Pompy są urządzeniami energetycznymi, które pełnią ważną rolę w wielu gałęziach przemysłu. W ciepłownictwie obsługują zazwyczaj obiegi technologiczne nośnika ciepła, wodne układy biorące udział w procesie produkcji ciepła oraz instalacje towarzyszące temu procesowi. W grupie tych urządzeń spotyka się szereg różnego rodzaju i wielkości agregaty pompowe, które różnią się pod względem konstrukcyjnym, technologicznym, materiałowym jak i też parametrami pracy. Z uwagi na specyfikę swej pracy wymagana jest od nich duża trwałość, niezawodność działania oraz wysoka sprawność. Do napędów agregatów pompowych wykorzystywana jest energia elektryczna. Koszty energii elektrycznej – w regulowanej branży ciepłowniczej – stanowią znaczne obciążenie finansowe podstawowej działalności przedsiębiorstwa ciepłowniczego. Oszczędność w gospodarowaniu energią elektryczną stanowi w obecnych czasach jeden z głównych priorytetów w wytyczaniu drogi prowadzącej do przeciwdziałania zjawiskom, niekorzystnie wpływającym na zmiany klimatyczne oraz poprawiającym bezpieczeństwo energetyczne w skali globalnej. Mniejsze zużycie energii elektrycznej przez urządzenia energetyczne zainstalowane w przedsiębiorstwie to również mniejsze rachunki za prąd.

 

Przesłanki wdrożenia rozwiązania technicznego

Energia elektryczna wpływa na koszt własny wytworzenia jednostki ciepła oraz przyczynia się do ostatecznego poziomu ceny sprzedawanego na rynku ciepła. Rosnące ceny energii elektrycznej, generujące wysokie koszty jej zakupu, stały się wyzwaniem w MPEC-Włocławek do poszukiwania rozwiązań technicznych ograniczających poziom jej zużycia w działalności przedsiębiorstwa. Mając na względzie powyższe w przedsiębiorstwie stworzono strategiczny plan wdrażania kolejnych elementów kompleksowego procesu identyfikacji i wykorzystania możliwości oszczędzania energii elektrycznej w procesie produkcji ciepła i jego dystrybucji. W tych procesach względy ekonomiczne stanowią nieodzowny warunek do podejmowania decyzji modernizacyjnych w przedsiębiorstwie. Przykładem takiego podejścia jest wdrożone rozwiązanie techniczne, które przedstawiamy w niniejszym artykule.

 

Studnia głębinowa  

Pobór wody podziemnej w MPEC-Włocławek odbywa się ze studni czynnej o głębokości 92 metry zlokalizowanej na terenie ciepłowni spółki[v]. Studnia charakteryzuje się następującą wydajnością:

 

Q średnie = 950,0 m3/doba,
Q max    =   68,0 m3/h.

 

Stanowi ona jedno ze źródeł zaopatrzenia przedsiębiorstwa w wodę przemysłową wykorzystywaną do realizacji procesów technologicznych związanych z produkcją i dystrybucją ciepła oraz zabezpieczenia potrzeb własnych ciepłowni spółki.

Pompa głębinowa transportuje wodę przemysłową bezpośrednio z ujęcia do stacji uzdatniania wody znajdującej się na terenie przedsiębiorstwa Wydajność studni głębinowej w pełni zaspakaja bieżące potrzeby spółki MPEC-Włocławek w tym zakresie.

(...)

 

Istota projektu modernizacyjnego

Istota projektu modernizacyjnego polegała na montażu w układzie elektrycznym pompy głębinowej - przetwornicy częstotliwości[i]. Projektując modernizację techniczną w przedsiębiorstwie zakładano redukcję zużycia energii elektrycznej  przy pompowaniu wody z ujęcia głębinowego, zmniejszenie kosztu jej zakupu oraz poprawę elastyczności pracy systemu pompowego przy zmiennym w ciągu doby zapotrzebowaniu na wodę.

 

Stan przed modernizacją

W okresie przed modernizacją pompa głębinowa na ujęciu wody nie współpracowała z przetwornicą częstotliwości. Skutkowało to brakiem możliwości płynnej regulacji prędkości obrotowej wału silnika elektrycznego pompy głębinowej w zależności od jej obciążenia. Istniejące rozwiązanie techniczne nie pozwalało na łagodny jej rozruch oraz powodowało wysoki pobór energii elektrycznej zarówno w początkowej fazie rozruchu jak i w czasie jej bezpośredniej pracy przy pompowaniu wody ze studni głębinowej. 

 

Stan po modernizacji

Po wdrożeniu projektu modernizacyjnego zespół głębinowy na ujęciu wody jest napędzany silnikiem elektrycznym poprzez przetwornicę częstotliwości z układem wewnętrznego regulatora PID (regulator proporcjonalno-całkująco-różniczkujący), pracującego w pętli sprzężenia zwrotnego z sygnałem od przetwornika ciśnienia. Przetwornica częstotliwości w układzie pompowym umożliwia płynny rozruch pompy głębinowej oraz regulację w pełnym zakresie jej wydajności. Daje również większą elastyczność systemu pompowego przy zmiennym zapotrzebowaniu na wodę.

 

Cały artykuł został opublikowany w numerze 1/2016 magazynu "Pompy Pompownie"