0

г. Москва, ул. Зорге
д. 15, корп. 1

+7 (495) 727-27-11

Пн-Пт с 9:00 до 18:00

info@pumps-seals.ru

Помощь и вопросы

Обратный звонок
Обратный звонок

ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Часть 1 

Практический опыт доработки насосов ЦТП и очистных сооружений


 Аннотация

     

      Центробежные и другие насосы, перекачивающие жидкости в водопроводном и отопительном хозяйстве, а также на очистных сооружениях, очень часто выбираются с запасом по напору, который иногда вдвое превышает потребности технологии перекачивания. В связи с этим особенно в начале эксплуатации новых установок «сжигают» электродвигатели и ломают задвижки. Технологический процесс налаживается с трудом, что приводит к недостаточному качеству предусмотренных проектами технологических процедур.
      При этом на некоторых позициях возникает двух-, трехкратный перерасход электроэнергии против необходимого.
    В первой части статьи описывается реальный производственный опыт по устранению указанных «излишеств». В результате работ общее потребление электроэнергии снижается на 15-20% и увеличивается ресурс оборудования.
      Статья предназначена для публикации в журнале «Насосы & оборудование».
      Повышением эффективности самих насосов и насосных агрегатов разработчики и изготовители занимаются с момента изобретения центробежных насосов.
      Совершенствуются методы проектирования, литья, штамповки, сварки, механообработки. Внедряются более точные и удобные средства измерения геометрии проточной части, новые методы испытаний. Словом, как и в других областях техники, предела совершенству нет. Уже давно работают насосы, у которых КПД равен 85-90%. Эти насосы комплектуются электродвигателями с КПД 85-94%.
       А как же используются эти достижения в самых массовых областях применения насосов: в отоплении, водоснабжении и в канализации?
       К сожалению, практически ежедневно вспоминается поговорка о том, что «гвозди можно забивать и микроскопом».
      На деревообрабатывающем заводе в Москве отопление двух групп зданий оборудовано новейшими немецкими котлами. В одном ЦТП (Центральный Тепловой Пункт) сжигается газ из городской сети, в другом – отходы деревообработки. К одному из котлов подключены новейшие циркуляционные насосы фирмы «Вило» с двигателями 15 кВт, к другому – с двигателями 22 кВт. И в той, и в другой системе «сожгли» по одному двигателю. После этого купили новые агрегаты и , наконец, «догадались», что двигатели «не сгорят», если в контурах циркуляции уменьшить подачу. Но если прикрывать поворотный кран только на нагнетании, он сильно «свистит». В результате механик прикрыл поворотные краны и на всасывании, и на нагнетании. Для измерения тока двигателей установили щитовые амперметры. Теперь 50% напора насосов тратится зря, но двигатели «не сгорают».
      В ЦТП Академии образования установили циркуляционные импортные центробежные насосы мощностью по 7,5 кВт. После запуска первого агрегата звонят: «Вы продали нам негодные насосы, оба двигателя перегреваются». При выезде на место выяснилось, что в ЦТП нет устройств для подключения манометров, чтобы по перепаду давления на насосе можно было судить о подаче насоса, а у монтажников и электрика нет токоизмерительных клещей для проверки тока в двигателе.
      После того, как прикрыли поворотный кран на нагнетании, двигатель насоса «остыл». Проверили «на ощупь» температуру радиаторов в помещениях Академии. Практически нагрев радиаторов не изменился. Узнать, кто и как выбирал насосы для системы, не удалось. От предложения обточить рабочие колеса для снижения напора насосов и потребляемой мощности прораб отказался, а усилия наладчиков были направлены на установку ограничителей положения рукояток поворотных кранов. В таком виде система и была сдана в эксплуатацию.
