1/2023 Pompy Pompownie

POMPY NA MIARĘ WYZWAŃ

I potencjał efektywności

energetycznej pompowania

I optymalizacje w przepompowniach

I smarowanie a żywotność maszyn

I nowe rozwiązania konstrukcji uszczelnień semimetalowych

TEMAT NUMERU: POMPY NA MIARĘ WYZWAŃ

TEMAT NUMERU: POMPY NA MIARĘ WYZWAŃ

8 I Potencjał efektywności energetycznej pompowania w świetle nowych wyzwań

Waldemar Jędral

14 I Pomysł na optymalizację – budowa przepompowni ścieków w Katowicach

Stanisław Krusz, Klaudia Chrószcz-Pęczek, Agnieszka Jaszkaniec

18 I Doświadczenia nie zastąpi czujnik

rozmowa z Tomaszem Gruszką, prezesem firmy

Flow Control

22 I Wpływ parametrów wydruku modelu wirnika w technologii FDM na parametry energetyczne prototypu pompy normowej

Mikołaj Sitniewski, Witold Lorenz, Marcin Janczak

OPTYMALIZACJA I EFEKTYWNOŚĆ

28 I Smarowanie a żywotność maszyn

Joanna Jankowska

34 I Inwestycje w układy pompowe na Stacji Uzdatniani

Wody Szczekanica

Robert Ciołkowski

EKSPLOATACJA

40 I Monitorowanie stanu technicznego hydrozespołów elektrowni szczytowo-pompowej

Ryszard Nowicki

51 I Agregaty pompowe w projekcie Polimery Police

Adrian Antonowicz

58 I Wpływ wzniosu rurociągu na uderzenie hydrauliczne

Marek Skowroński, Przemysław Szulc, Artur Machalski, Kalina Kowalska

64 I Zabezpieczenie przed efektami dynamicznymi przy pracy równoległej pomp

Grzegorz Pakuła

68 I Prawidłowa gospodarka pompowa przy eksploatacji tłoczni ścieków

Mieczysław Motowidło

72 I Analiza pracy pompy normowej w ruchu pompowym (PAP) i turbinowym (PAT)

Witold Lorenz, Marcin Janczak, Mikołaj Sitniewski

80 I Inwestycje w rafinerii gdańskiej

Rafineria Gdańska

ZAWORY, ARMATURA, USZCZELNIENIA

82 I Zastosowanie arkusza excel do wspomagania obliczeń złączy kołnierzowych

Janusz Skrzypacz

88 I Badania numeryczne uszczelnienia dwupierścieniowego

Andriy Zahorulko, Oleksandr Pozovnyi, Grzegorz Peczkis

100 I Badania trwałości zaworu bezpieczeństwa mieszkowego

Janusz Rogula, Grzegorz Romanik, Robert Wojtynek, Grzegorz Giel

106 I Nowe rozwiązania konstrukcji uszczelnień semimetalowych

Przemysław Jaszak

FELIETON

110 I Damy radę

Piotr Świtalski

POTENCJAŁ EFEKTYWNOŚCI

ENERGETYCZNEJ POMPOWANIA W ŚWIETLE NOWYCH WYZWAŃ

Waldemar Jędral

OPTYMALIZACJA I EFEKTYWNOŚĆ

8

SMAROWANIE A ŻYWOTNOŚĆ

MASZYN

Joanna Jankowska

EKSPLOATACJA

MONITOROWANIE STANU TECHNICZNEGO HYDROZESPOŁÓW ELEKTROWNI

SZCZYTOWO-POMPOWEJ

Ryszard Nowicki

Przemysław Płonka redaktor naczelny tel. 32 415 97 74 wew. 28 e-mail: przemyslaw.plonka@e-bmp.pl

Pompy na miarę wyzwań

Przedstawiciele firm eksploatujących pompy, ale i przedsiębiorstw je remontujących, wciąż informują o przypadkach źle dobranych i niewłaściwie eksploatowanych urządzeń. Skąd te błędy? „Wiele problemów wynika z tego, że projektanci najczęściej nie są >>ruchowcami<<. Jeśli błędy zostaną popełnione już na etapie koncepcyjnym, to na początku użytkownik nie jest w stanie ich wykryć” – mówi Tomasz Gruszka, prezes firmy Flow Control (wywiad na str. 18). Dodaje, że dopiero gdy instalacja zaczyna funkcjonować okazuje się, że występują problemy z kawitacją, drganiami czy naprężeniami.

Na łamach „PP” niejednokrotnie pisaliśmy też o źle dobranych, przewymiarowanych pompach, zużywających masę energii, która – w obliczu obecnych trudności na rynku energetycznym – coraz częściej decyduje o „być albo nie być” przedsiębiorstwa. Niestety, w najbliższym dziesięcioleciu nieuniknione jest w Polsce narastanie poważnych problemów związanych z utrzymaniem bezpieczeństwa energetycznego – jak podkreśla prof. Jędral. „Skutecznym sposobem uniknięcia przynajmniej części tych problemów i umożliwienia zaopatrzenia odbiorców w dostateczną ilość energii elektrycznej jest sięgnięcie po wciąż mało wykorzystany potencjał efektywności energetycznej pompowania, poprzez racjonalnie i na szeroką skalę wykonywane modernizacje instalacji pompowych, zwłaszcza w przemyśle, energetyce i w gospodarce komunalnej” – pisze profesor.

Potwierdzeniem tych słów są przykłady inwestycji, które opisujemy w bieżącym wydaniu. Budowa przepompowni ścieków w Katowicach przy ul. Hodowców jest jedną z nich. To najważniejsza inwestycja zrealizo-

wana w ostatnim okresie przez Katowickie Wodociągi, dzięki której ponad 1,5 mln m3 ścieków, które dotychczas trafiały do oczyszczalni „Radocha II” w Sosnowcu, jest dziś oczyszczanych w oczyszczalni „Dąbrówka Mała – Centrum” w Katowicach. Jak piszą autorzy artykułu, poprzez zastosowanie sprawniejszych energetycznie pomp zużycie energii spadło o 30% w porównaniu do standardowych urządzeń. Ponadto wykorzystana technologia „zapewnia długoletnią trwałość i stabilność obiektu oraz elementów technologicznych, a ograniczony zakres i częstotliwość obsługi serwisowej przekładają się na obniżenie kosztów eksploatacji”.

