Энергетика и промышленность России - избранные материалы.
ВЫПУСК 100.

Энергосберегающие насосы для водоснабжения

Средняя себестоимость 1 куб. м воды по Московской области составляет 4,15 руб., при этом, максимальная себестоимость воды составляет 7,37 руб. за 1 куб. м (г. Климовск), минимальная - 1,70 руб. за 1 куб. м (г. Бронницы) («Итоги работы предприятий жилищно-коммунального хозяйства городов и районов Московской области за I квартал 2003 года»).

Эта разница себестоимостей обусловлена различными издержками на подготовку и транспортировку воды, и, если учесть, что затраты электроэнергии в себестоимости воды составляют от 40 до 70%, становится ясно, насколько серьёзно надо относиться к экономии электроэнергии при организации водоснабжения и реформировании жилищно-коммунального хозяйства страны.

Одним из основных потребителей электроэнергии в системах водоснабжения являются насосы. Чем больше электроэнергии тратится на привод насосов, тем выше себестоимость воды и тем больше приходится платить потребителю воды.

Количество электроэнергии, затрачиваемой на подачу одного кубометра воды, зависит от напора, создаваемого насосом, и от коэффициента полезного действия насоса. Высокое значение КПД насоса закладывается на стадии проектирования насоса при разработке профилей его проточной части. Спроектированные профили необходимо изготовить с высокой степенью точности, так как отклонения реального профиля от заданного сведут на нет все усилия по его разработке и не позволят получить высоких значений КПД насоса. К тому же для достижения высоких значений КПД поверхности изготовленных профилей должны быть гладкие. Всё это требует использования высоких технологий при разработке и изготовлении насосов.

Анализ развития предложений на рынке насосов показывает, что усиление конкуренции и повышение требований к экономичности насосов побуждает предприятия, изготавливающие насосы, применять всё более сложные конструкции и технологические процессы. Такие фирмы, как Grundfos, Kolmeks, Wilo, и другие ведущие европейские производители насосов с целью улучшения качества поверхностей каналов используют для изготовления рабочих колёс высококачественное чугунное литьё, пластмассы или изготавливают их методом штампования из нержавеющих сталей. При этом используются дорогостоящие технологии, что позволяет изготавливать профили с высокой степенью точности и с гладкой поверхностью. Всё это обеспечивает высокое значение КПД, а также высокую стабильность и повторяемость характеристик насосов. Улучшение конструкций насосов, связанное с повышением требований к экономичности, развивается по следующим направлениям:
* применение многоступенчатых насосов, имеющих более благоприятные, чем у одноступенчатых насосов, профили гидравлических каналов ступени для заданных условий;
* общее улучшение конструкции всех типов насосов с гидравлической точки зрения, достигаемое, во-первых, обеспечением лучшей обтекаемости рабочих органов насоса и, во-вторых, установлением оптимальных пропорций различных каналов насоса, или отношения скоростей, для получения максимального КПД на требуемом режиме;
* важным фактором, способствовавшим повышению КПД и сохранению высокого значения его при длительной эксплуатации насоса, является недопущение кавитации, достигаемое путем соответствующего улучшения конструкции насоса, а также недопущением коррозии за счёт применения соответствующих материалов;
* оснащение насосов электродвигателями с электронными преобразователями частоты тока, позволяющими изменять характеристику насосов по заданному алгоритму.

Сегодня потребитель не испытывает недостатка в предложении насосов отечественного, иностранного и совместного производства с большим разнообразием цен и параметров. Это создаёт большие возможности для выбора.

При выборе насоса прежде всего необходимо обратить внимание на его КПД на оптимальной подаче и материалы, из которых он изготовлен. Данные по КПД и материалам, как правило, приводятся в фирменных каталогах и проспектах. Если фирма не указывает их в своих каталогах, то она имеет на это основания, так как не все производители насосов, в том числе и европейские, имеют возможность выполнить разработку современных экономичных проточных частей и применить современные технологии. Высокое значение КПД насоса и устойчивые к коррозии материалы, применённые в насосе, послужат хорошим залогом энергосбережения.

Следующим обстоятельством, которое непременно следует принимать во внимание при выборе насоса, это совпадение номинального расхода воды в системе водоснабжения с оптимальной подачей насоса, соответствующей максимальному значению КПД, при этом насос должен иметь минимальный запас по напору. Этот запас неизбежен для компенсации отклонения реального гидравлического сопротивления системы от расчётной величины и выбирается, как правило, на основе личного опыта проектировщика.

