Siurbliai

SIURBLIAI IR SIURBLIŲ SISTEMOS

Bendri faktai apie siurblius:

1. Siurbliai suvartoja apie 10% viso pasaulio elektros energijos.
2. 2 iš 3 siurblių neefektyviai naudoja energiją.
3. Dažniausiai siurbliai švaisto energiją 95% darbo laiko.
4. Daugiau kaip 20% visos variklių sunaudojamos energijos Europoje naudojama siurbliuose.
5. Pakeitus siurblius į energiją taupančius, galime sutaupyti tiek energijos, kiek suvartoja milijardas gyventojų.
6. Vidutiniškai siurblių optimizavimas atsiperka nuo 1 iki 5 metų.

Siurbliais vadinamos hidraulinės mašinos, kurios mechaninę arba kitokią energiją paverčia skysčio tekmės energija. Mechaninė energija yra sukuriama elektros variklio , vidaus degimo variklio, vėjo pagalba varomi mechaniniai siurbliai : stūmokliniai, išcentriniai, sūkuriniai, ašiniai, diafragminiai ir kiti siurbliai

Siurblių sistemų energijos vartojimo efektyvumo priemonės

Vertinant siurblio energijos vartojimo efektyvumo didinimo galimybes įrenginyje, kaip ir variklių atveju, svarbu laikytis sisteminio požiūrio. Pavyzdžiui, nors atskiras siurblys gali veikti efektyviai, jis gali generuoti didesnį srautą, nei reikia sistemai tam tikrai programai, taigi ir energijos švaistymui. Taigi svarbu įvertinti ne tik individualius siurblio efektyvumus, bet ir įvertinti, kaip gerai eksploatuojami įvairūs visos siurblio sistemos komponentai .

Taip pat svarbu atsižvelgti į tai, kad pradinė siurblio kapitalo kaina paprastai yra tik nedidelė viso jo gyvavimo ciklo išlaidų dalis. Apskritai, techninės priežiūros išlaidos ir energijos sąnaudos sudaro žymiai didžiausią visos siurblio gyvavimo ciklo sąnaudų dalį. Kai kuriais atvejais energijos sąnaudos gali sudaryti iki 90% visų siurblio savikainos išlaidų . Taigi sprendimas dėl kapitalo investavimo į siurblinę turėtų būti grindžiamas prognozuojamomis energijos ir priežiūros išlaidomis, o ne tik pradinėmis kapitalo sąnaudomis. Pagrindiniai siurblio sistemos komponentai yra siurbliai, pavaros varikliai, vamzdynų tinklai, vožtuvai ir sistemos valdikliai. Toliau aprašomos kai kurios svarbiausios šiems komponentams ir siurblių sistemoms taikomos energijos vartojimo efektyvumo priemonės.

Svarstant įrenginio siurblių sistemų energijos vartojimo efektyvumo didinimą, svarbu atsižvelgti į „sistemų požiūrį“. Sistemų metodas siekia optimizuoti visų variklinių sistemų t.y. elektros variklių, pavarų, varomų įrenginių ( pvz., siurblių, ventiliatorių, suspausto oro kompresorių energijos vartojimo efektyvumą),  bei jų valdymo įtaisų, o ne tik elektros variklių, kaip atskirų komponentų, energijos vartojimo efektyvumą.

Sisteminis metodas paprastai apima šiuos veiksmus:

• 1 – visi įrenginių varikliai ir variklinės pavaros turėtų būti identifikuoti.
• 2 – kiekvienos variklio darbo sąlygos ir specifikacijos turėtų būti dokumentuojamos, kad būtų galima nustatyti esamą sistemų inventorių.
• 3- reikia įvertinti variklinių sistemų poreikius ir faktinį naudojimą, siekiant nustatyti, ar varikliai yra tinkamo dydžio ir ar kiekvienas variklis atitinka savo varomosios įrangos poreikius.
• 4 – turėtų būti renkama informacija apie galimą variklių sistemų remontą ir atnaujinimą, įskaitant ekonomines sąnaudas ir naudą, susijusią su remonto ir patobulinimų įgyvendinimu, kad būtų galima priimti sprendimus dėl energijos vartojimo efektyvumo didinimo. Jei bus vykdomi atnaujinimai, modernizuotų variklių sistemų veikimas turėtų būti stebimas siekiant nustatyti faktines sąnaudų taupymo galimybes

