Файл: Туляганов Мурат Муслимович к т. н., доцент Рахматов Дилмурод Дилшод ли, магистр Абдуллаев Мирсардор Саъдулла ли магистр Ташкентский Государственный технический университет Аннотация Данная статья.pdf

международная научно-практическая конференция| МЦНС «НАУКА И ПРОСВЕЩЕНИЕ»
Результаты современных научных исследований и разработок
51
УДК 62-522
ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕГОЭФФЕКТИВНОСТИ
НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Хашимов Арипжан Адылович,
д.т.н., профессор
Туляганов Мурат Муслимович
к.т.н., доцент
Рахматов Дилмурод Дилшод ўғли,
магистр
Абдуллаев Мирсардор Саъдулла ўғли
магистр
Ташкентский Государственный технический университет
Аннотация:Данная статья рассматривает вопросы повышения энергоэффективности насосного оборудования посредствам модернизации насосных систем и эффективности проведения данных работ. Результат зависит от точности данных о параметрах системы, режимах работы, действительных характеристиках насосов.
Ключевые слова: энергоэфективность,насосное оборудование,модернизация,насосная станция,
производительность.
INCREASE OF ENERGY EFFICIENCY OF PUMPING EQUIPMENT
Khashimov Aripjan Adilovich,
Tulyaganov Murat Muslimovich,
Rahmatov Dilmurod Dilshod o`g`li,
Abdullayev Mirsardor Sadulla o`g`li
Annotation: This article examines the issues of improving the energy efficiency of pumping equipment through the modernization of pumping systems and the effectiveness of these works. The result depends on the accuracy of the data on the parameters of the system, the operating modes, the actual characteristics of the pumps.
Keywords: energy efficiency, pumping equipment, modernization, pumping station, productivity.
Повышение энергоэффективности насосного оборудования является основной задачей для экс- плуатационных организаций, особенно это важно для предприятий, эксплуатирующих оборудование разной мощности. Улучшение энергоэффективности насосов может быть осуществлено за счет приме- нения новых конструкций или конструктивных элементов или модернизации действующих.
Нередко, при выборе оборудования для модернизации насосных станций, основное внимание обращают на его коэффициент полезного действия (КПД), как главный показатель энергоэффективно- сти. Но этот, безусловно, важный параметр, не является единственным.
IV International scientific conference | www.naukaip.ru

Результаты современных научных исследований и разработок
Основными параметрами, характеризующими работу насосов, являются производительность Q
(ч /ч) мощность насоса N (л. с.) дифференциальный напор Н (м вод. ст.) удельный вес перекачиваемой жидкости у (тс/м ).
Где, - КПД насоса
Значения КПД насосов основных производителей оборудования для водного хозяйства состав- ляют 76..91%, зависят от типоразмера насоса и отличаются друг от друга незначительно. С учётом КПД применяемых в настоящее время электродвигателей, эффективность насосных агрегатов равна
72..87%. Для оборудования большой мощности при длительном сроке эксплуатации это играет нема- ловажную роль. Но от простой замены «плохого» насоса на «хороший» с теми же рабочими характери- стиками значительной отдачи здесь ожидать не приходится. В то же время, гораздо большего эффекта можно добиться, если рассмотреть работу насосной станции в целом. ростом объема производства возросли и грузопотоки, в связи с чем потребовалось производ- ство труб большого диаметра и изготовление насосных агрегатов большой производительности и мощности. До 1950 г. максимальный диаметр трубопроводов составлял 350 мм, а производи-тельность поршневых насосов 100—135 в час. Современные трубопроводы строятся диаметром до 1020 мм, а насосные агрегаты производительностью до 7000м
3
в час с мощностью электропривода 3000 кВт и бо- лее особенно это актуально для нефтенасосов).
В этой связи увеличения КПД насосов является одной основных задач, решаемых при их эксплу- атации. Очень часто КПД насосной станции, определяемый таким образом, составляет 25…30%, а ве- личина в 50..55% считается приемлемой.
Принимая во внимание неизбежные потери потребляемой мощности в 3..8%, связанные с при- менением систем регулирования, таких как привод частотного регулирования, а так же особенностями конструкции запорно-регулирующей арматуры, можно с уверенностью утверждать, что основной потен- циал энергосбережения кроется в правильном подборе насосного оборудования и выборе алгоритмов управления, учитывающих особенности конкретной сети водоснабжения.
За последнее десятилетие наряду с увеличением водопотребления, обусловленным вводом но- вых объектов промышленного и гражданского строительства, наблюдается общая тенденция к его снижению. Это связано с ростом тарифов на энергоносители, повсеместной установкой приборов учё- та, использованием их показаний в расчётных операциях, а также применением на вновь возводимых объектах современной водоразборной арматуры. Необходимость пересмотра нормативных докумен- тов, лежащих в основе расчётов мощностей водопроводных станций, неоднократно поднималась экс- пертами в области водоснабжения. Общим направлением на пути к энергоэффективной эксплуатации оборудования насосных станций является снижение напора используемых насосов и применение гиб- ких систем регулирования, исключающих лишние энергозатраты.
При проведении модернизации насосных станций необходимо решить две основные задачи:

Сокращение потерь мощности оборудования в процессе регулирования

Обеспечение эксплуатации оборудования с максимальным КПД во всём диапазоне регулирования.
Это может быть решено заменой насосных агрегатов на агрегаты меньшим напором и примене- ние частотно-регулируемого привода. Все это позволяет добиться:

Снижения суточного энергопотребления в среднем на 55-60%;

Снижения номинальной мощности электродвигателей;

Работы насоса в области максимального КПД во всём диапазоне регулирования подачи
Об эффективности регулирования производительности насосов путем изменения частоты вра- щения их рабочих колес известно давно. Применение частотно-регулируемого электропривода (ЧРП) на новых технологических установках в последнее время стало нормой. Однако и в существующих си- стемах теплоснабжения реализация такого энергосберегающего меропри-ятия представляется инте- ресным.
Перед внедрением ЧРП необходимо произвести предварительный расчет экономического эф-
IV международная научно-практическая конференция| МЦНС «НАУКА И ПРОСВЕЩЕНИЕ»

Результаты современных научных исследований и разработок
53
фекта и определение целесообразности применения частотного регулирования в данной системе теп- лоснабжения.
Основной составляющей экономического эффекта от внедрения ЧРП является экономия элек- трической энергии, т.н. прямой экономический эффект. Метод оценки экономии электроэнергии осно- ван на сравнении потребляемых мощностей центробежными механизмами (в данном случае сетевыми насосами) при частотном регулировании и регулировании путем дросселирования. Проведение воз- можной модернизации с учетом сохранения режима подачи насосной станции позволит добиться со- лидной экономии электроэнергии. Внедрению ЧРП должен предшествовать технологический анализ, разработка энергоэффективных алгоритмов автоматического управле-ния и выбор качественного и надежного оборудования по разумной цене. В этом случае ЧРП позволяет обеспечить максимальную экономию и повысить надежность работы системы теплоснабжения. существующих преобразователях частоты чаще всего поддержи-вается постоянным отно- шение максимального момента двигателя к моменту сопротивления на валу. То есть при изменении частоты амплитуда напряже-ния изменяется таким образом, что отношение максимального момента двигателя к текущему моменту нагрузки остается неизменным. Это отношение определяет перегр у- зочную способность двигателя. При постоян-стве перегрузочной способности номинальные коэф- фициент мощности и КПД двигателя на всем диапазоне регулирования частоты вра щения практиче- ски не изменяются.
Для обеспечения устойчивой работы электродвигателя, ограничения его перегрузки по току и магнитному потоку, поддержанию высоких энергетических показателей частотный преобразователь должен поддержи-вать определенное соотношение между входными и выходными парамет-рами, зависящее от вида механической характеристики насоса. Зависимость напряжения питания от ч а- стоты определяется характером нагрузки на валу электрического двигателя.
Эти соотношения получают из уравнения частотного регулирования [3]: статического напора без статического напора, т.е. тех, чья механическая характеристика описыва -ется уравнением квадратичной параболы, должно соблюдаться соотношение
Механические характеристики приведены на рис. 1.
Рис. 1. Механическая характеристика насоса, работающего без статического напора
Для насосов, работающих со статическим напором, должно соблюдаться более сложное соо т- ношение: где k – показатель степени в уравнении механической характеристики насоса.
IV International scientific conference | www.naukaip.ru

