Порядок проведения анализа и мероприятия по введению центробежного насосного оборудования в оптимальный эксплуатационный режим

Размещено на http://www.allbest.ru/

Порядок проведения анализа и мероприятия по введению центробежного насосного оборудования в оптимальный эксплуатационный режим

В.Б. Панов

Д.С. Цыпленков

В.Н. Ширяев

С.А. Тарасьянц

Актуальность

В настоящее время все промышленные организации Российской Федерации, имеющие энергонасыщенные насосные станции, ведут непрерывный учет каждого кВт часа израсходованной электроэнергии. В связи с этим работа насосных агрегатов с максимальным КПД существенно сказывается на экономии оборотных средств предприятий. Наиболее современным способом подбора гидравлических параметров насосных станций является инверторный, предусматривающий изменение частоты вращения приводных двигателей с напряжением до 500 В и ценами от 264000 рублей при мощности до 110 кВт, при дальнейшем увеличении мощности цена договорная и превышает миллионы рублей. Другие способы регулирования - обрезка диаметра рабочего колеса, дросселирование, параллельное и последовательное соединение агрегатов, практически не применяются, устаревшие, без возможности оптимального расхода электроэнергии при максимальном коэффициенте полезного действия (КПД). Объект. Насосные станции, оборудованные одноколесными центробежными насосами с напором до 120 метров и многоколесными при необходимости увеличения напора до 500 метров и выше. Материалы и методы. По исходным данным эксплуатируемой насосной станции рассматриваются гидравлические и энергетические параметры гидромеханического оборудования, проводится обоснование необходимости и анализ мероприятий по корректировке схемы расположения трубопроводной сети и насосно-силовых агрегатов для ввода оборудования в оптимальный режим с максимальным КПД. Результаты и выводы. Предлагается по фактическим параметрам, принятым по показаниям контрольно-измерительных приборов, центром обработки информации, назначить мероприятия по расчетам необходимых гидравлических величин всасывающих и напорных линий гидравлического оборудования и мероприятия по восстановлению оптимального эксплуатационного режима всей насосной станции.

Ключевые слова: насосные станции, центробежные насосы, осевые насосы, отрицательная высота всасывания, КПД.

Введение

По характеристике видно, что напор, подача, полезная мощность N^ допустимая вакуумметрическая высота всасывания Нвак доп и КПД находятся во взаимозависимости. Все значения определяются по принятой подаче. Пример расчета зависимости изменения КПД от потребляемой полезной и затраченной мощности приведен в таблицах 1, 2.

Рисунок 1 - Схема расположения всасывающих и напорных линий насосных станций: а - высота всасывания положительная; б - высота всасывания отрицательная; в - избыточное давление; 1 - источник; 2 - водоприемник; 3 - всасывающая линия; 4 - насосный агрегат; 5 - напорная линия; 6 - манометр; 7 - вакууметр

Рисунок 2 - Напорно-расходная характеристика центробежного насоса Д1600-90 (Др.к=540мм, n=1450мин-1)

Таблица 1 - Зависимость полезной и затраченной мощности насоса Д1600-90 от гидравлических параметров сети

Анализ таблиц 1, 2 показывает, что общая величина годовой перерасходованной эл. энергии одного насосного агрегата D6300-90 составляет от 997 764 вКт, (при КПД 33 %) до нулевого значения при КПД 88%, что в денежном выражении при стоимости ІкВт.час 5 руб. колеблется от 4 988 820 руб. до нулевого значения, или в перерасчете на 1 % уменьшения КПД от 90 705 руб. до нуля.

Расчет общего количества перерасходованной эл. энергии эксплуатируемых насосных станций на 1 % падения КПД, в данной работе, не проводится, но совершенно очевидно, что колебания между полезной мощностью и затраченной вследствие несоблюдения эксплуатационного режима в оптимальном КПД, могут составить миллиарды кВт. Как для ЮФО, так и в целом по РФ.

Таблица 2 - Годовая стоимость перерасходованной электроэнергии при эксплуатации одного насосного агрегата Д1600-90 в количестве 8760 час. в зависимости от уменьшения КПД

Особое внимание при анализе необходимости использования насосных агрегатов в режиме максимального КПД, обращается обратить на допустимую вакуумметрическую высоту всасывания , указывающую на возможную необходимую разность отметок оси насоса и минимального горизонта водоисточника (докавитационный эксплуатационный режим [10]). В случае уменьшения напора насоса с одновременным увеличение подачи, как указывалось выше, наблюдается падение КПД и . Падение КПД отражается перерасходом электроэнергии, при падении возможно резкое повышение износа корпуса и рабочего колеса, изменение ритмичности и полная остановка насосных агрегатов. При анализе следует иметь в виду, что наибольшее влияние на значение оказывает увеличение скорости потока во всасывающем трубопроводе принимаемой при проектировании в пределах 1-1,2 м/с [1]. Гидравлические параметры напорной линии так же оказывают существенное влияние на КПД гидромеханического оборудования [2] в связи с постоянно изменяющейся подачей и напором вследствие изменения местоположения потребителя.

