Чому виникає проблема з експлуатаційною надійністю відцентрових насосів?
Відповідь криється не в якості устаткування, а в незнанні певних базових положень.
Положення 1. Насосом керує гідравлічна система, а не бажання споживача.
Звичайний споживач припускає, що може, увімкнувши насос, перемістити великий об’єм води зі свердловини або резервуара в кінцеві точки споживання. Проте продуктивністю насоса управляє не бажання споживача, а гідравлічні можливості системи, зокрема опір потоку, який створюють трубопроводи, фітинги, форсунки, тощо.
У свою чергу насос із регульованою швидкістю дозволяє керувати продуктивністю та тиском. Звичайно було б припустити, що експлуатація насоса з регульованою швидкістю схожа на експлуатацію звичайного автомобіля — натискаємо на акселератор і їдемо швидше, натискаємо на гальмо і зменшуємо швидкість. Це неправильна думка — регульований насос працює не так і реальність не відповідає тому, про що говорить інтуїція.
Розуміння проблеми приходить із розумінням того, що головним завжди є гідравлічна система, а не спосіб керування насосом. Система -це джерело води (свердловина, резервуар, комунальний водопровід низького тиску), всі фітинги та трубопроводи, фільтри та засувки, технологічне обладнання, нагнітальний резервуар або інші кінцеві точки споживання. Система ніяк не реагує на зміни в характеристиках насоса, але насос реагує на зміни в характеристиках системи. Якщо насос змушений виконувати ту роботу, яку він не в змозі виконувати — він часто і передчасно виходитиме з ладу! Такий «загадковий» для споживача вихід з ладу супроводжуватиметься дорогим ремонтом та незапланованим простоєм.
Виникає логічне питання: пояснюючи «загадковий» вихід із ладу насоса, звідки Ви можете знати те, як поводиться насос у складі системи? Як правило, слова про неналежну якість обладнання або його компонентів просто маскують відсутність розуміння того, як поводиться насос у складі конкретно взятої системи. Логіка говорить про те, що для розуміння поведінки насоса у складі системи потрібні засоби моніторингу, а не просто звичайний манометр у нагнітальному трубопроводі. Відповідь на попереднє питання не настільки складна, але не завжди легко реалізуєма на практиці. Робота насоса повинна бути в межах допустимих експлуатаційних кривих. Як мінімум, це означає необхідність того, що експлуатаційні графіки мають бути доступними та зрозумілими для споживача, а це вже рідкість. Друга рідкість – наявність засобів моніторингу як на нагнітанні, так і на всмоктуванні. Однак, і в першому, і в другому випадку завдання не важко вирішити — інформаційна табличка на насосі вказує допустимі експлуатаційні межі (максимальні та мінімальні значення полів напору та продуктивності), а мановакууметр або манометр залежно від наявності негативного чи позитивного підпору завжди можна встановити у лінію всмоктування.
Положення 2. Насос повинен працювати в точці найвищої енергетичної ефетивності.
Насос повинен працювати при співвідношеннях напору та продуктивності, близьких до точки кращої енергетичної ефективності. Це положення не пов’язане виключно зі збільшенням витрати електроенергії на виконання роботи насоса. Як правило, точка найкращої ефективності на графіці розташована на перетині кривої гідравлічної лінією напору з координатою 85% від максимального напору насоса.
А — максимальний тиск на закриту засувку.
B — точка найкращої ефективності насоса (BEP, best efficiency point).
C – натиск у точці найкращої ефективності.
D- продуктивність у точці найкращої ефективності.
Якщо насос вибраний так, що його робота здійснюється в точці, далекої від точки кращої ефективності, можна припустити збільшення обслуговування та появу в найближчому майбутньому незрозумілих відмов. Це не складно для розуміння. Аксіомою є те, що будь-який електронасос працює з втратами енергії. Енергія втрачається і у двигуні, і у гідравліці. Проте, що нижче ККД, то ці втрати більше.
Втрати енергії стають причиною вібрації, шуму та додаткового нагрівання компонентів гідравліки та електродвигуна. Ці додаткові втрати не тільки збільшують споживання електроенергії, але в кінцевому рахунку ведуть і до більш швидкого зносу гідравліки і двигуна, збільшення кількості ремонтів і обслуговування, витрат на деталі, що відмовили.
Насос із зростанням загальних втрат енергії отримує додаткове механічне та теплове навантаження. Відхилення від точки найбільшої ефективності супроводжується зростанням вібрації та додатковим теплоутворенням, а значить торцеві ущільнення, підшипники, поверхні тертя, обмотки двигуна одержують велике механічне та теплове навантаження і раніше вийдуть з ладу. Насос може працювати не в точці максимальної ефективності через його вибір із великим запасом потужності.
Закон 3. Неточний параметричний вибір скорочоє строк служби насоса.
Отже, неточно вибрали параметри насоса – отримали додаткове механічне та теплове навантаження. Допустимо Вам потрібен відцентровий насос для перекачування води з одного резервуару до іншого зі швидкістю 100 куб.м/год.
Обидва резервуари перебувають під атмосферним тиском. Геометричний перепад висоти сягає 10 метрів. Розрахункові гідравлічні втрати напору у системі становлять 5 метрів.
Як ви визначите насос для такої системи?
Насос повинен забезпечувати натиск 15 метрів (геометрична висота плюс втрати тиску на подолання опору системи). Насос повинен забезпечувати продуктивність 100 м3/год. Робоча точка насоса має бути максимально наближена до точки найбільшої ефективності (BEP) насоса.
Наприклад, відцентровий насос Pedrollo HF 30B забезпечує продуктивність 100 куб.м/год із напором 15 метрів у точці найвищої ефективності (ккд = 73%).
А як Ви контролюватимете ефективність роботи насоса?
Ви встановите два манометри – на вході та виході насоса. Перепад тиску при роботі насоса та подачі в резервуар 100 м3/год повинен становити 150 кПа (1,5 бар). Ви отримаєте максимально ефективний режим роботи насоса.
