Насосное оборудование: современный подход к повышению эффективности
А.В. Костюк,
канд. физ.-мат. наук, зам. директора Филиала АО «ГМС Ливгидромаш» (г. Москва) – генеральный конструктор ГНТЦ С.А. Соколов зам. директора программы ГНТЦ Считается, что экономия тонны условного топлива обходится значительно дешевле ее добычи. Насосы – оборудование энергоемкое. На их долю приходится до 80% электроэнергии, потребляемой инженерными системами здания и промышленными технологическими линиями. Поэтому все большую актуальность приобретает повышение эффективности использования электроэнергии насосным оборудованием. Зарубежная политика энергоэффективности Мировая законодательная политика основывается на признании текущего уровня энергоэффективности представленного на рынке насосного оборудования и последующем его повышении путем соответствующего правового регулирования. Это должно обеспечить сокращение эксплуатационных затрат. В современной России энергоэффективность насосного оборудования регламентирует постановление Правительства РФ от 17.06.2015 № 600 «Об утверждении перечня объектов и технологий, которые относятся к объектам и технологиям высокой энергетической эффективности». В качестве индикатора энергетической эффективности определен коэффициент полезного действия (КПД) насоса, который должен быть не ниже значения, установленного в упомянутом постановлении. Данная величина зависит от назначения и производительности насоса. Фактически речь идет о КПД насоса в оптимальной рабочей точке. Опыт эксплуатации насосного оборудования показывает, что работа насоса в таком режиме встречается далеко не всегда. Как правило, насосы в большинстве случаев длительное время работают в отличных от оптимального режимах. Это диктует необходимость обеспечить высокую эффективность насосного оборудования в широких пределах. В странах Евросоюза и США вопросы повышения энергоэффективности в таком контексте уже достаточно давно решаются на законодательном уровне. С 2005 г. принят ряд директив и регламентов Еврокомиссии и Департамента энергетики США DOE (U.S. Department of Energy), определяющих требования к эффективности насосов различных типоразмеров и назначения. Директива 2009/125/EC1 и Регламент Еврокомиссии № 622/20122 определяют эффективность циркуляционных насосов мощностью до 2,5 кВт. Регламент вводит понятие показателя эффективности циркуляционно- го насоса EEI (Energy Efficiency Index): отношение среднего значения потребляемой данным насосом мощности с учетом стандартизированного профиля нагрузки, т. е. определенного изменения подачи во времени, к эталонной мощности, вычисляемой аналитически. Следующим шагом в регламентации требований к энергоэффективности стали Регламент Еврокомиссии № 547/20123 и стандарт EN 16480 «Минимальный требуемый КПД центробежных насосов для воды»4. Эти документы законодательно расширили регулируемое поле и определили энергоэффективность уже пяти типов насосов для воды мощностью до 150 кВт:
Стандарт EN 16480 фактически определяет порядок оценки технического уровня насоса по трем точкам характеристики КПД: QPL – частичной нагрузки (part load), при Q=0,75·QBEP5,
Стандарт EN 16480 задает значения КПД для каждого из указанных типов насосов в этих точках (так называемый домик КПД), ниже которых фактические величины КПД насоса опускаться не должны (рис. 1). В стандарте приведены также формулы для расчета этих значений.  Минимально допустимые значения КПД определяются по приведенной в стандарте математической формуле и зависят от подачи насоса в точке максимального КПД и его коэффициента быстроходности: nN – номинальная частота вращения, об/мин;
Для учета текущего технического уровня изготавливаемого европейскими про- изводителями оборудования используется поправочный коэффициент С. На его величину уменьшается требуемое минимальное значение КПД. Коэффициент зависит от типа насоса, частоты вращения и индекса MEI – индекса минимального КПД (minimum efficiency index). Индекс MEI отражает долю представленной на рынке на момент принятия стандарта продукции низкого технического уровня, подлежащей поэтапному исключению из продажи. Фактически MEI определяет показатели эффективности указанных типов насосов на ближайшие несколько лет. С 2015 г. в соответствии со стандартом EN 16480 на территории Евросоюза применяются насосы с MEI ≥ 0,4. Целевым показателем по повышению энергоэффективности является MEI = 0,7. Российские стандарты энергоэффективности В Российской Федерации разрабатывается аналогичный стандарту EN 16480 модифицированный стандарт. Его должны принять в конце 2016 г.  Введение индекса MEI – это попытка расширить требования к эффективности с учетом работы насоса в определенном диапазоне подач, не ограниченном номинальными параметрами. Такой подход устанавливает этапы повышения уровня требований к энергоэффективности. Необходимо отметить, что сегодня на российском рынке существует технологичное насосное оборудование российского производства, удовлетворяющего указанным требованиям. В качестве примера на рис. 2 приведена характеристика КПД одного из распространенных типоразмеров скважинного насоса Ciris (Сирис) типа CRS 6-25/9 производства АО «Ливнынасос». Насос серии Ciris (Сирис) соответствует требованиям энергоэффективности как в рамках текущих стандартов при величине MEI = 0,4, так и с учетом перспективы их по- вышения до значения MEI = 0,7. Чего ждать? В настоящее время обсуждается вопрос применения так называемого расширенного подхода к оценке энергоэффективности насосного оборудования – сокращенно EPА (от англ. Extended Product Approach – расширенный подход). Планируется разработать критерии эффективности для системы «насос – двигатель – привод – сеть» в целом. Для различных типов насосных систем предлагается вычислять индекс энергетической эффективности расширенного подхода EEIEP с учетом профиля изменения нагрузки и способа регулирования (управления).  Потребляемая мощность насоса P1,avg определяется при его работе в соответствии с заданным профилем нагрузки с определенной подачей в течение заданных про- межутков времени. Опорная (эталонная) потребляемая мощность P1,ref насоса фиксируется законода- тельно и определяется на основе анализа высокоэффективных насосов и электродвигателей с учетом коэффициента быстроходности данного насоса и его подачи. В США опережающими темпами при активном участии производителей насосного оборудования ведутся аналогичные работы. В 2015 г. принят закон об энергосбережении насосного оборудования, где в качестве критерия эффективности насоса в системе утвержден так называемый энергетический индекс насоса PEI (Pump Energy Index). Величина PEI определяется по методике, схожей с европейской методикой расчета EEIEP. Реализации на территории США подлежат насосы с PEI < 1,0, т. е. их средняя потребляемая мощность должна быть ниже аналитически определяемой законодательно установленной величины. Выводы Описанный подход к оценке эффективности особенно актуален, поскольку сегодня российский рынок перенасыщен насосами импортного производства, которые зачастую имеют невысокие технические характеристики. Для снижения рыночной стоимости в таких насосах могут применяться недостаточно качественные материалы, в конструкцию вносят изменения, которые упрощают технологию изготовления и одновременно снижают показатели надежности и эффективности насоса. В итоге, получив незначительную (как правило, 10–12%) экономию капитальных затрат на начальном этапе проекта, потребитель при эксплуатации такого оборудования переплачивает за его повышенное энергопотребление и частые выходы из строя. Опыт специалистов Группы ГМС показывает, что первоначальные затраты на качественное и надежное насосное оборудование окупаются уже в течение нескольких месяцев его эксплуатации. 1 Directive 2009/125/EC of the European Parliament and of the Council of 21 October 2009.
ЖКХ: журнал руководителя и главного бухгалтера», №9, 2016 Назад в раздел |
- Проекты
