РЕФОРМА ЖКХ: НАСОСЫ С�СТЕМ ТЕПЛО- � ВОДОСНАБЖЕН�Я

Сегодня потребитель не испытывает недостатка в предложении насосов отечественного, импортного и совместного производства с большим разнообразием цен и параметров, что создает большие возможности для выбора. Цены на импортные насосы, как правило, в три-четыре раза выше, чем на отечественные насосы. Более высокая цена на импортные насосы объясняется применением более качественных материалов (модифицированный чугун, нержавеющая сталь, бронза) и более высоких технологий. Это положительным образом сказывается на повышении коэффициента полезного действия, на качестве и долговечности насосов и стабильности их характеристик. По традиции российский потребитель отдает предпочтение дешевым насосам, не задаваясь вопросом, насколько это экономически обоснованно, считая, что чем меньше заплачено за насос, тем выгодней. Однако на деле это далеко не так. При выборе насоса, кроме его цены, следует учитывать следующие обстоятельства: • соответствие насоса требованиям системы; • капитальные затраты; • эксплуатационные затраты; • коррозионная стойкость насоса; • совместимость материалов насоса и трубопроводов. СООТВЕТСТВ�Е НАСОСА ТРЕБОВАН�ЯМ С�СТЕМЫ Соответствие насоса требованиям системы означает, что насос должен подавать нужное количество воды при заданной температуре и создавать требуемое давление, но при этом он должен работать в допустимом диапазоне подач и в нем не должна возникать кавитация. Организации, проектирующие системы тепло- и водоснабжения, при обосновании выбора насоса часто не в полной степени учитывают эти обстоятельства. А эксплуатирующие организации, решая свои текущие производственные задачи, не всегда интересуются, соответствуют ли реальные режимы работы насосов проектным или хотя бы допустимым режимам. Эксплуатация же насоса вне области его допустимых режимов приводит к следующим негативным последствиям: • снижению экономической эффективности систем теплоснабжения; • увеличению расхода воды в системах водоснабжения; • увеличению расхода электроэнергии; • повышению шума и вибрации насоса и трубопроводов; • преждевременному износу и выходу из строя подшипников насоса; • поломке вала насоса; • разрушению рабочего колеса насоса. �зготовители насосов в каталогах и инструкциях обычно указывают допустимый диапазон подач и допустимый кавитационный запас. Если допустимый диапазон подач не указан производителем насоса, следует запросить его об этом или руководствоваться общими рекомендациями: минимальная подача насоса Qmin= 0,5Qopt, максимально допустимая — Qmax=1,25Qopt (Qopt — подача, соответствующая максимальному значению КПД насоса). Кавитация возникает в насосе, когда давление в нем становится меньше давления парообразования. Минимально допустимое избыточное давление на входе в насос (Hвх) с учетом температуры воды определяется соотношением: Hвх=h + Hнп + Hзап — 10,0 — Vвх2/2g (м. вод. ст.), где: h — допустимый кавитационный запас насоса, указанный в каталоге; Hнп — давление насыщенных паров (м. вод. ст.) — см. таблицу 1; Hзап — запас надежности, который обычно принимается 0,5–1,0 м; Vвх — скорость воды на входе в насос (м/сек.). Слагаемое Vвех2/2g изменяется в пределах от 0,3 до 1,3 и при ориентировочных расчетах может приниматься значение, равное 1,3. КАП�ТАЛЬНЫЕ ЗАТРАТЫ Насос не является объектом, изолированным от внешнего мира. Трубопроводами он связан с системой, которую обслуживает; занимая место в помещении, он должен быть как-то закреплен. Все это сказывается на компоновке смежного с насосом оборудования, а поэтому при определении капитальных затрат, кроме цены насоса, следует принимать во внимание стоимость площади, необходимой для его размещения, стоимость фундамента под насос и стоимость трубопроводов, связывающих насос с системой. Площадь технических помещений входит в общую стоимость жилого здания и имеет достаточно высокую цену, поэтому застройщик, как правило, хочет использовать ее с максимальной отдачей. Наибольшей площади для размещения требуют консольные насосы типа К (АК, NK). Эти насосы должны располагаться только горизонтально и на массивном фундаменте. Меньшей площади требуют консольные моноблочные насосы типа КМ (АЦМК, DNM, DNP). Они тоже должны располагаться на фундаменте. Масса фундамента в обоих случаях должна быть не менее чем в два раза больше массы насоса. Еще меньшей площади требуют моноблочные насосы типа КМЛ (АЦМЛ, LM, LP) с патрубками «в линию». Вал этих насосов может располагаться как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях. Если мощность насоса «в линию» не превышает 11кВт, он может крепиться к горизонтальному или вертикальному трубопроводу без