Powyższe wdrożenie jest dobrym przykładem inwestycji w „pompy na miarę wyzwań” (to temat numeru obecnego wydania). Pomp oszczędnych energetycznie, nowoczesnych, trwałych i niezwodnych.

Tu warto podkreślić, że zastosowane rozwiązania to jedno. Niezbędny – do nadzoru stanu technicznego urządzeń – jest odpowiedni system monitorowania. W artykule Adriana Antonowicza z Grupy Azoty Polyolefins skupiono uwagę głównie na agregatach pompowych – najczęściej pojawiających się błędach, przyczynach ich wystąpienia i wskazówkach dotyczących wdrażania właśnie systemów monitorowania w przyszłości, tak aby zapobiec podobnym nieprawidłowościom. Jak podkreśla autor, „o jakości systemów monitorowania stanu decydują nie tylko rozwiązania techniczne. Wdrażane systemy są tak dobre, jak dobre są wymagania kontraktowe oraz kadra nadzorująca”.

Wydawca:

BMP spółka z ograniczoną odpowiedzialnością spółka komandytowa

KRS: 0000406244, REGON: 242 812 437

NIP: 639-20-03-478 ul. Morcinka 35 47-400 Racibórz tel./fax 32 415 97 74 tel.: 32 415 29 21, 32 415 97 93 e-mail: pompy@e-bmp.pl www.kierunekpompy.pl

BMP to firma od ponad 30 lat integrująca środowiska branżowe, proponująca nowe formy budowania porozumienia, integrator i moderator kontaktów biznesowych, wymiany wiedzy i doświadczeń. To organizator branżowych spotkań i wydarzeń – znanych i cenionych ogólnopolskich konferencji branżowych, wydawca profesjonalnych magazynów i portali.

Rada Programowa:

prof. dr hab. inż. Andrzej Błaszczyk, Politechnika Łódzka prof. dr hab. inż. Waldemar Jędral, Politechnika Warszawska dr inż. Ryszard Nowicki, niezależny ekspert w obszarze systemów zabezpieczenia maszyn i urządzeń, diagnostyki stanu technicznego oraz systemów wspomagania UR na poziomie przedsiębiorstwa i koncernu dr inż. Grzegorz Pakuła, Stowarzyszenie Producentów Pomp prof. zw. dr inż. Janusz Plutecki, Politechnika Wrocławska dr inż. Marek Skowroński, Politechnika Wrocławska

Tomasz Słupik, Zakłady Pomiarowo-Badawcze Energetyki „ENERGOPOMIAR”

dr inż. Przemysław Szulc, Politechnika Wrocławska dr inż. Piotr Świtalski, Akademia Techniki Pompowej dr inż. Yuliia Tarasevych, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Piotr Wiśniewski, specjalista ds. techniki pompowej, niezależny ekspert

Prezes zarządu BMP Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością sp. k. Adam Grzeszczuk

Redaktor Naczelny:

Przemysław Płonka

Redakcja techniczna: Marcelina Gąsior

Dział handlowy: Magda Widrińska, Monika Majewska, Jolanta Mikołajec-Piela, Ewa Dombek, Marta Mika

Kolportaż:

Rafał Ruczaj

Wykorzystywanie materiałów i publikowanie reklam opracowanych przez wydawcę wyłącznie za zgodą redakcji. Redakcja zastrzega sobie prawo do opracowywania nadesłanych tekstów oraz dokonywania ich skrótów, możliwości zmiany tytułów, wyróżnień i podkreśleń w tekstach. Artykułów niezamówionych redakcja nie zwraca.

Redakcja nie odpowiada za treść reklam. Niniejsze wydanie jest wersją pierwotną czasopisma

Fot. na okładce: 123rf

Druk: INFOPAKT

TŁOCZNIA WODOCIAGÓW ZIELONOGÓRSKICH

Czysta i sucha komora z zainstalowanymi nowoczesnymi pompami i armaturą w jednej z zielonogórskich tłoczni ścieków. Zapewnia wysokie bezpieczeństwo pracy i sporadyczny kontakt pracowników ze ściekami oraz ułatwia prace serwisowe. O inwestycjach służących prawidłowej gospodarce pompowej przy eksploatacji tłoczni ścieków – na stronie 68

Fot.: Zielonogórskie Wodociągi i Kanalizacja

ZAAWANSOWANE DOZOWANIE POLIMERÓW DZIĘKI NOWEJ

POMPIE Qdos 60 PU

W związku ze wzrostem zainteresowania globalnego rynku zaawansowanymi systemami dozowania polimerów, firma Watson-Marlow Fluid Technology Solutions wprowadziła do oferty pompę perystaltyczną Qdos 60 PU.

Polimery są wykorzystywane głównie w procesach koagulacji i odwadniania osadów. Zmniejszenie ich objętości w wyniku odwadniania pozwala obniżyć koszty składowania i utylizacji nawet o 75%.

Na całym świecie wprowadzane są coraz surowsze normy regulujące efektywne odwadnianie osadów. Prawidłowa realizacja tego procesu wymaga dokładnego i niezawodnego dozowania wykorzystywanych w nim polimerów.

Źródło i fot.: informacja prasowa

PLANY BUDOWY ELEKTROWNI SZCZYTOWO-POMPOWEJ W MŁOTACH

Minister klimatu i środowiska Anna Moskwa, wraz z ministrem – członkiem Rady Ministrów Michałem Dworczykiem, wzięli udział (17 lutego 2023 r. ) w spotkaniu z samorządowcami i mieszkańcami Bystrzycy Kłodzkiej dotyczącym planów budowy elektrowni szczytowo-pompowej w Młotach.

Ministerstwo Klimatu i Środowiska pracuje nad specustawą o przygotowaniu i realizacji inwestycji w zakresie elektrowni szczytowo-pompowych. Grupa PGE prowadzi analizy techniczne koncepcji elektrowni w Młotach i planuje podjęcie decyzji inwestycyjnej w połowie 2023 r.

NOWA PRZEPOMPOWNIA „MORSKA”− INWESTYCJA NA LATA

W marcu bieżącego roku PWiK w Rudzie Śląskiej zakończyło ważną inwestycję. Przy ul. Morskiej powstała nowoczesna przepompownia ścieków wraz z infrastrukturą.