GALIMŲ TAUPYMO PRIEMONIŲ DETALESNIS APRAŠYMAS

Daugelyje įmonių siurbliai yra ypač svarbūs. Šie varikliniai įrenginiai suvartoja labai didelę dalį elektros energijos. Pvz.: siurbliai plačiai naudojami vandens ir kitų skysčių transportavimo operacijose, įvairių skystų produktų transportavimui tarp procesų ir pačių procesų cirkuliavimui. Tyrimai parodė, kad net 20% sunaudojamų siurblinių energijos gali būti sutaupyta keičiant siurbimo įrangą ir (arba) siurblio valdymo sistemas

Siurblio sistemos priežiūra

Nepakankama techninė priežiūra gali sumažinti siurblio sistemos efektyvumą, sukelti siurblių nusidėvėjimą greičiau ir padidinti siurbimo energijos sąnaudas. Siurblių sistemos priežiūros programos įgyvendinimas padės išvengti šių problemų, palaikant siurblius optimaliai. Be to, pagerinus siurblių sistemos priežiūrą, siurblio sistemos energijos taupymas gali siekti nuo 2% iki 7% . Kieto siurblio sistemos techninės priežiūros programa paprastai apima šias užduotis:

• Susidėvėjusių darbaračių keitimas.
• Guolių tikrinimas ir remontas.
• Metinis ar pusmetinis guolių tepimas, keitimas.
• Sandarinimo tarpinių tikrinimas ir keitimas. Leistinas sandarinimo tarpinių nuotėkis paprastai yra nuo 2 iki 60 lašų per minutę.
• Mechaninių sandariklių tikrinimas ir keitimas. Leistinas nuotėkis paprastai yra nuo 1 iki 4 lašų per minutę.
• Dėvėkite žiedą ir darbaratį. Siurblio efektyvumas mažėja 1% iki 6%, kai darbaračiai yra mažesni už maksimalų skersmenį ir padidėja susidėvėjimo žiedo tarpai.
• Siurblio / variklio reguliavimo patikrinimas.
• Variklio būklės patikrinimas, įskaitant variklio apvijų izoliaciją.

Siurblio sistemos stebėjimas.

Stebėsena gali būti naudojama kartu su tinkama techninės priežiūros programa, kad būtų galima nustatyti siurblio sistemos problemas, kol jos nepadidins svarbiausių eksploatacinių problemų arba įrangos remonto. Stebėjimą galima atlikti rankiniu būdu periodiškai (pvz., Atliekant reguliarius guolių alyvos tyrimus, siekiant nustatyti guolio nusidėvėjimą arba naudojant infraraudonųjų spindulių skenavimą, kad būtų galima nustatyti pernelyg didelę šilumos kiekį), arba gali būti atliekamas nuolat naudojant jutiklių tinklus ir duomenų analizės programinę įrangą (pvz., Naudojant akselerometrus, skirtus aptikti neįprastos sistemos vibracijos) (US DOE 2006f). Stebėsena gali padėti efektyviai veikti siurblių sistemoms, aptikus sistemos užsikimšimus, darbaratį, sugedusį siurblį, užsikimšusius arba užpildytus siurblius ar vamzdžius, siurblio nusidėvėjimą ir, jei reikia nustatyti siurblio tarpą. Apskritai, gera siurblio stebėjimo programa turėtų apimti šiuos aspektus:

•  Monitorinis  stebėjimas.
• Vibracijos analizė
• Termodinaminis stebėjimas.
• Skirstymo sistemos arba užteršimo paskirstymo sistemos patikrinimas
• Srovės arba galios stebėjimas.
• Slėgio ir srauto stebėjimas).

