Работа насосов по перекачке жидкости неизбежно сопровождается большими потерями мощности, доходящими в конце межремонтного периода (МРП), по нашим данным, до 50% и более. Насколько допустимо снижение КПД работающих насосов в процессе эксплуатации? Этот вопрос должен быть поставлен в повестку дня служб ОГМ и ОГЭ, так как сегодня высокие мощности сочетаются с ростом отпускных цен на электроэнергию.
Последнее дает основания предполагать, что принятая ранее за аксиому политика достижения больших значений МРП, не учитывающая естественное снижение КПД агрегатов в процессе длительной работы, должна быть пересмотрена. А именно, план ППР (планово-предупредительные ремонты), имеющий целью поддержание рабочего состояния агрегатов, должен быть реализован с точки зрения оценки КПД работающих агрегатов и принятия решения о дальнейшей эксплуатации только в случае достаточного его значения. В противном случае агрегат должен быть остановлен и демонтирован, так как восстановление гидравлического КПД возможно только в результате капитального ремонта насоса.
В качестве примера подхода к этому вопросу можно указать на работу, где предложено (без приведения расчета) не допускать снижения КПД насосов магистральных нефтепроводов более чем на 3%. Очевидно, что конкретное значение этой величины зависит от установленной мощности насоса, отпускных цен на электроэнергию, стоимости капитального ремонта и темпа падения КПД насоса во времени.
Изменение вышеперечисленных факторов в зависимости от конкретной экономической ситуации постулирует необходимость выведения не числового предела допустимого снижения КПД, а получения функциональной связи между ними. Оценку времени проведения предупредительного капитального ремонта насоса, имеющего целью восстановление гидравлического КПД после достижения некоторого критического значения, можно выполнить на основании следующих показателей работы насоса: Р – перепад давления на насосе, MПа, Q – расход закачиваемой жидкости, м3/час, TМРП – среднее значение МРП, установившееся на данном предприятии, сутки, k0 – начальный гидравлический КПД насоса,- нового или после капитального ремонта, %, kМРП – конечный гидравлический КПД насоса в момент времени ТМРП, %, Cрем. – стоимость капитального ремонта, включая стоимость вспомогательных работ (демонтаж, перевозка, монтаж, и др.), рубли, Cтариф – стоимость одного киловатт-часа электроэнергии.
Гидравлический КПД насоса монотонно убывает по мере износа насоса. Будем считать, что КПД уменьшается линейно от времени работы k(t)=k0-(k0-kМРП)*T/TМРП= k0-(∆k/TМРП)*T= k0-k1*T,(1), где Т- текущее время (сут), а k1= ∆k/TМРП - темп падения КПД насоса в течении TМРП (∆k=k0-kМРП). Полезная гидравлическая мощность определяется напором и расходом Wгидр.= P*Q. (2) Потребляемая электрическая мощность составит Wпотр.= Wгидр./(КПДмех.насоса*КПДдв*k(t))= W/k(t), (3) где КПДмех.насоса, КПДдв – соответственно, коэффициенты полезного действия насоса (механический, учитывающий потери на трение в подшипниках и сальниках, принимается равным 0.98) и двигателя (по паспортным данным, лежит в пределах от 93-98 %). Тогда среднее значение расходов на электроэнергию Т тариф Ссредн = Т ∫ + Cтариф dt = + k0 Т МРП k0 Т МРП для случая неизменного в течение межремонтного периода КПД ko, и С к 1 ТС рем. W C рем. C W k1 средн. Т ∫ Т Cтариф k(t) dt T − T k ln 1 − k То для линейно убывающего со временем КПД k(t),- см. формулу (1). Приведенное значение расходов составит : 1 − CтарифW ∆ k 1 − CтарифW *Т МРП − ∆ k к k1C рем. ln 1 − T ∆ k * С рем. ln 1 k0 Cсредн. = TМРП * k0 = Cсредно T C рем. CтарифW рем. C рем.k0МРПk0C рем. 1 − (Ω∆ k) × ln(1 − (∆ k k0 ) (1 + Ω k0 ) где Ω = Стариф *W *TМРП , = Т Срем Т МРП.