Результаты современных научных исследований и разработок
большинстве случаев в насосных установках приходится использовать преобразователи промышленного производства, обеспечива-ющие постоянство максимального момента двигателя соотношением
Характер зависимости напряжения питания от частоты для случая с постоянным моменто м нагрузки изображен на рис.2. Угол наклона прямой на графике зависит от величин момента сопро- тивления и максимального крутящего момента двигателя.
Рис. 2. Зависимость напряжения питания от частоты для случая с постоянным момен-
том нагрузки
Вместе с тем на малых частотах, начиная с некоторого значения частоты, максимальный мо- мент двигателя начинает падать. Для компенсации этого и для увеличения пускового момента и с- пользуется повышение уровня напряжения питания.
Важным достоинством скалярного метода является возможность одновременного управления группой электродвигателей.
На практике при недостатке диапазона регулирования производится изменение числа одн о- временно работающих насосных агрегатов. Максимальное число одновременно работающих агр е- гатов определяется глубиной каскадирования станции (глубина каскадирования является числом, указывающим максимальное количество одновременно работающих насосных агрегатов. Данная величина не может быть меньше одного и больше количества двигателей, подключенных к стан-ции).
Если число насосных агрегатов, имеющихся в составе станции, превосходит глубину каскад и-рования станции, оставшиеся агрегаты служат резервом и подключаются в случае выхода из строя используемых агрегатов. Для равномерной выработки ресурсов всех насосных агрегатов, их ис- пользование может чередоваться по заданной программе.
Для правильной эксплуатации насосного оборудования необходимо контролировать его рабочие параметры. Такой контроль невозможен без наличия установленных контрольно-измерительных при- боров и аппаратуры: манометров и датчиков уровня, расходомеров, приборов измерения параметров электрической сети, а также регулярного анализа полученной информации. Например, несоответствие измеренной подачи насоса его напору или потребляемой мощности может свидетельствовать о значи- тельном износе рабочих органов, либо об утечках в магистралях водоснабжения.
Отсутствие информации о режиме работы насоса часто приводит к его эксплуатации вне рабо- чей области, с низким КПД и перегрузом электродвигателя. Кроме того, при увеличении подачи возрас- тают потери напора по длине трубопровода, находящиеся от расхода в квадратичной зависимости.
Увеличение подачи насоса на 25% по отношению к требуемой ведёт к росту сопротивления трубопро- вода более чем в полтора раза. Поэтому контроль рабочих характеристик насоса в изменяющихся тех- нологических процессах должен быть организован на постоянной основе.
При планировании и проведении любых мероприятий по модернизации насосных систем необ- ходимо понимать, что эффект от этих работ в сильной степени зависит от точности данных о парамет- рах системы, режимах работы, действительных характеристиках насосов. Поэтому аудит насосного оборудования – это первый шаг к значительной экономии энергоресурсов. Целью аудита является вы-
IV международная научно-практическая конференция| МЦНС «НАУКА И ПРОСВЕЩЕНИЕ»

Результаты современных научных исследований и разработок
55
явление потенциала энергосбережения. В комплекс мероприятий по аудиту входит инструментальный контроль режимов эксплуатации оборудования, анализ полученной информации и выдача необходи- мых рекомендаций применительно к конкретной сети водоснабжения.
Список литературы
Б.С. Лезнов. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных и воздуходувных установ- ках. – М.: Энергоатомиздат, 2006.
Красильников А.И. Автоматизированные насосные установки с каскадно-частотным управле- нием в системах водоснабжения Строительная инженерия. -2006. – № 2.
Лезнов Б.С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных установках – М.: ИК
«Ягорба» – «Биоинформсервис», – 1996.