На главную

Статьи, публикации, архив номеров  

«     2018     2017  |   2016  |   2015  |   2014  |   2013  |   2012  |   2011  |   2010  |   2009  |   2008  |   »
«     Январь  |   Февраль  |   Март  |   Апрель  |   Май  |   Июнь  |   Июль  |   Август  |   Сентябрь  |   Октябрь  |   Ноябрь  |   Декабрь     »

Системный подход

01.09.2012 Решения GRUNDFOS

 

Решения GRUNDFOS

 

Как снизить энергозатраты на работу насосного оборудования и оптимизировать системы водоснабжения

 

Тот факт, что энергетические ресурсы в виде электроэнергии, воды и тепла не бесплатный природный дар, уже давно стал очевидным. Уход от перекрестного субсидирования, гарантирующий неизбежный рост платежей за энергоресурсы в системе жилищно-коммунального хозяйства, делает проблему повышения эффективности их использования актуальной для специалистов и предприятий этой отрасли. Первоочередная проблема, которую предстоит решать, – оптимизация расходов на электроэнергию, составляющих основную долю затрат на водоснабжение и канализацию.

 

В этой статье мы остановимся на некоторых технических решениях для повышения энергоэффективности систем водоснабжения, предлагаемых концерном GRUNDFOS – мировым лидером в разработке и производстве насосного оборудования.

 

Оценка экономической целесообразности замены насосного оборудования

При обосновании инвестиций в модернизацию насосных систем принято оперировать стоимостью жизненного цикла, которая определяется как совокупные затраты потребителя на приобретение и использование оборудования за весь срок его службы. Специалистам хорошо известно, что за время работы насосного оборудования основную статью затрат составляют расходы на потребляемую электроэнергию, которые могут в разы превышать как стоимость приобретения техники, так и ее обслуживания. Такая доля оплаты за электроэнергию в расходах указывает на высокий потенциал снижения ее потребления для общего уменьшения затрат. Очевидно, что чем эффективнее будут внедряемые насосные установки в сравнении с действующими, тем ощутимее будет снижение расходов на энергоносители. На диаграмме (рис. 1) показано характерное соотношение составляющих стоимости жизненного цикла для насосов GRUNDFOS.

 

Оценка энергоэффективности насосного оборудования, или С чего начинать оптимизацию

Чтобы выбрать вариант модернизации насосной системы, сулящий максимальную экономию, необходимо иметь достоверную и достаточную информацию о параметрах режимов ее работы.

Компания GRUNDFOS еще в 2009 г. начала реализацию глобального проекта «Аудит насосных систем». Основная его цель – предоставить пользователю удобный инструмент для получения реальных данных о работе насосной системы и обоснования экономической целесообразности замены старого, энергоемкого, насосного оборудования новым, более эффективным от GRUNDFOS.

Для мониторинга насосных систем специалистами компании разработаны Мобильный измерительный комплекс (МИК) и программа Pump Audit, позволяющие получить готовое эффективное решение по выбору оптимального варианта замены действующего насосного оборудования.

МИК – это программно-аппаратный комплекс, включающий набор специализированного оборудования для измерения, передачи, хранения и обработки данных о работе насосной установки. Он позволяет измерять и регистрировать с привязкой по времени следующие параметры:

• расход воды;

• давление в системе;

• количество потребляемой электроэнергии;

• удельные затраты электроэнергии и денежных средств на перекачку воды.

Время, необходимое для сбора данных (измерений), зависит от сложности системы и конкретных условий эксплуатации. Оно должно быть достаточным для охвата всех режимов работы насоса и может длиться от 1 ч до нескольких суток.

После завершения сбора необходимой информации данные импортируются в компьютер, где обрабатываются и анализируется с помощью программы Pump Audit с учетом заложенных в нее сведений по всему спектру оборудования, производимого компанией GRUNDFOS, а также по тарифам на электроэнергию. Результат обработки данных выдается пользователю в виде сформированных итоговых отчетов. В них содержатся рекомендации относительно замены существующего оборудования более эффективным, а также другая статистически обработанная информация (включая графики нагрузки насосов, что особенно важно для систем с переменным режимом работы), необходимая для анализа и принятия правильных решений.

На рис. 3 и 4 приведены примеры форм отчетов. Отчеты в виде таблиц, графиков и диаграмм позволяют с высокой степенью достоверности оценить реальные затраты на насосное оборудование в различных режимах эксплуатации, определить эффект от его модернизации, срок окупаемости проекта и др.

Таким образом, заказчик получает информацию:

• о состоянии насосов;

• о резерве экономии электроэнергии;

• о величине возможного снижения платежей за электроэнергию;

• о целесообразности включения замены насоса в программы энергосбережения.

