Эффективность насосного оборудования промышленных предприятий с учётом особенностей его эксплуатации. (АО «ГИДРОМАШСЕРВИС» (Группа ГМС))

Рассматривая работу насосного оборудования на отечественных предприятиях, иногда приходится говорить об ошибках при его эксплуатации. Но, говоря об ошибке, мы, как правило, имеем в виду неправильные действия специалистов предприятия, допущенные по незнанию и недостатку информации. Однако часто, несмотря на знания и опыт, персонал вынужден использовать то оборудование и работать в тех условиях, которые имеются на предприятии в данный момент и в силу экономических или других причин остаются без изменений. Поэтому, с учётом вышесказанного, правильнее говорить не об ошибках, а об особенностях эксплуатации насосов.

Практически на любом объекте, где применяется насосное оборудование, в том числе насосы grundfos, введённое в эксплуатацию двадцать и более лет назад, обследование насосных агрегатов способно выявить потенциал энергосбережения. Это справедливо для самых разных отраслей экономики, будь то водоснабжение, мелиорация, промышленное производство, нефтедобыча или энергетика. Значительная часть насосных станций укомплектована старыми насосами, уже выработавшими свой ресурс, и необходимость модернизации под сомнение не ставится. Вопрос заключается в правильном выборе того или иного технического решения с учётом сроков окупаемости. Например, можно заменить старый насос на новый аналогичного типоразмера, можно дополнительно заменить электродвигатель, модернизировать систему управления. Или подобрать насосы других типоразмеров и изменить технологическую схему водоснабжения.

В любом случае решение должно приниматься на основе достоверных данных о работе насосов и требуемых параметрах насосной станции (НС), получить которые позволяет обследование насосного оборудования. Обследование включает комплекс мероприятий, таких как сбор и обработку информации о состоянии, рабочих характеристиках, объёме потребляемых энергоресурсов и условиях работы насосного оборудования, направленных на повышение надёжности, снижение энергопотребления и затрат при его эксплуатации.

После принятия в 2009г. Федерального закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности…» [1] большинство эксплуатирующих насосное оборудование предприятий провели предписанные данным законом энергетические обследования. Но не всегда качество и глубина обследований соответствуют той величине, которую занимает насосное оборудование в общем энергопотреблении предприятия. Часто приходилось видеть отчёты по обследованию предприятий водного хозяйства, где насосам уделялось всего две страницы, а размер возможной экономии определялся как разность номинальных мощностей электродвигателей до и после модернизации. Особенности режимов работы и их изменение во времени не учитывались вовсе. В реальности подобные факторы играют важную, если не решающую роль для повышения эффективности оборудования и объекта в целом.

При проведении обследования вне зависимости от специфики объекта необходимо последовательно выполнить следующие действия:

  1. Определить параметры сети, типовые режимы работы НС, профиль и диапазон изменения параметров
  2. Определить, насколько установленное оборудование соответствует характеристикам сети
  3. На основе полученных данных определить конкретные элементы сети, модернизация или изменение режима работы которых позволят сократить энергопотребление
  4. Оценить размер экономии
  5. Выдать необходимые рекомендации.

Основными параметрами сети являются её расход и напор, которые должна обеспечить насосная станция. Данные величины определяются по показаниям стационарных и портативных расходомеров и манометров как в текущем режиме на момент проведения обследования, так и с применением электронных баз данных автоматизированной системы управления (АСУ) объекта.

Сопоставление поля рабочих режимов НС и напорных характеристик установленных насосов позволяет сделать вывод о соответствии имеющегося оборудования параметрам сети и при необходимости запланировать его модернизацию или установку новых насосов. Примером модернизации может служить подрезка наружного диаметра рабочего колеса, изменение количества работающих насосов, применение частотно-регулируемого привода (ЧРП).

Сравнение энергопотребления установленного насосного оборудования (так называемого базового энергопотребления) и энергопотребления после модернизации позволит оценить величину экономии и сделать вывод о целесообразности проведения работ. При этом величину базового энергопотребления также можно определить по текущим показаниям счётчика электроэнергии, либо по данным АСУ. Энергопотребление после модернизации определяется расчётным путём. Если режимы работы НС носят переменных характер, корректным будет сравнение энергопотребления в нескольких характерных режимах, или применение в расчётах математической модели, описывающей изменение режимов эксплуатации с заданным интервалом времени.

Практический опыт проведения обследований насосного оборудования позволяет выделить следующие причины низкой эффективности при его эксплуатации.

1. На более чем 70% объектов выявлено значительное превышение напором установленных насосов фактических требований сети – так называемый, переразмер по напору.

Основной причиной уменьшения требуемых напоров сети является снижение в течение последних 20 лет водопотребления промышленных предприятий и населения, связанное с этим уменьшение объёмов перекачки насосных станций и уменьшение потерь напора в трубопроводах. Чтобы обеспечить нужные подачу и давление на выходе насосной станции прибегают к регулированию насосов при помощи дросселирования. Как следствие, потери напора на задвижке составляют 15 ÷ 60 %.

