Размещено на http://www.allbest.ru/

Насосы консольно-моноблочные нового поколения

К.э.н. А.В. Щербаков, генеральный директор,

ООО «Курс», г. Долгопрудный Московской области

Предпосылки создания эффективных насосных агрегатов

Функционирование систем тепло- и водоснабжения требует весьма значительных затрат электроэнергии, необходимых для перекачки больших объемов воды. Одним из способов снижения потребления электроэнергии приводами электродвигателей является повышение КПД насосов.

Установленные в настоящее время отечественные насосные агрегаты имеют очень низкие энергетические показатели. В городах же Западной Европы, отличающихся существенно меньшими удельными затратами на перекачку воды, установлены гораздо более экономичные насосы, разработанные с использованием современных технологий. Между тем, простая замена отечественных насосов на импортные, приводит к значительному увеличению финансовых затрат эксплуатирующих предприятий, т.к. последние дороже отечественных в 2-3 раза.

Ниже перечислены основные тенденции развития современного насосостроения (применительно к массовым водяным насосам):

¦ проектирование рабочих органов насоса с минимальными гидродинамическими потерями и силами, передающимися на опоры;

¦ выполнение рабочих органов насоса из композиционных материалов, с повышенной чистотой поверхностей;

¦ использование торцевых уплотнений вместо сальниковой набивки, требующей постоянного обслуживания;

¦ разработка компактной моноблочной конструкции насоса.

В настоящее время, с учетом современных тенденций развития насосостроения, разработаны новые отечественные консольно-моноблочные насосы марки КММ.

Технологии, применяемые при разработке новых насосов

Программное обеспечение. При проектировании новых насосов было использовано программное обеспечение, позволяющее формировать и оперативно модифицировать большое количество вариантов рабочих каналов, рассчитывать с минимальными затратами времени гидродинамические параметры потоков и таким образом проектировать оптимальные проточные части насоса с уменьшенными энергетическими потерями при перекачке жидкости. Это программное обеспечение соответствует современному мировому уровню и может служить для создания насосов с высоким КПД, пониженным шумом и вибрацией. Программный комплекс расчета гидродинамических сил на роторе позволяет сконструировать максимально уравновешенное рабочее колесо, снизить нагрузки на опоры и повысить ресурс насоса. Применение современного компьютерного моделирования позволило исключить вихреобразование в проточной части насоса.

Композитные материалы. Когда мы говорим об использовании композитных материалов для изготовления деталей насосов, то речь идет о применении самых современных пластиков, таких как стеклонаполненный полипропилен, полиамид, а также минералонаполненные композиционные материалы. Эта область практических знаний очень бурно развивается в последнее время и ежегодно потребителям предлагаются новые материалы с принципиально новыми свойствами.

В табл. 1 представлены сравнительные характеристики различных материалов, используемых при изготовлении насосов. Из таблицы видно, что по прочности современные композиционные материалы мало уступают чугуну, что наряду с малым удельным весом делает детали из них конкурентоспособными со стальными или чугунными, причем как при динамической, так и при статической нагрузке. Более того, механические свойства современных композитов не меняют своего значения в течение длительного времени.

Таблица 1. Характеристики различных материалов, используемых при изготовлении насосов

* минералонаполненные композиционные материалы

В 2005 г., впервые в нашей стране, была освоена новейшая технология получения цельнолитых рабочих колес из фортрона (табл. 1). Фортрон обладает всеми преимуществами полипропилена и практически лишен его недостатков:

¦ рабочая температура от -40 до +240 ^ОС;

¦ повышенный (в 2,5 раза) модуль упругости;

¦ низкая чувствительность механических свойств к изменению температуры;

¦ сохранение механических свойств в течение длительного времени (до 100 тыс. ч).

Цельнолитое рабочее колесо из фортрона - новое слово в насосостроении. Новая технология литья позволяет получать высококачественные колеса, не требующие балансировки, что обеспечивает равномерный и тихий ход. К тому же система отверстий малого диаметра в рабочем колесе уменьшает осевое усилие и, тем самым, снижает нагрузку на подшипники электродвигателя, что также ведет к повышению срока службы и надежности насоса.

Особенности конструкции насосов нового поколения

Насосы КММ (рис. 1, 2) с цельнолитыми рабочими колесами из фортрона имеют пониженный шум и вибрацию, они не подвержены коррозии. За счет снижения в 4 раза веса колеса, нагрузки на подшипники электродвигателя значительно меньше. Отсутствие «налипания» на рабочее колесо железа из проточной воды означает сохранение параметров насоса в течение всего срока службы.

агрегат насосный конструкция

Как было сказано выше, использование современного программного обеспечения при проектировании конструкции насоса позволило:

¦ обеспечить течение жидкости с минимальными гидродинамическими потерями как в рабочем колесе, так и в отводе;

¦ исключить вихревые зоны в области основного потока;

¦ минимизировать гидродинамические силы и внутренние перетечки.

