Эффективность вертикальных многоступенчатых насосов определяется эксплуатационной характеристикой всей системы, а не только показателями на табличке с названием насоса. Насос может иметь привлекательную максимальную эффективность на своей кривой, но при этом потреблять излишнюю энергию, если он перегружен, работает на низком уровне, эксплуатируется за пределами оптимальной эффективности или подключен к системе с высокой потерь. Чтобы сократить потребление энергии, необходимо измерять фактический расход, давление всасывания и вывода, входную мощность двигателя и количество часов работы; сравнивать эти значения с кривой насоса и с потреблением энергии здания. Затем устранять причины нежелательных потерь давления, технологических ступеней, регулирования скорости, износа и обслуживания. Не следует полагаться на то, что замена двигателя или установка дополнительного привода устранят несовпадение между гидросистемой и потреблением энергии.
Отдельно отслеживать эффективность работы насоса и эффективности работы системы
Гидравлическая эффективность насоса описывает, сколько мощности от оси насоса превращается в полезную водную мощность при определенном потоке и давлении. Эффективность двигателя описывает преобразование электрической энергии в механическую мощность от оси насоса. Уровень потерь при передаче энергии, в том числе при сцеплении и управлении, также может иметь значение. Эффективность системы учитывает, поступает ли вода в нужном объеме и при требуемом давлении. Высокоэффективная насосная установка может быть частью системы с высокой энергоемкостью, если дроссельная клапанная мембрана отбрасывает избыточный давление или вода непрерывно отходит обратно в резервуар.
Департамент энергетики США Книга по принципам работы насосной системы подчеркивает кривую установки системы и оптимальную точку эффективности работы насоса. DOE страница с ресурсами по системам насосов описывает такие действия, как снижение потерь в трубах и клапанах, устранение избыточных размеров насосов и восстановление внутренних зазоров. Эти принципы применимы к вертикальным многоступенчатым насосам, однако фактические экономии необходимо рассчитывать на основе выбранной модели и режима работы.
Этот Вертикальный многоступенчатый насос BorraPumps CDL(F) это справочный материал для этой дискуссии в рамках более широкого контекста. серия усовершенствованных насосов для водоснабжения. Его видимый корпус из нержавеющей стали и мотор, установленный на верхней части, не обеспечивают особой эффективности, количества ступеней, качества материала или допустимой скорости. Получите текущую кривую производительности и данные о двигателе у производителя для конкретной конфигурации, рассматриваемой в данном случае.
Найти истинную точку действия
Измерьте расход, давление всасывания, давление вывода и электрический вход при типичных значениях низкого, нормального и пикового потребления. Изсчитайте разность высоты насоса после учета разности высоты и скорости потока материала. Начертите точку на выбранной кривой насоса. Насос, который большую часть времени находится слишком далеко от оптимальной точки его эффективности, может быть слишком мощным для нормального потребления, даже если он соответствует максимальному показателю по проекту. Насос, работающий слишком далеко вправо, может не иметь достаточной высоты и потреблять чрезмерное количество электроэнергии или попадать в ненадлежащую область.
Не рассчитывайте расход на основе давления в одиночку. Изменение в регулирующем клапане, параллельной насосной установке или условиях входа может привести к изменению рабочего режима. При возможности используйте калиброванный измерительный прибор или проведите временное измерение расхода. Запишите, какие насосы работают, и установите ли открыт обратный клапан или клапан для снижения давления. Руководство по выбору вертикальных многоступенчатых насосов может помочь подключить контрольную точку к выбранной помпе, в то время как в данной статье речь идет о энергии после определения контрольной точки.
Понять точку оптимальной эффективности и диапазон работы
Лучшая точка эффективности (BEP) — это уровень потока, при котором гидравлическая эффективность насоса достигает максимума при заданном обороте и диаметре лопастей. Учебное пособие по режиму работы насосной системы объясняет, как пересекаются кривые насоса и системы, и почему этот показатель следует проверять вблизи эффективного рабочего диапазона. BEP не является автоматически единственной точкой, которую система должна заполнять в любой момент времени, но это является полезным ориентиром. Производитель может указать предпочтительный рабочий диапазон и минимальный непрерывный расход. Эти пределы обеспечивают надежность и эффективность работы. Работа вблизи точки закрывания может привести к обратной циркуляции, нагреву, шуму и напряжению в уплотнительных элементах; работа слишком далеко вправо может привести к образованию кавитации или нагрузке на двигатель.