Zadanie dofinansowane z funduszy unijnych pozwoliło na:

• wymianę i zwiększenie średnicy przewodu tłocznego oraz zastosowanie nowych pomp, które przyczynią się do efektywnego wykorzystania energii elektrycznej,

• wybudowanie zbiornika retencyjnego o pojemności 500 m3, który w przypadku wystąpienia deszczu nawalnego spowoduje ograniczenie jego spływu do rzeki,

• wybudowanie komory przepływomierzy, dzięki czemu możliwe jest bieżące monitorowanie pompowni, co znacznie ułatwi eksploatację obiektów.

PRZEPOMPOWNIA P1 – WAŻNA, CHOĆ JEJ NIE WIDAĆ

Jest wydajna, nowoczesna i obsługuje aż 73% miejskich ścieków. Mowa o zmodernizowanej przepompowni P1 zlokalizowanej przy ul. Browarnej w Elblągu.

To ważna inwestycja miejskiego EPWiK, bo choć ścieków miejskich nie widać, kiedy płyną rurami i kanałami, to ich skuteczne odprowadzanie, a potem oczyszczanie jest ważne w codziennym funkcjonowaniu każdego miasta. Źródło i fot.: elblag.eu

Źródło i fot.: Ministerstwo Klimatu i Środowiska

Źródło i fot.: pwik.com.pl

SPÓŁDZIELNIA MLECZARSKA W GOSTYNIU Z POMPĄ SINUSOIDALNĄ

31Gostyńska spółdzielnia zyskała nową pompę sinusoidalną MasoSine Certa 250 w instalacji do produkcji mleka w proszku.

NOWA PRZEPOMPOWNIA ŚCIEKÓW W TUCHOMIU

Firma Macrotec zakończyła prace związane z budową nowej głównej przepompowni ścieków w miejscowości Tuchomie. Przepompownia ta odpowiedzialna jest za transport 90% wszystkich ścieków trafiających na tuchomską oczyszczalnię. Większa, szczelna studnia, wysokiej jakości armatura oraz pompy dużej sprawności zapewnią nowej przepompowni wieloletnią, niezawodną pracę, jak również przyczynią się do zmniejszenia zużycia energii oraz nakładów na usługi remontowe. Studnia dotychczasowej przepompowni przekształcona została w osadnik wstępny mający zapobiec przed dostawaniem się do pomp odpadów stałych wrzucanych do kanalizacji.

Źródło i fot.: Urząd Gminy w Tuchomiu

HYDROFORNIA W DĘBOGÓRZU

ZMODERNIZOWANA

Kolejna inwestycja mająca na celu polepszenie gospodarki wodno-kanalizacyjnej została zrealizowana przez gminę Kosakowo we współpracy z Przedsiębiorstwem Usług Komunalnych PEKO. Na rzecz poprawy zaopatrzenia w wodę w gminie zmodernizowana została stacja uzdatniania wody i hydrofornia w Dębogórzu. Koszt inwestycji to prawie 1,5 mln zł.

W ramach inwestycji nastąpiła kompleksowa wymiana układu technologicznego uzdatniania wody. Założeniem inwestycji było polepszenie parametrów dostaw wody i stworzenie warunków dla racjonalnego wykorzystania zasobów wód podziemnych, co obecnie przynosi zamierzone efekty. Zbiornik o pojemności 100 m³ stanowi rezerwuar wody na okresy największego zapotrzebowania w ciągu doby, a zestaw pomp służy utrzymaniu bardziej stabilnego ciśnienia w sieci. W ramach inwestycji został również wykonany system zdalnego monitoringu i kontroli pracy wszystkich obiektów wodociągowych. Dzięki temu możliwe jest bieżące obserwowanie prac ujęć wody, hydroforni i pompowni.

Źródło: gminakosakowo.pl

MLN ZŁ

Krośnieński Holding Komunalny zakończył projekt przebudowy i rozbudowy oczyszczalni ścieków w Krośnie, dzięki czemu obiekt zwiększył swoją przepustowość i stabilność pracy, a przy tym stał się mniej uciążliwy dla otoczenia Modernizacja oczyszczalni kosztowała ponad 31 mln zł, a w skład modernizacji weszła m.in. pompownia osadu wstępnego. Źródło: ekrosno.pl

Jeśli błędy zostaną popełnione już na etapie koncepcyjnym, to na początku użytkownik nie jest w stanie ich wykryć. Dopiero gdy instalacja zaczyna funkcjonować, okazuje się, że występują problemy z kawitacją, drganiami czy naprężeniami – Tomasz Gruszka, prezes firmy Flow Control.

Więcej na str. 18

Licząca ponad 130 lat Spółdzielnia Mleczarska w Gostyniu wdrożyła nowoczesną pompę sinusoidalną MasoSine Certa 250. Jej zakup poprzedziły próby wykonane w warunkach testowych i w instalacji produkcyjnej w różnych aplikacjach. – Przeprowadziliśmy wszechstronne testy zarówno pod kątem wykorzystania pompy w instalacji do produkcji proszku mlecznego, do której zamierzaliśmy ją kupić, jak i w innych aplikacjach, służących do produkcji serwatki w proszku czy do przetłaczania masła. Po dostosowaniu sygnału analogowego sterującego pracą urządzeń w naszym systemie automatyki do specyfikacji pompy okazało się, że rozwiązanie spełnia wszystkie nasze wymagania. Bez problemów radzi sobie ze zmianami wydajności w szerokich granicach, zapewnia odpowiednią wysokość podnoszenia i spełnia normy aseptyczności. Pompa MasoSine Certa 250 jest też niezawodna i umożliwia mycie CIP (Clean-In-Place) w obiegu zamkniętym, dzięki czemu ma niskie koszty eksploatacji. To dla nas ogromne ułatwienie – mówi Michał Kucharski, główny mechanik w Spółdzielni Mleczarskiej w Gostyniu.

Źródło i fot.: informacja prasowa

POTENCJAŁ EFEKTYWNOŚCI

ENERGETYCZNEJ POMPOWANIA w świetle nowych wyzwań

prof. dr hab. inż. Waldemar Jędral emeryt. prof. zw. w Politechnice Warszawskiej

Konsumenci energii powinni ograniczać zapotrzebowanie na centralnie wytwarzaną i rozprowadzaną energię elektryczną i ciepło przez znacznie większe niż dotąd wykorzystanie potencjału efektywności energetycznej we wszelkich procesach produkcyjnych i eksploatacyjnych, m.in. w instalacjach pompowych.

