Z powodu silnej konkurencji współczesny przemysł przetwórczy poszukuje nowych sposobów zwiększenia efektywności wykorzystania instalacji. Prostym, lecz często pomijanym sposobem, który może wywierać bardzo istotny wpływ na parametry procesów przemysłowych, jest zwiększenie sprawności układów pomp.
Pompy odśrodkowe są rzadko brane pod uwagę jako elementy układu sterowania procesem. Z wyjątkiem sygnalizowania o tym, czy pompa pracuje, czy jest wyłączona, nie wykorzystuje się żadnych innych informacji, otrzymywanych na bieżąco podczas pracy pomp, dla zwiększenia efektywności ich działania.
Historycznie rzecz ujmując, podstawowe bloki, z jakich zbudowane są układy sterowania w przemyśle przetwórczym, stanowią czujniki i zawory sterujące (rys. 1). Bardzo mało uwagi poświęcano dotychczas zagadnieniom sterowania pracą pomp.
Z drugiej strony wiadomo, że efektywność całej instalacji związana jest z odpowiednim doborem i prawidłowym montażem układu pomp. Raport opracowany przez fiński ośrodek badawczy, zatytułowany „Systemy eksperckie stosowane w diagnostyce i zwiększaniu efektywności pomp odśrodkowych”, stwierdza, że całkowita sprawność 1690 pomp w 20 fabrykach była mniejsza niż 40%, natomiast 10% przebadanych pomp miała sprawność poniżej 10%.
Rys. 1. Pompy, które stanowią część procesu kontrolnego systemu, mogą poprawić wyniki produkcji zakładu
Stwierdzono, że spadek sprawności pomp wynika przede wszystkim ze stosowania pomp o zawyżonych parametrach i wykorzystywania zaworów dławiących. Oprócz zmniejszania wydajności całej instalacji, nieoptymalna praca pomp powoduje: zmniejszenie jakości produktów końcowych, wydłużenie czasu produkcji, uszkodzenia urządzeń wchodzących w skład instalacji przemysłowych i powstawanie nieuzasadnionych kosztów konserwacji.
Efektywność pracy zainstalowanych pomp określana jest głównie przez warunki
przebiegu procesu. Podstawowe parametry, wpływające na pracę pomp, to: sprawność pomp i pozostałych elementów układu, efektywne sterowanie pracą pomp, ich odpowiedni napęd oraz dobrze zaplanowane cykle konserwacyjne.
Aby uwzględnić wszystkie powyższe czynniki przy prawidłowym doborze pomp i zapewnić maksymalną efektywność ich pracy, producenci pomp muszą ściśle współpracować z ich użytkownikami. Odpowiedni dobór pomp i ich parametrów powinien uwzględniać pracę całego układu, a nie tylko wybranych jego elementów.
Poprawa efektywności pracy pomp
W przemyśle przetwórczym koszt zakupu pompy odśrodkowej nie przekracza zwykle 15% kosztu pozostałych urządzeń. W typowej sytuacji całkowity koszt, związany z eksploatacją pompy o mocy 50 koni mechanicznych, uwzględniający koszty instalacji, pracy, konserwacji i utylizacji po wycofaniu z produkcji, może być dwudziestokrotnie wyższy niż koszt zakupu.
Silniki napędowe pomp odśrodkowych zużywają – w zależności od rodzaju przemysłu – od 25 do 60% całkowitej energii elektrycznej wykorzystywanej przez wszystkie silniki elektryczne w całej instalacji. Zużycie energii stanowi zwykle ok. 30% całkowitych kosztów związanych z eksploatacją, natomiast średni koszt konserwacji wynosi ok. 20% całkowitych kosztów. Ale w nieprawidłowo zaprojektowanych systemach koszty konserwacji mogą dochodzić nawet do 40% kosztów związanych z eksploatacją.
Rys. 2. Tradycyjny system pomp kontroluje wypływ strumienia z pompy
Prawidłowe zaprojektowanie warunków pracy instalacji pomaga w ustaleniu możliwości zwiększenia efektywności działania pomp. Największe możliwości poprawy efektywności związane są z następującymi elementami:
-
obniżeniem obciążenia silników pomp poprzez optymalne zaprojektowanie procesu;
-
dopasowaniem parametrów pompy do jej obciążenia;
-
wykorzystaniem sterowania prędkością obrotową zamiast dławienia zaworowego.
Spośród wszystkich urządzeń wirnikowych wykorzystywanych w przemyśle przetwórczym, pompy odśrodkowe dostarczają największych możliwości do oszczędzania energii. Nadmiar energii pobieranej przez pompy o stałej prędkości, która nie jest wykorzystywana do przemieszczania czynnika roboczego, jest rozpraszany w elementach instalacji, powodując zmniejszenie trwałości przyrządów, zaworów, przewodów i samych pomp.
Autor: Mike Pemberton, ITT PumpSmart Control Solutions