Многоступенчатая насосная установка увеличивает давление в ходе работы на последующих этапах. Более многочисленные этапы могут обеспечить высокую производительность, но только количество этапов не является гарантией эффективности. Диаметр лопастей, конструкция диффузора, скорость вращения, скорость потока, расстояние между ними, свойства жидкости и выбранный режим работы — все это имеет значение. При сравнении двух моделей необходимо учитывать показатели эффективности при одинаковом расходе и требуемом давлении. Более компактная модель, находящаяся в зоне оптимальной производительности, может превосходить более мощный агрегат, который в большинстве случаев работает на минимальной скорости.
Определить количество предотвратимой потери головы
Каждый лишний спад давления добавляет работы. Проверьте диаметр трубки, длину участка, остроту фитингов, фильтры, частично закрытые изоляционные клапаны, контрольные клапаны и устройства для снижения давления. Измерьте давление перед и после работы подозреваемых компонентов при показателе напора. Чистый фильтр может иметь небольшую потерю давления, а заблокированный — может потребовать значительного увеличения давления; не заменяйте насос до его проверки. Увеличение диаметра трубки или уменьшение фитингов иногда может снизить требуемое давление насоса, хотя необходимо учитывать стоимость строительства и ограничения скорости.
Этот статья о расчете размера подъемного головного устройства выявляет взаимосвязь между статической высотой и гравитационным трением. Статическая высота не исчезает при снижении скорости, поэтому оценки по закону аффинита не всегда позволяют достоверно оценить экономию энергии в системе с высокой статической высотой. Пересчитайте точку работы, на которой кривая с уменьшенной скоростью соответствует фактической кривой системы. В руководстве по DOE рассматривается этот момент при оценке работы насосов с переменной скоростью.
| Наблюдение | Возможный энергетический эффект | Методы измерения | Возможные действия |
|---|---|---|---|
| Отдельный клапан регулярно зажимается | Помпа создает голову, которая намеренно теряется | Нажим в клапане при нормальном потоке | Проверьте размер насоса или стратегию управления |
| Блокировка открыта в течение длительного времени | Воду откачивают без полезного отвода | Преодоление потока и количество пробегов | Правильный минимальный расчет потока и этапа подготовки |
| Потеря давления в фильтре растет | Для одной доставки требуется дополнительная головка. | Дифференциальное давление при сравнимом потоке | Очистить или отремонтировать сито |
| Несколько насосов работают при слабом нагрузке | Каждый из них может оказаться далеко не эффективным регионом | Поток и расход на одну операционную помпу | Обзор варианта установки системы регулировки уровня и насоса для полива |
| Высокий моторный ток при низком полезном потоке | Возможный гидро- или механический сбой | Ток, поток, давление, скорость, вибрации | Проверьте рабочую точку и состояние |
| Наденьте на себя шлем, чтобы уменьшить доставленную головную травму | Может потребоваться более длительный срок работы или более высокая скорость. | Тенденция кривой относительно исходной линии | Проверьте свободные пространства и компоненты |
Табличка является диагностическим инструментом, а не подтверждением фиксированных экономии. Проведите измерения до и после изменения в условиях аналогичного спроса. Возможно, что более низкая эффективность работы насоса объясняется просто более низким уровнем давления или расходом воды.
Выберите режим старта и контроль скорости с осторожностью
Если спрос сильно меняется, несколько более мелких насосов или устройство с переменной скоростью могут помочь приблизить рабочее положение к оптимальной мощности. Настройка должна основываться на комбинированных кривых и распределении нагрузки. Второе насосное устройство должно включаться, когда первое уже не может достичь заданного давления при требуемом потоке, а не только после определенного времени. Руководство по использованию двух насосов против трёх насосов объясняет, как различаются этапы подготовки к запуску и резервирование.
Контроллер переменной частоты изменяет скорость работы насоса и может снизить потерю давления в некоторых системах. Однако это не гарантирует экономии: при очень низком потоке мотор, привод и насос могут работать неэффективно, а высокая статическая высота подъема может ограничить снижение скорости. Убедитесь в том, что минимальный расход, охлаждение двигателя и максимальная скорость соответствуют требованиям, а обратная связь от датчиков стабильна. Руководство по выбору бустерных VFD охватывает электромагнитные и управляющие входы. Сравнивайте входную информацию по всей системе в нескольких точках работы, прежде чем выбирать привод исключительно на основе оценки по принципу аффинити-лого.
Смотрите потери в двигателе и приводе
Проверьте точную информацию о номинальной мощности и КПД двигателя. Мотор с высокой КПД может принести пользу при длительной работе насоса, но его преимущества ограничены, если гидравлическая система расходует гораздо больше энергии из-за лишнего давления. Привод также имеет свои потери и может влиять на нагрев двигателя. Оцените совокупную эффективность прибора при предполагаемой нагрузке, а не только максимальную КПД двигателя. Если доступно несколько двигателей, сравните их фактическую эксплуатационную нагрузку и рабочее время.
