Экономия энергопотребления — основная задача изготовителей насосного оборудования

По результатам исследований Фраунгофского института (Fraunhofer Institut), потенциал экономии энергопотребления насосными системами составляет приблизительно 60%. Регулирующие системы, которые настраивают режим работы насоса на текущую необходимую мощность, могут исчерпать этот потенциал. Система регулирования частоты вращения, разработанная производителем насосов компанией KSB, обеспечивает последовательную настройку производительности насоса на изменяющиеся режимы работы.

сдвоенный насос

Устройство PumpDrive, монтируемое на двигателе, подходит для использования с любыми трехфазными электродвигателями мощностью от 0,55 до 45 кВт, независимо от производителя. С его помощью пользователи отопительных систем или систем охлаждения могут значительно сократить эксплуатационные расходы и затраты на техническое обслуживание насосов за счет режима работы с оптимальным энергопотреблением. Для обеспечения бесперебойного снабжения параметры насосов рассчитывают по расчетной пиковой нагрузке и соответствующему ей давлению. Но зачастую насосы работают не с предельными значениями, поэтому требуется только их частичная производительность. Если производительность не соответствует режиму работы с частичной нагрузкой, достигнутое давление увеличивается вдоль характеристической кривой насоса. Из-за обратного соотношения напора и подачи, а также с учетом того, что потребление энергии в рабочем режиме (кВт*ч/м3) увеличивается с уменьшением объемного расхода, режим частичной нагрузки приводит к неоправданно высоким эксплуатационным расходам. Таким образом снижение энергопотребления насосов представляет собой огромный потенциал экономии электроэнергии, что не следует недооценивать и в техническом оснащении зданий, т.к. наряду с насосами отопления также находят применение насосы различных исполнений и типоразмеров для техники охлаждения/техники кондиционирования, повышения давления и водоотведения. Слишком мощные насосы не только потребляют неоправданно большое количество энергии, но и приводят к дополнительным энергетическим затратам в целом, т.к. при передаче теплоты и холода с превышением требуемой мощности происходит увеличение и энергетических потерь.

Самой эффективной возможностью уменьшения потребления электроэнергии для привода насосов является зависимое от производительности регулирование частоты вращения. Для точной и плавной настройки частоты вращения на текущую производительность компания KSB разработала PumpDrive. Концепция этой системы, применяемой для двигателей независимо от их изготовителя, состоитв управлении всеми предусмотренными функциями насосов с оптимизацией энергопотребления при помощи одного устройства. Существенным и в то же время очевидным фактом является то, что этот регулятор частоты вращения может монтироваться непосредственно на двигателе насоса. Как показывают следующие примеры возможностей применения, за счет настройки зависимой от производительности частоты вращения можно как сократить потребление энергии, так и увеличить ресурс насосов.

При распределении тепла в офисном здании циркуляционными насосами система управления компенсирует непостоянную нагрузку так, что при изменяющихся производственных условиях (режим со сниженной нагрузкой, открытие и закрытие термостатных вентилей, кратковременно увеличивающееся и уменьшающееся теплопотребление) теплоснабжение осуществляется постоянно с необходимой подачей. С одной стороны, таким образом достигаются константные температуры помещения, а также предотвращается возникновение возмущающих шумов потока, за счет чего возникают предпосылки для более удобного режима работы системы отопления.

При повышении давления с помощью многоступенчатых насосов высокого давления в многоэтажном жилом здании несмотря на изменяющуюся потребность в местах водозабора, необходимо создавать постоянное рабочее давление. Посредством точного регулирования частоты вращения каждого отдельно взятого насоса режим работы насосов постоянно настраивается на данное потребление. Рассматривая функционирование системы, можно установить, что при включении/выключении насосов разность скоростей потока и обусловленные гидравлические удары находятся в диапазоне заданных значений по DIN 1988 часть 5. За счет системы управления насосами с настраиваемой производительностью возможен расчет напорных гидробаков со значительно меньшими размерами и благодаря этому более экономичных.

При откачке воды из шахты погружными насосами за счет регулирования частоты вращения можно настроить подачу в зависимости от уровня и в соответствии с текущим поступлением сточных вод. При постоянном поступлении стоков тем самым возможно стабильное осушение без обязательного включения/выключения насосов — при идеальных условиях дренажные насосы будут работать в продолжительном режиме. Желаемые преимущества меньший износ насоса и избежание гидравлических ударов в подсоединенных трубопроводах.

режим работы насоса

Для настраивания частоты вращения система управления насосами ориентируется на заданную рабочую точку, которая в диаграмме Q/H складывается из точки пересечения характеристической кривой насоса с кривыми трубопроводов. При уменьшающейся подаче PumpDrive отмечает увеличение давления, рассчитывает производительность в зависимости от заданного давления и соответственно снижает частоту вращения. Если потребление снова возрастает, система управления насосами реагирует на получающееся из этого снижение давления и соответственно снова увеличивает производительность насоса. Для этого блок регулирования для каждой требуемой производительности рассчитывает сопротивления в трубопроводах между насосом и потребителем таким образом, как будто бы разность давлений была измерена непосредственно у потребителя, что дополнительно поддерживает энергосберегающий режим. Для каждого режима работы с частичной нагрузкой насос обеспечивает такое рабочее давление, которое необходимо для преодоления сопротивлений до потребителя. В целом для привода насоса возможно снижение потребления энергии до 60% в зависимости от каждого конкретного случая применения. Наряду с экономией энергопотребления плавное регулирование частоты вращения с настраиваемой производительностью влияет также на механические нагрузки установки посредством точного регулирования работы насоса и сокращения количества включений/выключений.

PumpDrive устанавливают непосредственно на корпусе двигателя, возможно оборудование этой системой различных насосов для всевозможных областей применения независимо от изготовителя. Поэтому для системы управления насосами, рассчитанной на оптимизацию энергопотребления, не требуются дополнительные, отдельные компоненты регулирования измерительной, регулирующей и управляющей техники. Это упрощает составление тендерных технических заданий для проектировщика, т.к. управление всеми предусмотренными на объекте насосами может осуществляться при помощи единой системы управления. Монтаж и пуск в эксплуатацию происходят по данным изготовителя в соответствии с принципом «включай и работай»: так PumpDrive распознает подключенный датчик без дополнительного параметрирования и переходит в режим регулировки. Всего четыре типоразмера, в которых существует устройство управления PumpDrivе, исполнения для диапазона мощностей от 0,55 до 3 кВт и от 4 до 7,5кВт максимально удовлетворяют потребности применения в техническом оснащении зданий. Зависимую от производительности систему регулирования частоты вращения можно также применять во многонасосных установках. Устройство снабжено хорошо читаемым дисплеем с подсветкой. На дисплее постоянно отображается фактическая величина частоты вращения и на месте возможна ее регулировка и установка требуемого значения. РИ-регулятор, цифровой и аналоговый вход/выход для стандартных сигналов обеспечивают все традиционные виды управления насосом. Функции защиты двигателя входят в стандартную комплектацию. Для случаев применения, когда нежелательны изменения вручную, корпус поставляется также без блока управления. Для сдвоенных насосов, часто используемых в отопительных системах и системах кондиционирования, существует экономичный модуль сдвоенных насосов. Для мультинасосного режима, включающего до шести насосов, разработана так называемая усовершенствованная модель. Здесь блок управления PumpDrive выполняет и функцию ведущего модуля. Интеграция в технику управления инженерным оборудованием для зданий и сооружений происходит посредством интерфейса шинной системы передачи данных LON.