      В ЦТП Сетуньских очистных сооружений «сожгли» двигатель мощностью 7,5 кВт, вращавший один из циркуляционных центробежных насосов К 45/30. Никаких средств измерений режима насоса и двигателя проектировщик «Мосводоканалпроект» не предусмотрел (объект спроектирован в 1970е годы, а строительство велось, в основном, в 80-е годы). Запуск сооружений в работу состоялся в 1993 году. Персонал набрали новый, почти незнакомый с эксплуатацией насосов.
       Времени для расчетов тепловой системы и денег на покупку нового двигателя не было. Для того, чтобы на зиму не остаться без резервного циркуляционного насоса, сняли один из бездействующих насосов К8/18 с двигателем 1,5 кВт. После его ревизии и устранения многочисленных дефектов ( о чем можно написать отдельную статью) насос был подключен к контуру циркуляции. В трубопроводы врезали штуцеры для манометров на входе в насос и на выходе из него. Насос был запущен. Перепад давления на насосе оказался около 1 кг/см2 , что соответствовало, судя по характеристике, подаче 18 м 3 /ч. Ток в двигателе по измерению клещами был меньше номинального. Изменения теплового режима в помещениях при подключении маленького насоса не было замечено. Поскольку при эксплуатации маленького насоса мощность из сети потреблялась на 5,5- 6 кВт меньше, то насос К 8/18 в дальнейшем работал как основной, а предусмотренный проектом ЦТП второй насос К45/30 использовался (после подключения к нему манометров) в качестве только резервного при обслуживании маленького насоса.
      В Сетуньских очистных сооружениях практически на всех стадиях перекачивания стоков были предусмотрены насосные агрегаты с завышенными напорами. На откачке из песколовок установлены насосы СД 450/22,5 с двигателями 75 кВт при 960 об/мин. При расчетной подаче 500 м3 /ч по характеристике напор насоса - около 22 метров. Разница отметок при перекачивании из песколовок в отстойники составляет всего 8 метров. При больших диаметрах сравнительно коротких нагнетательных трубопроводов, по расчету, гидравлические потери в трубах ничтожно малы. При первых пусках насосов раздавался грохот, который неопытные операторы принимали за шум в подшипниках насоса ( во время строительства насосную затопило, а ревизия насосов была сделана кое-как ). После того, как сильно прикрыли нагнетательную задвижку, грохот прекратился. И тогда стало понятно, что дело не в подшипниках, а ситуация возникла из-за подачи намного большей допустимой.
       После врезки штуцеров, изготовления отдельных стоек и демпфирующих бачков были подключены манометры. И с тех пор операторы, прикрывая нагнетательные задвижки, стали устанавливать режимы насосов по давлению нагнетания (около 2 кг/см2 ). То, что при этом агрегат потреблял почти вдвое больше электроэнергии, чем необходимо, никого не волновало. Важно было, что первая ступень перекачивания заработала в приемлемом режиме.
     На откачке стоков из отстойников в кварцевые фильтры установлены насосы Д 1200-65 c двигателями 110 кВт при 960 об/ мин. Номинальный напор насоса около 30 метров. Разница высотных отметок перекачивания не превышала 7 метров при малых гидравлических потерях в трубах, т.е. превышение напора, создаваемое насосом над необходимым, составляло около 20 метров (примерно 200%). Нагнетательные задвижки на этих насосах уже изначально сильно прикрывались, чтобы не происходило переполнения фильтров.
      Манипуляции с нагнетательными задвижками здесь были особенно трудны, т.к. дросселировался излишний напор 20 метров при диаметре труб 350 мм. Операторы должны были закрывать задвижку на нагнетании перед остановкой насоса и открывать ее после следующего запуска двигателя. Но вскоре операторы сообразили, что можно производить откачку «до срыва», т.е до полного опорожнения резервуара на всасывании и падения давления после насоса. Тогда нагнетательная задвижка двигателя легко закрывается при отключении двигателя.
      По началу все было благополучно. Но со временем после отключения двигателей насосы и трубопроводы стали иногда сотрясать гидравлические удары. Когда эти удары стали почти повседневными, выяснилось, что их причина заключается «в зависании» затворов нагнетательных обратных клапанов. Подшипники скольжения затвора, омываемые довольно грязной жидкостью, засоряются и препятствуют закрытию затвора под действием своего веса. И только разгоняющийся обратный поток в длинном нагнетательном трубопроводе захлопывает затвор.
