Насосные станции в системах холодоснабжения предназначены для перекачки холодоносителя. За время эксплуатации система работает в различных режимах, и потому большое значение имеет не только выбор насоса, но и фильтров, регулирующей арматуры, а также средств автоматизации.
Сталкиваясь с готовыми смонтированными системами, приходится иметь дело с одними и теми же проблемами в процессе пуско-наладки и эксплуатации. В рамках данной статьи я постарался систематизировать эти ошибки и дать рекомендации по их устранению.
Основными проблемами, на мой взгляд, являются следующие:
- Проектирование и обратный инжиниринг
- Неправильный подбор фильтров
- Ошибки при выборе модели и места установки арматуры
- Ошибки в системе автоматизации.
Проектирование и обратный инжиниринг
При создании систем холодоснабжения можно выделить несколько путей проектирования с одновременно возникающими проблемами, которые стоит разобрать по отдельности:
- Обратный инжиниринг
- Проектирование
Обратный инжиниринг и вытекающие проблемы
Обратный инжиниринг (проектирование) – это разработка документации (проектной или исполнительной) на основе существующего объекта. Специалисты выезжают на действующий объект, выполняют обследование конструкций, анализируют имеющиеся документы и на основе полученных сведений пытаются спроектировать новый объект.
Основные недостатки такого метода заключаются в следующем:
- Не оборудование подбирается на основе расчетов, а расчеты подгоняются под имеющееся оборудование
- Проектные решения не соответствуют требованиям нормативных документов
- Исполнительная документация не отражает фактического исполнения объекта (не возможно определить квалификацию специалистов проводивших сварочные работы, не соответствует маркировка материалов и изделий, особенно в скрытых местах (или недоступных просмотру), нет сведений
- При подборе оборудования не учитывается реальный рабочий режим, что приводит к повышенному уровню вибраций, а также низкой производительности и эффективности насоса.
Часто встречаются объекты, смонтированные без проектной документации. Это было возможно благодаря непосредственному и постоянному участию опытных сотрудников эксплуатирующей организации в монтаже и наладке оборудования. Однако даже на таких объектах впоследствии приходилось выполнять дорогостоящие изменения.
Например, требовалось монтировать трубопроводную обвязку. На входе в насос устанавливается трубопровод с проходным сечением 150мм. Но на объекте такого не было, а сроки поставки таких изделий несколько месяцев. Было принято решение установить трубопровод с проходом 100мм. Работа насоса с такой обвязкой сопровождалась повышенными вибрациями и низкой производительностью насоса. Вскоре трубопроводы пришлось менять и останавливать всю систему. Этого можно было избежать, своевременно выполнив проект и заказав необходимые материалы.
Проектирование и сопутствующие проблемы
Единственным верным решением для создания эффективной и стабильной системы холодоснабжения служит проектирование всех этапов строительства и монтажа оборудования специализированными организациями.
Но и в таком методе есть своя специфика. У современного заказчика проекта сформировались следующие ожидания:
- Оборудование должно быть сконфигурировано конкретно под потребности
- Проектирование выполняется с удовлетворением всех пожеланий заказчика (зачастую с нарушениями требований нормативных документов)
- Финансирование проектирования только при желании заказчика запустить объект (при отсутствии потребностей проект может быть заморожен на любой стадии)
- Получение результатов проектирования и оборудования в установленные заказчиком сроки, которые часто расходятся с реально возможными
В результате таких требований заказчика появляются проектные организации с отсутствующей структурой общения и формирования четкого списка изменений в проекте. Специалисты, сопровождающие проект, могут смениться несколько раз, а заказчик меняет требования к насосной станции и оборудованию в соответствии с меняющимися потребностями.
Итогом такой работы считается объект, не соответствующий исходным данным и проектными решениями, который не позволяет даже подойти персоналу к насосу из-за торчащего штока задвижки и сделать его подготовку к работе.
Для предотвращения серьёзных проблем с насосной станцией рекомендуется:
- Посетить объект и перепроверить исходные данные
- Отслеживать изменения, возникающие в процессе монтажа
- Сохранять архив переписки с заказчиком, протоколы совещаний и структурировать эту информацию по разделам (автоматизация, электрическая часть, технология и т.д.)
