Дефіцит електроенергії, періодичні локдауни та невизначеність в енергетичному секторі змушують підприємства України переглядати свій підхід до енергоефективності виробництва. Це виражається як у встановленні резервних енергогенеруючих установок, так і в оновленні застарілого виробничого обладнання на більш енергоефективне. Промислові відцентрові насоси вважаються найпоширенішим обладнанням у різних галузях промисловості, від водопостачання до нафтохімії. Зі зростанням вартості електроенергії, вартість якої вже досягло 8 грн/кВт, та зростаючими вимогами до екологічної відповідальності, підвищення енергоефективності насосних систем стає ключовим завданням для багатьох компаній.
Вплив енергоефективності на продуктивність
Енергоефективність впливає на виробничі витрати, оскільки на роботу насосів йде до 60% всієї електроенергії на деяких промислових об’єктах. При низькій ефективності насос споживає більше електроенергії, ніж необхідно, що призводить до збільшення витрат на електроенергію та зниження продуктивності системи в цілому. Відцентровий насос із ККД 60% споживає більше електроенергії для перекачування певного об’єму рідини порівняно з насосом із ККД 80%. Різниця в споживанні може становити до 25% енерговитрат на тих самих робочих параметрах.
Основні фактори, що впливають на енергоефективність відцентрових насосів
Енергоефективність залежить від багатьох факторів:
- Конструкція насосу. Правильна геометрія робочого колеса та корпусу може значно покращити ККД насоса. Наприклад, покращені лопаткові профілі зменшують втрати енергії за рахунок зниження турбулентності потоку.
- Робочі параметри. В’язкість рідини, температура, напір і об’єм перекачування можуть впливати на ефективність насоса. Неправильний вибір насоса для конкретного завдання може спричинити значні втрати енергії. Якщо він працюватиме поза своїми оптимальними робочими характеристиками, його ефективність різко знижується. Це може бути пов’язане з використанням насоса для невластивих для нього завдань: на низьких обертах або при значних навантаженнях.
Оптимізація робочого режиму
Оптимізація робочого режиму насоса – один із найефективніших способів підвищення енергоефективності. Насоси часто працюють на часткових навантаженнях або в умовах, коли потреба в натиску або об’ємі перекачування нижче максимальних значень. Якщо насос працює на 70% своєї проектної потужності, його КПД може знизитися до 50-60%. Зниження потужності за допомогою зміни швидкості обертання насоса або встановлення частотного перетворювача (що ми поговоримо далі) дозволяє заощадити до 20-30% енергії.
Використання частотних перетворювачів (VFD)
Частотні перетворювачі (Variable Frequency Drive, VFD) дозволяють регулювати швидкість обертання робочого колеса насоса в залежності від потреб системи. Це дозволяє заощаджувати енергію при зниженні навантаження на насос. Насос без VFD працює на повній швидкості, навіть коли це не потрібно. Якщо встановити частотний перетворювач, то за зниження потоку на 20% споживання енергії може зменшитися на 50% завдяки закону пропорційності куба швидкості. Це з тим, що потужність пропорційна кубу швидкості обертання робочого колеса.
Приклад розрахунку економії:
- Насос без VFD споживає 100 кВт при повному навантаженні.
- При зниженні потоку на 20%, насос з VFD споживатиме близько 50 кВт, що дає економію 50 кВт, або 50% від вихідних витрат на електроенергію.
Обслуговування та регулярна діагностика
Регулярне технічне обслуговування та діагностика відіграють важливу роль у підтримці енергоефективності відцентрових насосів. Зношування деталей, таких як підшипники і ущільнення, призводить до збільшення тертя і опору потоку, що, у свою чергу, знижує ККД. Заміна зношеного робочого колеса може збільшити ККД насоса на 10-15%. Навіть регулярне чищення труб та фільтрів від забруднень може скоротити енерговитрати на 5-10%.
Аеродинамічний опір та кавітація
Кавітація та високий аеродинамічний опір – це основні причини втрат енергії у насосах. Кавітація виникає, коли тиск рідини в насосі падає нижче тиску насиченої пари, що призводить до утворення бульбашок і зниження ефективності. Для боротьби з кавітацією використовуються спеціальні конструкції насосів, які зменшують ймовірність її виникнення, такі як гідравлічно оптимізовані колеса та корпуси насосів. У разі сильної кавітації ККД насос може впасти на 20-30%, а своєчасне усунення цієї проблеми за допомогою правильного проектування збільшує продуктивність на ті ж 20-30%.
Висновок
Підвищення енергоефективності відцентрових насосів на українських підприємствах – це не лише спосіб зменшити витрати на електроенергію, а й несподівана можливість покращити загальну ефективність системи. Використання частотних перетворювачів, регулярне обслуговування та боротьба з кавітацією можуть суттєво підвищити ККД насосів.
Джерело prytec.com.ua.