Polska weszła na drogę prowadzącą do transformacji energetycznej gospodarki pod hasłami Europejskiego Zielonego Ładu i  Fit for 55. Związane z tym wyzwania omówiono m.in. w publikacjach [1], [2], [3]. W latach 2021, 2022 problemy z energią wydatnie się pogłębiły wskutek wojny w Ukrainie i wywołanego przez Rosję światowego kryzysu energetycznego. Efektem był znaczny wzrost cen paliw i energii elektrycznej (e.e.) oraz ciepła, co postawiło trudne wymagania nie tylko przed odbiorcami e.e., ale także przed energetyką.

Problemy z zaopatrzeniem w energię w najbliższym dziesięcioleciu

Zmiany w polskiej energetyce to nie tylko powstające nowe farmy fotowoltaiczne i wiatrowe, ale także

podjęte pod koniec 2022 r. pierwsze poważne kroki w kierunku budowy w Polsce dwóch elektrowni jądrowych o łącznej mocy co najmniej 6 GW. To ważne decyzje, choć jeszcze niewystarczające. Tymczasem jednak szybko będą narastały problemy z zapewnieniem bezpieczeństwa energetycznego Polski, ponieważ [2]: pierwsza elektrownia jądrowa powstanie za ok. 10-12 lat,

• pierwsza duża morska farma wiatrowa powstanie za ok. 5-6 lat,

• rosną ceny węgla i uprawnień do emisji CO2 (21 lutego 2023 r. przekroczono barierę 100 euro/t CO2), a komisarze UE będą naciskali na „zazielenianie” energetyki,

• na rozwiązanie czeka problem magazynowania wielkich ilości e.e. wytwarzanej bardzo nierównomiernie

przez źródła odnawialne, w jedynej racjonalnej (jak się wydaje) formie energetyki wodorowej [2]. Jej poszczególne elementy: elektrolizery o wielkich mocach, kawerny solne do magazynowania wodoru i turbiny wodorowe – są dopiero w początkowej fazie rozwoju, mogącej trwać jeszcze przez wiele lat. Budowa od podstaw energetyki wodorowej i jej infrastruktury będzie wielkim wyzwaniem ekonomicznym i logistycznym.

Do 2032-2035 roku głównym źródłem e.e. będą nadal elektrownie węglowe i – w mniejszym stopniu – gazowo-parowe, zaś polską energetykę czekają bardzo trudne czasy z powodu wysokich cen paliw, nacisków Komisji Europejskiej na utrzymanie tempa likwidacji kopalń oraz skutków wprowadzenia w UE dyrektywy metanowej dla górnictwa. Do tego dojdzie obiektywna konieczność sukcesywnego wyłączania z eksploatacji już w najbliższych latach najstarszych bloków węglowych 125 MW i 200 MW, ze względu na ich zużycie techniczne. Już wkrótce więc e.e. może zacząć brakować.

W tej sytuacji użytkownicy energii, nie czekając na rozwój wydarzeń, powinni od zaraz starać się nie tylko nie zwiększać, ale wręcz ograniczać zapotrzebowanie na centralnie wytwarzaną i rozprowadzaną

e.e. i ciepło, przez:

• ograniczenie marnotrawienia energii, m.in. na drodze rezygnacji z nabywania wyrobów jednorazowych, nienaprawialnych, niskiej jakości lub niepotrzebnych [2],

• znacznie większe niż dotąd wykorzystanie potencjału efektywności energetycznej we wszelkich procesach produkcyjnych i eksploatacyjnych, m.in. w instalacjach pompowych we wszystkich gałęziach gospodarki, a także – w gospodarstwach domowych.

O efektywności energetycznej mówi i pisze się bardzo dużo od wielu lat, ale znaczenie jej poprawy do zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego Polski jest wciąż niedoceniane.

Definicja efektywności energetycznej

Z powodu zdarzających się nieporozumień warto, dla przypomnienia, rozróżnić i zdefiniować dwie ważne wielkości, którymi są:

RYS. 1 Prosty układ pompowy

podobne w sensie fizycznym, ale różne pod względem wielkości są definiowane jako ����� ����� ������� , tj. jako uzyskany efekt uż do ilości energii potrzebnej do osiągnięcia tego efektu [4], [5], [6]. Zasadnicza na tym, że sprawność jest określana/wyznaczana w danej chwili czasowej

podobne w sensie fizycznym, ale różne pod względem wielkości są definiowane jako ����� ����� ������� , tj. jako uzyskany efekt użyteczny do ilości energii potrzebnej do osiągnięcia tego efektu [4], [5], [6]. Zasadnicza na tym, że sprawność jest określana/wyznaczana w danej chwili czasowej t

����� ����� ��������� = (ee)t (1)

����� ����� ��������� = (ee)t (1)

(1)

Obie wielkości są podobne w sensie fizycznym, ale różne pod względem u wielkości są definiowane jako ����� ����� ������� , tj. jako uzyskany efekt użyteczny do ilości energii potrzebnej do osiągnięcia tego efektu [4], [5], [6]. Zasadnicza na tym, że sprawność jest określana/wyznaczana w danej chwili czasowej t:

podczas gdy efektywność energetyczną wyznacza się dla dostatecznie długiego czasu T, najczęściej roku (T = T a = 8760 h):

• sprawność η (pompy, zespołu, instalacji pompowej, urządzenia lub procesu), efektywność energetyczna ee ww. urządzeń i instalacji.

