Пример определения эффективности использования регулируемого привода насосных установок

Задача. Оценить годовой расход электроэнергии насосной установки мощностью 15 кВт, работающей 6000 часов в году, из них с производительностью 90 % – 4000 часов и с производительностью 45 % – 2000 часов. Насос работает на сеть с гидравлическим сопротивлением R_н= 5900с²/м⁵ без геодезического напора Н_геод= 0.

Параметры насоса: КПД насоса h_н = 0,765, напор Н_ном= 30 м; расход

Q_ном =1400 м³/ч = 0,039 м³/с.

Характеристика насоса описывается формулой

Н = Н_о – R_н Q²= 39 – 5900 Q².

Решение

1. Номинальная мощность насоса, кВт:

.

2. Напор, развиваемый насосом:

– при расходе 0,9 Q_ном = 0,035 м³/с Н =Н_о – R_н(0,9 Q_ном )²=

= 39 – 5900 ·0,035² = 33,8 м;

– при расходе 0,45 Q_ном = 0,0175 м³/с Н =Н_о – R_н(0,45 Q_ном )²=

= 39 – 5900 ·0,0175² = 37,2 м.

3. Для реализации этих режимов требуется погасить часть напора на задвижке. Принимаем ориентировочно КПД насоса и двигателя постоянными:

h_н = 0,76; h_д = 0,9.

Мощность, потребляемая двигателем для насосной установки, составит:

– при расходе 0,9 Q_ном кВт;

– при расходе 0,9 Q_ном кВт.

4. Потребление электроэнергии за год составит

W = 16,85·4000 + 9,27·2000 = 85940 кВт·ч.

5. Если регулирование насосной установки производится посредством регулируемого привода, то потери энергии на задвижке отсутствуют. Ориентировочно можно считать, что при регулировании скорости рабочего колеса производительность насоса пропорциональна скорости, напор – квадрату скорости, а мощность на валу насоса пропорциональна кубу скорости.

КПД регулируемого привода

h_{пр =} h_д·h_пч =0,9·0,95=0,855.

Тогда мощность, потребляемая двигателем для насосной установки, составит:

– при расходе 0,9 Q_ном и напоре Н =0,9² Н_ном=0,9²·30 = 24,3 м

кВт;

– при расходе 0,45 Q_ном и напоре Н =0,45² Н_ном=0,45²·30 = 6,07 м

кВт.

6. Потребление электроэнергии за год при использовании регулируемого привода

W = 12,75·4000 + 1,6·2000 = 54200 кВт·ч.

Экономия электроэнергии при использовании регулируемого привода насосной установки мощностью 15кВт составит

Δ W = 85940 – 54200 = 31740 кВт·ч (37%).

Приведенный расчет является ориентировочным, однако дает наглядное представление об эффективности использовании регулируемого привода насосных установок.