Приведенное значение расходов зависит от безразмерного времени наработки до очередного предупредительного капитального ремонта τ (в долях от установившегося на данном предприятии среднего МРП), безразмерного комплекса Ω , пропорционального отношению расходов на оплату электроэнергии за время, равное МРП, к расходам на капитальный ремонт насоса, а также от величин начального КПД насоса ko и величины падения КПД ∆k. Эта функция имеет минимум, определить который можно исходя из известного правила: аргумент экстремума функции находится как корень решения уравнения dCсредн к 1 Ω ∆ kΩ 1 d 0 = − 1 ∆ k * ln 1− k0+ k0 * 1 − ∆ k / k0 = 0 . (5) Ссредн. Решение (5) не может быть найдено аналитически, поэтому нами проведено численное решение, которое с достаточной точностью аппроксимируется функцией: τ= k 0 * ∆ k −0.5887 * Ω −0.4839+0.08*∆ k , (6) при изменении влияющих параметров в практически значимых пределах: ko = 50…70, ∆k= 10..30 %, Ω = 10…150 (что соответствует диапазону изменения W=100…1000 кВт, Cрем.=25000…200000 рублей, ТМРП= 100…730 суток, Стариф= 0.72 руб./кВт-час). График этой функции приведен на Рис.1. при разных значениях ko и ∆k. Из (6) следует, что Топ тим.=ТМРП*k0* ∆ k − 0.5887 * (Стариф * W * Т мрп / Срем )− 0.4839 + 0.08*∆(7) Ниже приведены результаты сравнительных расчетов, использущих ф.(7) и корни уравнения (5) для вычисления оптимального межремонтного периода Рис. 1. Зависимость безразмерного комплекса "Омега" от безразмерного периода Т опт. Видно вполне удовлетворительное их совпадение (расчет выполнен для крайних значений: ko, ∆k= 30%, ТМРП= 730 суток).
РЕЗУЛЬТАТЫ СОПОСТАВЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПО КОРНЮ УРАВНЕНИЯ (5) И АППРОКСИМИРУЮЩЕЙ ФУНКЦИИ (7)
Ω 10 14 18 22 26 30
Топт (из корня ур. (5)) 255 220 197 180 167 157
Топт (по ф. (7)) 257 220 196 178 165 155
Ω 34 38 42 46 50 54
Топт (из корня ур. (5)) 148 140 134 129 124 119
Топт (по ф. (7)) 146 139 132 127 122 118
Ω 58 62 66 70 74 78
Топт (из корня ур. (5)) 115 112 109 106 103 100
Топт (по ф. (7)) 114 111 108 105 102 100
Ω 82 86 90 94 98 150
Топт (из корня ур. (5)) 98 96 94 92 90 73
Топт (по ф. (7)) 97 95 93 91 90 74
Таблица годового экономического эффекта при удельных затратах на закачку 1м3 воды, руб., кВт*час/м3,напор 1900 м, подача 180 м3/час, гидравлическая мощность 950 кВт
Нач. Кон. МРП, рем После Годовой эк.эфф. Гкпд, Гкпд, сут до после %
45 35 365 88 9,60 10,35 12,97 14,29 1 182 195
500 104 9,52 10,32 12,91 14,28 1 270 908
730 126 9,44 10,30 12,85 14,27 1 363 729
50 40 365 98 8,64 9,20 11,67 12,68 884 983
500 115 8,56 9,17 11,61 12,68 961 253
730 140 8,49 9,15 11,57 12,67 1 037 544
60 50 365 118 7,20 7,53 9,73 10,36 512 011
500 138 7,13 7,50 9,68 10,36 581 698
730 168 7,08 7,48 9,64 10,35 642 768
70 60 365 137 6,16 6,37 8,33 8,76 329 730
500 162 6,12 6,35 8,30 8,76 363 419
730 196 6,07 6,33 8,26 8,75 421 155
Примечание: 1. Стоимость электроэнергии принята 0.72 рубля за 1 кВт-час, стоимость капремонта принята в 100 000 рублей. 2. Удельные затраты рассчитаны только для электроэнергии и стоимости капремонта, поскольку остальные затраты неизменны.
Исходя из вышеизложенного видно, что при корректном определении введенных нами значений входящих параметров (КПД начальное и конечное, время износа, стоимость капремонта и т.п.), а также закона (темпа) снижения КПД в течении МРП, эту процедуру можно уточнить по всем типоразмерам агрегатов, в том числе и шестеренных насосов DESMI, MAAG, Pompe Cucchi, представленных на нашем сайте, и любых других.
Комментарии (0)
Написать комментарий
ОСТАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ
Ваш email не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.