Obie wielkości są podobne w sensie fizycznym, ale różne pod względem użytkowym. Obie wielkości są definiowane jako

Obie wielkości są podobne w sensie fizycznym, ale różne pod względem użytkowym. Obie wielkości są definiowane jako ����� ����� ������� , tj. jako uzyskany efekt użyteczny odniesiony do ilości energii potrzebnej do osiągnięcia tego efektu [4], [5], [6]. Zasadnicza różnica polega na tym, że sprawność jest określana/wyznaczana w danej chwili czasowej t:

����� ����� ��������� = (ee) (1)

, tj. jako uzyskany efekt użyteczny odniesiony do ilości energii potrzebnej do osiągnięcia tego efektu [4], [5], [6]. Zasadnicza różnica polega na tym, że sprawność jest określana/wyznaczana w danej chwili czasowej t:

podczas gdy efektywność energetyczną wyznacza się dla dostatecznie długiego czasu T, najczęściej roku (T = Ta = 8760 h): �����

����� ����� ��������� = (ee)T (2)

����� ����� ��������� = (ee)t (1)

podczas gdy efektywność energetyczną wyznacza się dla dostatecznie najczęściej roku (T = Ta = 8760 h): �����

podczas gdy efektywność energetyczną wyznacza się dla dostatecznie najczęściej roku (T = Ta = 8760 h):

����� ����� �������� � = (ee)T (2)

�����

����� ����� �������� � = (ee)T (2)

(2)

podczas gdy efektywność energetyczną wyznacza się dla dostatecznie dł najczęściej roku (T = Ta = 8760 h):

����� �� ����� ����� �������� � = (ee)T (2)

Różnicę można pokazać na przykładzie pompy, dla której w chwili t sprawno wydajności, z jaką pompa pracuje w układzie (rys. 1), np. η = ηA , ηB , ηC lub efektywność energetyczna (nazywana niekiedy sprawnością średnią ważon ����� � �� ��� ��������������� ��� � , (3)

Różnicę można pokazać na przykładzie pompy, dla której w chwili t sprawność zależy od wydajności, z jaką pompa pracuje w układzie (rys. 1), np. η = ηA , ηB, ηC lub ηD (rys. 2), zaś jej efektywność energetyczna (nazywana niekiedy sprawnością średnią ważoną) jest równa

Różnicę można pokazać na przykładzie pompy, dla której w chwili t sprawno wydajności, z jaką pompa pracuje w układzie (rys. 1), np. η = ηA , ηB , ηC lub efektywność energetyczna (nazywana niekiedy sprawnością średnią ważon ����� � �� ��� ��������������� ��� � , (3)

gdzie T = ∆tA + ∆tB + ∆tC + ∆tD (4)

gdzie T = ∆tA + ∆tB + ∆tC + ∆tD (4)

, (3)

Różnicę można pokazać na przykładzie pompy, dla której w chwili t sprawno wydajności, z jaką pompa pracuje w układzie (rys. 1), np. η = ηA , ηB , ηC lub η efektywność energetyczna (nazywana niekiedy sprawnością średnią ważoną) ����� � �� ��� ��������������� ��� � , (3)

gdzie T = ∆tA + ∆tB + ∆tC + ∆tD (4)

gdzie T = ∆tA + ∆tB + ∆tC + ∆tD (4)

RYS. 2 Charakterystyki przepływu H(Q) i sprawności η(Q) pompy pracuj n1,...,n4 w układzie pompowym (rys. 1) o charakterystyce Huk(Q) zmienianej

Maksymalna sprawność pompy ηmax , przy Qopt zależy od jej producenta i stanu technicznego, natomiast efektywność energetyczna e e ≤ ηmax  – od sposobu eksploatacji z wydajnościami Q ≠ Qopt . Przykładowe wartości współczynnika e e,p wg. (3), (4) dla dwóch metod regulacji pompy, pracującej w układzie wg. rysunku 1 i charakterystykach jak na rysunku 2, podano w tablicy 1.

RYS. 2 Charakterystyki przepływu H(Q) i sprawności η(Q) pompy pracującej z prędkościami obrotowymi n1,...,n4 w układzie pompowym (rys. 1) o charakterystyce Huk(Q) zmienianej dławieniem i wysokości Hst = 55 m

Maksymalna sprawność pompy ηmax , przy Qopt zależy od jej natomiast efektywność energetyczna ee ≤ ηmax – od sposobu eksploatacji

Qopt . Przykładowe wartości współczynnika ee,p wg. (3), (4) dla pracującej w układzie wg. rysunku 1 i charakterystykach jak

Zawarto w niej również wartości e z dla zespołu pompowego, którego sprawność ηz,i = ηηsηu.r w danej chwili ti jest iloczynem sprawności pompy, silnika i urządzenia regulacyjnego, natomiast efektywność energetyczna zespołu – w czasie T =

RYS. 1 Prosty układ pompowy

RYS. 1 Prosty układ pompowy

i > 1, wynosi

Maksymalna sprawność pompy ηmax , przy Qopt zależy od jej producenta i stanu technicznego, natomiast efektywność energetyczna ee ≤ ηmax – od sposobu eksploatacji z wydajnościami Q ≠ Qopt . Przykładowe wartości współczynnika ee,p wg. (3), (4) dla dwóch metod regulacji pompy, pracującej w układzie wg. rysunku 1 i charakterystykach jak na rysunku 2, podano w tablicy 1. Zawarto w niej również wartości ez dla zespołu pompowego, którego sprawność ηz,i = ηηsηu.r w danej chwili ti jest iloczynem sprawności pompy, silnika i urządzenia regulacyjnego, natomiast efektywność energetyczna zespołu – w czasie T = ∑ ∆����� � , i > 1,wynosi �����,� � ∑ ��,� ∆�� � � (5)

RYS. 1 Prosty układ pompowy

(5)

Zawarto w niej również wartości ez dla zespołu pompowego, danej chwili ti jest iloczynem sprawności pompy, silnika i urz efektywność energetyczna zespołu – w czasie T = ∑ ∆����� � , i > �����,� � ∑ ��,� ∆�� � � . (5)

Dla użytkownika instalacji pompowej lub obiektu pompowego (np. pompowni) ważniejsza jest na ogół jednak efektywność energetyczna tego obiektu/instalacji.

Pompy Pompownie

1/2023

RYS. 2

Charakterystyki przepływu H(Q) i sprawności

η(Q) pompy pracującej z prędkościami obrotowymi n1,...,n4 w układzie pompowym (rys. 1) o charakterystyce Huk(Q) zmienianej dławieniem i wysokości Hst = 55 m

ηs – sprawność silnika napędowego

ηu.r. – sprawność urządzenia regulacyjnego (np. przetwornicy częstotliwości)

ςdł – strata dławienia w zaworze „zr”; ςdł = ∆hdł/H (rys. 2)

ςrur – straty przepływu (hydrauliczne) w rurociągu „rur”; dla regulacji dławieniowej ςrur = ∆hrur/H, a zmiennoobrotowej ςrur = ∆hrur/Huk (H = Huk, punkty A1, B1, C1, D)

H – wysokość podnoszenia pompy

Huk – wysokość podnoszenia układu pompowego; Huk = Hst + ∆h rur

H st – statyczna wysokość podnoszenia; H st = H z + (pg – pd)/(ρg) (rys. 1).

Dla układu według rysunku 1 można z wzorów (3) ÷ (9) obliczyć wartości współczynników e e efektywności energetycznej pompy, zespołu pompowego, samej pompowni (e e,pp dł; e e,pp obr) oraz całej instalacji pompowej (e e,inst,dł; e e,inst,obr) dla obu sposobów regulacji. Przykład liczbowy pokazuje, w jakim stopniu zamiana regulacji dławieniowej na zmiennoobrotową powiększa efektywność energetyczną pompowania.

Przykład liczbowy

Przyk ad liczbowy

Przykład liczbowy

RYS. 2 Charakterystyki przepływu H(Q) i sprawności η(Q) pompy pracującej z prędkościami obrotowymi w układzie pompowym (rys. 1) o charakterystyce Huk(Q) zmienianej dławieniem i wysokości Hst = 55 m

Dla użytkownika instalacji pompowej lub obiektu pompowego (np. pompowni) ważniejsza jest na ogół jednak efektywność energetyczna tego obiektu/ instalacji.

Na rysunku 2 pokazano charakterystyki Huk(Q) układu z rysunku 1 i znajdują pompy dwustrumieniowej o parametrach optymalnych Qopt = 2100 m3/h, Hopt = 0,90 przy nznam = 1491 obr./min. Na ich podstawie można obliczyć zarówno warto również pobory mocy Pel.i z sieci elektrycznej podczas pracy z wydajnościami Q

Na rysunku 2 pokazano charakterystyki Huk(Q) układu z rysunku 1 i znajdującej pompy dwustrumieniowej o parametrach optymalnych Qopt = 2100 m3/h, Hopt = 0,90 przy nznam = 1491 obr./min. Na ich podstawie można obliczyć zarówno warto również pobory mocy Pel.i z sieci elektrycznej podczas pracy z wydajnościami QA

Na rysunku 2 pokazano charakterystyki H uk(Q) układu z rysunku 1 i znajdującej się w nim pompy dwustrumieniowej o parametrach optymalnych Qopt = 2100 m3/h, H opt = 82 m i ηmax = 0,90 przy n znam = 1491 obr./min. Na ich podstawie można obliczyć zarówno wartości ee,i  jak również pobory mocy Pel.i z sieci elektrycznej podczas pracy z wydajnościami QA,...,QD :

������,� � ���� ��� �� � 10�� , kW (10)

Sprawność i efektywność energetyczna

Maksymalna sprawność pompy ηmax , przy Qopt zależy od jej producenta i stanu technicznego, natomiast efektywność energetyczna ee ≤ ηmax – od sposobu eksploatacji z wydajnościami Q ≠

instalacji pompowej

������,� � ���� ��� �� � 10�� , kW (10)

, kW (10)

(dla regulacji dławieniowej ηu.r. = 1) oraz zużycie energii w ciągu roku („a”)

Przykładowe wartości współczynnika ee,p wg. (3), (4) dla dwóch metod regulacji pompy, ącej w układzie wg. rysunku 1 i charakterystykach jak na rysunku 2, podano w tablicy 1.

(dla regulacji dławieniowej ηu.r. = 1) oraz zużycie energii w ciągu roku („a”)

(dla regulacji dławieniowej ηu.r. = 1) oraz zużycie energii w ciągu roku („a”)

����� � ∑ ������,� Δ����� � ��� ; (11)

����� � ∑ ������,� Δ����� � ��� ; (11)

; (11)

założono: Δt1 = ΔtA = 1260 h, Δt2 = ΔtB = 2500 h, Δt3 = ΔtC = 3500 h, Δt4 = ΔtD

Zawarto w niej również wartości ez dla zespołu pompowego, którego sprawność ηz,i = ηηsηu.r w chwili ti jest iloczynem sprawności pompy, silnika i urządzenia regulacyjnego, natomiast

założono: ∆t1 = ∆tA = 1260 h, ∆t2 = ∆tB = 2500 h, ∆t3 = ∆tC = 3500 h, ∆t4 = ∆tD = 1500 h.

założono: Δt1 = ΔtA = 1260 h, Δt2 = ΔtB = 2500 h, Δt3 = ΔtC = 3500 h, Δt4 = ΔtD = Ponadto założono, że pompa będzie napędzana silnikiem indukcyjnym o mocy P

Ponadto założono, że pompa będzie napędzana silnikiem indukcyjnym o mocy sprawności ηs = 0,97 zaś urządzeniem regulacyjnym będzie przetwornica cz sprawności ηu.r. = ηp.cz. = 0,975 oraz że sprawności silnika i przetwornicy są w przybli w całym zakresie pracy. Wyniki obliczeń zestawiono w tablicy 1.

efektywność energetyczna zespołu – w czasie T = ∑ ∆����� � , i > 1,wynosi � ∑ ��,� ∆�� � � . (5)

Na rysunku 1 pokazano schemat prostego układu pompowego, w którym można wyodrębnić pompownię pp. Sprawność ηpp uwzględnia straty energii w obrębie pompowni, natomiast sprawność ηinst całej instalacji pompowej ujmuje również straty Δh rur w rurociągu łączącym pompownię ze zbiornikiem górnym. W obu przypadkach „wkładem” jest ilość e.e. pobieranej z sieci przez zespół pompowy, zaś „efektem” – przyrost energii hydraulicznej cieczy pomiędzy wejściem a wyjściem z pompowni lub instalacji. Zaniedbując, jako małe, różnice energii kinetycznej cieczy na wyjściu i wejściu pompowni/instalacji oraz pomijając straty energii w krótkich odcinkach rur wewnątrz pompowni (natomiast uwzględniając straty w zaworze tłocznym – regulacyjnym), można otrzymać następujące proste zależności, różne dla dławieniowej i zmiennoobrotowej regulacji wydajności pompy:

sprawności ηs = 0,97 zaś urządzeniem regulacyjnym będzie przetwornica czę sprawności ηu.r. = ηp.cz. = 0,975 oraz że sprawności silnika i przetwornicy są w przybli w całym zakresie pracy. Wyniki obliczeń zestawiono w tablicy 1.

