Агроводком
(347) 281-65-13
(347) 216-65-13
  Главная / Статьи / Промышленные насосы /

Выбор и экономичная эксплуатация насосов

Выбор насосов


Экономичная эксплуатация насоса начинается на стадии его приобретения. Оптимально выбранный для конкретных условий эксплуатации насос во многом обеспечивает минимизацию затрат на производство продуктов на предприятии. Часто выбор насоса определяется, прежде всего, его ценой. Довлеет психологический фактор примитивной экономии. Исследования показывают, что стоимость насоса при сделке не превышает 5-8% от затрат на его эксплуатацию.

Приобретая насос, пользователь решает две очевидные задачи - покупка должна максимально соответствовать условиям эксплуатации, в том числе и по экономичности, и должна быть приемлема по цене. Чтобы их правильно решить, необходимо сопоставить характеристику насоса с характеристикой системы, знать характеристику жидкости ( вязкость, температуру, агрессивность, наличие абразивных включений).

Надо знать параметрические режимы работы, их продолжительность и частоту. Необходимо учитывать и сравнивать ожидаемые расходы на эксплуатацию насоса, оценить его технико-экономические показатели, в том числе и качество.

Таким образом, к выбору насоса должны быть подготовлены и покупатель, и продавец. Продавец должен быть квалифицированным партнером покупателя. Быть его добросовестным консультантом. Но если он не специалист, а посредник, заинтересованный только в прибыльной сделке, и покупатель не имеет достаточно полной и достоверной информации об условиях эксплуатации, не умеет или не может ее использовать, задача решается с большими ошибками, за которые приходится расплачиваться пользователю дополнительными неоправданными расходами.

Решение задачи осложняется, если приобретается насос из числа выпускаемых крупными предприятиями. Это серийное производство по нормализованному ряду с ограниченной и жестко регламентированной модификацией. Поэтому, как правило, эти насосы дешевле. И это привлекает, что в большинстве случаев оправдано. Но эти предприятия с отлаженными технологическими линиями не могут подстраиваться под каждого потребителя. Приходится выбирать насос, параметры которого отличаются от требуемых. Так возникают "потребительские параметры" и "номинальные параметры". Первое понятие - те параметры, которые предусмотрены технологическими регламентами предприятия пользователя. Вторые - параметры, назначаемые изготовителем как среднестатистические с коррекцией по нормальному ряду чисел. Естественно, что потребительские параметры могут значительно отличаться от назначенных.

Отклонения параметров насосов при эксплуатации

Рис. 1. Отклонения параметров насосов при эксплуатации

В случае такого выбора насоса его параметры зачастую при эксплуатации выходят за рабочую зону характеристики. Нарушается нормальный ход рабочего процесса в насосе. Повышается вибрация от вихреобразования на выходе из рабочего колеса и в зоне языка отвода. Развиваются пульсации в напорном патрубке. Возникают большие нестационарные осевые и радиальные силы. Возрастают колебания давления в пазухах корпуса, вызываемые пульсацией на выходе. Это ведет к вибрации, которая по валу передается на его уплотнения и через муфту на вал двигателя и его подшипники. В экстремальных случаях возникают резонансные явления. Насос входит в форсированный режим работы. Неустойчиво работают уплотнения. Появляется утечка. Ускоряется износ уплотняющих элементов и подшипников. Это сопровождается падением гидравлического и механического КПД. Растет расход электроэнергии. Увеличиваются расходы на ремонт и потери на производстве, вызванные простоями. Отсюда потери конечного и промежуточного продуктов. Все это ведет к увеличению расходов на эксплуатацию насоса.

Вообще, затраты на насос могут быть описаны следующим уравнением:

затраты на насос

В этом уравнении:
С - сумма затрат на приобретение и эксплуатацию насоса;
СН - затраты на приобретение и монтаж насоса;
е - стоимость 1 кВт*ч потребляемой электроэнергии;
Qi, Hi, ηi - частные значения подачи, напора, КПД насоса на каждом режиме работы по технологическому регламенту;
ti - длительность режима, ч;
Собс. - расходы, связанные с проведением работ по регламентному обслуживанию насоса;
Срем. - расходы на ремонт насоса;
Спр. - потери производства, вызванные простоями оборудования из-за ремонта и регламентного обслуживания насосов;
Спрод. - стоимость промежуточного и конечного продуктов, потеря которых произошла из-за остановки насоса.