Справка. При регулировании насоса двухстороннего входа Д 3200-75 путём дросселирования 40% напора на задвижке, в условиях постоянной эксплуатации годовые потери электроэнергии равны 2,72 млн.кВт•ч, что при стоимости электроэнергии 3,00 руб. за 1 кВт•ч составляет около 8,2 млн.руб.

На 60% объектов (в том числе 70% предприятий водоснабжения) выявлена эксплуатация насосов в режиме перегруза, то есть работа со значительным превышением по подаче правой границы рабочей области, как правило, составляющей 120% номинальной подачи насоса.

Режим перегруза приводит к увеличению нагрузки на вал и подшипниковые узлы, возникновению кавитации и повышенному уровню вибрации, вызывает снижение ресурса подшипников и уплотнений, служит причиной поломки вала ротора и преждевременного выхода насоса из строя.

Эксплуатация агрегатов в режиме перегруза может носить постоянный характер, так как, при отсутствии ярко выраженных признаков (шум, вибрация, частые поломки), не всегда фиксируется обслуживающим персоналом. Отсутствие или неисправность приборов для измерения подачи насоса и тока обмоток статора так же не позволяют отследить данный режим. В результате, при регулировании режимов работы насосов часто руководствуются только показаниями манометров.

Поскольку при комплектации агрегата электродвигатель, как правило, подбирается с запасом по мощности в 10% и более, режим перегруза насоса часто является штатным для электродвигателя. Это позволяет длительно эксплуатировать насос на повышенных подачах , а частые выходы оборудования из строя списывать на плохое качество отдельных узлов и насоса в целом.

2. Частым явлением, характерным для половины обследованных объектов, является падение напорных характеристик, а так же снижение КПД насосов.

Ухудшение данных характеристик, как правило, происходит по причине увеличения зазора в щелевых уплотнениях рабочего колеса вследствие их износа. В результате возрастают перетечки перекачиваемой жидкости из напорной полости во всасывающую полость, а подача и напор насоса уменьшаются. Износ щелевых уплотнений характерен для насосов, находящихся в эксплуатации длительный промежуток времени и не подвергавшихся ремонту, а так же для случаев перекачивания жидкости с повышенным содержанием твёрдых частиц. Падение КПД может составлять величину 10 % и более.

Справка. Для рассмотренного ранее насоса Д 3200-75 падение КПД на 10% может привести к увеличению затрат на электроэнергию на 2,2 млн.руб., что сопоставимо со стоимостью нового насоса и работ по его замене.

Кроме того при длительном сроке эксплуатации, а так же при перемотке электродвигателя, его КПД так же снижается.

На некоторых объектах отсутствует достоверная информация об установленном насосном оборудовании: документация (паспорт и руководство по эксплуатации) на насосы с указанием их характеристик. Не ведутся записи в журналах о выполняемых на предприятии ремонтах и модернизациях насосов. Отсутствуют, закрашены или не соответствуют форме завода-изготовителя маркировочные таблички насосов и электродвигателей. Иногда эксплуатируется контрафактное оборудование.

Встречается так называемый «недогруз», то есть превышение номинальной мощностью электродвигателя максимальной мощности на валу агрегата, более чем в 2 раза. КПД электродвигателя в данном режиме значительно ниже номинального значения.

Для некоторых объектов характерен так называемый недогруз насоса, то есть его эксплуатация с подачей за пределами левой границы рабочей области, составляющей, как правило, величину 0,5÷0,7 от его номинальной подачи. Работа в данных режимах может привести к рециркуляции перекачиваемой жидкости на входе и выходе рабочего колеса, возникновению низкорасходной кавитации и вызвать снижение ресурса рабочего колеса, подшипников и уплотнений.

На ряде насосных станций имеет место работа насосов в режиме кавитации, вызванной изменением параметров на входе. Причиной этому служат снижение уровня подающего резервуара, обусловленное технологическими особенностями, засорение водозаборных решеток, падение отметки уровня водоёма на водозаборе.

Кроме того, встречаются явления, напрямую не связанные с насосным оборудованием - обратные перетоки внутри станции, неисправность запорно-регулирующей арматуры, которые также влияют на эффективность эксплуатации насосов.

Из описанных причин низкой эффективности следуют и способы её повышения.

Это, прежде всего, применение энергоэффективного насосного оборудования, а так же частотно-регулируемого привода (ЧРП), позволяющее обеспечить эксплуатацию насоса в режимах высокого КПД во всём диапазоне подач насосной станции. Здесь необходимо отметить, что применение ЧРП в отличие от эффективного насосного оборудования, подходит не для всех объектов. Если большую часть напора сети составляет статический напор, например, при подъёме воды на большую высоту, то применение частотного регулирования при определённых условиях окажется менее эффективным по сравнению с другими способами.

При планировании мероприятий по повышению энергоэффективности насосного оборудования необходимо учитывать не только его начальную стоимость, но и затраты на обслуживание, а так же планы по изменению объёмов перекачки насосной станции на несколько лет вперёд. Это позволит подобрать оборудование нужного типоразмера и избежать необоснованных затрат.

Прокомментировать

Рубрика Промышленность

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.