Само электрический ток не является полным измерением энергии. Записывайте напряжение, ток, коэффициент мощности, реальную мощность, скорость и время работы с помощью соответствующих приборов и квалифицированного персонала. Неожиданно низкий ток может сопровождать низкую скорость потока, состояние сухого хода или иной режим работы; это не является автоматическим признаком эффективности. Никогда не открывайте живой блок управления для сбора данных без соблюдения процедур электробезопасности на объекте.
Оценка износа и условий влажности
Эрозия, коррозия, нагара и чрезмерные зазорные расстояния могут снизить эксплуатационные характеристики. Протекание масла через уплотнительную часть также может свидетельствовать о работе в диапазоне, не соответствующем требованиям, хотя уплотнительная часть может выйти из строя по другим причинам. Тенденция расхода, давление, вибрация, температура и нагрузки в сравнении с исходными параметрами при пуске. Если рабочие условия изменились, изношенная или плохо подобранная по характеристикам помпа может выглядеть одинаково, пока не будет изучена кривая и состояние. Вертикальный многоступенчатый регулятор размера помогает отличить неточную выборку нагрузки от повреждения другой, подходящей по характеристикам, помпы.
Проверьте температуру, плотность, вязкость и твердость жидкости в соответствии с документально подтвержденными пределами для данной модели насоса. Эффективность работы насоса с водой может не точно отображать данные о других жидкостях. Также может измениться состояние клапанов и трубопроводов: после проведения работ по обслуживанию клапан, оставленный частично открытым, изменяет кривую работы системы, не меняя самого насоса. После проведения обслуживания необходимо подтвердить правильную работу вращения, вентиляции и положения входа.
Создайте простой энергетический анализ
Собирайте данные о производительности по репрезентативным показателям, а не по отдельным показателям. Для каждого диапазона работы запишите расход, полную высоту разности давления, реальную входную мощность, количество насосов, скорость или число этапов, а также годовую производительность. Энергия для этого диапазона — это входящая мощность умноженная на количество часов работы. Сложите диапазоны и сравните альтернативные конфигурации с учетом того же притока и давления. В рамках сравнения жизненного цикла включите расходы на техническое обслуживание, управление и резервное питание.
Если измерения ограничены, то четко обозначьте оценки и проведите тестирование наиболее влиятельных предположений. Не изобретайте процентную экономию, пока не известны кривые системы, кривая насоса и часы работы. Полезным первым шагом может быть очистка фильтра, коррекция заданного значения в управлении или изменение порога отклика. Проверьте измерения после вмешательства и сохраните оба показателя, чтобы подтвердить заявленное улучшение.
Вопросы для отправки поставщику
Запросите точные кривые характеристик насоса и электродвигателя, эффективность работы в предлагаемом диапазоне рабочих условий, минимальный непрерывный расход, ограничения скорости, требования к входному давлению, допустимые условия для среды, а также схему поэтапного функционирования с использованием любых параллельных насосов. Проинформируйте поставщика о нормальном и пиковом расходе, требуемом уровне давления, диапазоне входного давления, оценках утечек в трубопроводах, графике эксплуатационного времени, электроснабжении и контрольных параметрах. Попросите сообщить, как будет работать предлагаемый вариант при нормальной нагрузке, а не только при максимальной нагрузке по проекту. Правильный выбор — тот, который надежно обеспечивает работу при разумной энергопотреблении всей системы в течение фактической рабочей нагрузки.
Часто задаваемые вопросы
Имеет ли вертикальная многоступенчатая насоса всегда преимущество перед одноступенчатыми?
Нет. Эффективность зависит от рабочего режима и конкретных моделей. Многоступенчатая конструкция может быть подходящей для более высокого давления, но при этом необходимо сравнить кривые при одинаковом требуемом давлении и уровне давления.
Уменьшает ли VFD всегда потребление электроэнергии?
Нет. Экономия зависит от кривой системы, статической нагрузки, изменения нагрузки, диапазона оборотов, а также потерь привода и электродвигателя. Измерьте или моделируйте рабочий цикл.
Можно ли судить о эффективности по току двигателя?
Нет. В программе Current alone отсутствуют значения напряжения, коэффициента мощности, подаваемого потока и давления. Используйте реальные значения входной мощности и гидравлических параметров.
Что следует проверить перед заменой неэффективной помпы?
Проверьте поток и давление, положение клапанов, потерю фильтра, обратный поток, настройки управления, входной момент двигателя, скорость вращения, износ и выбранную кривую работы насоса.
Повышение квалификации
НПТЕЛ Индийский технологический институт Харагпур лекция о характеристиках центробежных насосов объясняет характеристики и рабочие параметры насосов, которые являются основой для проверки эффективности вышеописанных процессов. При покупке и пусконаладке следует использовать именно эту характеристику производителя.
