ABC doboru pomp

 ABC doboru pomp

Jak dobierać pompy?

Przy dużej różnorodności pomp i równie dużej ilości aplikacji – np. od pobierania wody pitnej ze studni po pompy wykorzystywane w technice kosmicznej, mamy do wyboru wiele potencjalnych możliwości spełniające określone wymogi. Producenci oferują różne rozwiązania czasami zbliżone do siebie, a czasami zaskakująco inne. Aby wybrać rozwiązanie optymalne pod kątem ekonomicznym, budowy i eksploatacji instalacji, dla której pompa jest przewidziana należy wykonać kilka niezbędnych kroków.

PARAMETRY QH

Aby rozpocząć dobór pompy należy w pierwszej kolejności określić parametry pracy tzw punkt pracy. Przy cieczach o właściwościach fizyko-chemicznych zbliżonych do wody rozwiązaniem będzie najczęściej najbardziej popularny obecnie typ pompy czyli pompa wirowa. Na charakterystyce pompy Q-H szukamy obszaru spełniającego nasze wymagania. W różnych obszarach tego pola występują pompy osiągające w nich różne najwyższe sprawności.

Kształty wirników pomp są związane z wielkością zwaną wyróżnikiem szybkobieżności, którą liczy się jak niżej.

Określenie rodzaju pompy odpowiedniego dla zadanych parametrów Q-H skutkuje wyborem typoszeregu, a w ramach danego typoszeregu właściwej pompy. Wykonanie tej pompy może być dostosowane do punktu pracy przez np. docięcie wirnika lub zmianę prędkości obrotowej. Otrzymujemy konkretny typ pompy o właściwie dobranej charakterystyce.

Powtarzając tę czynność dla innych typów/producentów i porównując ich cechy mamy możliwość wyboru optymalnego rozwiązania.

SPRAWNOŚĆ

Bardzo istotnym parametrem, który powinniśmy uwzględnić przy doborze jest sprawność. Sprawność deklarowaną przez producentów pomp o odpowiednich parametrach Q-H można porównać z wartościami osiąganymi przez pompy o najwyższej jakości- dla sprawdzenia np. klasy i jakości wyrobu. Dane statystyczne określają te sprawności dla pomp do wody czystej, jedno-stopniowych, jako funkcje wyróżnika szybkobieżności ns, i wydajności.

Znając ns i wydajność, znajduje się na wykresie wartość sprawności, do której można odnieść sprawność pompy z analizowanej oferty.

W wybranej grupie pomp, które porównujemy pompa o najwyższej sprawności powinna być wybrana w pierwszej kolejności.

Dla pomp o małych mocach (np. cyrkulacyjnych) ważna jest deklarowana przez producenta klasa energetyczna pompy, (analogicznie do oznaczeń sprzętu domowego).

INNE WAŻNE PARAMETRY

Niejednokrotnie konieczne jest sprawdzenie zdolności ssania wyrażona parametrem NPSHR, może to mieć istotne znaczenie dla wyboru pompy. W szczególnych przypadkach może również mieć znaczenie stromość charakterystyki, możliwość regulacji wydajności, poziom głośność itd.

WAŻNE CECHY KONSTRUKCYJNE

• wykonanie odpowiednie do pompowania określonego rodzaju cieczy (woda czysta/ /ściek/olej itd),
• wymiary gabarytowe, np. odpowiednie dla wymiany pompy na stanowisku lub zabudowy w założonej konfiguracji (pionowa/pozioma; standardowa/zatapialna/hermetyczna itd),

•             rodzaj napędu i sposób przeniesienia napędu,

•             rodzaj uszczelnienia wału,

•             sposób łożyskowania itp.

INNE WAŻNE CZYNNIKI

Na wybór rozwiązania mogą rzutować również:

• rekomendacje dostawcy,
• lista referencyjna
• warunki gwarancji,
• zapewnienie serwisu i dostaw części zamiennych,
• doświadczenie użytkownika z eksploatacji pomp w danych warunkach oraz cena.

CENA

Istotnym a często najistotniejszym parametrem decydującym o wyborze pompy jest jej cena. Patrząc racjonalnie na problem nie powinna ona stanowić najważniejszego kryterium w wyborze pompy. Jednak niestety jest ona często najważniejszym kryterium wyboru. Pompa jest elementem, niewątpliwie najważniejszym, każdej pompowni. Wydatki na budowę pompowni składają się z wielu elementów. Udziały kosztów różnią się niekiedy znacznie, tak jak różne są pompownie, jednak koszt pomp wraz z napędami nie stanowi w nich czynnika decydującego.

Cena pomp jak i koszt jej eksploatacji nie przekracza zwykle kilku do kilkunastu procent kosztu pompowni. Dlatego oszczędności na koszcie zakupu pompy mają tylko niewielki udział w koszcie budowy pompowni i minimalny w kosztach eksploatacji.

