так и эксплуатирующих организаций. 

Ключевым вопросом, несомненно, является правильный выбор насоса. Какие критерии следует учитывать при принятии решения о покупке? Если вы хотите минимизировать ненужные потери энергии, также стоит узнать об эффективных способах их уменьшения. Благодаря этому мы сможем рационально и эффективно использовать данную насосную систему.

Какие же факторы влияют на высокую энергоэффективность работы насосов? 

Безусловно, важно выбрать насосное оборудование из качественных комплектующих от проверенного производителя. Кроме того, имеет значение грамотный монтаж и эксплуатация всех компонентов, входящих в состав насосной системы. Только так можно достичь максимальной энергоэффективности.

По мнению специалистов, насосные системы, близкие к идеальным, должны состоять из качественных насосов, приводимых в действие высокоэффективными электродвигателями. Также более эффективными являются относительно короткие трубопроводы, с минимально возможным количеством клапанов, колен и т.д. 

Основные причины потерь энергии при перекачивании жидкости

Для достижения высокого КПД насосных установок стоит знать основные причины потерь энергии:

• Использование нескольких небольших насосов вместо одного или двух крупных
• Неспособность учесть изменения условий работы, в которых используется установка (ситуация, типичная, например, для сетей водоснабжения, когда происходят частые изменения параметров, необходимых для насосов)
• Несоответствующее техническое состояние насосов
• Использование слишком мощных приводных электродвигателей
• Слишком большой расход энергии в процессе регулирования мощности
• Неправильный выбор насосов для установок со слишком большим напором и / или запасом мощности
• Ошибки при проектировании гидросистемы

Как снизить энергопотребление насосной установки?

К счастью, существует множество проверенных способов эффективного повышения энергоэффективности насосной системы. Их большое преимущество в том, что их можно использовать как при проектировании новой насосной системы, так и при модернизации существующего объекта. Среди этих методов можно выделить следующие:

• Тщательный выбор насосов для установки новых или улучшение насосов в существующих установках
• Решения по усовершенствованию водопроводной системы с целью уменьшения потерь потока и, прежде всего, устранения потерь за счет дросселирования
• Контроль мощности с целью снижения потребления энергии и использование высокоэффективной системы в качестве энергоэффективных двигателей и регуляторов мощности с высоким КПД во всем рабочем диапазоне
• Установка новых насосов с высоким КПД и повышение КПД ранее установленных насосов с рациональной модернизацией

Выбор насоса

Самое главное - выбрать насос с параметрами, соответствующими потребностям. Мощность насоса следует подбирать в соответствии с желаемой производительностью и напором. Из практики известно, что чем дальше фактическая рабочая точка насоса от номинальной, тем больше снижается КПД, кроме того, появляются повышенная вибрация и шум. Поэтому важно выбрать насос, характеристики которого будут пересекаться с характеристиками системы с точки зрения оптимального КПД.

Стоит добавить, что наличие среднего или довольно плохого насоса и совершенствование системы - а также самого насоса - может принести гораздо лучший результат, чем установка самого современного насоса в плохо подобранной гидравлической системе.

Когда речь идет об эффективности насоса, самое важное - это правильный выбор насоса. Здесь важна информация с двух сторон - пользователь, который определит рабочую точку, и проектировщик, который выберет соответствующий насос. К сожалению, конструкторы часто допускают ошибки, заключающиеся в выборе насоса, параметры которого не соответствуют оптимальным. Как следствие, насос имеет завышенную мощность двигателя или работает в конце характеристической кривой, и в результате он интенсивно изнашивается.

При рассмотрении типа и размера насоса следует учитывать следующие факторы: назначение насоса (отопление, водоснабжение и т. д.), параметры жидкости (температура, давление, физико-химические свойства), условия в котором он работает (например, влажность воздуха), необходимый антикавитационный излишек.

Цена насоса также является важным фактором, влияющим на решение о покупке. Однако если предположить, что по расчетным данным стоимость электроснабжения насосных систем со средними параметрами и затраты на их ремонт и обслуживание за весь период эксплуатации примерно в 10-20 раз превышают единовременные, то гораздо более экономичным решением кажется покупка более дорогого устройства с гораздо большей эффективностью. Таким образом мы повысим энергоэффективность, снизив при этом расходы, связанные с эксплуатацией устройства.

Неправильно подобранные насосы - обычное явление. Это приводит к недооценке их эффективности. Согласно исследованиям Института гидравлики или Европейской ассоциации производителей насосов Europump, правильно подобрав насос для насосной системы, можно сэкономить до 40% энергии, чего нельзя достичь за счет повышения эффективности самих насосов. Когда дело доходит до повышения эффективности в результате технического прогресса, здесь не следует ожидать впечатляющих изменений, а только лишь на несколько процентов.