Применение МИК и программы Pump Audit позволяет внедрять энергосберегающие мероприятия c максимальной эффективностью и оптимальными капиталовложениями.

Компания GRUNDFOS проводит аудит насосных систем БЕСПЛАТНО.

 

Контроль и управление скважинным насосом

Скважинный водозабор характеризуется высокими удельными затратами электроэнергии, которые зависят, главным образом, от глубины залегания водоносных горизонтов.

Для управления одним скважинным насосом типа SP (а также насосами BM, BMB, CR, TP, NB, NK) GRUNDFOS предлагает шкаф управления Control MP204 со встроенным электронным блоком защиты двигателя МР204. Автоматическая работа насоса возможна по сигналу от реле давления, реле уровня, поплавка или от цифрового сигнала внешнего контроллера, а также по сигналу 4–20 мА от аналогового датчика уровня. Возможны работа в ручном режиме, подключение любого управляющего реле, передача данных в систему диспетчеризации SCADA по протоколу GENIbus, дистанционное управление с пульта R100.

Важная особенность МР204 – возможность автоматического квитирования сигнала аварии через заданное время. Если неисправность была временной, насос снова включится. Информация об аварии останется в памяти прибора для последующего анализа причин ее возникновения. Если количество повторных включений (задается при настройке блока) в час и в сутки превышено, то насос будет остановлен для выяснения причины отключений.

Шкафы Control MP204 выпускаются в двух исполнениях корпуса:

• внутреннее – УХЛ4 (от 0 до +40 °С), степень защиты IP54;

• наружное – УХЛ1 (от –30 до +40 °С с системой климат-контроля), степень защиты IP55.

Номинальная мощность управляемого электродвигателя – от 1,1 до 110 кВт.

Схемы включения: прямое; звезда/треугольник; с устройством плавного пуска с временем разгона до 6 с и количеством включений в час: до 10 – для Iн до 60 А; до 6 – для Iн выше 60 А.

 

Блок комплексной защиты MP204

MP204 обеспечивает полную защиту электродвигателя:

• от перегрузки/недогрузки (защита от «сухого хода» без дополнительных датчиков);

• от недопустимого повышения/понижения напряжения;

• от несимметрии тока;

• от неполнофазного режима;

• от неправильного чередования фаз;

• от снижения сопротивления изоляции;

• от перегрева электродвигателя со встроенными датчиками температуры обмоток Tempcon, Pt100/1000, реле температуры PTC (в насосах SP);

• по количеству пусков электродвигателя в течение часа и 24 ч;

• от пониженного значения cos;

• от гармонических искажений;

• от связи с внешней системой управления.

Помимо прочих достоинств, MP204 имеет функцию температурной защиты электродвигателя, если он оборудован датчиком Tempсon или термовыключателем. Это важно для погружных насосов, перегрев которых возможен даже при допустимых токах, например при недостаточном охлаждении электродвигателя в скважине.

 

Станции повышения давления

Большая часть систем водоснабжения городов построена следующим образом: с водозабора (открытые источники, скважины) вода поступает на системы очистки и водоподготовки, затем по трубопроводам группой насосов большой производительности она подается к жилым кварталам. Для малоэтажной застройки, если система хорошо сбалансирована (это отдельная и сложная задача), давления в сети, как правило, достаточно для гарантированного обеспечения водой всех потребителей.

В случае многоэтажной застройки и/или неравномерной eе плотности, а также больших изменений водопотребления в течение суток необходимы насосные станции повышения давления.

Известно, что если на входе гидравлически сбалансированной системы водоснабжения поддерживается постоянное давление, то каждый потребитель будет получать необходимый объем воды независимо от этажа и количества задействованных точек водоразбора (открытых кранов). На практике это означает наличие приемлемого напора на последних этажах жилых домов в вечернее время.

Традиционная схема – 1 рабочий + 1 резервный насосы – не учитывает изменения расхода в течение суток. Оба выбираются на максимальный расход и напор (рис. 6). В этом случае насос работает с максимальным КПД только во время пикового водоразбора.

При уменьшении расхода рабочая точка смещается по характеристике насоса в сторону излишнего напора и меньших КПД.

Частотное регулирование позволяет снизить скорость вращения электродвигателя и перейти на расходно-напорную кривую, проходящую через точку Q1/H2 (рис. 6), что снизит потребляемую электродвигателем мощность.

Однако частотное регулирование в подобной схеме не позволяет работать с высоким КПД во всем диапазоне требуемых расходов. Область высоких КПД (не менее 95 % от максимального) лежит в диапазоне 80–120 % от рабочей точки насоса с максимальным КПД. При этом следует иметь в виду, что для графика хозяйственно-питьевого водоснабжения характерна крайне высокая степень неравномерности (от практически нулевых расходов ночью до максимальных – в часы пик), а максимальную эффективность необходимо обеспечить во всем диапазоне расходов.