Czynnik ceny pompy zasługuje na szczególne traktowanie jako ważny element szeroko pojętej optymalizacji nie powinien być jednak głównym a na pewno nie jedynym branym pod uwagę przy wyborze rozwiązania.

ANALIZA WYNIKÓW

Jak widać optymalny dobór nie jest łatwy.

Od jakości wykonania pompy zależą nie tylko koszty jej eksploatacji, mogą też zależeć koszty usuwania skutków awarii.

W wielu aplikacjach cena pompy może być tylko niewielkim ułamkiem kosztów eksploatacji instalacji, wówczas cena ta nie gra żadnej roli w decyzji wyboru pompy.

W standardowych zastosowaniach cena jest jednym- pamiętajmy, że nie jedynym- ze składników kalkulacji na etapie decydowania o wyborze jednej z kilku porównywanych pomp.

Metoda LCC- Life Cycle Cost (Koszt Cyklu Życia)

Metoda ta określa sumę wszystkich kosztów ponoszonych od zakupu (łącznie z kosztami poprzedzającymi, np. projektu) do wycofania pompy z eksploatacji (łącznie z kosztami złomowania.

Składowych LCC w określonym, zwykle 20-letnim cyklu, może być wiele, jednak najważniejsze to:

•             koszt zakupu pompy (głównie jej cena),

•             koszt zużycia energii (zależny głównie od sprawności),

•             koszt utrzymania ruchu (zależny od niezawodności, kosztów serwisu i części zamiennych),

•             koszty instalowania, sterowania, usterek itd.

Dla każdej z porównywanych pomp określa się sumę tych kosztów. Przyjmijmy ich znaczenia:

C- cena plus pozostałe koszty nabycia,

E – koszt energii,

U – koszt utrzymania ruchu,

R – pozostałe koszty.

(C+E+U+R) min

Suma tych wszystkich wydatków daje nam prawdziwy obraz kosztów które poniesiemy w czasie całego okresu jej eksploatacji.

Dlatego porównując kilka rozwiązań powinniśmy wziąć właśnie ten parametr (a nie tylko cenę zakupu pompy) pod uwagą decydując się na zakup.

CZĘSTE BŁĘDY DOBORU

Na podstawie danych statystycznych rezerwy zużywanej energii w instalacjach pompowych w Polsce (podobnie w USA i Europie) wynoszą ok. 30%, a w szczególnych zastosowaniach i instalacjach dochodzą nawet do 50%.

Przyczyną jest głównie błędny dobór pomp w stosunku do rzeczywistych wymagań instalacji. Podstawowym błędem jest stosowanie pomp o zawyżonych parametrach. Jest to powszechna praktyka projektantów, którzy obawiają się skutków braku wydajności lub ciśnienia. Rezerwy zakłada się już na etapie projektu technologicznego, określając np. zapotrzebowanie procesu z wysoką tolerancją in plus. Następnie dobiera się pompę o charakterystyce przewyższającej te parametry, tłumacząc brakiem pompy idealnie pasującej, spodziewanymi odchyłkami charakterystyki od katalogowej oraz tzw. nadwyżką na zużycie. Skutkuje to pracą z zawyżoną wydajnością, obniżoną sprawnością i zwiększonym poborem mocy. Mogą powstawać drgania i powiększa się zagrożenie erozją. Praca instalacji z faktycznie wymaganą wydajnością Q wymaga dławienia co prowadzi do strat mocy. Poprawnie dobrana pompa powinna mieć charakterystykę przechodzącą przez punkt pracy (lub bardzo blisko punktu pracy) co pozwala uniknąć strat ciśnienia.

KOREKTA PARAMETRÓW POMPY

Najprostszą ale najmniej zalecaną praktyką korygowania parametrów jest dławienie. Często (a obecnie nawet bardzo często) obniża się charakterystykę pompy przez obniżenie obrotów przemiennikiem częstotliwości (zwanym też przetwornicą lub falownikiem). Należy zaznaczyć, że jest to błędna praktyka, choćby z uwagi na koszty inwestycyjne, straty energii w przemienniku oraz wprowadzenie kolejnego ogniwa do łańcucha niezawodności. Falowniki są narzędziem regulacji, a nie urządzeniem do korygowania błędów. Pompa powinna być precyzyjnie dobrana, a dla korekty charakterystyki należy stosować staczanie wirnika. Charakterystykę pompy wielostopniowej można też obniżać przez eliminację jednego ze stopni.

PODSUMOWANIE

Poprawny dobór pompy jest podstawowym warunkiem uzyskania sprawnej i niezawodnej eksploatacji. Wymaga on przede wszystkim precyzyjnego określenia wymaganych parametrów Q-H i poszukiwania pompy zapewniającej najniższe koszty użytkowania w okresie np. 20 lat, liczone jako suma najważniejszych składników kosztu zużywanej energii, kosztu utrzymania ruchu i kosztu zakupu.