Все частіше в побутовому і промисловому секторі ми стикаємося з некоректним підбором насосного обладнання.
При проведенні аудиту виробниками насосів на багатьох об'єктах промислового і комунального значення виявляється невірний підбір типу насоса, робочої точки; проводяться роботи по заміні насосів. Показовим є те, що в результаті переобладнання окупається протягом декількох років. Спробуємо розібратися в типові помилки при підборі насосного обладнання, що призводять до проблем в експлуатації.
Що необхідно знати для підбору насоса
Для точного підбору насоса необхідно знати:
- натиск,
- витрата (подачу),
- вид і робочу температуру рідини, що перекачується,
- тиск на вході насоса (тиск прямому трубопроводі),
- обмеження за рівнем шуму,
- додаткові відомості, якщо вони впливають на можливість застосування насоса на об'єкті (наприклад, кількість фаз, обмеження по споживаної потужності та ін.).
Характеристики насоса.
1. Напір (Н) - це робота, яку передає насос рідини, яку перекачує. Напір, створюваний насосом або декількома насосами, повинен повністю подолати гідравлічний опір опалювальної системи. Напір традиційно прийнято виражати в метрах водяного стовпа. Однак кожен виробник насосів і проектант в своїй документації може використовувати різні одиниці вимірювання і часто доводиться зіставляти одні одиниці вимірювання з іншими (див. Таблицю 1).
Напір визначається відповідно до формули:
Hн = (R × L + σZ) / (ρ × g),
де Hн - напір насоса (м).
R - втрати на тертя в прямій ділянці труби (Па / м)
L - загальна довжина трубопроводу до найдальшого нагрівального елементу (м)
σZ - сумарні втрати на непрямих ділянках трубопроводу, фітингах, змішувачах і ін ..
Для орієнтовного розрахунку напору можна використовувати формулу:
Hн = (R × L × ZF) / 10000, де
R - втрати на тертя в прямій ділянці труби (Па / м)
L - загальна довжина трубопроводу до найдальшого нагрівального елементу (м)
ZF (ZF1 × ZF2 × ... ZFn) - коефіцієнти запасу для
1,3 - фітингів / арматури
1,7 - термостатичних вентилів
1,2 - змішувача / пристрою, що запобігає природну циркуляцію
2. Витрата (подача) (Q) - це кількість рідини, що проходить через насос в одиницю часу, і зазвичай виражається в м3 / год (іноді використовуються л / сек).
У разі, якщо невідома необхідна потужність джерела тепла, її визначаємо за формулою:
Qn = (Sn × qуд) / 1000, де
Qn - необхідна теплова потужність (кВт).
Sn - опалювальна корисна площа будівлі (м2).
Qуд - питома теплонеобхідністю будівлі (Вт / м2).
Розрахунок необхідної величини напору насоса розраховується виходячи з формули:
Qн = Qn / 1,16 × (t2 - t1), де
Qн - подача насоса (м3 / год).
Qn - необхідна теплова потужність (кВт).
t2 - температура води на виході з котла (° С).
t1 - температура води на вході в котел (° С).
Таблиця 1. Одиниці виміру тиску
Напір і подача взаємопов'язані один з одним: при збільшенні напору - зменшується подача і навпаки. Як виглядає крива характеристики насоса, можна побачити на рис. 1 (крива 1).
При зміні підвищенні швидкості обертання насоса відбувається зміщення кривої насоса по вертикалі: зростає натиск при незміненій величиною подачі. На рис. 2 як приклад, зображені криві характеристик насоса WILO TOP-S 30/5, що має 3 швидкості обертання. Змінити криву насоса можна також при обточуванні його робочого колеса, докладніше до цього ми ще повернемося.
Робоча точка насоса
Створюваний насосом натиск витрачається на подолання опору в системі. Гідравлічний опір системи складається з безлічі втрат: втрат на тертя в трубопроводах, теплообмінниках, арматурі. Опір також надають повороти труб, зміни діаметра та ін.
Точка, в якій перетинаються характеристики насоса і системи, називається робочою точкою насоса і системи. Саме з цієї точки вибирається насос. При виборі потрібно враховувати наступні умови:
- ділимо криву насоса по вертикалі на три частини і наша робоча точка повинна знаходитися в середній третині характеристики насоса. Саме в цьому діапазоні насос працює з максимальним ККД. При виборі насосів великої продуктивності, внизу також присутня додаткова шкала - ККД. Це дозволяє орієнтувати не просто на середню третину, а бачити точний ККД роботи даного насоса при такій робочій точці.