фундамента. Минимальную площадь занимают вертикальные многоступенчатые насосы типов АЦМС и CR. В качестве примера приведена табл. 2, где показаны размеры в плане, площадь под насосом и масса перечисленных выше типов насосов мощностью 30 кВт. Очевидно, что если насос крепится на трубах и без фундамента, то протяженность трубопровода будет меньше, а конфигурация проще, чем в случае использования насоса, требующего установку на фундамент. Следует также учитывать, требует ли насос периодического обслуживания и в чем оно состоит, возможно придется предусмотреть проход к насосу и в зону обслуживания. Это потребует дополнительной площади в техническом помещении и, возможно, увеличит длину трубопроводов. Учитывая все перечисленные выше обстоятельства, можно заключить, что применение более дорогого, но занимающего меньше места, насоса может полностью или частично окупиться уменьшением капитальных затрат на площадь и трубопроводы. ЭКСПЛУАТАЦ�ОННЫЕ РАСХОДЫ Эксплуатационные расходы включают в себя оплату электроэнергии, содержание обслуживающего персонала, а также затраты на ремонт и замену насосов. Оплата электроэнергии составляет львиную долю эксплуатационных расходов и с лихвой перекрывает цену насоса. Например, насос К-80-50-200 мощностью 15 кВт при цене ок. 13 000 руб. за год потребляет 131 400 кВт•час, а плата за электроэнергию составляет более 130 000 руб. Параметрами, определяющими энергетические затраты в гидравлических системах, являются расход и геометрическая высота подъема воды, а также гидравлические потери в системе и КПД электронасоса (в данном случае под КПД электронасоса понимается отношение полезной гидравлической мощности к мощности, потребляемой из электрической сети.) Отметим, что на подачу 1 куб. м/ч с напором 1 м. электронасос, имеющий КПД 50%, расходует 47,742 кВт•час в год. Это значение удельного расхода электро-энергии удобно использовать для оценки того, во что обходятся гидравлические потери в системе и запасы, которые закладываются при выборе насоса. Так, например, при расходе 100 куб. м/ч и цене электроэнергии 1 руб./кВт•час только 1 м. гидравлических потерь обходится 4774,2 рублей в год. При подборе насоса всегда приходится принимать тот или иной запас. Величина этого запаса зависит от отклонения реального гидравлического сопротивления системы от расчетной величины и от возможности подобрать насос с заданным напором и расходом. Степень различия расчетного и реального гидравлического сопротивления системы зависит от совершенства используемых методик расчета и качества монтажа трубопроводов. Запас на это различие проектировщик выбирает, как правило, на основе личного опыта. В настоящее время рынок предлагает большое разнообразие насосов, и возможность подобрать насос с заданным напором и расходом определяется только тем, какой базой данных располагает проектировщик. Если выбирать только из номенклатуры насосов типов К и КМ, выпускаемых российскими предприятиями по ГОСТ 22247-96 «Насосы центробежные консольные для воды. Основные параметры и размеры. Требования безопасности. Методы контроля», то вследствие разреженного параметрического ряда предусмотренного этим стандартом, придется смириться со значительным запасом. Например, если требуется насос с параметрами: подача 30куб. м/час, напор 40 м, то придется применить ближайший больший насос марки К (КМ) 80-50-200, имеющий номинальную подачу 50 куб. м/час и напор 50 м, при этом запас по расходу составит 20 куб. м/час, а по напору — 10 м. Подсчитаем, во что обойдется этот запас. Мощность N, которую придется затратить на создание дополнительного напора и годовой перерасход электроэнергии W, вычисляется по формулам: N=(QхH + QхH + QхH)/(367х), кВт; W=23,87(QхH + QхH + QхH)/, кВт•час, где: Q — требуемый расход (куб. м/час); Q — запас по расходу (куб. м/час); Н — требуемый напор (м.); Н — запас по напору (м.); — КПД электронасоса; 367 — коэффициент, связанный с принятыми единицами измерения. Подставив в эту формулу Q=30 куб. м/ч; Q=20 куб. м/ч;Н=40м; Н=10м. и =0,6, из приведенного выше примера получим, что принятый запас увеличит потребляемую мощность на 5,9 кВт, а годовой перерасход электроэнергии составит 51 684 кВт•час. Отсюда следует вывод, что для уменьшения этого перерасхода следует рассмотреть применение других насосов, составляющих в совокупности достаточно плотный параметрический ряд. Если стоимость нестандартного насоса будет менее 50 000 руб., то его приобретение окупится меньше чем за год. Немаловажное влияние на экономические показатели оказывает коэффициент полезного действия насоса в рабочей точке. Рассчитать увеличение потребления электроэнергии при снижении КПД насоса можно по