Эффект слишком мощного и слишком слабого глубинного насоса или почему Вы должны выбирать типоразмер насоса максимально точно.

Инженеры часто беспокоятся о собственной консервативности в построении насосных систем. В процессе проектирования приходится учитывать множество неопределенностей, включая различия в реальных условиях эксплуатации и свойствах перекачиваемой среды, снижение со временем характеристик отдельных компонентов, влияние трубопроводов, другие факторы влияния. Как правило, инженеры учитывают все перечисленные факторы в построении насосной системы для того, чтобы избежать приобретения насоса, трубопроводов и других системных компонентов меньшего размера. Инженеры-проектировщики учитывают также влияние процессов износа и старения, генерируя решения с определенным запасом прочности. Однако, опыт показывает, что именно применение большого запаса мощности в подборе размера глубинного насоса может фактически привести как к увеличению износа компонентов, так и к сокращению срока службы самого глубинного насоса.

Основная цель выбора насоса и размера трубопроводов состоит в обеспечении требуемого давления и объемной скорости потока. Требуемую объемную скорость потока используют для расчета общего динамического напора глубинного насоса. Полученная рабочая точка используется в выборе вариантов глубинных насосов и в сравнении графиков глубинных насосов, потенциально способных выполнить поставленную задачу. Точность «рабочей точки» будет иметь решающее значение, так как выбор «слишком слабого» или «слишком мощного» насоса окажет серьезное влияние на систему.

Насос меньшей мощности будет обеспечивать меньший расход, чем требуется. Напротив, насос с большей мощностью способен обеспечить подачу большего объема жидкости, чем требуется. Если установившуюся рабочую точку можно исправить регулированием дроссельной заслонки или мембранным гидроаккумулятором большого объема ее влияние на систему окажется незначительным. Однако, эффекты неправильного выбора типоразмера насоса становятся более очевидными при анализе энергетической эффективности.

Точка наилучшей эффективности (BEP) - это идеальная рабочая точка для насоса, в которой максимальный процент потребляемой насосом энергии передается жидкости. Отклонение реальной рабочей точки от точки наилучшей эффективности (BEP) создает следующие эффекты. Наиболее очевидное следствие - снижение КПД глубинного насоса. Снижение КПД потребует большего расхода энергии для обеспечения функционирования насоса. Эта часть потребляемой насосом энергия не преобразуется в гидравлическую энергию, а трансформируется в другие формы энергии – тепло и вибрацию. Таким образом, по мере снижения КПД общее количество тепла и вибрации увеличивается. Небольшой прирост нагрева и вибрации мало окажет влияние на насос, но чем больше отклонение реальной рабочей точки от точки наилучшей эффективности, тем сильнее будет проявляться эти «побочные» эффекты. Согласно рекомендациям международных стандартов скважинный насос должен эксплуатироваться в пределах от 80 до 110% ВЕР (точки наивысшего КПД) для предотвращения этих «побочных» эффектов.

Кроме дополнительной вибрации и тепла смещение рабочей точки в правую часть графика от точки BEP увеличивает риск работы скважинного насоса в режиме кавитации. При смещении рабочей точки в левую часть графика ниже точки 80% BEP проявляются другие отрицательные эффекты – кавитация при низком расходе, рециркуляция жидкости, повышение температуры жидкости. Все перечисленные эффекты не «добавляют здоровья» глубинному насосу и станут причиной его меньшего срока службы насоса, высоких затрат на техническое обслуживание, высоких расходов на электроэнергию.

Каким действия инженера-проектировщика могут эффективно избежать выбора «переразмеченного» глубинного насоса?

1. Коэффициент запаса мощности.

Насколько коэффициент запаса мощности необходим для глубинного насоса? Следует проявлять осторожность при понимании допусков и граничных условий, используемых при определении размеров системы, чтобы предотвратить непреднамеренную ошибку в выборе большего типоразмера глубинного насоса.

2. Учет эксплуатационных ограничений.

Были ли учтены при расчете запаса мощности насоса экстремумы в работе системы? Насос был выбран для эффективной работы только на максимальной объемной скорости потока? Нужно учитывать и возможные изменения в потреблении, учитывать не только «максимум», но и реальное «рабочее поле» изменения потребления в системе. Выбор насоса с характеристиками, которые позволяют ему работать вблизи точки BEP во всех случаях, а не только в случае максимальной производительности, будет безупречным решением. Если потребление в системе носит переменный характер, возможно, потребуется рассмотреть применение частотно-регулируемого привода (преобразователя частоты) для того, чтобы удерживать работу насоса в пределах точки BEP.

3. Правильный инструмент для выбора насоса.

Расчет гидравлических характеристик небольших и конструктивно простых систем не представляет особой сложности. Однако, определение гидравлических характеристик трубопроводов больших и разветвленных систем - всегда сложный процесс. Используйте средства для упрощения процесса расчета и снижения вероятности ошибок проектирования. Программы автоматического подбора упрощают моделирование и позволяют инженеру быстро вводить информацию производителя и подтверждать работоспособность оборудования на основе проектных данных, защитив себя от ошибок.

В процессе проектирования становится ясно, что «больше» не всегда «лучше». Выбор скважинного насоса с точки зрения эффективности не только может снизить общие затраты на материалы, но и предотвратить ранний износ насоса.

Частотні перетворювачі

Обладнання для водопідготовки

Насоси Pedrollo

Насоси промислові ви-ва Україна, СНГ(К, КМ, Д, ЭЦВ...)

Насоси Speroni

Силова електроника Schneider Electric