Насколько выбранный насос будет удовлетворять перечисленным выше условиям, определяется тем, какой базой данных по насосам располагает проектировщик. Если выбирать только из номенклатуры насосов типов К и КМ, выпускаемых по ГОСТ 22247-96 «Насосы центробежные консольные для воды. Основные параметры и размеры. Требования безопасности. Методы контроля» то, вследствие разреженного параметрического ряда, предусмотренного этим стандартом, придётся смириться со значительным запасом. Например, если требуется насос с параметрами: подача 30 м3/час, напор 40 м, придётся применить ближайший больший насос марки К (КМ)80-50-200, имеющий номинальную подачу 50м3/час и напор 50 м, при этом запас по расходу составит 20 м3/час, а по напору - 10 м. Здесь нелишне отметить, что на подачу 1 м3/ч с напором 1 м электронасос, имеющий КПД 50%, расходует 47,742 кВт-час в год. Это значение удельного расхода электроэнергии удобно использовать для оценки того, во что обходятся гидравлические потери в системе и запасы, которые закладываются при выборе насоса. Так, например, при расходе 100 м3/ч и цене электроэнергии 1 руб./кВт-час, 1 м запаса по напору обходится 4774,2 рубля в год.

Из сказанного выше следует, что при выборе насосов следует обратиться к тому производителю насосов, который использует современные технологии и выпускает достаточно большую номенклатуру насосов.

Российский производитель насосов для тепло- и водоснабжения Промышленно-коммерческая фирма «ЛИНАС» выпускает более 900 типов центробежных циркуляционных и повысительных насосов различного конструктивного исполнения, параметров и применяемых материалов. Фирма «ЛИНАС» работает в тесном сотрудничестве с известными мировыми производителями насосов - датской фирмой GRUNDFOS, финской фирмой KOLMEKS. Область применения насосов фирмы «ЛИНАС» - установки водоснабжения и повышения давления, теплоснабжения, отопления, откачки конденсата, системы охлаждения, орошения, ирригации, дренажа, пожаротушения. Насосы комплектуются системой частотного регулирования, что позволяет дополнительно сэкономить до 50 % электроэнергии и до 20 % воды.

В производственной программе фирмы:
* консольные насосы (Агрегаты консольные АК);
* консольные моноблочные насосы (Агрегаты центробежные моноблочные с осевым подводом АЦМК);
* консольные моноблочные насосы в линию АЦМЛ (Агрегаты центробежные моноблочные в линию АЦМЛ);
* высоконапорные многоступенчатые насосы АЦМС (Агрегаты центробежные моноблочные секционные высокого давления АЦМС);
* автоматизированные насосные установки типа АНУ с каскадным и каскадно-частотным регулированием.

Ниже приведено краткое описание продукции фирмы «ЛИНАС»

Агрегаты консольные АК изготовлены на базе насосных частей GRUNDFOS, в качестве привода используются электродвигатели серий АИР и АИС Могилёвского завода «Электродвигатель» и Владимирского электромеханического завода. Насосы АК предназначены для подачи чистой и технически чистой воды; растворов гликоля (не более 50%) и других жидкостей, сходных с водой по вязкости, плотности и химической активности, не содержащих минеральных масел, абразивных и длинноволокнистых включений.

Агрегаты АК имеют классическую конструкцию консольного одноступенчатого горизонтального насоса с осевым подводом воды и состоят из собственно насоса, имеющего вал, установленный в собственных подшипниках качения, и стандартного электродвигателя. Насос и электродвигатель установлены на общую раму. Валы насоса и электродвигателя соединены между собой посредством съёмной упругой муфты. Наличие съемной муфты позволяет демонтировать подшипники, уплотнение вала и рабочее колесо насоса, не снимая двигатель с основания. Уплотнение вала торцовое, по требованию заказчика насос может поставляться с мягким сальниковым уплотнением вала. Корпус и рабочее колесо насоса изготовлены из чугуна с шаровидным графитом.

Технические характеристики:
Мощность - от 1,5 кВт до 160 кВт
Подача - от 2 м3/ч до 270 м3/ч
Напор - от3 м до 79 м
Температура жидкости от минус 30 °С до +160 °С
Давление в корпусе - до 1,6 МПа
Температура окружающей среды - до 40 °С
Питание - 3х380 В

Агрегаты центробежные моноблочные с осевым подводом АЦМК изготовлены на базе насосных частей GRUNDFOS в качестве привода используются электродвигатели серий АИР и АИС Могилёвского завода «Электродвигатель» и Владимирского электромеханического завода. Насосы АЦМК предназначены для подачи чистой и технически чистой воды; растворов гликоля (не более 50%) и других жидкостей, сходных с водой по вязкости, плотности и химической активности, не содержащих минеральных масел, абразивных и длинноволокнистых включений. Выпускается специальное исполнение с низким уровнем шума.

Технические характеристики:
Мощность - от 0,25 кВт до 30 кВт
Подача - от 2 м3/ч до 160 м3/ч
Напор - от 3 м до 64 м
Макс. давление в корпусе - 1,6 МПа при 100 °С, 1,0 МПа при 140 °С

Температура жидкости - от минус15 °С до +140 °С

Температура окружающей среды - до 40 °С

Питание - 1х220В; 3х380В

Агрегаты центробежные моноблочные в линию АЦМЛ изготовлены на базе насосных частей GRUNDFOS и KOLMEKS, в качестве привода используются электродвигатели серий АИР и АИС Могилёвского завода «Электродвигатель» и Владимирского электромеханического завода. Насосы АЦМЛ предназначены для подачи чистой и технически чистой воды; растворов гликоля (не более 50%) и других жидкостей, сходных с водой по вязкости, плотности и химической активности, не содержащих минеральных масел, абразивных и длинноволокнистых включений. Выпускается специальное исполнение с низким уровнем шума. Насосы АЦМЛ допускают установку на трубопроводах без фундамента. Низкие уровни шума и вибрации насосов позволяют устанавливать их вблизи жилых помещений (например, в подвалах, на стояках т.п.). Высокий КПД насосов обеспечивает их длительную и экономичную работу.

