Правильно підібраний і експлуатований насос може бути одним з найбільш ефективних засобів виконання корисної роботи. Середньорозмірний насос працює з ефективністю близько 75%, в порівнянні з двигуном внутрішнього згоряння, який працює з ефективністю всього лише 20%. У відносних показниках насос може бути ефективною машиною.
Можна легко випустити з уваги величезний потенціал для економії енергії, який існує за рахунок оптимізації насосних систем. Проблема в тому, що насос дуже чутливий до того, як його експлуатують. Тому насосна система має найбільший вплив на використовувану насосом енергію.
В основному, управління насосами відбувається таким же чином, що і 50 років тому. Нові технології поки не поспішають адаптуватися. Тільки останнім часом у зв'язку зі зростаючою вартістю енергії знову звернули увагу на скорочення енерговитрат насосів.
Насправді автомобілі і насоси мають безліч паралелей. По-перше, зверніть увагу на ефективність використання палива, альтернативні види пального і гібридні автомобілі. Цілком зрозуміло звідки в автомобіль надходить енергія - паливний бак. Здається, що проблема з насосами полягає у відсутності знань про те, як вони використовують енергію, і яка кількість енергії виконує корисну роботу.
Розглянемо вартість життєвого циклу насоса і автомобіля з початковою вартістю $ 28 000. При покупці автомобіля, витрати на паливо становлять майже третину ціни. Енерговитрати насоса можуть досягати 75% від загальної вартості насоса, тут і лежить великий потенціал економії енергії.
Вимоги ринку і державне регулювання управляють новими технологіями та інноваціями в автомобільній промисловості, але щоб домогтися результатів повинні пройти роки. З іншого боку, насосна промисловість уже має робочі технології, що дозволяють побачити негайний результат за рахунок зміщення фокусу від насоса до всієї насосній системі. Відповідальність за роботу насоса і його енергоефективність лежить на проектувальника насосної системи та оператора.
ФОРМУЛА ДЛЯ ЕФЕКТИВНОСТІ
Насос це машина, яка перетворює механічну енергію в енергію тиску. Енергія тиску передається рідини, яка, в свою чергу, створює потік за рахунок руху від високого тиску до низького тиску. Часто насос оцінюється тим, наскільки ефективно він передає тиск певній кількості рідини. Спочатку реакцією на зниження ефективності енергоспоживання насоса було доручення виробникам насосів зробити мінімальний ККД насоса. Насправді, за останні 50 років конструкція насоса і його ефективність не змінилися. Не беручи до уваги будь-які технологічні прориви, ефективність насосів вже і так максимальна.
Мал. 1. Паливо становить одну третину вартості життєвого циклу автомобіля, тоді як покупка становить більше половини
Мал. 2. Енерговитрати при експлуатації насоса можуть
скласти 75% від повної вартості його володіння
Більший питання полягає в тому, що ж насправді в насосній системі визначає ефективність насоса. Ефективність насоса часто береться з великою деталізацією і оцінюється за допомогою "наведеної до води ефективністю", яка включає в себе всі втрати, як на двигуні, так і на насосі. Хоча це і дає більш зрозумілу картину, але це не дає достатньо інформації про те, скільки корисної роботи було виконано насосом.
Наприклад, автомобіль не оцінюється за ефективністю; він оцінюється по економії палива. Це дуже корисний критерій, оскільки він визначає, скільки миль проїде автомобіль на галоні палива. Якби автомобіль оцінювали по ефективності, тоді уявіть що він їде зі швидкістю 90 км / год весь час, тому що це є найбільш ефективною швидкістю, на якій працює двигун.
У той час, як двигун може працювати на найбільш ефективних оборотах, економічність автомобіля погіршується, коли відбувається розсіювання енергії за рахунок гальм. Це вкрай неефективний спосіб управління, який надає негативний вплив на паливну економічність автомобіля. Більшість насосів експлуатуються тим же чином. Зазвичай насос працює на постійній максимальної швидкості, і на виході має дросельний клапан, щоб регулювати подачу. Навіть якщо насос буде скидати подачу до своєї точки максимальної ефективності, це не дасть великої користі, так як блешні кількість енергії розсіється по насосній системі у вигляді тепла, шуму і вібрацій.
Одна з проблем пов'язана з експлуатацією насосів - це відсутність знань про те, наскільки корисну роботу насправді він виконує. Якщо ми візьмемо ту ж логіку, що і в автомобільній промисловості і застосуємо її до насосів, можна визначити наскільки ефективною може бути насосна система за межами фланців насоса. Як і в економії палива, для насосної системи є просте співвідношення економії, яке визначається, як натиск насоса поділений на його потужність:
Насос з постійною швидкістю обертання, з перепускним клапаном
Мал. 3. Коефіцієнт економічності більш ефективний інструмент для оцінки характеристик насосної системи, ніж наведений до води коефіцієнт.
Це співвідношення означає, що на кожен кВт виконуваної роботи насос здатний перекачати максимальну кількість м3 / год.
З цим співвідношенням з'явилася можливість оцінити ефективність всієї насосної системи. Крім того, що цей показник корисний в оцінці насосної системи, з його допомогою також можна отримати оцінку, якщо ККД насосної системи змінилося. Це забезпечує оператора насосної системи інформацією, необхідною для швидкого прийняття рішень в найкращих інтересах, як самого процесу, так і насоса.
ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ
У наступному прикладі (рис. 3), для оцінки простий насосної системи використовуються і приведена до воді ефективність і економія напору. Оцінка порівнює насосну систему з постійною швидкістю обертання, яка використовує дозуючий клапан і систему із змінною швидкістю обертання, в якій застосований спеціальний привід. Система використовує відцентровий насос зі змінною витратою.
Проводячи оцінку цієї системи тільки за допомогою наведеної до води ефективності можна побачити, що насосна система із змінною швидкістю обертання має трохи більшу ефективність, ніж система з постійною швидкістю обертання: 62,9% і 60,2% відповідно. За рахунок цього методу порівняння насосна система зі змінною швидкістю обертання показує виграш в ефективності тільки в 1,7%, якого може бути недостатньо, щоб виправдано застосувати привід із змінною швидкістю обертання.
Однак, використання наведеної до води ефективності, як порівняння, не дає істинної оцінки ефективності насосної системи. Розраховуючи економічність цих двох систем можна побачити, що насосна система із змінною швидкістю обертання дає майже 53% збільшення в коефіцієнті економії (44,5% проти 29,2%), що призводить до 30% економії кіловат-годин.
У цьому прикладі, наведена до води ефективність не показала істотних відмінностей між двома насосними системами. Це сталося через те, що ефективність не дає визначити в повній мірі, яка кількість загальної енергії виконує корисну роботу. Оцінюючи насосні системи за допомогою коефіцієнта економії, можна зробити оцінку системи, визначивши, скільки роботи може бути виконано на кожну витрачену одиницю енергії.
Багато факторів визначають, наскільки ефективно працює насосна система, але для максимальної ефективності повинна бути розглянута вся насосна система повністю. Зі збільшенням вартості енергії оцінка насосів більше не є економічно обґрунтованим підходом.