Эти проблемы были успешно решены для каждого типоразмера насоса, что позволило добиться, прежде всего, высокого КПД, а также значительного улучшения вибрационных и шумовых показателей. Столь высокие энергетические показатели позволяют потребителям экономить значительные средства за счет снижения потребления электроэнергии. Расчеты показали, что насос марки КММ, установленный, например, вместо обычного консольного насоса, окупается через год эксплуатации только за счет разницы в потреблении электроэнергии. Причем эта экономия возрастает вследствие постоянного повышения стоимости электроэнергии.

Вследствие оптимизации формы рабочих органов насоса и применения фортрона для изготовления рабочего колеса в насосах практически незаметны шум и вибрация, которые находятся на уровне шума и вибрации приводного электродвигателя.

Благодаря балансировке ротора насоса (интегрированного с ротором электродвигателя), насосы имеют уникальные шумовые характеристики. В табл. 2 даны сравнительные шумовые характеристики трех типов насосов, приведенные, для удобства сравнения, к мощности приводного электродвигателя. Как видно из таблицы, корректированный уровень звуковой мощности насосов нового типа значительно ниже отечественных аналогов.

Таблица 2. Шумовые характеристики отечественных насосов, приведенных к мощности приводного электродвигателя (скорость вращения ротора - 3000 об./мин).

Наличие высококачественного торцевого уплотнения позволяет продлить срок службы насоса, исключить утечки рабочей жидкости, а так же свести к минимуму техническое обслуживание насосного агрегата. Торцевые уплотнения, применяемые в новых насосах, имеют оригинальную конструкцию сочленения деталей типа «кардан». За счет особенностей этой конструкции обеспечивается высокая надежность и долговечность уплотнения.

В результате применения оригинальных конструкторских решений вал насоса составляет единое целое с валом электродвигателя. Причем, вал насоса сделан из нержавеющей стали, сочленен и отбалансирован совместно с ротором электродвигателя. Благодаря такому техническому решению биение вала насоса, относительно электродвигателя, практически отсутствует.

В двигателях, используемых при производстве новых насосов, устанавливаются подшипники зарубежного производства, что гарантирует их бесшумную и безаварийную работу в течение всего срока эксплуатации.

Отсутствие биения вала и жесткая конструкция насоса позволяет уменьшить радиальный зазор в щелевых уплотнениях между колесом и корпусом насоса. В результате уменьшаются пере- течки и значительно увеличивается КПД насоса.

Опыт эксплуатации

Пример 1. Насос КММ 100-65-200/2 с электродвигателем мощностью 22 кВт был установлен в системе горячего водоснабжения Энергоцентра Михайловского горно-обогатительного комбината (г. Железногорск Курской области). Насос эксплуатируется с ноября 2007 г. Годовой расход электроэнергии при работе насоса КММ составил 166 тыс. кВт.ч. В то же время годовой расход электроэнергии насоса К 100-65-200/2, работавшего на той же системе водоснабжения, составлял 259 тыс. кВт.ч. Таким образом, годовая экономия при установке нового насоса составила 93 тыс. кВт.ч, что в пересчете на рубли в несколько раз превышает стоимость самого насоса.

Данный пример хорошо иллюстрирует тот факт, что покупка дешевого насоса (насос К стоит на 30% дешевле насоса КММ) выгодно лишь на первый взгляд. Только за один год насос «сжег» электроэнергии на сумму в 10 раз большую своей стоимости (при цене 2,5 руб. за 1 кВт - это 648 тыс. руб.). Нужна ли такая «экономия»!

Пример 2. В октябре 2007 г. на котельной, принадлежащей Колпинскому ЛПУ ООО «Лен- трансгаз» (г. Санкт-Петербург), был установлен насос КММ 100-80-160/2 с электродвигателем мощностью 15 кВт. Параллельно насосу КММ на той же котельной установлен импортный насос с аналогичными параметрами. Годовой расход электроэнергии при работе насоса КММ составил 62,5 тыс. кВт.ч. В то же время годовой расход электроэнергии импортного насоса составлял 74,6 тыс. кВт.ч. Таким образом, годовая экономия при замене импортного насоса на отечественный насос нового типа составила 12,1 тыс. кВт.ч.

Причем, новые отечественные насосы эффективнее импортных и стоят на 30% дешевле. Здесь необходимо отметить, что большинство иностранных компаний и их представительств зарабатывают не только на поставке насосов, но и на сервисном обслуживании, причем иногда даже больше, чем на самом насосе. Насос же КММ может обслуживать механик средней квалификации, для этого достаточно лишь внимательно изучить Инструкцию по эксплуатации. По крайней мере, чтобы заменить торцевое уплотнение не нужно вызывать «квалифицированного представителя фирмы-изготовителя», да и стоимость этого уплотнения в несколько раз ниже импортного.

Заключение

Благодаря новым технологиям и применению современных материалов, были созданы отечественные насосы, позволяющие снижать потребление электроэнергии, а, следовательно, повышать эффективность систем тепло- и водоснабжения.

Размещено на Allbest.ru