Dokładna znajomość rozdziału mocy pobranej w zasilaniu silnika głębinowego z wyliczeniem strat w układzie pompowym oraz wyznaczeniem wartości mocy przeznaczonej na „wtłoczenie się” do odpływu i na podnoszenia stałe, wraz z uruchomieniem działania geohydrauliki studziennej, umożliwia precyzyjną ocenę sprawności energetycznej układu pompowego.

Bilans mocy

Na rys. 2 pokazano 6 podstawowych obszarów – miejsc, w których rozpraszana jest moc pracującego układu pompowego pompy głębinowej w  studni ujęcia głębinowego. Zgodnie z  patentem EP3271546_B1 [1] dolna sonda pomiarów ciśnień umożliwia wykonanie dokładnego rozliczenia mocy w układzie pompowym. Posiadając komplet 4 ciśnień z układu [2,3]: pP – ciśnienie w za króćcem tłocznym pompy (pod wodą), HH  – ciśnienie hydrostatyczne wynikające z położenia zwierciadła wody nad sondą, p1  – ciśnienie przed zasuwą dławiąca, p2  – ciśnienie na odpływie z układu i wydajność pompy Q oraz znając aktualny pobór mocy czynnej Pe wraz z danymi instalacyjnymi jego budowy LP – głębokość zabudowy pompy i  sondy, DR  – średnica rurociągu tłocznego pompy, możemy wyznaczyć dokładną wartość mocy w 6 charakterystycznych obszarach układu. Obszary te dla wody o temperaturze ca 18o C, γc = 1000 kG/m3 , gdy zachowamy jednostki: DR [m], Q [m3 /h], POD [kW], Pe [kW], PGH [kW], pP , HH ,p1 , p2 , HST, LP [m], umożliwią nam dokładne rozliczenie mocy pobranej w zasilaniu silnika głębinowego. Na rys. 2 pokazano i ponumerowano te miejsca – obszary. Tak więc [5] dla numeru 1 – przypada strata mocy w agregacie pompowym (silnik + pompa) oraz w zasilaniu (kabel + np. falownik): PAZ. Ta strata mocy zależy od „punktu pracy” pompy na jej charakterystyce H=f(Q), przekroju i długości kabla zasilającego, typu silnika (asynchroniczny – synchroniczny). Użytkownik może wartość traconej mocy PAZ optymalizować zarówno po stronie parametrów pompy (właściwy dobór i regulacja), jak i stosując właściwy przekrój kabla lub też np. silniki synchroniczne. Numer 2  – dotyczy wielkości strat liniowych w  rurociągu tłocznym pompy: PSL. Straty te zależą od średnicy i  długości rurociągu oraz od jakości wody (tlenki żelaza, mangan, itp.). Użytkownik może zmniejszyć wartość tych strat – PSL, gdy przestrzega ograniczenia prędkości przepływu w  rurociągu  – maks. 2,5 m/s, stosuje przewody „elastyczne” [2] dla wód np. z tlenkami żelaza, podczas wymiany pompy czyści rury tłoczne. Numer 3  – ograniczenie strat armatury  – PSA. Podstawowa zasada – nigdy nie dławić wydajności pompy zasuwą. Kiedy jest taka konieczność, regulować wydajność pompy przy pomocy falownika, a  więc zmieniając charakterystykę pompy, a  nie układu pompowego [3]. Okresowo należy sprawdzać stan techniczny tzw. klap zwrotnych czy też zaworów i wodomierzy. Numer 4 – moc zużywana na uruchomienie działania geohydrauliki studni PGH zależy głównie od jej stanu technicznego, jak i jakości zafiltrowania wraz z  warstwą przystudzienną. Jakość energetyczną geohydrauliki określa wskaźnik eGH, którego wartość najlepiej gdy nie przekracza 100 Wh/m3 . Użytkownik ma pośredni wpływ na moc zużywaną na uruchomienie działania geohydrauliki studni, jednak po jej wyraźnej zmianie może uruchomić działania związane z regeneracją studni lub zdecydować np. o tzw. „bisowaniu” studni. Może też ograniczyć dopuszczalną wydajność studni tak, by niewiele przekraczać eGH = 100 Wh/m3 . Numer 5 – moc PST związana z tzw. podnoszeniem stałym związanym z położeniem zwierciadła statycznego wody w  studni. Podnoszenie to uzależnione jest od głębokości położenia warstwy wodonośnej. Użytkownik w  tym zakresie nie ma możliwości optymalizacji tej części mocy i można przyjąć, że im warstwa płycej, tym energetycznie lepiej. Numer 6 – moc Pp2 konieczna, by pokonać opory na odpływie z układu pompowego i zależy od typu instalacji za układem. Klasycznie można rozróżnić 3 typy odpływu [3], a więc: na sieć, zbiornik lub tzw. „wolny” wypływ. Wartość ta zależy też od odległości np. zbiornika od studni oraz przekroju rurociągu łączącego obiekty. Jeżeli układ pompowy studni pracuje na wspólny rurociąg z innymi studniami ujęcia, wartość tej części mocy zależeć będzie od oporów „wtłaczania” się układu dla różnych ilości studni. Przedstawione powyżej metody identyfikacji stanu technicznego studni są sposobami wykorzystującymi najnowsze, patentowane [1,2,3] rozwiązania z zakresu techniki pomiarowej w układach pompowych pomp głębinowych. Dotychczasowe metody pozbawione możliwości dokonywania dokładnego bilansu energii podczas pracy układu pompowego i studni wprowadzały zawsze przybliżenia, które często ukierunkowywały do niewłaściwych wniosków.

Cały artykuł w magazynie Pompy Pompownie 1/2022.