Термодинамические испытания насосов
Термодинамические испытания насосов — это форма испытаний насосов , при которой для определения эффективности насоса необходимо измерить только повышение температуры, потребляемую мощность и перепад давления. Эти измерения обычно выполняются с помощью погружных датчиков температуры и давления, установленных в точках отбора проб на входе и выходе насоса. [1] На основании этих измерений можно определить расход, создаваемый насосом. [2] Термодинамический метод был разработан в начале 1960-х годов и с тех пор находит все более широкое применение. Это описано в стандартах высокоточных гидравлических испытаний, таких как ISO 5198.
Термодинамический метод используется для тестирования производительности насосов, калибровки расходомера, испытаний кривых системы и других приложений. Он способен достигать результатов с погрешностями менее 1% по эффективности насоса и менее 1,5% по расходу. [3] при этом имея возможность тестировать конфигурации трубопроводов, где другие традиционные методы тестирования насосов не могут дать точные результаты. [4]
История
[ редактировать ]Термодинамический метод был разработан одновременно в 1960-х годах в Университете Глазго и Университете Стратклайда в Шотландии, а также в Национальной инженерной лаборатории Франции (Electricite de France) и Остине Уилльере (Горная палата, Йоханнесбург, Южная Африка). Уилльер опубликовал в октябрьском выпуске журнала The South African Mechanical Engineer за 1967 год статью под названием «Определение эффективности насоса по измерениям температуры», описывающую этот метод. [5]
С тех пор термодинамический метод был тщательно проверен во многих случаях различными компаниями, в том числе: [4] [6]
- Центр водных исследований (Великобритания)
- Национальные инженерные лаборатории (Великобритания)
- Центральный совет по производству электроэнергии (Великобритания)
- Университет Эксетера (Великобритания)
- Дамштадтский университет (Германия)
- КРЫША [7] - Йейтсметр (Канада)
- Hydratek & Associates Inc. (Канада)
- Флоусерве
- Зульцер
- Плотина
- Эбара
- КСБ
- СЭС
- Перепродажа
Метод термодинамического испытания насосов теперь включен в стандарты испытаний насосов, такие как BS ISO 5198: Центробежные, смешанные и осевые насосы. Код для испытаний гидравлических характеристик. Класс точности. [2]
Метод и оборудование
[ редактировать ]Неэффективность насосов передается через температуру. Таким образом, почти вся энергия, потерянная из-за неэффективности насоса, вызывает повышение температуры перекачиваемой жидкости. Термодинамический метод использует этот факт и точно измеряет разницу температур в насосе для расчета эффективности насоса. Измерения давления используются для расчета напора насоса, а измеритель мощности используется для измерения входной мощности насоса. Используя измерения температуры, мощности и давления, расход можно рассчитать обратно с помощью уравнения насоса. [4]
Измерение температуры имеет решающее значение, и, следовательно, коммерческие дистрибьюторы оборудования для испытаний термодинамических насосов часто указывают точность более 0,001 °C. [8] [9] [10] Такая точность необходима, поскольку повышение температуры в насосе может составлять менее 0,05 °C. [11] Обычно датчики температуры вставляются непосредственно в поток, а измерения давления проводятся с кранов как на всасывающем, так и напорном участках трубы. Затем напор насоса изменяется с помощью какой-либо регулировки, такой как дросселирование выпускного клапана, параллельное использование различных комбинаций насосов или регулировка уровней в колодцах. [4] Это позволяет проверить производительность насоса во всем рабочем диапазоне, поскольку его напор и, следовательно, расход изменяются.
Термодинамический метод в сравнении с традиционным методом
[ редактировать ]Измеренные и рассчитанные величины
[ редактировать ]Традиционный метод испытания насосов — это метод, который основан на измерениях расхода, а не на измерениях температуры, для получения кривых производительности насосов. Следовательно, термодинамический метод отличается от обычного метода испытания насосов во многом тем, что измеряется и как рассчитываются эти значения. [6] В таблице ниже показано, какие параметры измеряются испытательным оборудованием, а какие рассчитываются.
| Метод | Голова | Поток | Эффективность | Власть |
|---|---|---|---|---|
| Термодинамический метод | измеренный | рассчитанный | измеренный | измеренный |
| Традиционный метод | измеренный | измеренный | рассчитанный | измеренный |
Как видно из таблицы выше, основное различие между этими двумя методами заключается в том, что традиционный метод рассчитывает эффективность и напрямую измеряет другие переменные, тогда как термодинамический метод рассчитывает расход и напрямую измеряет другие переменные. По этой причине точность расчета эффективности в традиционном методе зависит от точности измерений напора, расхода и мощности. Аналогично в термодинамическом методе точность расчета расхода зависит от точности измерений напора, КПД и мощности.
Требования к тестированию
[ редактировать ]Еще одно ключевое различие между этими двумя методами — требования к настройке теста. Традиционный метод требует более строгих требований к трубопроводам, обычно требующих более 5 диаметров прямой трубы перед расходомером, чтобы обеспечить заявленную точность расхода. [12] Однако термодинамический метод обычно требует только 1-2 диаметров прямой трубы перед оборудованием. [10] для достижения указанной точности. Следовательно, термодинамический метод часто позволяет проводить полевые испытания, которые невозможно выполнить с помощью обычных испытаний.
