|
Авторы А. Копытин, О. Царинник, Всеукраинская благотворительная организация «Институт местного развития» (ИМР), г. Киев Наибольшее количество усовершенствований в сфере модернизации систем водоснабжения приходится на водопроводные насосные станции. Современные насосные станции теперь более эффективны, чем раньше. Все чаще применяются приборы частотного регулирования. В значительной степени это приводит к снижению энергопотребления. Но можем ли мы с достаточной долей вероятности утверждать, что после проведенной модернизации (замена насосов, установка ПЧТ), достигнуты наилучшие показатели (по производительности, КПД и удельному энергопотреблению)?
Данная статья подытоживает опыт, приобретенный во время внедрения нескольких программ по усовершенствованию системы водоснабжения г. Львова и других городов Украины. В ней рассмотрена методология определения основных параметров работающих насосов, приводятся реальные примеры. Приборы и методика проведения измерений Тестирования проводилось на действующих ВНС. Перед началом тестирования, были выполнены некоторые вспомогательные работы: Приборы, которые используются, должны обеспечить высокую точность измерений, количество измерительных параметров должно быть минимальным, а сам процесс измерений простым и удобным. Производительность определялась с помощью портативного ультразвукового расходомера типа Panametrics PT-878 . Датчики давления были установлены на всасывающей и напорной линиях насоса. Сигналы от датчиков передавались на комбинированный цифровой дифференциальный манометр типа WIKA CPH 6200 (архиватор с возможностью записи данных).Измерение электрических параметров проводилось с помощью универсальных токовых клещей, с возможностью измерения силы тока индуктивным способом, а также измерение напряжения, потребляемой мощности и cos ϕ . Использовались клещи фирмы EXTECH . Также, для более точного учёта плотности воды контролировалась температура с помощью инфракрасного термометра (пирометра) фирмы AMETRIX . С целью повышения точности измерений выдерживались определенные условия, такие как прямолинейные участки до и после мест установки приборов: для датчиков давления — 2 диаметра — до, и 1 диаметр — после; для датчиков расходомера — 10 диаметров — до, и 5 диаметров — после.
В целом очень важно учитывать все препятствия, которые могут повлиять на точность измерений (фланцы, задвижки, обратные клапаны и пр.) Схема установки приборов приведена на рис. 1 . 
С помощью вышеприведенных приборов обеспечивается: автоматический контроль расходов и давления, в заданном интервале времени; напряжение и ток измеряются и вводятся в ручном режиме, после чего автоматически подсчитываются потребляемая электрическая мощность и cos ϕ ; измеряется температура на входном и напорном патрубках (после чего по таблицам определяется плотность воды).Методика такого типа использовалась консультантами ИМР во время измерений для определения параметров насосных агрегатов (известной фирмы Grundfos ), которые были смонтированы на насосных станциях системы водоснабжения г. Львова.
Методика анализа и оценка результатов Данные, полученные в результате тестирования, дают возможность определить гидравлическую и электрическую мощности, КПД и удельное энергопотребление: 1. Гидравлическая мощность, определяется по формуле: 
где ã — плотность воды, при t = 20 °C ã = 0,9982 т/м 3 ; Q — расход воды,м 3 /год; H н — давление в напорной линии (до задвижки) м.в.ст.; H в — давление со стороны всасывания (может быть со знаком «+», при роботе насоса на подпоре, и со знаком «-» при разряжении во всасывающей линии); 102 и 3,6 — переводные коэффициенты. 2. Электрическая мощность (если тестером не предусмотрена возможность определения мощности) может быть подсчитана по формуле: 
где U — напряжение, кВ; I — ток, А; cos ϕ — коэффициент мощности. Имея эти данные, можно вычислить КПД и удельное энергопотребление каждого насосного агрегата. КПД определяется по формуле: 
Удельное энергопотребление высчитывается по формуле: 
где е — удельное энергопотребление,кВт/м 3 ; P — электрическая мощность, кВт . час; Q — расход воды,м 3 /час. Для обработки полученных данных использовались таблицы Exсel. Оценка работы насосной станции рассматривается по следующим критериям: если падению удельного энергопотребления отвечает рост коэффициента полезного действия, это свидетельствует о том, что насосные агрегаты подобраны правильно; переменные во времени показатели энергоэкономности и полезного действия — является результатом отсутствия возможности регулирования работы насосов. Этот показатель также указывает на плохо подобранные насосные агрегаты; высокое энергопотребление и низкое КПД является сигналом того, что нужна модернизация насосной или реконструкция напорных трубопроводов.
Экспериментальные исследования в системе водоснабжения г. Львова показали, что новые современные насосы с высоким паспортным КПД (до 87%), установленные в реальных условиях насосных станций, не всегда показывают расчётные параметры. КПД насосов находится в пределах 78-80%, удельное энергопотребление равняется ~0,16-0,32 кВт/м 3 . Частично такое состояние обусловливается потерями во всасывающих линиях. Часть мощности теряется в приборах частотного регулирования. В электрических сетях существуют значительные колебания напряжения и перекосы фаз. Выводы Даная методика существенно упрощает проведение измерений и может с успехом использоваться в условиях водоканалов, при чем позволяет, с нужной точностью, получить реальные параметры работы насосных агрегатов. При этом важно помнить: 1. Даже в пределах характеристики насоса реальный КПД может изменяться. 2. Существуют значительные отклонения электрического напряжения как в сторону понижения, так и в сторону повышения. 3. Коэффициент мощности cos ϕ — величина переменная и может колебаться при разных режимах работы. 4. Потери в ПЧТ составляют от 2 до 5%. 5. Электрические параметры нужно измерять только до ПЧТ. 6. Длина всасывающих линий должна быть минимальной, и иметь по возможности наименьшее количество фасонных частей и арматуры. ■ Литература 1. Курганов А.М. Федоров Н.Ф. Справочник по гидравлическим расчётам.— Стройиздат, 1973. 2. Турк В.И. Насосы и насосные станции. — Стройиздат, 1976. |