- Привлекать к совещаниям специалистов, которые в будущем будут эксплуатировать объект
- При выборе оборудования использовать устройства с гарантированными техническими характеристиками и обязательными испытаниями на производстве
- Выполнять все требования нормативных документов без исключения
- Разработать контрольный лист для проверки насосной станции перед запуском после монтажа (такой список поможет проверить соответствие проектных решений с фактическим монтажом)
Ошибки при выборе фильтров
Фильтры (рисунок 1) предназначены для очистки рабочей среды от загрязнений. Их применение в системах холодоснабжения способствует увеличению срока службы элементов системы и эффективности их работы.
При проектировании насосной группы фильтр в обязательном порядке следует устанавливать перед насосом по двум причинам:
- Установка фильтра перед насосом защищает его от попадания механических включений в движущиеся части насоса.
- На этом участке низкая скорость и давление холодоносителя. Дело в том, что качество фильтрации жидкости зависит от ее давления на входе в фильтр. Чем ниже это давление, тем выше качество.
Недостатком такого подхода является необходимость точного выбора фильтра. Основными ошибками при этом являются:
- Неправильный выбор типа фильтра, в результате при засорении или повышении вязкости с понижением температуры уменьшается проход рабочей среды. Это может способствовать появлению нестабильного потока, избыточного разряжения на входе в насос, возникновению процесса кавитации и механического разрушения.
- Неправильный выбор степени очистки. При малом объеме ячейки фильтр быстро засоряется, а при большом объеме ячейки загрязнения не задерживаются в фильтре и попадают в насос (рисунок 2).
Причины неправильного выбора фильтра и способы их устранения
Основные причины неправильного выбора фильтра связаны с проектированием систем на основании некорректных исходных данных или изменения условий после окончания проектирования. Возможные неисправности и рекомендации по их устранению представлены в таблице 1.
Таблица 1. Неисправности в работе насоса, связанные с неправильным выбором фильтра, и рекомендации по их устранению.
| № | Обнаруженная неисправность | Возможная причина | Рекомендации по устранению |
| 1 | Насос не запускается, пониженная производительность насоса | Вязкость жидкости ниже требуемой | Проведение лабораторных исследований жидкости с определением вязкости. Выбрать и установить фильтр на входе в насос, обеспечивающий требуемый перепад давления и очистку рабочей среды. |
| 2 | Возникает кавитация, пониженная производительность насоса | Давление на входе в насос ниже требуемого | Перерасчет системы с учетом фактического давления в трубопроводе с последующей заменой фильтра. |
| 3 | Отсутствует доступ к фильтру для определения перепада давления и обслуживания | Место для установки не позволяет использовать выбранный тип фильтра | Определить возможный тип фильтра с учетом трубопроводных линий и вспомогательного оборудования. Если существующая обвязка не обеспечивает свободный доступ к фильтру, вносятся изменения в проект и изменяется конфигурация трубопроводов с переносом площадок обслуживания |
| 4 | Нестабильная перекачка жидкости | Фильтр забит и отсутствуют способы контроля загрязнения | Устанавливаются датчики давления для дистанционного контроля или механические манометры для наблюдения по месту перепада давления. |
| 5 | Преждевременный выход из строя насоса | Фильтр не обеспечивает требуемую степень очистки жидкости | Выполнить расчет перепада давлений с учетом необходимого фильтрующего элемента и заменить фильтр. В сетчатых фильтрах часто вопрос решается заменой сетки с меньшим диаметром ячеек.
|
| 6 | Разрушение сетки фильтра с последующим попаданием в оборудование и его повреждение | Фильтр не выдерживает фактических температур и перепадов давления | Проектирование и расчет выполнить по ожидаемым максимальным значениям фильтре. |
Неправильный выбор и установка арматуры
Трубопроводная арматура представляет собой различные устройства для регулирования, обслуживания и ремонта насосных станций в системах холодоснабжения. При проектировании инженеры особое значение уделяют насосам, и не проявляют особого интереса к арматуре, которая необходима для правильного функционирования всей системы. В результате появляются проектные просчеты, ограничивающие работу или не позволяющие эксплуатировать насосную станцию.
Для выбора арматуры рекомендуем обратиться к предыдущей статье.
Причины неправильного использования арматуры и способы решения
Эффективная работа насосной станции достигается за счет правильного расположения и точного выбора типа арматуры. Чтобы предотвратить типичные ошибки проектирования, обратимся к таблице 2.