1. Назначение насосной станции и схема установки оборудования в сети;

2. Год пуска в эксплуатацию насосных агрегатов;

3. Вид водоисточника (река, водохранилище), водовыпуска (канал, дождевальная техника);

4. Внутренний диаметр и длины всех всасывающих и напорных трубопроводов (Бв, Бн, Lв, L^;

5. Заводская характеристика насоса, напорно-расходная H-Q, КПД=А^), зависимость мощности от расхода N=f(Q), зависимость кавитационного запаса от расхода Ah = f(Q) частота вращения, тип двигателя; мощность и частота вращения;

6. Фактическая подача (по расходомеру) и давление (по манометру);

7. Показания основных и дополнительных манометров по схеме; (в случае наличия);

8. Гидрологическая характеристика водоисточника (отметки водоисточника, привязанные к оси насоса min, max.);

9. Геометрическая высота всасывания относительно горизонта водоисточника (разность отметок оси насоса и горизонта водоисточника, min, max);

10. Отметки потребителей относительно оси насоса (водоисточника);

11. Показания амперметра при максимальной подаче и всех эксплуатационных вариантах;

12. Тип и конструкция рыбозаградительного устройства;

13. Схема с размерами приёмной камеры; (для осевых);

14. Плотность всасываемого потока р0 (для водоисточников с увеличенной скоростью, горные реки и т.д.);

15. Скорость потока в водоисточнике (в месте всасывания);

16. Ранее проведенные ремонтные работы; на всасывающих и напорных линиях с указанием вновь установленных диаметров трубопроводов, типа двигателя и его параметров;

17. Схема с размерами входной камеры.

Таблица 3 - Параметры, возможные отклонения от оптимальных, расчетные значения и мероприятия по реализации поставленной цели (насосные станции, оборудованные центробежными насосами)

Выводы

Исходя из вышеизложенного для введения в оптимальный эксплуатационный режим центробежного насосного оборудования предлагается по фактическим параметрам, принятым по показаниям контрольно-измерительных приборов, назначить мероприятия по расчетам необходимых гидравлических величин всасывающих и напорных линий гидромеханического оборудования и установить план мероприятий по восстановлению оптимального эксплуатационного режима всей насосной станции.

Библиографический список

1. Акименко А. В., Аникеев Е. А., Воронин В. В. Методика и алгоритм расчета и подбора насосных агрегатов для хранилищ жидких продуктов // Моделирование систем и процессов. 2022. Т. 15. № 1. С. 7-13.

2. Байков И. Р., Трофимов А. Ю., Зиятдинов Р. Р. Повышение энергетической эффективности насосных агрегатов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2018. № 4 (114). С. 53-59.

3. Барабаш В. М., Абиев Р. Ш., Кулов Н. Н. Обзор работ по теории и практике перемешивания // Теоретические основы химической технологии. 2018. Т. 52. № 4. С. 367-383.

4. Головкова Ю. С., Иванов А. М., Сероченкова Е. А. Подбор и расчет насосов, исполь-зуемых в водоснабжении // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 9. С. 65-70.

5. Лысова О. А., Фрайштетер В. П., Смирнов А. Ю. Анализ способов пуска установок центробежных электронасосов в осложненных условиях // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2018. № 4. С. 87-96.

6. Михайлова С. В., Погребная И. А. Повышение производительности центробежных насосов // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2019. Т. 46. № 2. С. 20-27.

7. Нафиков И. Р., Ситдиков Ф. Ф. Струйные аппараты для создания вакуума// Научная жизнь. 2019. № 1. С. 40-45.

8. Сатункин И. В., Гуляев А. И. Стационарные насосные станции, методы повышения их эффективности и проектные решения при реконструкции Черновской оросительной системы // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 2 (76). С. 129-133.

9. Ширяев В. Н., Уржумова Ю. С., Тарасьянц С. А. Расчет увеличения энергии и кави-тационного запаса насосного оборудования на всасывающем трубопроводе // Известия нижне-волжского агроуниверситетского комплекса. 2021. № 1 (61). С. 189-203.

10. Diagnostics of the Cavitation Modes in the Heavy Petroleum Products Pumping Systems / D. Imaev, M. Nemudruk, M. Fedorov, I. Shpakovskaya. 2020. P. 665-668.

11. Kan E., Ikramov N., Mukhammadiev M. The change in the efficiency factor of the pumping unit with a frequency converter // E3S Web of Conferences. 2019. V. 97. 05010.

Размещено на Allbest.ru