Задача имеет решение: Энергоэффективные скважинные насосы ЭЦВ нового поколения

Насосное оборудование потребляет около 20% всей вырабатываемой электроэнергии в России. В некоторых отраслях с интенсивным использованием насосного оборудования эта доля достигает 50% и выше. К таким отраслям наряду с нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной относится и отрасль водоснабжения и водоотведения. В связи с этим проблема повышения экономической эффективности водопроводно-канализационного хозяйства и ЖКХ в целом напрямую связана с эффективным использованием насосного оборудования.

Повышение энергоэффективности насосных систем является сложной задачей, зависящей от множества факторов, основными из которых являются: правильный подбор насосов, исключение регулирования работы насосов при помощи задвижек, применение высокоэффективных насосов.

При использовании для выбора насосного оборудования методики оценки стоимости жизненного цикла для потребителей определяющими факторами становятся энергоэффективность и надежность.

Создание современного насосного оборудования невозможно без применения методов вычислительной гидродинамики и компьютерного моделирования. Подобные методы позволяют значительно сократить время на разработку геометрии проточной части рабочих органов насосов и получить оптимальный результат за счет замены физического эксперимента численным. Примером использования современного подхода к проектированию нового насосного оборудования может служить создание компанией ОАО «Группа ГМС» насосов новой серии 3ЭЦВ (HMS Ciris (Сирис)), в частности насоса 3ЭЦВ10-120 (CRS 10-120).

В качестве основных исходных требований для проектирования приняты высокий КПД, стабильная форма напорной характеристики и невозрастающая форма мощностной характеристики.

Стабильная форма напорной характеристики позволяет использовать насосы для параллельной работы, в том числе в составе повысительных насосных станций, регулировать режим работы насосной станции в зависимости от меняющихся требований системы и за счет этого значительно сократить энергопотребление.

Требование к форме мощностной характеристики продиктовано необходимостью ограничить потребляемую насосом мощность при увеличении подачи свыше номинального значения. Это позволяет не перегружать электродвигатель даже при работе за пределами рабочего диапазона и, соответственно, значительно повысить надежность агрегата.

Проектирование насосов с использованием методов вычислительной гидродинамики включает в себя следующие этапы.
 1. Создание 3D-модели ступени, состоящей из рабочего колеса и направляющего аппарата. На базе 3D-модели строится «жидкотельная» модель, определяющая области течения жидкости в рабочем колесе и направляющем аппарате. 
2. Создание расчетной сетки в области течения.
3. Численный эксперимент. Расчет представляет собой решение системы уравнений гидродинамики с учетом различных ограничений и начальных условий.

Результатами расчета являются характеристики насоса. Проведение численного эксперимента также позволяет визуализировать картину течения жидкости в каналах насоса и показать распределение скоростей, давления. По результатам расчета вносятся изменения в геометрию проточной части и, таким образом достигается оптимальный результат.

В результате проведенных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ созданы насосы нового поколения 3ЭЦВ10-120 (CRS 10-120) , отвечающие современному техническому уровню по параметрам энергоэффективности, надежности и, соответственно, стоимости жизненного цикла. Это достигается благодаря внедрению целого ряда новых разработок и решений, основными из которых являются:

  • применение современных методов компьютерного моделирования;
  • изготовление насосной части из нержавеющей стали, что позволяет сохранять расчетные параметры в течение всего срока эксплуатации насосов;
  • комплектация герметичными электродвигателями, с высокими энергетическими характеристиками, внутренней полостью, изолированной от перекачиваемой жидкости, усовершенствованной защитой от песка, подшипниками из современных композитных материалов, увеличенным сроком службы.

Рис. 1. «Жидкотельная» модель трех ступеней насоса 

«Жидкотельная» модель трех ступеней насоса

Рис.2. Расчетная сетка рабочего
колеса

Расчетная сетка рабочего  колеса

Рис. 3. Распределение скорости жидкости в направляющем аппарате насоса 3ЭЦВ10-120 (CRS 10-120)

Распределение скорости жидкости в направляющем аппарате насоса 3ЭЦВ10-120

Таким образом, использование скважинных насосов нового поколения 3ЭЦВ (HMS Ciris (Сирис)) позволяет потребителю повысить энергоэффективность насосных систем и сократить затраты на эксплуатацию.

Александр Костюк, кандидат физико-математических наук, директор программы насосов для воды, дирекция НИОКР Группы ГМС

Журнал «ВОДА.Magazine», № 3, 2011


Загрузить (138KB)




Назад в раздел