При выборе насоса надо хотя бы оценочно определить величину всех этих расходов. Необходимым и весьма полезным дополнением крупного производства являются небольшие предприятия, ориентированные на конкретного потребителя. Они могут и должны выполнять эксклюзивные заказы, то есть точно такие насосы, которые требуются для данного производства. Параметры насоса очень чувствительны к неизбежным геометрическим отклонениям, к неровностям поверхностей любых деталей проточной части насоса. Но есть еще и скрытые дефекты литья деталей проточной части и больше всего дефекты рабочих колес. Поэтому характеристики подача-напор H=f(Q) и подача-потребляемая мощность N=f(Q), снятые при испытаниях насосов одного типоразмера и даже изготавливаемые на одном предприятии, варьируются в весьма широких пределах. Есть рекомендации выдерживать эти отклонения в пределах ±10% (Яременко О.В. Испытания насосов. "Машиностроение", 1976 г., Москва).

Тогда, например, насос для воды на подачу Q=90 м3/ч и напор Н=20 м (К100-80-125) может потреблять в год дополнительно около 6000 кВт-ч электроэнергии из расчета годового ресурса работы 6000 часов. Но, к сожалению, качество выпускаемых консольных насосов таково, что флуктуация параметров выходит далеко за эти границы. Это ощущается тем больше, чем дальше точка эксплуатации на характеристике отстоит от оптимальной подачи (рис. 1).

Консольные насосы очень широко применяются. Их выпускают десятки разных предприятий, в том числе неспециализированные. Многие сотни предприятий занимаются агрегатированием, то есть сборкой на раме насоса и двигателя. Практика эксплуатации этих насосов дает достаточно признаков для утверждения, что такие агрегаты не проходили приемо-сдаточные испытания и технология их изготовления в целом ряде случаев примитивна, а качество крайне низкое. Эксплуатация таких насосов расточительна, но при этом они чрезвычайно дешевы. Это прельщает неискушенного или безразличного к экономике покупателя. Выигрыш при покупке выступает в явном виде, а большие эксплуатационные расходы, в том числе на электроэнергию, суммируются с производственными издержками и становятся как бы "незаметными". Эти насосы доминируют в ЖКХ.

В последнее время в этой и ряде других отраслей все больше резкопеременных режимов потребления жидкостей, особенно воды. По мере развития средств учета расхода скачкообразный характер потребления намного увеличивается и по амплитуде величины расхода, и по частоте перехода от одного режима к другому. При выборе насоса надо определять, в каких параметрических пределах он будет работать. Для этого надо знать геометрию системы, в которую он встраивается и ее гидравлическую характеристику. На основании расчетов и полученной информации или накопленного опыта устанавливается структура потребления в течение определенного периода или технологического процесса, верхний и нижний пределы параметров, на которых будет работать насос.

Пределы рациональных границ значений подачи насоса определимы нечетко, но сопоставляя различные источники информации, в том числе можно рекомендовать эксплуатацию насоса в пределах Q=(1±0,5)Qопт. На рисунке 1 эти границы обозначены Qmin доп. и Qmax доп.. Обработка полученных данных дает возможность сформировать план-график работы насоса в течение длительного времени, например, сезона или года. В зависимости от условий периоды, в течение которых параметры насоса изменяются незначительно, могут иметь различные временные интервалы - сезон, месяц, смена и т.д. Это можно определить по технологическому регламенту производства, по характеру работы аналогичных систем, по статистике потребления воды, как холодной, так и горячей, и т.д. Применение самопишущих манометров на напорной линии непосредственно за насосом или других самопишущих приборов, позволяет не только определить периодичность изменения параметров по частоте, а также амплитуду расхода, но и анализировать возможные сбои в работе насоса, выявлять ранние признаки отказа. Это тем более экономически оправдано, что позволяет сократить средства и время на их ремонт.