Приложения
[ редактировать ]Термодинамический метод используется для тестирования насосов для воды, сточных вод и других насосов, но из-за его способности точно измерять расход он также используется для таких приложений, как тестирование кривых системы, проверка и калибровка расходомера, а также постоянный мониторинг эффективности. [13] Этот метод особенно полезен в ситуациях, когда нет требований к трубопроводам, присущих традиционным методам испытаний. Его, как и обычное тестирование насосов, можно использовать для оценки производительности насосов при профилактическом обслуживании и для принятия решений о замене и ремонте. Кроме того, метод можно распространить на тестирование производительности нагнетателей и турбин. [13]
Известные проекты с использованием термодинамического метода
[ редактировать ]В ряде проектов термодинамический метод использовался для крупномасштабных испытаний насосов и проверки их производительности. Несколько проектов перечислены ниже.
Мельбурн (Великобритания) оптимизация сети насосов и турбин в реальном времени
[ редактировать ]Проект между Riventa и британской компанией Severn Trent Water (STW) в сети Мельбурнской компании водоснабжения, которая всегда страдала от больших колебаний в потреблении энергии. Многочисленные исторические расследования не выявили ни причин, ни наилучшей операционной политики. Сложные алгоритмы, разработанные в ходе работы, позволили компании STW точно планировать работу в течение заданного периода времени, удовлетворяя спрос при очень заметном сокращении затрат на электроэнергию - процесс, который слишком сложен для оперативного персонала, чтобы его можно было выполнить только на основе опыта. Две ключевые технологии были объединены для создания методологии оптимизации сети: термодинамическое измерение производительности насосов для анализа эффективности отдельных насосов и станций, а также гидравлическое моделирование в реальном времени для оценки сетевых маршрутов и их гидравлических профилей. [14] [15]
Пилотное исследование по оценке эффективности насосов Онтарио и повышению осведомленности (Канада)
[ редактировать ]Этот проект спонсировался Управлением энергетики Онтарио для тестирования более 150 водяных насосов в Онтарио, Канада, в восьми географически различных муниципалитетах. Был использован метод испытания термодинамического насоса, а также ряд традиционных испытаний, выполненных параллельно с термодинамическим методом, чтобы продемонстрировать эффективность термодинамического метода. В рамках проекта были испытаны различные насосы мощностью от 30 до 4000 л.с. и завершены в мае 2013 года. [4] [16] [17]
Мониторинг и управление эффективностью насосов в Melbourne Water (Австралия)
[ редактировать ]Стремясь свести к минимуму затраты на электроэнергию и связанные с этим выбросы парниковых газов, компания Melbourne Water в Австралии применила термодинамические испытания насосов для мониторинга насосов на четырех крупных насосных станциях. В рамках этого проекта в течение 2003 и 2004 годов было испытано 23 водяных и канализационных насоса. [18]
См. также
[ редактировать ]- Осевой насос
- Центробежный вентилятор
- Центробежный насос
- Измерение расхода
- Насос
- Турбина
- Сточные воды
- Водоснабжение
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Расширенные измерения термодинамических характеристик насосов и насосных систем, Малкольм Робертсон, семинар IMechE по испытаниям на месте, Лондон, июнь 2013 г.
- ^ Jump up to: а б BS ISO 5198:1999 Центробежные, смешанные и осевые насосы. Коды испытаний гидравлических характеристик. Класс точности.
- ^ Журнал термодинамических испытаний и мониторинга насосной промышленности, апрель 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с д и На пути к сохранению муниципального сектора: пилотное исследование эффективности насосов и повышения осведомленности Hydratek & Associates Inc, май 2013 г.
- ^ ftp://140.98.193.80/uploads/pes/PowerAfrica2007/PowerAfrica-32-cattaeae.pdf.pdf.
- ^ Jump up to: а б [1] Проверка эффективности насоса термодинамическим методом.
- ^ [2] КРЫША
- ^ [3] Беспроводной термодинамический мониторинг насоса
- ^ [4] Портативная система тестирования насосов Freeflow
- ^ Jump up to: а б [5] P22 КПД насоса и расходомер
- ^ [6] Проверка эффективности насоса термодинамическим методом - независимый взгляд
- ^ [7] Требования к трубопроводам расходомера
- ^ Jump up to: а б [8] Услуги по тестированию и мониторингу AEMS
- ^ Клиффорд, Том. «Конференция насосных центров 2016 г. – Основной доклад» (PDF) .
- ^ «Новаторский технологический проект получил награду Насосного центра 2016» . www.riventa.com . Проверено 29 сентября 2016 г.
- ^ [9] Термодинамический метод, используемый для программы тестирования производительности и эффективности насоса.
- ^ [10] Реальность энергоэффективности и производительности насосов: Канада подает пример в характеристике фактической энергоэффективности водяных насосов с помощью программы испытаний по всей провинции.
- ^ [11] Мониторинг и управление эффективностью насосов в Melbourne Water