На графике показано поле рабочих точек насоса по результатам
1 — осредненная характеристика системы; 2 —облако расположения точек, характеризующих зависимость.

Условия задачи:

1. Установлен насос на параметры: Q=2600 м3/ч, Н=50 м, КПД насоса = 87,6%; Потребляемая мощность – 404 кВт. КПД двигателя = 95%.
2. Со временем водопотребление сократилось в 2 раза. Необходимо обеспечить: Q=1300 м3/ч, Н=50 м.

Вариант 1. Применить Частотное регулирование.Частота питающего напряжения – 43,5 Гц. Q=1300 м3/ч, Н=50 м. Потребляемая мощность насоса = 240 кВт. КПД насоса = 74 %.

Условия задачи:

1. Установлен насос на параметры: Q=2600 м3/ч, Н=50 м, КПД насоса = 87,7%; Потребляемая мощность – 404 кВт. КПД двигателя = 95%.
2. Со временем водопотребление сократилось в 2 раза. Необходимо обеспечить: Q=1300 м3/ч, Н=50 м. Наработка в год – 8000 ч. Стоимость кВт*ч = 7 у.е.

Вариант 2. Применить насос меньшего типоразмера.. Q=1300 м3/ч, Н=50 м. Потребляемая мощность насоса = 204 кВт. КПД насоса = 86 %.

ΔP=P1.вар.1 - P1.вар.2 =272-216=56 кВт
ΔP =56*8000 *7 = 3 136 000 у.е.
Разница за 10 лет - 31,36 млн.у.е.

Для того чтобы понять как снизить энергопотребление насосной системы рассмотрим от каких величин зависят платежи за электроэнергию в насосных системах.
На рисунке показана формула, определяющая величину платежей за электроэнергию.
Все факторы можно разделить на две группы:

1. Системный уровень.
2. Уровень элементов.

Системный уровень включает подачу и напор. каким образом при оптимизации мы можем снизить эти величины.
Подача - вопрос который должны необходимо задать - Требуется ли технологическому процессу такой объем жидкости? Есть ли возможность его снизить?
Тариф за электроэнергию. Можно ли найти другого поставщика электроэнергии? Можно ли сместить режим работы в период более низкого тарифа (ночной режим работы)?
Возможно ли сократить время работы системы?

Не первый взгляд незначительная разница в диаметре нагнетательного трубопровода 200 и 250 мм. Для диаметра 200 мм на длине 1 км потери по длине составит 70 м при диаметре 250 мм потери составят 27 м. таким образом разница потери напора составит 43 м. При выборе трубопровода 200 мм необходимо будет выбрать насос с напором 70 м.

Сократить количество колен, поворотов, арматуры, очистить фильтры теплообменники.

По мере эксплуатации на стенках образуется отложения и коррозия, что приводит к уменьшению диаметра и увеличению шероховатости. Для того чтобы это исключить необходимо заменить или прочистить трубопроводы.
Уменьшенный на 5 % внутренний диаметр увеличивает потерю напора на 30 %.Поэтому при вычислениях нельзя просто заменять значение внутреннего диаметра номинальным.

Снижение расхода в системе.
Примеры возможностей снижения расхода системы приведены ниже. Этот список не является исчерпывающим. Скорее, он показывает некоторые из наиболее распространенных возможностей, выявленных на основе опыта.

• Поддержание соответствующего перепада температур. Насосные системы часто используются для циркуляции охлаждающей воды в различных процессах. Зачастую системы работают с более высоким расходом, чем необходимо для отвода тепла из системы. Например, если градирня рассчитана на перепад температур в 20°С, а расход таков, что поддерживается перепад температур в 10°С, то существует большая вероятность того, что расход системы можно снизить.
• Изоляция линий, которые не участвуют в технологическом процессе, например, линий байпасса, дренажа и т.п., которые забыли закрыть.
• Для периодических процессов, которые по сути являются заполнением и сливом, снижение расхода может быть выгодно, если это не приведет к неприемлемым изменениям в производственном графике.
• Выключение насосов, в тех случаях когда не требуется подача жидкости.

Дроссельное регулирование - это наиболее неэффективный способ регулирования в насосных системах. Исключить дроссельное регулирование:

1. Применить частотное регулирование.
2. Выбрать насос меньшего типоразмера.
3. Подрезать рабочее колесо.

На графике показано сравнение дроссельного и частотного регулирования.

При подрезке рабочего колеса напорная характеристика снижается. Напор насоса зависит от диаметра рабочего колеса в квадрате.

На уровне элементов необходимо обеспечить подбор и работу всех элементов с максимальной эффективностью.
Рабочая точка насоса должна быть максимально близко к точке максимального КПД. Это требование необходимо обеспечить в том числе и при изменении характеристики системы во времени за счет применения различных способов регулирования.
Это требование относится и к электродвигателям и частотным преобразователям.

На уровне элементов необходимо обеспечить подбор и работу всех элементов с максимальной эффективностью.
Эффективность работы различных элементов насосной системы может существенно различаться в зависимости от положения рабочей точки (режима работы) на характеристиках.
Как правило, электродвигатели не рекомендуется эксплуатировать при нагрузке ниже 30% от номинальной.
Насосы следует эксплуатировать вблизи точки максимального КПД и в пределах рабочего диапазона. Работа в дали от точки максимального КПД увеличивает затраты на электроэнергию. Это требование необходимо обеспечить в том числе и при изменении характеристики системы во времени за счет применения различных способов регулирования.
Следует также отметить, что различные типы электродвигателей могут существенно различаться по эффективности.

Характеристика системы изменилась со временем. Первоначальная характеристика - 1 . Новая характеристика системы - 2. Насос работает неэффективно. рассмотрим два варианта решения проблемы - применение Частотного регулирования, замена старого насоса на насос с требуемыми параметрами.

Условия задачи:

1. Установлен насос на параметры: Q=2600 м3/ч, Н=50 м, КПД насоса = 87,6%; Потребляемая мощность – 404 кВт. КПД двигателя = 95%.
2. Со временем водопотребление сократилось в 2 раза. Необходимо обеспечить: Q=1300 м3/ч, Н=50 м.

Условия задачи:

1. Установлен насос на параметры: Q=2600 м3/ч, Н=50 м, КПД насоса = 87,7%; Потребляемая мощность – 404 кВт. КПД двигателя = 95%.
2. Со временем водопотребление сократилось в 2 раза. Необходимо обеспечить: Q=1300 м3/ч, Н=50 м. Наработка в год – 8000 ч. Стоимость кВт*ч = 7 у.е.

ΔP=P1.вар.1 - P1.вар.2 =272-216=56 кВт
ΔP =56*8000 *7 = 3 136 000 у.е.
Разница за 10 лет - 31,36 млн. у.е.