В большинстве случаев планирование работы насоса имеет некоторую степень приближения.Но оно помогает выбрать модель или насос из нескольких возможных вариантов достаточно правильно. Можно применить аппроксимацию, при которой целесообразно объединить близкие по параметрам режимы. На рисунке 2 изображено два варианта план-графика расхода. Если планируется работа по варианту А, то целесообразно применить один насос. Он большую часть времени работает в режиме оптимальной подачи, то есть достаточно экономично. Второй насос может быть резервным. Это особенно оправдано в условиях, не допускающих перерывов подачи жидкости. Например, в непрерывных технологических процессах, а также в ЖКХ.

По варианту Б целесообразно поставить два насоса параллельно. При этом один работает непрерывно в оптимальном режиме и обеспечивает 50% расход. Второй насос - также в оптимальном режиме обеспечивает пиковые расходы. Таким способом можно применять и блок из нескольких насосов, если расход изменяется резко переменно в различных пределах расхода.

Расчеты показывают, что рентабельность от применения блока насосов в ряде случаев может быть выше по сравнению с применением одного мощного насоса с большой подачей, регулируемой частотой вращения вала (Moos E. Rechnerunterstutzte Methoden zur Auswahl seriengefertigter Kreiselpumpen fur Anlagenplanung und Angebotserstellung. Preprint Congress Karlsruhe 1992).

Планы-графики эксплуатационного расхода

Рис. 2. Планы-графики эксплуатационного расхода

При выборе насоса надо иметь в виду, что в его техническом паспорте приводятся типовые характеристики H=f(Q), N=f(Q) и η=f(Q). Они снимаются на тщательно изготовленном и подготовленном к испытаниям опытно-промышленном образце. Эти же характеристики приводятся в технических условиях (ТУ). Они должны подтверждаться при сертификационных и периодических контрольных испытаниях, в случае их проведения. Кроме того, согласно ГОСТ 6134-87 все насосы должны подвергаться приемо-сдаточным испытаниям, при которых проверяются параметры их работы в номинальной точке.

Но, учитывая, что характеристики одинаковых насосов могут иметь различную крутизну, как показано на рисунке 1, представляется необходимым проверять параметры насосов также на подачах Qmin доп. и Qmax доп.. Результаты испытаний должны быть отображены в характеристике в паспорте. Это позволит оценить качество конкретного насоса, отклонения от типовой характеристики и обосновано определить экономическую целесообразность применения конкретного насоса в реальных условиях по планируемым режимам расхода.

Рассматривая вопросы экономичной эксплуатации насосов, нельзя забывать о том, что генерируемые энергетические ресурсы не могут расти бесконечно. Видимо, в конце концов, их величина будет асимптотически приближаться к некоторому пределу. Поэтому необходимо наряду с созданием новых энергетических мощностей создавать экономичные машины и обеспечивать энергоэкономные режимы их работы. Если иметь в виду, что насосы потребляют около 20% всей вырабатываемой энергии, то задачи повышения экономичности в насосостроении и насосопотреблении чрезвычайно актуальны.

В. Бендерович, Я. Любин, НПП «Насосы и уплотнения»


ВАШ КОММЕНТАРИЙ:

Ваше имя:
Ваша почта:
Комментарий:

Введите символы: *

captcha
Обновить

   Статьи по теме:

Вода на садовом участке
Вода на садовом участке
Вода на садовом участке нужна всем. Но не у каждого хозяина есть возможность пользоваться всегда доступным источником живительной влаги - или башню водонапорную еще не построили, или на зиму воду плохо слили из водопровода ...  >>>
Напорная канализация частого дома
Напорная канализация частого дома. Отсутствие поблизости канализационной сети - действительно неприятная ситуация, придется строить выгребную яму или септик, а это регулярный вызов ассенизационной машины - лишние хлопоты, неудобства и расходы...  >>>
Падает городское давление? Повысим его сами!
Падает городское давление? Повысим его сами! Многим людям, получающим воду от городской сети, часто приходится решать один и тот же вопрос - почему в кранах иногда вода бьет вполне приличным напором, а временами ...  >>>

все статьи  >>>