ТЕХНИЧЕСКОЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ НАСОСОВ

В условиях растущего давления на окружающую среду водный сектор продолжает сталкиваться с необходимостью сокращения энергопотребления.

Какую роль могут сыграть усовершенствованные, более интеллектуальные и оптимизированные насосы, помогая сектору стать более энергоэффективным? Мы рассмотрим категорию "умных насосов", чтобы ознакомиться с различными предложениями.

Потеря энергии в водных технологиях.

В течение долгого времени водный сектор имел интересные отношения с энергетикой.

Связь между ними, имеющая решающее значение для энергетического сектора, но в то же время являющаяся крупным потребителем энергии, становится все более напряженной.

В независимом докладе МЭА было установлено, что водный сектор потребляет четыре процента от общего объема мировой энергии, и ожидается, что эта цифра удвоится в ближайшие 25 лет.

По данным Statista, из этих четырех процентов 42 процента энергии потребляется сетями водоснабжения, 26 процентов - технологиями опреснения и повторного использования воды, 14 процентов - установками по очистке сточных вод, 13 процентов - на распределение воды. Огромное количество энергии тратится  на перекачку воды.

И как перемещается вся эта вода? Насосы. Их очень много.

Сколько энергии потребляет насос?

Учитывая, что четыре процента мировой энергии используется в водном секторе, за сколько отвечают насосы?

Конечно, это сложный вопрос, на который нужно ответить, учитывая множество переменных.

Например, для перекачки поверхностных вод требуется меньше энергии, чем для перекачки грунтовых вод. Количество энергии, необходимое для перекачки воды на большое расстояние, будет больше, чем на короткое расстояние.

Другие переменные для перекачки включают топографию (влияющую на подпитку грунтовых вод), климат, сезонную температуру и количество осадков.

Место перекачки воды также играет ключевую роль. Например, в Калифорнии 19% электроэнергии штата расходуется на перекачку, очистку, сбор и сброс воды и сточных вод.

На сооружениях  по очистке и подготовке  питьевой воды на  работу насосов, необходимых для перекачки воды, может приходиться до 80% общего энергопотребления.

Аналогичным образом, на очистных сооружениях насосы и механическая обработка твердых фракций занимают первое место по потреблению энергии.

Недостаток информации

Исследование, проведенное исследователями из Техасского университета в Остине в 2017 году, показало, что энергия, потребляемая общественным водоснабжением США, является основным  компонентом затрат  для бытовых, коммерческих и муниципальных пользователей.

Было установлено, что потребление энергии, связанное с общественным водоснабжением, составляет 4,1процента от годового потребления первичной энергии в стране и 6,1 процента от национального потребления электроэнергии.

Потребление электроэнергии коммунальными службами питьевого водоснабжения и водоотведения для перекачки, транспортировки, очистки, распределения и сброса составило 56,6 млрд кВт*ч, или 11,5% первичной энергии и 21,6% потребления электроэнергии для конечного использования воды.

Британская ассоциация производителей насосов (BPMA) ранее заявляла, что насосы являются крупнейшим потребителем электроэнергии  в отрасли по всему Европейскому Союзу, потребляя более 300 ТВтч электроэнергии в год.

Возможность

По мере того, как городские центры стремятся к устойчивости, становятся более устойчивыми и улучшают свое энергопотребление, стремление к более умным городам может быть связано с стремлением к более умным насосам.

На насосы приходится до 40% промышленного энергопотребления в современных городах, и умные насосы могут стать одним из энергосберегающих решений для городов, стремящихся превратиться в умные города.

В статье для SmartCitiesDive Питер Гайдон, директор по техническим вопросам Гидравлического института, рассмотрел потенциальный рост интеллектуальных насосов для городских применений.

"Умные насосы позволяют лицам, принимающим решения, собирать и обмениваться данными, чтобы лучше управлять потоком энергии, необходимой для удовлетворения потребностей системы. Это повышение эффективности, согласуется с методологией "умных городов " для более эффективного управления активами и ресурсами, что в конечном итоге приводит к достижению муниципальных целей в области устойчивого развития ".

Что делает насос умным?

Aquatech online недавно рассмотрела развитие умных насосов и то, как они подключаются к Интернету  вещей (IoT), чтобы помочь коммунальным и водным компаниям лучше визуализировать данные с помощью больших данных, аналитики, алгоритмов машинного обучения и когнитивного интеллекта.

Проще говоря, умные насосы позволяют пользователям отслеживать и предоставлять информацию в режиме реального времени о нескольких факторах, касающихся воды, проходящей через них.

Такая информация, как состояние насоса, его производительность, давление, температура и скорость воды.

Добавив возможности Интернета вещей, коммунальные предприятия и компании, занимающиеся водоснабжением, могут эффективно создавать взаимосвязанную экосистему интеллектуальных насосов, которые непрерывно передают данные в центральный узел.

Эти насосы, как правило, намного более энергоэффективны, чем те, которые они заменяют, требуют небольшого ручного вмешательства и могут работать автономно.

Итак, кто является ключевыми игроками?

Danfoss – интеллектуальные насосы высокого давления

Рисунок 1: Danfos - линейка интеллектуальных насосов высокого давления

Датская инжиниринговая компания Danfoss разработала технологию аксиально-поршневых насосов, которая, по ее словам, обладает всеми преимуществами объемных насосов для работы под высоким давлением.

Компания заявила, что насосы высокого давления (HPP) являются одним из ее быстрорастущих подразделений, поскольку ее технологии находят применение на самых разных рынках: от обратного осмоса до газовых турбин, очистки, увлажнения и пожаротушения.