TAB. 1 Zestawienie wyników przykładu obliczeniowego

TAB. 1 Zestawienie wyników przykładu obliczeniowego

Ponadto założono, że pompa będzie napędzana silnikiem indukcyjnym o mocy P s = 800 kW i sprawności ηs = 0,97, zaś urządzeniem regulacyjnym będzie przetwornica częstotliwości o sprawności ηu.r. = ηp.cz. = 0,975 oraz że sprawności silnika i przetwornicy są w przybliżeniu stałe w całym zakresie pracy. Wyniki obliczeń zestawiono w tablicy 1.

Współczynnik efektywności energetycznej

ytkownika instalacji pompowej lub obiektu pompowego (np. pompowni) ważniejsza jest ł jednak efektywność energetyczna tego obiektu/instalacji.

– dla regulacji dławieniowej („dł”)

ηpp,dł = ηηs(1 – ςdł) (6)

ηinst,dł = ηηs(1 – ςdł - ςrur) (7)

Współczynnik efektywności energetycznej

Współczynniki efektywności energetycznej zespołu pompowego są dość wysokie i niewiele się różnią dla obu sposobów regulacji. W przypadku pompowni, a zwłaszcza całej instalacji, widać jednak wyraźną przewagę (pod względem energetycznym) regulacji zmiennoobrotowej.

Sprawność i efektywność energetyczna instalacji pompowej

– dla regulacji zmiennoobrotowej („obr”)

ηpp,obr = ηηs ηu.r. (8)

ηinst,obr = ηηs ηu.r.(1 – ςrur) , (9)

rysunku 1 pokazano schemat prostego układu pompowego, w którym można wyodrębnić

gdzie: η – sprawność pompy

Poszczególne wartości e e i  są miarą jakości energetycznej układu pompowego; jej niskie wartości wskazują, że należy dokonać racjonalnej modernizacji układu. Do użytkownika obiektu pompowego bardziej jednak może przemawiać ilość e.e. pobieranej rocznie

kWh 4 520 250 3 699 670

pompownię pp. Sprawność ηpp uwzględnia straty energii w obrębie pompowni, natomiast

ść ηinst całej instalacji pompowej ujmuje również straty Δhrur w rurociągu łączącym

1/2023

Współczynniki efektywności energetycznej zespołu pompowego są dość wysokie różnią dla obu sposobów regulacji. W przypadku pompowni, a zwłaszcza całej instalacji, jednak wyraźną przewagę (pod względem energetycznym) regulacji zmiennoobrotowej.

Współczynniki efektywności energetycznej zespołu pompowego są dość wysokie różnią dla obu sposobów regulacji. W przypadku pompowni, a zwłaszcza całej instalacji, jednak wyraźną przewagę (pod względem energetycznym) regulacji zmiennoobrotowej.

Współczynnik efektywności energetycznej

z sieci w poszczególnych przypadkach. Jak widać, zmiana sposobu regulacji wydajności w układzie z rysunków 1, 2 spowoduje zmniejszenie rocznego zużycia e.e. o  ∆E a ≈ 820 600 kWh, tj. o 18,2%. Przy obecnych cenach e.e. okres zwrotu kosztów modernizacji polegającej na zainstalowaniu przetwornicy częstotliwości nie powinien przekroczyć 2 lat.

Inna możliwość zmniejszenia kosztów e.e. – bez zmiany sposobu regulacji, a więc bez zmiany e e  – to zbudowanie na terenie użytkownika instalacji fotowoltaicznej o mocy ok. 800 kW (zakładając wartość cf = 0,12 współczynnika wykorzystania mocy zainstalowanej [2]) i koszcie ok. 2,8 mln zł. Do tego należałoby jednak dodać koszt magazynu e.e., o znacznej pojemności, niezbędnego z powodu zmiennej ilości e.e. wytwarzanej przez panele fotowoltaiczne.

Przykład liczbowy dotyczy instalacji z pompą wysokosprawną, ηmax = 0,90, w dobrym stanie technicznym. Gdyby równocześnie zachodziła konieczność wymiany pompy już wyeksploatowanej, dla której np. ηmax = 0,70 lub jeszcze mniej, to wybierając od razu regulację zmiennoobrotową, można by dobrać pompę o mniejszej wysokości podnoszenia H opt = 67 m i wydajności

Qopt = 2100 m3/h (punkt C1 na rys. 2 zamiast punktu D). Parametry pracy punktu D można by wówczas osiągnąć przez zwiększenie prędkości obrotowej silnika o ok. 8%, co jest możliwe – także przy okresowym przeciążeniu, dla silników obecnie produkowanych.

Krajowy potencjał efektywności energetycznej

W przykładzie liczbowym wartość e e,inst = 0,52 wskazuje, że prawie połowa pobranej z sieci e.e. jest tracona. Zdarzają się jednak instalacje jeszcze mniej efektywne energetycznie. W książce [4] podano przykłady instalacji wody sieciowej w średniej wielkości ciepłowniach komunalnych, w których wartość e e,inst wynosiła zaledwie kilkanaście procent.

W skali całego kraju poprawa efektywności energetycznej pompowania może przynieść znaczne efekty. Oceniono ([4], część II), że potencjał efektywności energetycznej pompowania w szeroko rozumianej energetyce cieplnej, przemyśle i gospodarce komunalnej w Polsce jest na poziomie rzędu 6,5...8,5 TWh/a. Jeśli dodać do tego małe instalacje pompowe (hydrofory, instalacje c.o. i c.w.u.), to rezerwy ukryte w efektywności energetycznej mogą się powiększyć nawet do ponad 10 TWh/a. Jest to ilość energii wy-

twarzana rocznie (z uwzględnieniem dyspozycyjności) przez 10 bloków 200 MW w elektrowniach węglowych. Wysoki poziom efektywności energetycznej zapewnią zarówno racjonalnie zaprojektowane nowe instalacje pompowe, jak i dobre modernizacje istniejących instalacji.