Efektyvus siurblio parinkimas ir naudojimas

Geriausias (aukščiausias) efektyvumo taškas: Kinetinė energija, kurią sukuria siurblys, niekada nekonvertuojama 100% efektyvumu į slėgio energiją. Nuostoliai visada patiriami dėl trinties sandarikliuose, guolių trinties, pumpuojamo skysčio trinties darbo rate ir kt. Aukščiausias efektyvumo taškas – yra siurblio tūrinis našumas, kuriam siurblys buvo suprojektuotas siekiant kaip galima daugiau paversti kinetinės energijos į slėgio energiją

Pagrindiniai rodikliai nurodantys siurblio parametrus

Trumpai tariant, siurblio darbo kreivė yra grafinis siurblio našumo vaizdas, pagrįstas gamintojo atliktais bandymais. Kiekvienas siurblys turi savo siurblio našumo kreivę. Tai pagrįsta siurblio galia ir sparnuotės dydžiu bei forma.

Suprasdami bet kurio siurblio darbo (našumo) kreivę, galite suprasti to siurblio veikimo ribas. Veikimas virš nurodyto diapazono ne tik sugadins siurblį, bet ir sukels nereikalingą prastovą.

Pakėlimas, QH kreivė  –  QH kreivė parodo, kokį pakėlimo aukštį siurblys gali užtikrinti esant tam tikram našumui (srautui).

•  Pakėlimas (pakėlimo aukštis) – H :  skysčių mechanikos terminas, reiškiantis skystyje sukauptą energiją dėl slėgio, kuriuo jis yra veikiamas. Matuojamas kaip skysčio ilgis, kur 10 metrų etaloninė vertė lygi vienai atmosferai arba 1 barui. Siurblių darbo kreivėse žymima H raide.

• Našumas (srautas) – Q : siurblio skysčio tūrio matavimas. Dažnai nurodoma litrais per minutę (l/min), litrais per sekundę (l/s) ir kubiniais metrais per valandą (m3/val.). Siurblių darbo kreivėse žymima Q raide.

Efektyvumas, η-kreivė    – Efektyvumas yra tiekiamos energijos ir faktiškai sunaudotos galios santykis.

Siurblių pasaulyje ηP efektyvumas yra santykis tarp galios, kurią siurblys tiekia vandeniui (PH) ir galios tiekiamos velenui (P2):

Kur:  ρ yra skysčio tankis, kg/m³; g yra gravitacijos pagreitis, m/s²; Q yra debitas, išreikštas m³/h, o H – pakėlimas, m.Vandeniui, kurio temperatūra 20°C ir kurio matavimo Q yra m³/h, o H – m, hidraulinę galią galima apskaičiuoti taip:

Kaip matyti iš efektyvumo kreivės, efektyvumas priklauso nuo siurblio veikimo taško. Dėl to svarbu pasirinkti siurblį, kuris atitiktų srauto reikalavimus, ir užtikrintų, kad siurblys veiktų efektyviausiame našumo (srauto) plote.

Energijos sąnaudos, P2 kreivė

Ryšys tarp siurblio sunaudotos energijos ir našumo (srauto) parodytas  pav. Daugumos išcentrinių siurblių P2 kreivė yra panaši į kreivę, pavaizduotą  pav., kur P2 vertė didėja didėjant našumui.

NPSH kreivė (grynasis teigiamas įsiurbimo aukštis) – Siurblio NPSH vertė yra mažiausias absoliutus slėgis, kuris turi būti siurblio įsiurbimo pusėje, kad būtų išvengta kavitacijos. NPSH vertės matuojamos [m] ir priklauso nuo našumo (srauto). Kai našumas padidėja, padidėja ir NPSH vertė.

• N.P.S.H.A:Turimas grynasis įsiurbimo aukštis, kurį galima naudoti, norint išvengti kavitacijos siurblyje. Tai apibrėžiama kaip statinio pakėlimo aukščio ir paviršiaus slėgio aukščių suma, iš kurio atimamas siurbiamo skysčio garų slėgis, trinties nuostoliai dėl vamzdynų, vožtuvų ir jungiamųjų detalių.
• N.P.S.H.R:Grynas teigiamas įsiurbimo aukštis, reikalingas tam, kad siurblys nekavituotų. Siurblio charakteristika. Gamintojo apskaičiuota vertė pumpuojant šaltą vandenį.