      После демонтажа каждого клапана (а они установлены «в распор» между элементами трубопровода, так что невозможно вставить прокладки) удалили грязь из подшипников. На какое-то время гидравлические удары прекратились. В дальнейшем пришлось реконструировать клапаны так, чтобы промывать подшипники без демонтажа.
      Этот опыт показал, что излишки напора насоса на этой позиции не только затрудняют эксплуатацию, не только вызывают потери электроэнергии, но и могут привести к повреждению оборудования.
      Для промывки песка в кварцевых фильтрах установлены насосы Д 2000-21 c двигателями 160 кВт при 960 об/мин. Разница высотных отметок перекачивания не превышает 7 метров. В отсутствие расходомера и манометров для контроля режима по перепаду давления на насосе подача воды в начале эксплуатации на промывку была настолько большой, что фильтрующий песок уносился из фильтров вместе с грязью. В емкости для грязной воды образовались целые «барханы» высотой до 0,5 метра. Грязный песок пришлось откачивать и вывозить с помощью илососа. Кроме того, появилась необходимость в дополнительной покупке песка. Но карьер с песком нужного состава оказался закрытым. Таким образом, и здесь встал вопрос о более точном регулировании подачи насосов хотя бы с помощью задвижек.
      Между тем, на всех описанных стадиях перекачивания начали одна за другой выходить из строя плоско – параллельные задвижки, которыми, в принципе, не следует дросселировать излишки напора. «Падали блины», ломались маховики, которые иногда закрывали с применением рычагов. Ремонтники только и были заняты восстановлением задвижек.
      Словом, на трех главных стадиях перекачивания остро встал вопрос о необходимости снижения напора насосов, излишки которого явно мешали нормальной работе. Понятно, что денег на оплату экспертов и консультантов не было.
      Из теории центробежных насосов известно, что для снижения напора насоса можно обточить рабочее колесо или снизить частоту вращения двигателя. В то время из-за дороговизны и ненадежности нельзя было применить частотные преобразователи, которые были в продаже. Да и сейчас преобразователи недешевы. 
       Руководители предприятия, когда-то изучавшие теорию насосов, но уже забывшие ее, графические характеристики насосов воспринимали с трудом. Обточку колес поначалу категорически запретили. Основной и единственный аргумент: «обточишь – потом не приставишь. А вдруг не получится?»
      К счастью, на других очистных сооружениях нашелся неиспользуемый насос СД 450/22,5 "а" с колесом меньшего диаметра, который, судя по характеристике, при расчетной откачке из песколовок 500 м3 /ч мог обеспечивать напор 16-16,5 метра вместо 22. Руководство разрешило заменить колесо одного из насосов на колесо меньшего диаметра от бездействующего насоса. После замены колеса управлять насосом стало гораздо легче. Аварии задвижек на этой позиции прекратились. Потребляемая электроэнергия на этом насосе с 60 кВт сократилась до 47, т.е более чем на 20%. В принципе, можно было бы произвести обточку колеса до пределов, допускаемых характеристикой насоса СД 450/22,5 "б". Тогда напор насоса снизился бы до 13 метров, уменьшив потребляемую мощность до 40 кВт. Но этого сделано не было.
      Однако, данный опыт показал руководству, что теория «работает». Поэтому было получено разрешение на обточку рабочего колеса насоса Д1250-65, подающего стоки из отстойников на кварцевые фильтры. Обточка была произведена в соответствии с данными паспорта с диаметра 460 мм до диаметра 390 мм, соответствующего характеристике насоса Д1250-65«б». И вместо 30 метров насос стал создавать напор 18 метров.
