Приборы и методика проведения измерений Тестирование проводилось на действующих ВНС. Перед началом тестирования были выполнены некоторые вспомогательные работы: врезаны патрубки с трехходовыми кранами (для установки датчиков давления); подготовлены места для установки датчиков ультразвукового расходомера и места для измерений токов и напряжения. Приборы, которые используются, должны обеспечить высокую точность измерений, количество измерительных параметров должно быть минимальным, а сам процесс измерений — простым и удобным. Производительность определялась с помощью портативного ультразвукового расходомера типа Panametrics PT-878. Датчики давления были установлены на всасывающей и напорной линиях насоса. Сигналы от датчиков передавались на комбинированный цифровой дифференциальный манометр типа WIKA CPH 6200 (архиватор с возможностью записи данных). Измерение электрических параметров проводилось с помощью универсальных токовых клещей, с возможностью измерения силы тока индуктивным способом, а также измерения напряжения, потребляемой мощности и cosj. Использовались клещи фирмы Extech. Также, для более точного учета плотности воды, контролировалась температура с помощью инфракрасного термометра (пирометра) фирмы Ametrix. С целью повышения точности измерений поддерживались определенные условия, такие как прямолинейные участки до и после мест установки приборов: ❏ для датчиков давления — 2 диаметра до и 1 диаметр после; ❏ для датчиков расходомера — 10 диаметров до и 5 диаметров после. В целом очень важно учитывать все препятствия, которые могут повлиять на точность измерений (фланцы, задвижки, обратные клапаны и др.). Схема установки приборов приведена на рис. 1. С помощью вышеприведенных приборов обеспечивается: ❏ автоматический контроль расходов и давления, в заданном интервале времени; ❏ напряжение и ток измеряются и вводятся в ручном режиме, после чего автоматически подсчитываются потребляемая электрическая мощность и cos φ ; ❏ измеряется температура на входном и напорном патрубках (после чего по таблицам определяется плотность воды). Методика такого типа использовалась консультантами ИМР во время измерений для определения параметров насосных агрегатов (известной фирмы Grundfos), которые были смонтированы на насосных станциях системы водоснабжения. Методика анализа и оценка результатов Данные, полученные в результате тестирования, дают возможность определить гидравлическую и электрическую мощности, КПД и удельное энергопотребление: 1.Гидравлическая мощность определяется как: (формула) где φ— плотность воды, при t = 20 °C; γ= 0,9982 т/м3; Q — расход воды, м3/год; Hн — давление в напорной линии (до задвижки) м водн. ст.; Hв — давление со стороны всасывания (может быть со знаком «+», при роботе насоса на подпоре, и со знаком «–» при разряжении во всасывающей линии); 102 и 3,6 — переводные коэффициенты. 2.Электрическая мощность (если тестером не предусмотрена возможность определения мощности), может быть подсчитана формулой: (формула) где U — напряжение, кВ; I — ток, А; сos φ— коэффициент мощности. Имея эти данные, высчитывается КПД и удельное энергопотребление каждого насосного агрегата. КПД определяется по формуле: (формула) Удельное энергопотребление рассчитывается по следующей формуле: (формула) где е — удельное энергопотребление, кВт/м3; P — электрическая мощность, кВт •ч; Q — расход воды, м3/ч. Для обработки полученных данных использовались таблицы Exсel. Оценка работы насосной станции рассматривается по следующим критериям: ❏ если падению удельного энергопотребления отвечает рост коэффициента полезного действия, это свидетельствует о том, что насосные агрегаты подобраны правильно; ❏ переменные во времени показатели энергоэкономности и полезного действия являются результатом отсутствия возможности регулирования работы насосов. Этот показатель также указывает на плохо подобранные насосные агрегаты; ❏ высокое энергопотребление и низкое КПД является сигналом того, что нужна модернизация насосной станции или реконструкция напорных трубопроводов. Экспериментальные исследования в системе водоснабжения показали, что новые современные насосы с высоким паспортным КПД (до 87 %), установленные в реальных условиях насосных станций, не всегда показывают расчетные параметры. КПД насосов находится в пределах 78–80 %, удельное энергопотребление равняется ≈ 0,16–0,32 кВт/м3. Частично такое состояние обуславливается потерями во всасывающих линиях. Часть мощности теряется в приборах частотного регулирования. В электрических сетях существуют значительные колебания напряжения и перекосы фаз. Выводы Даная методика существенно упрощает проведение измерений и может с успехом использоваться в условиях водоканалов, причем позволяет с нужной точностью получить реальные параметры работы насосных агрегатов. При этом важно помнить: 1. Даже в пределах характеристики насоса реальный КПД может изменяться. 2. Существуют значительные отклонения электрического напряжения, как в сторону понижения, так и в сторону повышения. 3. Коэффициент мощности сos φ — величина переменная и может колебаться при разных режимах работы. 4. Потери в ПЧТ составляют от 2 до 5 %. 5. Электрические параметры нужно измерять только к ПЧТ. 6. Длина всасывающих линий должна быть минимальной и иметь по возможности наименьшее количество фасонных частей и арматуры.
1. Курганов А.М., Федоров Н.Ф. Справочник по гидравлическим расчетам. — М.: Стройиздат, 1973. 2. Турк В.И. Насосы и насосные станции. — М.: Стройиздат, 1976.