Kavitacija: skysčio srauto žemose slėgio srityse susidarantys dujų, garų burbuliukai, kurie patekę į siurblio aukšto slėgio sritis, sprogsta sudarydami smūgines bangas. Prarandamas našumas, kyla triukšmas ir siurblio darbinių dalių sugadinimas.

Išcentrinio siurblio veikimą parodo eksploatacinių charakteristikų rinkinys

Išcentrinio siurblio veikimą parodo eksploatacinių charakteristikų rinkinys. Išcentrinio siurblio našumo kreivės parodytos  paveiksle. Pakėlimas, sunaudota energija, efektyvumas ir NPSH (įsiurbimo aukštis) parodyti kaip srauto funkcija.

Paprastai duomenų lapuose esančios siurblio kreivės apima tik dalį siurblio charakteristikų. Dėl šios priežasties energijos suvartojimas, P2 reikšmė, kuri nurodyta duomenų lapuose, apima tik siurbliui tiekiamą energiją (žr. paveikslą). Tas pats pasakytina apie efektyvumo vertę, kuri apima tik dalį siurblio (η = ηP). Kai kurių tipų siurbliuose su įmontuotu varikliu, o ir su įmontuotu dažnio keitikliu, pavyzdžiui, siurbliuose su pastoviu varikliu, energijos kreivė ir η-kreivė apima ir variklį, ir siurblį. Šiuo atveju tai yra P1 vertė, į kurią reikia atsižvelgti.Paprastai siurblio kreivės apskaičiuojamos pagal ISO 9906 A priedą, kuriame nurodomi kreivės nuokrypiai:• Q +/- 9%;• H +/- 7%;• P + 9%;• η-

Įvertinti ar siurbliai dirba aukščiasio efektyvumo zonoje

Paprastai tariant, geriausias efektyvumo taškas yra maždaug 70-85 procentai nuo siurblio kreivės pradžios. Svarbu atkreipti dėmesį, kad siurblys turėtų būti eksploatuojamas geriausio efektyvumo taške arba netoli jo. Aukščiausias efektyvumo taškas paprastai nurodomas siurblio naudojimo instrukcijoje arba pačioje siurblio darbo kreivės diagramoje. Neretai gamintojai aukščiausio efektyvumo darbo tašką nurodo vardinėje plokštelėje esančioje ant siurblio.

Siurblio darbo kreivės pavyzdys pateiktas žemiau. Kaip matyti iš pavyzdžio, siurbliui dirbant aukščiausiame efektyvumo taške (naudingo veikimo koeficientas – 66%), našumas Q – 130m³/h, pakėlimas H – 130m.

Svarbu pažymėti, kad efektyvumas nėra vienintelė priežastis, dėl kurios aukščiausias efektyvumo taškas turėtų būti tinkamiausias veikimo taškas, nors didesnis hidraulinis efektyvumas reiškia mažesnes sąnaudas pumpuojamo skysčio litrui (kubui) .

Kai siurblys pastoviai veikia kuo arčiau jo aukščiausio efektyvumo taško, tuo mažesnė gedimo tikimybė, todėl tikėtina, kad jo eksploatavimo trukmė bus ilgiausia. Ilgesnis siurblio eksploatavimo laikas be remonto reiškia – mažesnes sąnaudas ir trumpesnį jo atsipirkimo laiką. Naudodami siurblį sąlygomis kuo arčiau siurblio aukščiausio efektyvumo taško, jūs patirsite mažesnes eksploatavimo sąnaudas ir mažesnes priežiūros/keitimo išlaidas

Siurblių efektyvumą didinančios priemonės

Valdymo sistemos tobulinimas

Kontrolės sistemos gali padidinti siurblio sistemos energijos vartojimo efektyvumą, automatiškai išjungdamos siurblius, kai sumažėja paklausa, arba, alternatyviai, įjungiant siurblius budėjimo režimu sumažintomis apkrovomis, kol paklausa padidės.