Таблица 2. Проблемы эксплуатации насосной станции связанные с неправильным проектированием арматуры.
| № | Выявленная проблема | Возможная причина | Рекомендации по устранению |
| 1 | Отсутствие арматуры для обслуживания фильтра и насоса | В целях экономии проектом предусматривают минимальное количество элементов обвязки. В последующем такое решение не позволяет сделать отключение от трубопроводной линии и обслужить фильтр или насос без опорожнения всей входной трубопроводной линии. | Удобная и функциональная схема обвязки насоса включает отсечную арматуру для перекрытия трубопроводов до, после фильтра и насоса, обратный клапан и регулирующую арматуру (клапан, затвор) на выходе.
|
| 2 | Тип арматуры не позволяет плавно регулировать работу центробежного насоса. Пропуск среды при закрытой арматуре. Повышенная вибрация. | На выходе из насоса устанавливаются отсечные краны. Они не предназначены для регулирования потока (уменьшения/увеличения расхода холодоносителя в системе) и выходят из строя, если используются не по назначению. | Для регулирования производительности на выходе из насоса необходимо устанавливать специальную регулирующую арматуру (клапаны, затворы).
Наиболее подходящей арматурой для регулирования потока служит седельный клапан. |
| 3 | Турбулентность потока и отсутствие возможности открытия/закрытия арматуры | Компактный монтаж
обвязки насосов привел к нарушению правил установки арматуры и вызвал турбулентность потока жидкости. |
Необходимо менять конфигурацию обвязки.
|
| 4 | Отсутствует свободный доступ к арматуре | Отсутствуют площадки обслуживания арматуры или перекрыт доступ технологическими линиями и оборудованием | Площадки для обслуживания, находящиеся на высоте, должны иметь ограждения и лестницы с поручнями, при проектировании конструкции необходимо руководствоваться Правилами в области охраны труда. |
| 5 | Система автоматизации отключает электродвигатель центробежного насоса по защите «сухого хода» при запуске | Система «завоздушена» (отсутствуют устройства для удаления воздуха) | Перед запуском центробежного насоса, необходимо удалить воздух. В случае отсутствия «воздушников», следует установить в верхних точках системы вентили (краны шаровые, задвижки) и при заполнении системы удалить воздух. |
| 6 | Отсутствует проход жидкости через арматуру при отрицательных температурах окружающего воздуха | Рабочая среда заморожена в арматуре. | Предусмотреть установку электрообогрева трубопроводов и оборудования. |
Ошибки в системе автоматизации
Система управления насосной станцией – сложное устройство, а самостоятельное исправление проблем или ошибок проектирования силами эксплуатационного персонала часто не возможно. Проектных просчетов можно избежать на ранних стадиях проектирования для этого предлагаю изучить возникающие проблемы, связанные с системами автоматизации и способы их решения в таблице 3.
Таблица 3. Проблемы эксплуатации насосной станции связанные с неправильным проектированием системы автоматизации.
| № | Выявленная проблема | Возможная причина | Рекомендации по устранению |
| 1 | При дистанционном открытии или закрытии арматуры появляется ошибка, работа привода не выполняется | Крутящий момент установленного привода не позволяет вращать шток арматуры и совершать открытие и закрытие | Необходимо выполнить подбор привода и сделать его замену |
| 2 | При запуске система автоматизации выполняет останов насоса | В системе автоматизации установлены аварийные значения вибрации, не соответствующие смонтированному насосу | Определить нормативные значения вибрации насоса и сделать настройку системы управления |
| 3 | Нет возможности аварийного останова насоса по месту | Отсутствуют устройства местного останова электродвигателя насоса | Спроектировать местный пульт управления работой насоса и интегрировать его в существующую систему автоматизации |
| 4 | Отключение электродвигателя насоса | Отсутствуют места установки датчиков температуры на подшипниках электродвигателя | 1. Рассмотреть возможность исключения из технологического процесса контроля температуры подшипников электродвигателя и изменить систему автоматизации. 2. Установить электродвигатель с датчиками в соответствии с проектными решениями |
| 5 | Неисправности комплектующих шкафа управления | Шкаф управления не защищен от воздействия окружающей среды | Установить шкаф в помещении (укрытии) или заменить |
| 6 | Шкаф управления насосной станцией не подключается к общей системе управления холодоснабжением по Ethernet интерфейсу | Оснащение шкафа управления позволяет подключаться только по интерфейсу RS-485 | Подключить устройства через каналы связи при помощи преобразователей интерфейсов или модернизировать систему до единого стандарта связи. |
Заключение
Правильное использование информации в данной статье поможет специалистам избежать ошибок при проектировании насосных станций, а эксплуатирующей организации дает возможность определить способы устранения существующих проблем.
Ведущий инженер по насосному оборудованию
Голдобин Александр Сергеевич
