Автор: К. Паули (KSB AG).
Опубликовано в журнале Химическая техника №11/2016
Во многих технологических процессах одну из ключевых функций выполняет насосное оборудование (рис. 1), соответственно, его КПД и энергоэффективность в значительной степени влияют на общую экономическую эффективность всей установки. Огромная часть электрической энергии, потребляемой в промышленности, приходится на долю насосного оборудования. Аудит систем позволя-ет определить потенциал энергосбережения, который в промышленных установках, как правило, составляет ~30–40%. Немецкое энергетическое агентство (dena) подсчитало, что в Германии операторы насосных станций могут сэкономить до 14 млрд. кВт·ч в год. В денежном эквиваленте ежегодная экономия может составить ~1,12 млрд. евро, а выброс СО2 в атмосферу снизиться на 7,7 млн. т. В настоящее время предприятия все больше заинтересованы в повышении энергоэффективности и рентабельности своих производств.
Чрезмерное потребление электроэнергии насосным оборудование может быть вызвано рядом причин. На нефтеперерабатывающих заводах и многих других промышленных предприятиях при выборе оборудования в большей степени учитывается его производительность и максимально короткие сроки простоя в случае ремонта, замены и модернизации. Вот почему после замены трубопроводных систем по производственной необходимости часто оказывается, что типоразмер установленного насоса не соответствует текущим условиям эксплуатации, что приводит к перерасходу электроэнергии.
Другая причина может быть связана с неправильным подбором трубопроводной арматуры, неверным расчетом диаметров и проходных сечений труб. Нередки случаи, когда с целью перестраховки от всяких нештатных ситуаций и перегрузок устанавливают переразмеренные насосы, с запасом, скажем, 10–15%. И, безусловно, очень часто бывает, что на производстве насосы эксплуатируются вне расчетных режимов.
Если речь идет о новых установках, то подобрать гидравлически оптимальный насос достаточно легко. Основным помощником в процессе подбора может стать, например, автоматизированная программа EasySelect® от KSB. Это единственное программное обеспечение, с помощью которого можно сделать подбор не только насосов, но и комплексных модулей с приводом и наиболее подходящей системой управления.
Для удобства пользователей программа позволяет произвести расчет трубопроводов и подобрать как сам трубопровод, так и необходимую арматуру с минимальным гидравлическим сопротивлением. На практике это выглядит так: программа предлагает насосы нескольких типоразмеров с разными номинальными диаметрами патрубков, затем для каждого номинального диаметра производится расчет трубопроводов, что позволяет выбрать оптимальный диаметр с минимальным гидравлическим сопротивлением, и одновременно производится расчет затрат на электроэнергию. Таким образом, заказчик получает комплексное предложение, которое учитывает характеристики системы и экономические затраты.
Однако каким бы широким ни был диапазон предлагаемых типоразмеров насосов, достаточно трудно подобрать агрегат, который будет работать строго в заданной рабочей точке. Для этих целей KSB осуществляет подрезку рабочего колеса шагом в 1 мм. Таким образом, обеспечивается максимальное соответствие общей производительности насоса заданным параметрам системы, достигается дополнительная экономия электроэнергии (до 10%) и продлевается срок службы оборудования.
Для того чтобы выявить потенциал энергосбережения, прежде всего необходимо определить фактический диапазон работы и профиль нагрузки насосного агрегата.
Раньше это представляло собой сложный и затратный процесс с привлечением специалистов служб энергоаудита систем. В 2015 г. компания KSB предложила своим заказчикам революционную новинку – бесплатное мобильное приложение Sonolyzer для предварительного аудита и оценки эффективности нерегулируемых насосов любого производителя. Благодаря приложению Sonolyzer, доступному для операционных систем iOS и Android (рис. 2), при анализе работы насосов не требуется никаких дополнительных приборов. Данный вид анализа может выполняться даже в потенциально взрывоопасных средах, если смартфон или планшетный ПК имеет соответствующую защиту.
Процедура проведения первичного аудита насоса с помощью мобильного приложения Sonolyzer достаточно проста: 1. Запустите приложение, выберите насос соответствующего типа и введите данные насоса и подключенного асинхронного двигателя (они указаны на заводской табличке); 2. Поднесите смартфон или планшет к двигателю работающего насоса. В течение 20 с встроенный микрофон записывает шумы, издаваемые вентилятором охлаждения электродвигателя (рис. 3); 3. Приложение, анализируя спектр шумов, издаваемых электродвигателем насоса, определяет крутящий момент двигателя и фактическую частоту вращения вала.
Сопоставляя введенные заводские и полученные данные о частоте вращения, Sonolyzer рассчитывает потребляемую мощность и фактическую производительность насоса. На основании этого определяется профиль нагрузки (частичная или полная) и рабочая точка; 4. Результаты анализа отображаются на экране мобильного телефона или планшета (рис. 4).
Данное мобильное приложение позволяет ежедневно вести статистику, отслеживать динамику изменений в профиле нагрузки, в итоге получить наиболее достоверные обобщенные данные, где влияние частных случаев изменения условий эксплуатации минимизировано.
Если предварительный аудит с помощью Sonolyzer выявит, что насос большую часть времени работает в зоне частичной нагрузки, то это будет означать, что потенциал энергосбережения есть и имеет смысл провести оптимизацию гидравлической системы или двигателя. Sonolyzer также порекомендует вам соответствующего регионального представителя KSB, который сможет по запросу выехать на объект и провести более детальный аудит системы с помощью устройств оперативной регистрации данных POC и SES и предложить индивидуальный комплекс мер по оптимизации в соответствии с разработанной компанией концепцией энергоэффективности FluidFuture.