формуле: W=QH, кВт•час/год, где: — уменьшение КПД насоса. Например, для насоса КМ 80-50-200 в приведенном выше примере снижение КПД на 5% приведет к увеличению потребления электроэнергии на 12 500 кВт•час/год. ЗАТРАТЫ НА СОДЕРЖАН�Е ОБСЛУЖ�ВАЮЩЕГО ПЕРСОНАЛА Эти затраты определяется тем, в каком количестве и какой квалификации потребуется персонал для поддержания парка насосов в исправном состоянии. Обслуживание электронасосов состоит в периодических осмотрах с целью выявления и устранения появляющихся в процессе эксплуатации дефектов. Как часто надо делать эти осмотры зависит от качества используемых насосов. Чем выше качество, тем реже приходится осматривать и ремонтировать насос. Наибольшее распространение в настоящее время получили моноблочные насосы, у которых рабочее колесо посажено на вал электродвигателя. Основными дефектами, возникающими в процессе эксплуатации этих насосов, являются утечка через уплотнение вала насоса и выход из строя подшипников электродвигателя. У консольных насосов дополнительно к этому выходят из строя подшипники насоса и муфта, соединяющая валы насоса и электродвигателя. Величина утечки и периодичность обслуживания уплотнения вала определяется его конструкцией. Сегодня в насосах используются два типа уплотнений: радиальные уплотнения с мягкой сальниковой набивкой и торцовые уплотнения с износостойкими кольцами из графита, керамики или твердого сплава. Для нормальной работы уплотнение с сальниковой набивкой должно иметь утечку от 30 г/час до 100 г/час. Эти уплотнения требуют регулировки через каждые 150–500 часов работы насоса. На величину утечки и периодичность обслуживания влияют как материал набивки, так и квалификация обслуживающего персонала. Современные торцовые уплотнения не имеют видимых утечек. Они не требуют обслуживания и регулировки в процессе эксплуатации. Ресурс торцового уплотнения составляет не менее 10 000 час. ЗАТРАТЫ НА РЕМОНТ � ЗАМЕНУ НАСОСОВ Затраты на ремонт и замену насосов зависят от долговечности его узлов, деталей и их стоимости. Опыт показывает, что в ЖКХ долговечность насоса определяется коррозионным износом рабочего колеса и корпуса. Насосы, изготовленные из модифицированного чугуна с шаровидным графитом, имеют большую коррозионную стойкость, чем насосы из серого чугуна, и несмотря на то, что они дороже, увеличение долговечности насоса в полной мере компенсирует увеличение его цены. Еще большую долговечность имеют насосы с рабочими колесами из таких материалов, как нержавеющая сталь или бронза. Кроме того, КПД этих насосов практически не изменяется в процессе эксплуатации, что создает дополнительную экономию по отношению к насосам из серого чугуна, у которых из-за коррозии рабочего колеса КПД может понизиться на 10–15%. КОРРОЗ�ОННАЯ СТОЙКОСТЬ НАСОСА � ТРУБОПРОВОДА Важнейшим требованием, предъявляемым к материалу трубопроводов и насоса, являются стойкость относительно среды, протекающей по трубопроводу и насосу. Кроме того, выбор материала зависит от экономических и технологических требований. Если поместить пластины двух различных металлов в электропроводящую жидкость, например в воду, и соединить их проводником, то появится электрический ток, протекающий от металла с более отрицательным потенциалом (анод) к металлу с менее отрицательным потенциалом (катод). Этот процесс носит название электрохимической коррозии металлов. Металл анода переходит в раствор в виде положительно заряженных ионов, а оставшиеся на аноде электроны переходят по проводнику на катод. Чем больше разность потенциалов между анодом и катодом, тем быстрее протекает коррозия. При этом заметное влияние оказывает направление течения, переносящего ионы. В последнее время в системах тепло- и водоснабжения начинают использоваться медные трубопроводы. В этом случае насос, выполненный из чугуна, будет анодом, подверженным электрической коррозии, а медный трубопровод — катодом. В системах, где трубопроводы выполнены из меди, следует использовать насосы из бронзы или нержавеющей стали, имеющей электрический потенциал, близкий к меди. В заключение отметим, что сейчас для решения задач энергосбережения предлагается широкая гамма центробежных циркуляционных и повысительных насосов типов АЦМК, АЦМЛ, АЦМС, АК, а также автоматизированных насосных установок типа АНУ и МОНО (всего более 900 наименований). При производстве этих насосов и установок используются высокотехнологичные детали проточной части насосов из модифицированного чугуна с шаровидным графитом, бронзы и нержавеющей стали и электродвигатели отечественного производства, хорошо зарекомендовавшие себя в эксплуатации. Такое сочетание обеспечивает оптимальное соотношение качества и цены.