      Мощность на валу при этом снизилась с 65 кВт до 40 кВт. Если бы в паспорте была характеристика для насоса с колесом, имеющим диаметр, например, 350 мм, то можно было еще больше обточить колесо и получить, по расчету, напор около 14 метров при необходимых 10 метрах. Т.е. еще оставался бы запас на регулировку задвижкой. Мощность на валу еще уменьшилась бы на 12-15 кВт.
      Поскольку два опыта доработки насосов оказались удачными, было получено разрешение на доработку одного «промывного» насоса Д2000-21. В этом случае понадобились характеристики насоса с обточками колес не только при 960 об/мин, но и при 730 об/мин. Они нашлись в каталоге насосов типа «Д» Сумского завода «Насосэнергомаш» Двигатель насоса 160 кВт при 960 об/мин был заменен двигателем мощностью 37 кВт при 730 об/мин от неиспользуемого водокольцевого вакуум-насоса, предназначенного для работы с барабанным вакуум-фильтром. При доработке не только обточено рабочее колесо, но и изготовлена подставка для двигателя меньшего габарита, а также переделана полумуфта, насаживаемая на вал двигателя. В результате доработки напор насоса снизился с 25 до 11 метров. Регулирование насоса упростилось. Выноса песка и аварий задвижек больше не было. Агрегат также укомплектован манометром для настройки режима.
         Опыт доработки трех насосных агрегатов в целях снижения их напоров показал:
1) Излишки напора насосов против потребности технологии не только ведут к излишней трате энергии, но и к нарушениям технологического процесса, к поломкам и к простою оборудования для ремонтов.
2) Руководство заинтересовано в снижении электропотребления в последнюю очередь. Главным показателем, интересующим руководство, является безотказная и правильная работа оборудования, а так же снижение объема ремонта. До некоторой степени – снижение травмоопасности при работе с задвижками, установленными довольно высоко.
3) Руководителей предприятия, в принципе, можно научить разбираться в характеристиках насосных агрегатов. Т.е они обучаемы.
4) Для них характеристика насоса – это охранный документ. Если что-то не получилось бы, руководитель может «прикрыться» ею.
5) Проведенные доработки по диаметрам колес и частоте вращения выполнялись до минимально рекомендуемых в паспортах насосов. Если бы в паспортах были указаны характеристики для еще меньших диаметров рабочих колес, можно было бы получить агрегаты с напором еще более приближенным к необходимому для технологии.
6) Перечисленные выше доработки насосов выполнялись силами ремонтников и операторов сооружений. Во внешний мир не было истрачено ни копейки.
7) При доработке насосов слесари и операторы более подробно разобрались в их конструкции, изготовили несколько приспособлений для удобного демонтажа и монтажа. Научились правильно подготавливать и устанавливать кольца сальниковых набивок, в результате чего снизились утечки через сальники. Их приходилось реже подтягивать. У насоса К8/18 в ЦТП сальник был набит так, что без его подтяжки насос отработал два отопительных сезона.
8) Персонал стал более осмысленно подходить к управлению агрегатами и процессами.
9) В результате описанных выше и некоторых других работ в целях усовершенствования операций по перекачке и очистке стоков, потребление электроэнергии на сооружениях в общей сумме снизилось на 25-30%. Это привело к конфликту с энергоснабжающим предприятием, с которым согласовывали лимит на электроэнергию, поскольку затраты энергии оказались меньше лимита. Впрочем, путем переговоров, составления обоснований и переписки конфликт был улажен.
10) Подчеркнем, что по возможности двигатели не заменяли. Шкафы управления и кабели во всех случаях остались прежними.
      Мы описали несколько практических случаев, когда излишки напоров насосов в ЦТП и в очистных сооружениях осложняли эксплуатацию оборудования, не говоря уже об излишней трате электроэнергии. О доработке оборудования канализационных насосных станций, также требующих низконапорных насосов, о сроках и себестоимости работ читайте во второй части данной статьи. 



Загляните в каталог, там вы найдете нужное оборудование