Технические характеристики:
Мощность - от 0,09 кВт до 45 кВт
Напор - от 2 м до 64 м вод
Подача - от 1м3/ч до 600 м3/час
Температура жидкости - от 15 °C до +180 °C
Давление в корпусе - до 1,6 МПа
Температура окружающей среды - до 40 °С
Питание - 1х220В; 3х380В
Материал проточной части - чугун с шаровидным графитом, бронза, кислотостойкая сталь, торцовые уплотнения имеют несколько модификаций для различных условий эксплуатации.

Агрегаты центробежные моноблочные секционные высокого давления АЦМС изготовлены на базе насосных частей GRUNDFOS. В качестве привода используются электродвигатели серий АИР и АИС Могилёвского завода «Электродвигатель» и Владимирского электромеханического завода. Насосы АЦМС предназначены для подачи чистой и технически чистой воды; растворов гликоля (не более 50%) и других жидкостей, сходных с водой по вязкости, плотности и химической активности, не содержащих минеральных масел, абразивных и длинноволокнистых включений.

Технические характеристики:
Мощность - от 0,37 кВт до 30 кВт
Подача - от 0,8 м3/ч до 120 м3/ч
Напор - от 10 м до 280 м
Температура жидкости - от минус 30 °С до +150 °С
Температура окружающей среды - до 40 °С
Питание - 1х220В; 3х380В
Материал проточной части - чугун с шаровидным графитом, кислотостойкая сталь, титан. Торцовые уплотнения вала имеют несколько модификаций для различных условий эксплуатации.

Автоматизированные насосные установки типа АНУ

В номенклатуре фирмы более 260 наименований автоматизированных насосных установок АНУ, включающих от двух до пяти насосов и подающих воду в диапазоне от 1 до 480 м3/час с напором от 10 до 100 м.

Установки АНУ предназначены для замены насосов К и КМ в системах водоснабжения с целью экономии электроэнергии, а также снижения шума и вибрации в помещениях. Установки автоматически поддерживают заданное давление на выходе вне зависимости от расхода воды и давления в городском водопроводе. В зависимости от потребности установки могут комплектоваться станциями управления с каскадным и каскадно-частотным управлением насосами.

При применении установок АНУ снижение воздушного шума в помещении насосной составляет: в режиме полной мощности - до 5 дБ, режиме минимальной нагрузки - до 10дБ. Снижение вибрации трубопроводов составляет до 15 дБ, фундаментов - до 25 дБ. Экономия электроэнергии - до 50%. Экономия воды - до 20%.

Установки содержат от двух до пяти насосов типа АЦМС (один из них резервный) и станцию управления. Станция управления управляет работой насосов, обеспечивает защиту электродвигателя от перегрузок и обрыва фазы, а также защиту насосов от работы «всухую», равномерную выработку ресурса насосов и автоматическое включение резервного насоса при отказе любого из основных насосов. В автоматическом режиме станция обеспечивает самозапуск насоса после пропадания и появления напряжения в питающей сети.

Насосы в установке смонтированы на общей раме и соединены между собой всасывающим и напорным коллекторами. Коллекторы оснащены запорной арматурой и обратными клапанами. Для уменьшения передачи вибраций по трубопроводам на напорном и всасывающем коллекторах установлены резино-кордовые вибровставки. С целью защиты строительных конструкций от распространения вибрации по опорным связям установок рамы насосов установлены на резиновых амортизаторах.

Автоматизированные насосные установки МОНО предназначены для питьевого и промышленно-хозяйственного водоснабжения. Применяются также в дождевальных и ирригационных установках и системах пожаротушения.

Установка состоит из центробежного многоступенчатого насоса типа АЦМС, напорного патрубка с мембранным баком, обратным клапаном и шаровым затвором, а также станции управления. Все элементы смонтированы на общей раме. Станция управления обеспечивает ручной и автоматический пуск насоса, защищает его от пуска «всухую», а электродвигатель- от перегрузки по току и пропадания напряжения в одной из фаз. Для электродвигателей мощностью выше 3,0 кВт обеспечивается плавный пуск. В автоматическом режиме станция обеспечивает самозапуск насоса после пропадания и появления напряжения в питающей сети.

А. И. Красильников,
технический директор ООО ПКЮ «ЛИНАС»

В сто первом выпуске читайте: Как извлечь золотую рыбку из ядовитых сточных вод?