Optimizacija crpnih stanica odvodnje
Snage crpki u crpnim stanicama projektiraju se u odnosu na najgore scenarije koji se mogu dogoditi na tom području, te uz određenu dodatnu redundanciju. Stoga se u crpe stanice postavljaju crpke koje su predimenzionirane za rad u standardnim uvjetima, a koji je prisutan velikom većinom vremena. Optimiziranjem brzine crpki moguće je postići značajne uštede u potrošnji električne energije utrošene za rad crpne stanice. Optimalni rad temelji se na upravljanju brzinom crpki i korištenju pametnih optimizacijskih algoritama.
Predloženo rješenje crpne stanice bazira se na mjerenju tlaka u cjevovodu neposredno nakon crpke i reguliranju brzine crpki (slika 1)
Slika 1: Ilustracija optimalnog upravljanja crpnom stanicom
pomoću osjetnika tlaka (PT) smještenog iza crpki
Crpljenje tekućine uključuje svladavanje sljedećih tlakova:
- hidrostatskog tlaka koji nastaje zbog težine stupca tekućine iznad crpke i posljedica je visinske razlike polaznog i odredišnog mjesta (na slici 1 označeno s h),
- dinamičkog otpora cjevovoda ovisnog o brzini strujanja tekućine,
- izlaznog tlaka na završetku cjevovoda.
Optimalno upravljanje brzinom crpke
Povećanje efikasnosti crpke postiže se smanjenjem brzine, čime se zbog smanjenja brzine strujanja tekućine smanjuje dinamički otpor cjevovoda i izlazni se tlak dovodi na minimalnu vrijednost. Crpljenjem tekućine prevelikom brzinom raste dinamički otpor cjevovoda i stvara se izlazni tlak na završetku cjevovoda koji nema praktične primjene.
Po primljenom zahtjevu za pokretanjem crpke, brzina vrtnje pogonskog motora crpke postepeno se povećava. Do postizanja optimalne brzine i uspostavljanja protoka, mjereni tlak raste zbog povećavanja hidrostatskog tlaka uslijed podizanja stupca tekućine. Kada je protok uspostavljen, mjereni tlak prestaje rasti, što označava da je postignuta optimalna brzina rada crpki.
Dodatna prednost ovakvog rješenja je i eliminiranje klasičnih elemenata senzorike, što uključuje mjerač razine i nivo sklopke, čija je funkcionalnost zamijenjena osjetnikom tlaka i ugrađenim telemetrijskim funkcijama frekvencijskog pretvarača. Frekvencijski pretvarači namijenjeni ugradnji u crpnim stanicama sadrže integrirane funkcije detekcije puknuća cijevi i zaštitu rada na suho bazirane na mjerenju promjene momenta crpke.
Upravljanje više crpki korištenjem jednog frekvencijskog pretvarača
Dodatna ušteda postiže se i novorazvijenim rješenjem tvrtke Duplico d.o.o. za upravljanje više crpki pomoću jednog frekventnog pretvarača. Ovim inovativnim rješenjem, frekvencijski pretvarač zadužen je za slijedno pokretanje i zaustavljanje svih crpki te preciznu regulaciju brzine trenutne radne crpke.
Q-H karakteristika crpke
Q-H karakteristika centrifugalne crpke prikazana je na slici 2 za dvije brzine vrtnje pogonskog motora crpke (puna i isprekidana linija).
Slika 2: Q-H karakteristika pumpe za dvije brzine vrtnje.
Hcn: visina dobave crpke pri nazivnom protoku,
Qcn: nazivni protok.
Presjek Qcn i Hcn prestavlja radnu točku.
Snaga kojom crpka djeluje određena je umnoškom protoka i tlaka:
Vrijedi da je visina dobave crpke H proporcionalna s kvadratom protoka:
Iz gornja dva izraza proizlazi da je snaga koju crpka uzima iz napojne mreže proporcionalna trećoj potenciji protoka:
