Date post: | 07-Feb-2017 |
Category: | Documents |
View: | 223 times |
Download: | 1 times |
POMPELE DIN INSTALATII DE INCALZIRE Pompele din centralele de termoficare reprezint elemente componente eseniale ale
acestora, deoarece ele asigur circulaia agentului termic (apei calde) ntre surs i
consumatori, participnd astfel cu o cot energetic important la consumul de
energie electric total pe perioada de funcionare a instalaiei. Numrul, poziia i
caracteristicile de funcionare ale acestor aparate se stabilesc n funcie de sistemul
de nclzire adoptat, puterea termic i regimul de funcionare. Prin variaia turaiei
pompelor se poate controla continuu presiunea n funcie de sarcina termic la un
moment dat.
Pe durata de funcionare a unui sistem de nclzire, se urmrete ca, la consumatori,
s se asigure debitele de agent termic corespunztoare condiiilor de confort interior
cerute din faza de proiectare, i n concordan cu parametrii climatici exteriori; din
acest motiv, instalaia trebuie prevzut cu un sistem de reglare calitativ, cantitativ
sau mixt.
Reglarea cantitativ impune o variaie a debitului de agent termic n timpul
funcionrii instalaiei pstrnd constant temperatura agentului termic, i se poate
realiza:
- cu pompe cu caracteristici tehnice diferite (debit i nlime de pompare);
- cu pompe cu turaie variabil, avnd posibilitatea de a modifica debitul i
nlimea de pompare n funcie de necesiti, pentru a minimiza puterea
electric consumat de pomp
Asigurarea debitelor de agent termic, respectiv a debitelor de cldur solicitate de
consumatori, impun asigurarea unei reglri pe traseul reelei de conducte, ntre surs
i consumatori. n funcie de metodele de reglare, adoptate n exploatare,
consumurile energetice sunt destul de diferite. n figura de mai jos sunt prezentate,
spre comparaie, curbele de consum energetic pentru dou metode de reglare: cu
turaie constant i cu turaie variabil, n funcie de diverse procente din debitul
nominal al pompei (maxim).
Consumul de energie in funcie de tipul pompei
Forma unei curbe de consum energetic depinde i de randamentul global al
instalaiei, configuraia reelei de conducte, punctul de funcionare i natura
echipamentului de reglare i comand. Dependena randamentului de variaia turaiei
unei pompe este dat de relaia:
( )5,0
2
112 11
=
nn
De fapt, la majoritatea pompelor, modificarea randamentului se poate neglija la un
domeniu de variaie a turaiei la 1/3 din turaia nominal.
n figura de mai jos se prezint variaia caracteristicilor: H, G, P, ale pompelor
centrifuge cu turaia n, constatnd c prin reducerea cu 20% a turaiei, puterea
absorbit scade cu 50%, iar randamentul pompei rmne neschimbat, de unde
reiese posibiliatea reducerii consumului de energie la pompare prin reglarea turaiei
pompelor.
O dat cu aplicarea procedeelor electronice la acionarea motoarelor electrice,
reglarea turaiei a fost extins n unele ri la scar industrial. Variaia turaiei
motorului de antrenare a pompei se poate realiza cu urmtoarele soluii:
convertizoare de frecven, motoare de curent continuu, controlul tensiunii i cuplaje
cu cureni turbionari. Dintre acestea motorul asincron cu rotorul n scurtcircuit,
asociat cu un convertizor static de frecven cu tiristoare sau tranzistoare de putere
(200 Kw i respectiv 25 kW) formeaz un echipament electric de acionare cu turaie
reglabil n limite largi.
Analiza energetic comparativ a procedeelor de reglare optimizat Eficiena energetic a procedeelor de reglare prezentate se evideniaz printr-un
exemplu de analiz comparativ a funcionrii unei pompe a patru turaii diferite
(vezi figura).
Variaia caracteristicilor pompelor centrifuge cu turaia
Dac ncrcarea maxim este de 350 m3/h la o nlime de pompare de 28 m,
puterea de alimentare va fi de 42,5 Kw. Prin vana de reglare, debitul este redus la
100 m3/h, iar nlimea de pompare crete la 50 m. Puterea necesar de alimentare
scade la 23 kW, la o turaie constant de 1650 ro/min. Curbele de funcionare sunt
marcate cu A-B pe diagrama H-G i cu A-B n diagrama de putere.
Prin utilizarea de pompe cu turaie variabil, reglarea se bazeaz pe meninerea
constant a diferenei de presiune de 8 m H2O ntr-un anumit loc din centrala
termic. Presiunea realizat de pomp va urmri curba D-A, dup cum debitul de
ap crete.
Corespondena cu relaiile de putere este prezentat n graficul punctat din diagrama
de putere. Astfel este posibil compararea necesarului de putere de alimentare a
pompelor n cele dou variante: reglare cu vane i reglare cu turaie variabil. Prin
urmare, dac se cunoate distribuia ncrcrilor pe perioada unui an, se poate
calcula consumul de energie aferent.
Curbele de functionare si necesarul de putere pentru pompa, la turatii diferite
Din analiza efectuat pe cazul prezentat, se constat o scdere a consumului annual
de energie de la 275 064 kWh la 124 173 kWh prin reglarea turaiei, realiznd o
economie de energie de 151 000 kWh, respective de 55%.
Orice modalitate de reglare a turaiei implic pierderi de energie. Pentru a calcula
pierderile de energie n motorul unei pompe aplicnd reglarea debitelor cu ajutorul
vanelor, trebuie luate n considerare randamentul motorului i puterea sa de
alimentare. n cazul reglrii debitului prin variaia turaiei, randamentul sistemului
motor-convertizor de frecven, mai sczut, trebuie corelat cu scderea substanial
a puterii de alimentare.
Pompa analizat n exemplul precedent va fi conectat la un motor standard de 45
Kw. Randamentul unui astfel de motor este 90% i se menine constant pentru valori
ale puterii de alimentare (P) ntre 50% i 100% din valoarea nominal a acesteia
(Pn). Randamentul convertizorului de frecven este de 96% la ncrcare nominal,
fr pierderi suplimentare n motor.
n figura de mai jos este prezentat graficul randamentului n funcie de puterea de
alimentare. innd seama de aceste randamente i de puterile de alimentare
calculate n tabelul 1, se obin pierderile de putere prezentate n tabelul 2. Rezult c
prin procedeul variaiei turaiei, fa de procedeul cu van de reglare, s-a realizat o
scdere a pierderilor anuale de energie de la 30660 kWh la 27243 kWh, adic 11%.
Randamentul motorului pompei functie de putere
Distribuia Vane de reglare Turaie variabil Debitul G
(m3/h) % ore Puterea P
(kW)
Energia E
(kW)
Puterea P
(kW)
Energia E
(kW)
350 5 438 42,5 18615 42,5 18614
300 15 1314 38,5 50589 29,0 38106
250 20 1752 35,0 61320 18,5 32412
200 20 1752 31,5 55188 10,0 17520
150 20 1752 28,0 49056 6,5 11388
100 20 1752 23,0 40296 3,5 6132
TOTAL 100 8760 - 275064 - 124173
Tabelul 1: Puterea de alimentare i consumul de energie al unei pompe n cazul reglrii prin vane, respectiv cu variaia turaiei
Vane de reglare Turaie variabil Debitul
G
(m3/h)
Ore
Puterea P
(kW)
M (%) Pierderi
de
putere
(kW)
Pierderi
de
energie
(kWh)
Puterea
P (kW)
M (%) Pierderi
de
putere
(kW)
Pierderi
de
energie
(kWh)
350 438 42,5 90 4,7 2059 42,5 86 6,9 3022
300 1314 38,5 90 4,3 5650 29,0 85 5,1 6701
250 1752 35,0 90 3,9 6833 18,5 84 3,5 6132
200 1752 31,5 90 3,5 6132 10,0 79 2,7 4730
150 1752 28,0 90 3,1 5431 6,5 74 2,3 4030
100 1752 23,0 90 2,6 4555 3,5 70 1,5 2628
TOTAL 8760 - - - 30660 - - - 27243
Tabelul 2: Pierderile de putere din motor n cazul reglajului prin vane i cu variaia turaiei
Aspectul economic Practica a artat c, costurile de investiie cu instalaiile auxiliare de meninere a
siguranei pompelor cu turaie variabil, reprezint circa 10% din totalul cheltuielilor
de exploatare. Aadar, 90% reprezint consumul energetic pe durata vieii unei
pompe, durat ce se poate estima ntre 15 i 20 ani. De asemenea, trebuie subliniat
c, economia de energie realizat, utiliznd pompele cu turaie variabil, duce la
amortizarea investiiei ntr-un timp relativ scurt.
Orientativ, n diagrama de mai jos se poate calcula economia de energie electric,
prin utilizarea de pompe cu turaie variabil, n funcie de puterea motorului pompei,
raportul G/Gmax i durata de funcionare anual a pompei. Astfel, pentru o putere a
motorului pompei de 15 kW, cu o funcionare a pompei la un debit mediu de 70% din
debitul nominal, pe o durat de 60% din totalul orelor dintr-un an (5300 ore), se
realizeaz o economie de aproximativ 43000 kWh.
Generalizarea utilizrii pompelor cu turaie variabil n sistemele de nclzire este de
preferat, pe de o parte pentru economia de energie, iar pe de alt parte, pentru
fiabilitatea lor.
Economia de energie anuala in cazul pompelor cu turaie variabila
Click here to load reader