2000 m. „Cisco Systems“ atnaujino savo fontano siurblių valdymą, kad siurbliai būtų automatiškai išjungiami per didžiausią elektros energijos paklausą. Belaidė valdymo sistema galėjo vienu metu kontroliuoti visus siurblius. Projektas sutaupė 32 000 ir 400 000 kWh per metus, taigi 61,5 proc. Sutaupyta viso fontano siurblių energijos suvartojimo (CEC 2002b). Su bendra kaina $ 29,000, paprastas atsipirkimo laikotarpis buvo 11 mėnesių. Be energijos taupymo, projektas sumažino techninės priežiūros išlaidas ir padidino siurblio sistemos įrangos tarnavimo laiką.

Siurblio galios poreikio sumažinimas.

Svarbus sistemos požiūrio elementas yra sumažinti siurblio poreikį, geriau suderinant siurblio reikalavimus iki galutinio naudojimo apkrovų. Du efektyvūs siurblio poreikio mažinimo būdai yra laikymo rezervuarų naudojimas ir šalutinių kilpų pašalinimas. Laikymo bakai gali būti naudojami siurblio srautams išlyginti per gamybos ciklą, o tai leidžia efektyviau naudoti siurblius sumažintu greičiu ir leisti sutaupyti 10–20% energijos . Laikydami rezervuarus ir taip pat gali sumažėti poreikis pridėti siurblio pajėgumą. Pašalinus apėjimo kilpas ir kitus nereikalingus srautus taip pat gali būti sutaupyta 10–20% energijos. Kitos efektyvios siurblio paklausos mažinimo strategijos apima proceso statinio slėgio sumažinimą, vamzdžių sistemos pakilimo padidėjimą ir purškimo purkštukų greičio sumažinimą.

Darbo rato korekcija

Darbo ratas: siurblio dalis, kuri pritvirtinama prie besisukančio veleno ir paverčia judesio energiją į skysčio pumpavimą.

Darbo rato  apdirbimas – tai darbinio sraigto (sparnuočių) skersmens sumažinimo per apdirbimo procesą, kuris sumažins siurblio pridėtą energiją sistemos skysčiui. Reikia įvertinti darbaratį, kai atsiranda bet kuri iš šių sąlygų:

• Daugelis sistemos apėjimo vožtuvų yra atidaryti, o tai rodo, kad sistemos įranga turi srauto perteklių.
• Norint kontroliuoti srautą per sistemą ar procesą, reikia pernelyg didelio droselio.
• Didelis triukšmo ar vibracijos lygis rodo pernelyg didelį srautą.
• Siurblys veikia toli nuo vartotojo taško.

Darbo rato apdirbimas yra šiek tiek mažiau veiksmingas nei mažesnio siurblio pirkimas iš siurblio gamintojo, tačiau gali būti naudingas, kai artimiausio galimo dydžio darbaratis yra per mažas tam tikram siurblio apkrovai. Energijos taupymas, susijęs su siurbimo veleno  apdirbimu , priklauso nuo siurblio galios, sistemos srauto ir sistemos slėgio reguliavimo galvutės, tačiau yra maždaug proporcingas skersmens sumažinimo kubui . Papildomas surbimo veleno apipjaustymo privalumas yra siurblio eksploatavimo ir priežiūros išlaidų sumažėjimas.

Siekiant sumažinti energijos suvartojimą ir pagerinti alaus aušinimo procesą, „Stroh“ alaus daryklos bendrovė analizavo glikolio cirkuliacijos sistemą, naudojamą alaus produktų aušinimui partijoje „G. Heileman Division“ alaus darykloje „La Crosse“, Viskonsine. Paprastai nupjaustant siurblio darbaračio skersmenį ir visiškai atidarius išleidimo  vožtuvą, aušinimo cirkuliacijos sistemos energijos naudojimas buvo sumažintas 50%, todėl per pirmuosius metus sutaupyta 19 000 JAV dolerių. Su 1500 dolerių kaina, paprastas šios priemonės atsipirkimo laikotarpis buvo maždaug vienas mėnuo .