Чтобы снизить потребление энергии насосом, начните с общего аудита насосной системы, чтобы оценить потенциал (если таковой имеется) экономии.

Наиболее известные методы регулирования рабочих параметров насосов

Регулировка дроссельной заслонки

Это регулирование осуществляется с помощью нагнетательного клапана и заключается в дросселировании потока с помощью клапана до необходимого значения. Хотя этот метод не требует больших инвестиционных затрат, он также не способствует значительной экономии энергии. Энергетический эффект дроссельной заслонки идентичен установке другого насоса, с меньшим напором и меньшим КПД.

Регулировка изменением скорости вращения

Он наиболее эффективен в насосных системах, где количество потерь превышает статическую высоту (например, в циркуляционных системах). Хотя это требует относительно больших финансовых затрат, оно создает большую возможность экономии энергии по сравнению, например, с регулированием дроссельной заслонки.

Управление путем изменения количества параллельно работающих насосов (каскадное управление)

Этот метод применим к регулированию всей насосной станции, а не только одного насоса. Его самое большое преимущество - низкая инвестиционная стоимость. 

Управление насосом с помощью преобразователя частоты

Частотный преобразователь в насосе регулирует интенсивность работы агрегата, обеспечивает ее стабильность и автоматизирует управление. Он позволяет подстраивать частоту напряжения таким образом, чтобы увеличить эффективность, повысить экономичность и продлить срок службы оборудования.

Корректировка параметров насоса

В отличие от вышеупомянутых методов непрерывного регулирования параметров насосов, их корректировка является разовой операцией. Наиболее известные методы регулировки параметров насоса:

• Изменение внешнего диаметра рабочего колеса. Этот широко используемый метод применим лишь в ограниченной степени. Чем меньше диаметр рабочего колеса, тем меньше производительность и напор насоса. 
• Изменение угла выхода лопастей. Этот метод позволяет увеличить напор насоса на несколько процентов. Недостатком этой процедуры является высокая вероятность сокращения срока службы насоса и отсутствие значительного влияния на повышение КПД.
• Изменение количества ступеней насоса. У многоступенчатых насосов напор изменяется прямо пропорционально количеству ступеней. Снятые элементы заменяются рукавами, которые направляют жидкость на следующие ступени. Самым большим преимуществом этого метода является постоянная производительность и эффективность насоса. В отличие от самодельного уменьшения диаметра рабочего колеса, этот тип операции требует большей точности. 
• Изменение скорости вращения. Изменение скорости вращения - это не только метод регулировки, но также может использоваться как разовая коррекция параметра. Поскольку изменение скорости не снижает КПД насоса, область его применения не так ограничена, как в случае уменьшения диаметра рабочего колеса. Эффект от снижения частоты вращения заключается как в уменьшении напора насоса, так и в значении необходимого антикавитационного излишка, а также в величинах продольных и поперечных гидравлических сил.  

Замена насоса

Замена насоса на новую модель кажется идеальным решением, но, к сожалению, очень дорогим. Вряд ли кто-то решится на покупку нового насоса, если в нем нет особой необходимости. Высокая единовременная стоимость означает, что большинство пользователей пытаются искать другие решения, используя гораздо более дешевые методы. Однако, если применяемые методы не приносят ожидаемых результатов, стоит подумать о покупке нового агрегата. Часто оказывается, что в долгосрочной перспективе покупка нового устройства - гораздо более выгодный ход, чем постоянные вложения в ремонт старого, изношенного насоса.

Модернизация насоса

Модернизация насоса направлена на проектирование новой проточной системы при сохранении существующих корпусов насоса. Это решение, безусловно, дешевле, чем покупка новой помпы, но у него есть свои недостатки. Поверхность корпусов, которые используются в течение длительного времени, корродирована и шероховата, что напрямую влияет на. По этой причине модернизированный насос, несмотря на новую проточную систему, уступает по эффективности новому насосу. К тому же из-за изношенных деталей срок службы такого насоса, несомненно, короче. В список слабых мест также входят: неопределенность в отношении полученных технических параметров и эффективности модернизированной конструкции, а также высокие инвестиционные затраты, связанные с реконструкцией проточной системы.

Заключение

Как видно, существует множество способов, применение которых более или менее эффективно способствует повышению энергоэффективности насосов и насосных систем. В связи с тем, что транспортировка жидкостей потребляет огромное количество электроэнергии, каждый пользователь должен осознавать необходимость ее экономии. В первую очередь это касается крупных промышленных реципиентов, для которых энергетические показатели должны быть приоритетным вопросом.