CC BY
98
УДК 621.6.052
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ
Д.В. Сотников
В статье изложены принципы и зависимости, которые можно использовать в качестве основы для разработки методики повышения эффективности насосных станций
Ключевые слова: насосные станции, энергоэффективность, насосный агрегат
В последние годы в связи с постоянным ростом цен на энергоносители и сложной экономической ситуацией всё острее перед руководителями промышленных предприятий стоит вопрос экономии энергоресурсов. На насосные станции различного назначения в промышленных предприятиях приходится до 30% от общего электропотребления. Повышение эффективности насосных станций наряду с повышением эффективности компрессорного оборудования является одним из ключевых направлений работы в области энергосбережения.
Показателем энергетической эффективности работы насосной станции является удельный расход электроэнергии. Как правило, эта величина измеряется в ватт-часах на кубический метр перекачиваемой жидкости (Втч/м3). Такая размерность не учитывает, что насосные агрегаты с разными рабочими характеристиками создают разное давление. Поэтому для разных насосных агрегатов при равной величине коэффициента полезного действия значения удельного расхода электроэнергии могут быть разными. Если же учесть создавамое давление, то размерность удельного расхода электроэнергии будет иметь следующий вид: Втч/(м3 • м.вод.ст.)(ватт-час делить на кубический метр и делить на метр водного столба).
Определим величину удельного расхода электроэнергии для «идеального» насосного агрегата, коэффициент полезного действия которого равен 100%:
pxgxQxH 1000x9.81x1x1 Втч (1)
-xt=-х1=9810—-(1)
П 1 м хм.вод.ст.
где Р - плотность воды, кг/м3; & - ускорение
свободного падения, м/с2;Q - расход перекачиваемой жидкости, м3/ч;н - создаваемый напор,
м.вод.ст.^ - время работы, час.;П - коэффициент полезного действия насосного агрегата.
Таким образом, чтобы передать в сеть один кубический метр воды при давлении в один метр водного столба необходимо передать этой воде 9810 ватт-часов энергии.
В зависимости от фактической величины коэффициента полезного действия насосного оборудования, потребление электроэнергии при перекачке может превышать вышеприведённую величину более чем в два раза. Задача повышения эффективности сводится к тому, чтобы максимально приблизить фактические значения удельного расхода и коэффициента полезного действия к «идеальным» значениям.
На практике чаще всего возникает два вида задач: оценка эффективности работы насосной станции и повышение эффективности работы отдельного насоса.
Первая задача ставится, как правило, когда нужно грубо оценить эффективность объекта для последующего использования этих данных в экономических расчётах, касающихся затрат на снабжение потребителя, или когда эти данные нужны как предварительная оценка перед более детальным обследованием, направленным на разработку мероприятий по повышению эффективности работы насосной станции.
Для такой оценки необходимы средства учёта потребления электроэнергии насосным оборудованием и подачи воды с насосной станции в сеть. На основании полученных данных рассчитывается удельный расход электроэнергии за рассматриваемый период по следующей формуле:
N
потр
w=-
Q
(2)
N
Сотников Дмитрий Владимирович - ЛГТУ, аспирант, тел. +7 904 218-47-27, e-mail: sotnikov_dv@nlmk.ru
где потр - потребляемая из электросети мощность, Вт.
Полученное таким образом значение можно использовать при расчётах затрат электроэнергии при присоединении или отсоединении потребителей от сети, а также, сравнив его со значением удельного расхода согласно паспортным данным на насосное оборудование, для грубой
оценки эффективности работы насосной станции.
Вторая задача ставится, когда необходимо произвести оценку фактического значения эффективности оборудования и целесообразности его замены на новое, более эффективное. В этом случае целесообразнее оценить фактическую величину коэффициента полезного действия насосного агрегата и сравнить её с паспортным значением.
Для расчёта коэффициента полезного действия необходимы следующие исходные данные: 1. Давление, создаваемое насосом в нагнетательном патрубке; 2. Расход воды, подаваемой насосом; 3. Потребление электроэнергии насосным агрегатом; 4. Давление во всасывающем патрубке насоса или уровень воды в приёмной камере насоса.
Получить исходные данные можно, имея следующие технические средства (рис. 1):
ЭАлОрнО-ры-улнДОЮшэя ■рипурй
Пкоскый tiipoiai
1 up
ai pel л I
Рис. 1. Необходимые датчики на схеме: 1 - Средство измерения давления во всасывающем патрубке насоса; 2 - Средство измерения давления в нагнетательном патрубке насоса; 3 - Средство измерения уровня в приёмной камере насосного агрегата; 4 - Средство измерения количества электроэнергии, потребляемой насосным агрегатом; 5 - Средство измерения расхода воды, подаваемой насосом.
Коэффициентом полезного действия насосного агрегата будем считать отношение полезной мощности, переданной потоку воды насосом, к мощности электроэнергии, потребляемой его электродвигателем из сети (рис.2).
■1 Hit
■Hi*
Рис. 2. Схематическое изображение принадлежности различных типов коэффициентов полезного действия и мощностей к составным частям насосного агрегата: N
насосом;
двигателя;
полезн - полезная мощность
N
N
скои сети мощность
выдаваемая
элдв- - полезная мощность электро-
потр - потребляемая из электриче-П
. 1нагР--коэффициент полезного действия насосного агрегата; Пнас - коэффициент полезного действия насоса; Пэлдк - коэффициент полезного действия электродвигателя.
Формула для расчёта фактического коэффициента полезного действия насосного агрегата имеет следующий вид:
а. N DxgxQxH
„факт = х " полезн — г & ^ (3)
1нагр NN
потр потр
Для определения паспортного значения коэффициента полезного действия насосного агрегата умножим соответствующие коэффициенты для электродвигателя и насоса:
птсп =п хп (4)
1н.агр 1нас 1эл.дв. V /
Если фактическое значение значительно меньше паспортного, то оборудование имеет высокую степень износа и целесообразно рассмотреть мероприятие по его замене на более современное.
Как показывает практика, при реализации таких мероприятий возможно получить экономию электроэнергии до 50%. Срок окупаемости при этом может быть менее одного года.
Изложенный в статье принцип можно использовать в качестве основы для дальнейшей разработки методики повышения эффективности насосных станций.
ЛипецкиИ государственный технический университет
BASIC PRINCIPLES FOR THE DEVELOPMENT OF METHODS OF INCREASING ENERGY
EFFICIENCY OF PUMPING STATIONS
D.V. Sotnikov
The paper contains principles and dependencies that can be used as a basis for the development of methods for increasing efficiency of pump stations
Key words: pump stations, energy efficiency, pump unit