На диаграмме загрузки насосной установки в системе водоснабжения (рис. 7) видно, что на максимальную загрузку приходится лишь около 5 % времени, а большую его часть установка загружена меньше чем наполовину.

Современный подход к данной проблеме заключается в использовании параллельной работы нескольких насосов со встроенными преобразователями частоты. Стандартная станция состоит из 3 или 4 насосов (1 – резервный, остальные – рабочие). Вариант с 4 насосами предпочтительнее, поскольку позволяет работать с максимальным КПД в диапазоне от 10 до 120 % от максимальной производительности. За счет частотного регулирования всех насосов станции автоматически подстраиваются даже под очень большие колебания давления в сети, что актуально практически для всех крупных городов Беларуси.

Пример. Для жилого дома с максимальным расходом 15 м3/ч и напором 60 м установки GRUNDFOS по сравнению с насосами ЦНС имеют мощность двигателей на 1–2 кВт ниже. В годовом исчислении это дает экономию электроэнергии порядка 8 000–16 000 кВт•ч.

GRUNDFOS предлагает широкий выбор высокоэффективного оборудования с частотно-регулируемым приводом, хорошо зарекомендовавшего себя на многих объектах в Беларуси. Это уже знакомые нашим постоянным партнерам станции Hydro Multi E на расходы от 0,5 до 45 м3/ч и Hydro MPC – на большие расходы.

Установка Hydro MPC (рис. 8) относится к новому поколению систем повышения давления и может использоваться в системах водоснабжения жилых и административных зданий, в основных и вспомогательных технологических процессах на пищевых, перерабатывающих, нефтехимических предприятиях, а также в системах ирригации для орошения сельскохозяйственных угодий, спортивных полей. В состав установки входят соединенные параллельно многоступенчатые центробежные насосы (от 2 до 6 – CR или от 2 до 4 – CRE) вертикальной компоновки с гидравлической обвязкой и шкафом управления Control MPC.

Hydro MPC – комплектные устройства. Поставляются после испытания полностью готовыми к подключению: насосы, трубная обвязка, клапаны и шкаф управления смонтированы на общей раме. Монтаж установки достаточно прост и заключается лишь в подсоединении труб и подключении источника питания.

 

Система управления Сontrol MPC

Система управления Сontrol MPC на базе контроллера СU351 предназначена для автоматического поддержания заданных параметров работы насосной установки Hydro MPC независимо от режима водопотребления. Сontrol MPC может управлять несколькими (до 6) насосами.

Требуемые производительность, давление и оптимальный КПД обеспечиваются подключением/отключением отдельных насосов в каскадном режиме и регулированием их частоты вращения.

Панель управления контроллера, выведенная на переднюю дверь шкафа управления, обеспечивает простую и удобную настройку заданного режима работы установки. Текущие и заданные параметры наглядно отображаются на дисплее в виде текста на русском языке и пиктограмм.

Контроллер СU351 позволяет интегрировать Control MPC в единую систему диспетчеризации с возможностью управления насосной установкой с удаленного компьютера по сети Интернет.

Некоторые функциональные возможности системы управления Сontrol MPC:

• стоп-функция – позволяет экономить электроэнергию при малых расходах;

• тактовая программа – позволяет задать до 10 событий, например снижение давления в выходные дни и ночные часы;

• внешнее влияние на установленное значение, например температуры среды на установленное давление;

• задание давления, пропорционального расходу, с линейной или квадратичной зависимостью;

• функция заполнения трубопроводов – для исключения гидроударов при заполнении системы и др.

Внедрение новых технологий и современного энергоэффективного оборудования необходимо для модернизации ЖКХ Беларуси и способно кардинально снизить в нем потери и издержки.

 

Любую интересующую вас информацию по продуктам компании GRUNDFOS можно получить в Представительстве ООО «Грундфос» в Беларуси, а также на сайте www.grundfos.by.

 

Виктор ГОНЧАРИК, региональный представитель ООО «Грундфос» в Республике Беларусь

Контакты

Беларусь: 220121, г. Минск
а/я 72
Тел.: +375 (17) 385-94-44,
385-96-66

Факс: +375 (17) 392-33-33
Gsm: +375 (29) 385-96-66 (Vel)

Е-mail: energopress@energetika.by
E-mail отдела рекламы:
reklama@energetika.by

© ОДО Энергопресс, 2003—2009. Все права защищены.
Мониторинг состояния сайта
Создание сайта Атлант Телеком