Насосное оборудование

Энергетическое обследование насосного оборудования позволяет определить, насколько эффективно электроэнергия используется для перемещения жидкости и создания необходимого напора. Проверяют центробежные и объёмные насосы, их электроприводы, регулирующую арматуру и гидравлическую сеть, в которой работает оборудование.

Главная задача — сопоставить фактический расход жидкости, создаваемый напор и электрическую мощность насоса. По этим данным определяют рабочую точку агрегата, оценивают соответствие его характеристик условиям эксплуатации и выясняют, не возникают ли дополнительные энергетические затраты при дросселировании, рециркуляции или работе с избыточным напором.

Рабочая точка насоса и эффективность оборудования

Рабочая точка характеризует фактический режим насоса: какой расход жидкости он обеспечивает и какой напор создаёт при этом. Она зависит не только от характеристик самого агрегата, но и от сопротивления подключённой гидравлической сети.

Для обследования специалист использует рабочую характеристику насоса, измеряет расход жидкости, давление до и после агрегата и потребляемую электрическую мощность. Сопоставление этих параметров позволяет установить, насколько фактический режим соответствует предусмотренным условиям эксплуатации.

Особое внимание уделяют работе вне оптимальной области характеристики. Насос может продолжать выполнять технологическую задачу, но затрачивать на неё больше электроэнергии, чем при более подходящем сочетании расхода и напора.

При этом рост потребляемой мощности сам по себе не доказывает неисправность насоса. Он может сопровождать увеличение фактического расхода жидкости и объёма выполняемой работы. Для обоснованного вывода необходимо сопоставлять мощность с гидравлическими параметрами в одном рабочем режиме.

Избыточный напор и сопротивление гидравлической сети

Насос должен создавать напор, достаточный для перемещения жидкости в предусмотренных условиях. Если фактически создаваемый напор превышает потребность системы, возникает основание проверить распределение энергетических затрат.

Часть напора расходуется на преодоление сопротивления трубопроводов и регулирующей арматуры. При обследовании специалист сопоставляет давление до и после насоса, расход жидкости и особенности регулирования сети. Это позволяет определить, какие условия формируют фактическую рабочую точку.

Один из возможных источников дополнительных затрат — дросселирование, то есть ограничение расхода регулирующим клапаном. В таком режиме насос может продолжать создавать напор, часть которого теряется на сопротивлении арматуры.

Однако наличие дросселирующего клапана не означает автоматически, что система работает неэффективно. Необходимо установить фактический перепад давления, требуемый расход и назначение регулирования. Только после этого можно оценить, насколько существенны соответствующие энергетические затраты.

Обходные линии и рециркуляция жидкости

В насосных системах могут применяться обходные линии, по которым часть жидкости возвращается в контур или направляется в обход основного технологического участка. Такой режим называют рециркуляцией.

Рециркуляция может быть предусмотрена условиями эксплуатации оборудования. Вместе с тем она влияет на энергетический баланс: насос затрачивает энергию на перемещение жидкости, не весь объём которой поступает к конечному потребителю.

При обследовании определяют назначение обходных линий и сопоставляют общий расход через насос с расходом, необходимым технологическому процессу. Если данные подтверждают значительный циркуляционный поток, проверяют причины его возникновения и возможность изменения режима.

Не вся рециркуляция является потерей, которую можно устранить. Возможность сокращения обходного расхода зависит от допустимых условий работы насоса и потребностей технологической системы.

Постоянная скорость и частотное регулирование

Насосы могут работать с постоянной скоростью вращения или изменять её с помощью частотного привода. Выбор способа регулирования существенно влияет на энергопотребление при переменной производительности.

Если технологический процесс требует разного расхода жидкости в течение суток, насос с постоянной скоростью может работать совместно с дросселирующей арматурой или обходной линией. В такой ситуации специалист оценивает, какая часть энергетических затрат связана с выбранным способом регулирования.

Частотный привод позволяет изменять скорость вращения двигателя и тем самым согласовывать производительность насоса с потребностью системы. Для оборудования с переменным расходом такой способ управления может снижать потребление электроэнергии.

Однако результат зависит от характеристик гидравлической сети. Если значительная часть требуемого напора определяется постоянной технологической потребностью, возможности снижения мощности при уменьшении скорости ограничиваются.

Поэтому установка частотного преобразователя не гарантирует экономию. Перед выбором решения необходимо определить фактические рабочие точки насоса при разных расходах и проверить, какой напор требуется системе в каждом режиме.

Исходные данные для обследования

Чтобы оценить насосное оборудование, необходимо связать электрические затраты с гидравлической работой агрегата. Основу обследования составляют следующие данные:

• Рабочая характеристика насоса — показывает предусмотренную зависимость напора от расхода и помогает определить область эффективной работы.
• Фактический расход жидкости — характеризует производительность насоса в рассматриваемом режиме.
• Давление до и после насоса — используется для определения создаваемого напора с учётом условий установки.
• Электрическая мощность — позволяет сопоставить энергопотребление агрегата с выполняемой гидравлической работой.
• Схема трубопроводов и регулирующей арматуры — помогает установить влияние сопротивления сети, дросселирования и обходных линий.
• Эксплуатационные записи — необходимы для анализа изменения расхода, скорости вращения и технологической нагрузки.

Расход, напор и мощность необходимо измерять одновременно либо в подтверждённо одинаковых условиях работы. Использование показателей, полученных при разных режимах, может привести к ошибочной оценке эффективности.

При отсутствии этих согласованных данных можно определить направления дальнейшей проверки, но нельзя вычислять подтверждённый КПД насосного агрегата или достоверную величину возможной экономии.

Результат энергетического обследования

Результатом становится карта рабочих точек насосного оборудования с указанием фактических расходов, напоров, электрической мощности и применяемых способов регулирования.

На её основе определяют, какие агрегаты требуют проверки работы вне оптимальной области, избыточного напора, дросселирования или рециркуляции. Отдельно рассматривают варианты регулирования производительности при переменной нагрузке и ограничения, связанные с необходимым технологическим напором.

Полученные данные используются при выявлении неэффективных режимов работы оборудования. Условия, при которых изменение скорости насоса может уменьшить потребление электроэнергии, подробнее рассмотрены в материале «Когда частотное регулирование снижает энергопотребление».

Главный практический результат — выбор технически обоснованных вариантов регулирования насосной системы. До подтверждения расхода, напора и мощности в соответствующих режимах предполагаемые потери и экономию рассматривают как гипотезы, требующие проверки.

Другие направления обследования представлены в категории «Технологические системы и оборудование».