Keli siurbliai kintamoms apkrovoms

Naudojant kelis lygiagrečiai sumontuotus siurblius, gali būti ekonomiškai efektyvus ir energiją taupantis sprendimas siurblių sistemoms su kintama apkrova. Pagal galimybes vieno iš lygiagretaus siurblio atjungimas padidina siurblinės darbo patikimumą dėl darbinio laiko  resurso sutaupymo , ir dažnai gali sumažinti siurblio sistemos elektros energijos sunaudojimą 10% iki 50% labai kintantiems kroviniams . Lygiagretūs siurbliai dažnai susideda iš didelio siurblio, kuris veikia didžiausio paklausos laikotarpiu, ir mažo siurblio, kuris veikia mažo apkrovimo sąlygomis. Kadangi mažo galingumo siurblys yra tinkamas normaliam sistemos veikimui, ši konfigūracija veikia efektyviau nei sistema, kuri remiasi dideliu siurbliu, kad būtų galima valdyti srautus gerokai mažesnius už optimalų pajėgumą.

Pavyzdžiui, vienas Suomijos celiuliozės ir popieriaus gamyklos atvejo tyrimas parodė, kad įdiegus mažesnį siurblį lygiagrečiai su esamu didesniu siurbliu, kad vanduo iš popieriaus mašinos būtų perpumpuojamas į dvi talpyklas, elektros sąnaudos sutaupė 36,500 dolerių per metus. tik 6 mėnesių atsipirkimo laikotarpis .

Venkti droselio vožtuvų

Droseliniai vožtuvai ir apėjimo kilpos – tai pernelyg didelių siurblių indikacijos, taip pat siurblio sistemos konstrukcijos nesugebėjimas efektyviai pritaikyti apkrovos svyravimus ir visada turėtų būti vengiama. Siurblio paklausos mažinimas, valdikliai, sparnuotės apipjaustymas ir kelių siurblių strategijos (visos anksčiau aptartos šiame skyriuje) visada turėtų būti efektyvesnės energijos srautų valdymo strategijos, nei droselio vožtuvai.

Diržinių pavarų keitimas

 Diržinių pavarų  pakeitimas tiesioginėmis movomis leidžia sutaupyti maždaug 1% energijos.

Sumažinti nuostolius vamzdynuose.

Trinties dydis: jėga (slėgis), reikalinga trinčiai įveikti, kurią lemia sistemos vamzdžių, jungiamųjų detalių, siurblių vidus.

Vamzdžių trinties nuostoliai (hidrauliniai nuostoliai): pakėlimo nuostoliai, susidarantys dėl trinties tarp pumpuojamo darbinio skysčio ir vamzdžių, ir jungčių sienelių.

Vamzdžiai, kurie yra per maži reikiamam srauto greičiui, gali žymiai padidinti siurbimui reikalingą energijos kiekį, lygiai taip pat, kad geriamojo gėrimo per mažą šiaudą reikia daugiau siurbti. Jei įmanoma, galima padidinti vamzdžių skersmenis, kad būtų sumažintas siurbimo energijos poreikis, tačiau energijos taupymas dėl padidėjusių vamzdžių skersmenų turi būti suderintas su padidintomis vamzdynų sistemos komponentų sąnaudomis. Didėjantys vamzdžių skersmenys greičiausiai bus ekonomiški tik tada, kai bus atlikti didesni siurblių sistemos modernizavimo projektai.

Reguliuojamo greičio pavaros (RGP)

Siurbliai, turintys labai skirtingas paklausos sąlygas, dažnai yra geri kandidatai į RGP. Pakeitus siurblio sistemos poreikius, RGP reguliuoja siurblio greitį, kad atitiktų šį poreikį, taigi taupant energiją, kuri kitaip būtų prarasta droseliui ar apėjimui. Dėl šios priežasties sutaupytos energijos ir priežiūros sąnaudos dažnai gali pateisinti investicines sąnaudas RGP. Tačiau RGP nėra praktiška visoms siurblio sistemų taikomosioms programoms, pvz., Siurblių sistemoms, kurios veikia esant aukštam statiniam slėgiui, ir toms, kurios veikia ilgą laiką esant mažai srautui .