- відхилення заданої робочої точки від характеристики насоса має становити не більше 3-5%;
- при використанні для підбору насоса спеціалізованих програм, потрібно завжди перевіряти, чи підійде вам обраний автоматично насос. У нього може бути 100% збіг по робочій точці, але він не підійде по шуму, або ви не поставили в поле вид рідини, а перекачується рідина у вашій системі - не вода. Також буває, коли в проект закладено відцентровий насос, а вам система запропонувала насос з мокрим ротором.
- при проектуванні інженери часто закладають сумарно до 10% запасу. Це призводить до того, що при виборі насоса робоча точка вже зміщена від реальної. Крім того, розрахована ця точка часто буває на максимальні навантаження. Якщо ще при виборі взяти насос трохи більшої потужності, може статися, що насос буде працювати не в оптимальному режимі і з низьким ККД. На жаль, технічний аудит саме з цієї причини приходить до висновку про заміну насосів на менш потужні на багатьох об'єктах. Це як раз той випадок, коли «багато» - не завжди добре.
Приклад оптимального підбору можна побачити на рис. 2. Робоча точка проекту Q = 2.8 м.куб / год, H = 4 м. Як видно на малюнку, ця точка ідеально потрапляє на криву насоса, що працює на максимальній швидкості.
Що робити якщо не вдається знайти насос з потрібною робочою точкою?
По-перше, звернути увагу на насоси з частотним регулюванням. Плавне регулювання дає більш широкі можливості щодо вибору робочої точки. У разі, якщо при використанні частотного перетворювача не вдається вибрати оптимальний насос або цей варіант виходить надмірно дорогим, можна скористатися насосом нестандартного виконання.
Коли мова йде про високопродуктивних відцентрових насосах для комунального та промислового призначення, система опалення може бути спроектована таким чином, що не вдається підібрати необхідну модель з величезного різноманіття насосів з абсолютно різними робочими полями. Тоді на допомогу приходить обточування (обрізка) робочого колеса насоса. Якщо мова йде про вітчизняні насосах, як правило, цю послугу можна замовити на заводі-виробнику і в спеціалізованих майстернях. Коли покупка проводиться у найбільших іноземних виробників, робоче колесо виготовляється безпосередньо за технічним завданням відразу на заводі. Для цього слід лише заповнити опитувальний лист, вказуючи в ньому ряд даних, включаючи оптимальну робочу точку і тип насоса.
Переподбор насосів іншого виробника.
Часто замовник хоче зробити вибір насоса на користь іншого виробника. Звернемо увагу на те, які помилки зазвичай припускають фахівці, які виконують заміну:
- вибір робиться по номінальним характеристикам насоса, а не по робочій точці. У проекті зазвичай вказано назву і типорозмір насоса, а також значення подачі і напору. У Росії часто зустрічається, що в підсумковій кошторисі ці значення можуть бути як значеннями робочої точки насоса, так і номінальними характеристики даної моделі насоса. Природно, що якщо номінальні характеристики були прийняті за робочу точку, то в результаті вибирають насос, абсолютно не підходить для цієї системи. Т. е. Перед початком роботи над кошторисом з метою переподбора, потрібно переконатися в тому, що це робочі точки. Якщо ці числа виявляться номінальними характеристиками насоса, то до надання замовником витяги з проекту, переподбор починати не можна. Так як навіть при однакових номінальних характеристиках крива може сильно відрізнятися у різних насосів і робоча точка в потрібний діапазон не потрапить, а отже насос буде підібраний невірно.
- багато фахівців часто орієнтуються на потужність насоса. Тут теж слід бути обережними, так як кожен насос належить до певного класу ефективності. 2 насоса з однаковими робочими характеристиками можуть відрізнятися по потужності більш ніж в 2 рази, якщо один з них буде мати ефективність класу А. Так що вибір насоса по «кіловат» з розвитком технологій пішов в минуле.
Мал. 1. Крива насоса
Мал. 2. Приклад оптимального підбору насоса
Детальніше з поточною ситуацією і прогнозом розвитку російського ринку радіаторів опалення можна познайомитися в звітах Академії кон'юнктури Промислових Ринків:
«Ринок радіаторів опалення в Росії» «Ринок алюмінієвих радіаторів опалення в Росії»