Насосы PAHT и PAHT G для сверхчистой воды могут работать с расходом от 0,7 до 354 л/мин (от 0,2 до 93,5 gpm) и давлением до 160 бар (2321 фунт/кв.дюйм).

Каспарс Дамис, руководитель отдела маркетинга насосов высокого давления Danfoss Climate Solutions, рассказал Aquatech Online: "Умные насосы высокого давления Danfoss позволяют нашим клиентам достигать большего с меньшими затратами, поскольку мониторинг состояния насосов высокого давления и будущие цифровые решения позволяют запускать насосы с максимальной эффективностью.

"Интеллектуальная технология, которую мы используем, также позволяет производить замену запасных частей и ремонт с помощью профилактического обслуживания точно в нужное время, сокращая отходы за счет замены деталей на основе рассчитанных средних интервалов обслуживания”.

Danfoss заявляет, что ее интеллектуальные насосы высокого давления способны работать с оборудованием высокого давления с максимальной эффективностью, одновременно снижая потребление энергии и выбросы CO2, особенно на энергоемких опреснительных установках.

“В конце концов, самая экологичная энергия - это энергия, которую мы не используем. Это также самый экономичный вариант ”, - добавил Дамис.

"Наша интеллектуальная технология, которая определяет прогнозируемые графики технического обслуживания, также позволяет нам избежать незапланированных простоев, что особенно важно в критически важных объектах инфраструктуры, таких как опреснительная установка, поскольку вода является важным ресурсом для общества”.

Xylem - сточные воды и жилые помещения

Компания Xylem, занимающаяся водными решениями, предлагает широкий выбор интеллектуальных насосов как для бытовых нужд, так и для сточных вод.

Рисунок 2: Серия интеллектуальных насосов Xlyem - Lowara

Линейка интеллектуальных насосов Lowara включает в себя предварительно запрограммированные комплекты, разработанные для “простой и экономичной установки”. Все насосы подключены через IoT и позволяют пользователям полностью контролировать проходящую через них воду.

Пользователи могут контролировать постоянное давление и соответствовать кривой системы. Эко-система также позволяет насосам останавливаться при нулевой потребности, перебоях в подаче воды, защите от сухого хода, а также оснащена датчиками для контроля перегрева и напряжения.

По словам Ксилема, умный насос для сточных вод Flygt Concertor обеспечивает экономию энергии на 70% по сравнению с обычным насосом.

Рисунок 3: концепт Xlyem - Flygt

Клас Карлссон, старший менеджер по интегрированным системам, и Стивен Кларк, глобальный менеджер по продуктам прикладных систем водоснабжения в Xylem, сказали, что насос оснащен интегрированными технологиями, такими как силовая электроника, включая передовые вычислительные возможности.

Встроенный интеллект “позволяет им непрерывно работать при оптимальном уровне энергопотребления и при необходимости активировать функции самоочистки”.

В беседе с Aquatech Online Карлссон сказал, что умные водяные насосы сочетают в себе три элемента и что “речь идет не об отдельных компонентах. Это отличная команда из трех идеально согласованных элементов ”.

Grundfos: Разумное дозирование и циркуляция

Рисунок 4: Grundfos – Цифровой дозирующий интеллектуальный насос

У Grundfos есть две заметные разработки. Во-первых, это интеллектуальные цифровые дозирующие насосы для высокоточного дозирования химикатов, позволяющие осуществлять расширенный контроль процесса и интеграцию с системой управления.

Он обеспечивает максимальный расход 940 л/ч и максимальный напор 16 бар.

Рисунок 5: Grundfos – UPS2

Вторым является легкий коммерческий циркуляционный насос для отопления UPS2 25-80, циркуляционный насос с двигателем на постоянных магнитах (технология ECM) и бесступенчатой регулировкой скорости для циркуляции чистой горячей воды.

Компания Grundfos заявляет, что этот насос оснащен встроенным регулятором перепада давления, позволяющим регулировать производительность насоса в соответствии с реальными требованиями системы.

Он также оснащен двигателем, основанным на технологии с постоянными магнитами / компактным ротором. Насосы оптимизированы по энергопотреблению и соответствуют требованиям директивы по продуктам, использующим энергию (EuP).

По словам компании, UPS2 также требует меньшего энергопотребления, снижает шум от термостатических клапанов и аналогичных фитингов и улучшает управление системой.

KSB – умная фабрика

Рисунок 6: KSB – умная фабрика.

Немецкая компания KSB разработала smart factory - место, где KSB стремится привести все свои продукты в соответствие с современными разработками Интернета вещей.

Одним из продуктов, которые появятся на smart factory, является KSB Guard, облачное решение для удаленного мониторинга численности насосов.

KSB Guard - это его датчик, который устанавливается непосредственно на насос и записывает данные о вибрации и температуре насоса.

Блок передачи и аккумулятора подает энергию на блок датчиков и передает данные измерений в порт подключения. Поддерживая самые высокие стандарты безопасности, порт подключения передает данные в KSB Cloud через сеть мобильной связи.

Данные насоса и дополнительную информацию можно легко и просто оценить с помощью приложения KSB Guard или веб-портала. Это облегчает планирование работ по техническому обслуживанию и целевое использование ресурсов.

Рисунок 7: KSB – Привод насоса

Кроме того, PumpDrive является флагманским интеллектуальным насосом и оснащен системой переменной скорости. Это позволяет постоянно регулировать скорость насоса и, следовательно, производительность насоса в соответствии с фактическими требованиями системы, гарантируя, что насос работает максимально эффективно и надежно.

Он оснащен встроенным беспроводным модулем PumpDrive и может управляться через Bluetooth, что означает, что смартфон может выступать в качестве “пульта дистанционного управления”, а все данные и информация доступны в приложении.