Efektywność energetyczna projektowanej instalacji pompowej

Sposoby na uzyskanie wysokiej efektywności energetycznej projektowanej nowej instalacji pompowej to w szczególności:

• wybranie najbardziej racjonalnej koncepcji układu pompowego, zwłaszcza zawierającego dwie lub więcej pomp współpracujących równolegle, m.in. przez: wykluczenie rozwiązań z góry zakładających konieczność dławienia przepływu w jednej lub kilku gałęziach układu rurociągów oraz przez komputerowe sterowanie pracą kilku połączonych równolegle zespołów pompowych, np. pomp sieciowych w ciepłowni lub elektrociepłowni,

• optymalny dobór liczby i wielkości pomp oraz sposobu regulacji parametrów pracy i rodzaju urządzeń regulacyjnych,

• poprawne rozwiązanie hydrauliczne instalacji pompowej, w tym: dobór optymalnych średnic rurociągów i ich optymalne ukształtowanie przestrzenne, minimalizację liczby oporów hydraulicznych (zawory, zwężki dyfuzory, kolana itp.) oraz właściwe ukształtowanie i rozmieszczenie oporów naprawdę niezbędnych.

Wszystkie te zagadnienia są szczegółowo omówione m.in. w książkach [4] oraz [5].

Należy podkreślić, że powinno się dobierać dobre pompy (zespoły pompowe), tzn. nie tylko wysokosprawne, ale również niezawodne [5], [6]. Zespoły winny mieć korzystne także inne charakterystyki: kawitacyjną, wibroakustyczną oraz charakterystyki sił hydraulicznych.

Dobra pompa to niekoniecznie „inteligentna pompa”, czyli taka, która dzięki przetwornicy częstotliwości i wbudowanemu procesorowi, współpracującemu z niezbędnymi przyrządami pomiarowymi, umożliwia optymalne dostosowywanie się jej do zmiennych warunków pracy. Inteligentna pompa będzie jednak mało skuteczna bez inteligentnego projektu instalacji pompowej oraz jej inteligentnego użytkowania. Omówiono to w referacie na XXIX KUP [7].

Sposoby poprawy efektywności energetycznej istniejącej instalacji pompowej

Całkowicie nowych instalacji pompowych, zwłaszcza średnich i dużych, powstaje obecnie niewiele. Znacznie większe efekty, ważące w bilansie energetycznym kraju, można i powinno się osiągnąć w wyniku modernizacji istniejących obiektów/instalacji pompowych, przez ich użytkowników,

WARTO ZAPAMIĘTAĆ

1. W najbliższym dziesięcioleciu nieuniknione jest w Polsce narastanie poważnych problemów związanych z utrzymaniem bezpieczeństwa energetycznego.

2. Skutecznym sposobem uniknięcia przynajmniej części tych problemów i umożliwienia zaopatrzenia odbiorców w dostateczną ilość energii elektrycznej jest sięgnięcie po wciąż mało wykorzystany potencjał efektywności energetycznej pompowania, poprzez racjonalnie i na szeroką skalę wykonywane modernizacje instalacji pompowych, zwłaszcza w przemyśle, energetyce i w gospodarce komunalnej.

3. Wykorzystanie zasobu efektywności energetycznej, także u indywidualnych użytkowników, to znacznie szybszy i tańszy sposób pokrycia zapotrzebowania na energię elektryczną, niż budowa jej nowych źródeł. Jest to równocześnie jedna z najważniejszych metod niepowiększania, a przeciwnie – zmniejszania zapotrzebowania na centralnie wytwarzaną i rozprowadzaną energię elektryczną i ciepło.

wykonaniu audytu energetycznego, nawet bardzo uproszczonego [4], który wykazałby nieakceptowalnie małe wartości wskaźnika efektywności e e,inst Skuteczne sposoby powiększenia efektywności energetycznej istniejących instalacji pompowych również omówiono szczegółowo w książkach [4], [5]. W [4] zamieszczono też wiele przykładów liczbowych zaczerpniętych z eksploatowanych obiektów pompowych. Najbardziej korzystne sposoby modernizacji, to: poprawa doboru pomp, lepiej dostosowująca je do warunków pracy, w szczególności proste zabiegi „kosmetyczne” (stoczenia wirników, podcięcia łopatek, zmiana uszczelnień wewnętrznych, pokrycie wewnętrznych elementów przepływowych substancjami powiększającymi sprawność hydrauliczną) w istniejących pompach,

- usunięcie stopnia lub niekiedy nawet kilku stopni w pompie wielostopniowej,

- wymiana wewnętrznych elementów hydraulicznych (wirniki, kierownice) bez zmiany głównych elementów zewnętrznych,

- w ostateczności – wymiana pomp na inne, wysokosprawne i o optymalnych parametrach, zmiana sposobu regulacji lub urządzenia regulacyjnego, np. sprzęgła hydrokinetycznego na przetwornicę częstotliwości, modernizacja lub wymiana silnika napędowego na energooszczędny silnik indukcyjny (klasy IE3 lub IE4), także – szybkoobrotowy, lub silnik synchroniczny z magnesami trwałymi,

modernizacja układu rurociągów przez: udrożnienie zarośniętych rur; wymianę rur bardzo skorodowanych; wymianę odcinków rurociągów o zbyt małych średnicach; wymianę starej armatury, np. zaworów zwrotnych na nową, o małych oporach przepływu; zasto-

sowanie pomp pracujących jako turbiny do odzysku energii w tych miejscach rurociągów, w których – z różnych względów – przepływ musi być jednak dławiony; uproszczenie, jeśli to możliwe, zbyt skomplikowanych i/lub zbyt długich fragmentów rurociągów; skorygowanie ewentualnych błędów montażowych, np. poprawa źle ułożonych uszczelek, usunięcie nierównoległości powierzchni kołnierzy kompensowanych niepoprawnie zbyt silnym napięciem śrub złącznych, usztywnienie zbyt luźno podpartych fragmentów rurociągu itp.

O celowości modernizacji powinny decydować oczekiwane, możliwie dokładnie oszacowane ilości i wartość zaoszczędzonej energii, lub – w przypadku większych modernizacji – okres zwrotu ich kosztów. Przy modernizacjach dużych i kosztownych, zwłaszcza gdy możliwe są różne ich warianty, powinien rozstrzygać koszt cyklu życia LCC [4], [5].

Należy z naciskiem podkreślić, że modernizacja instalacji pompowych i wykorzystanie w ten sposób zasobu efektywności energetycznej pompowania jest sposobem postępowania znacznie szybszym i często wielokrotnie tańszym (niekiedy nawet 10-krotnie) niż budowa nowych źródeł energii [4]. Można dzięki temu znacznie zmniejszyć zapotrzebowanie na ilość E a e.e. pobieranej z sieci ee, ułatwiając dokonanie transformacji energetycznej. Niedawne regulacje UE (Dyrektywa 2018/2022) i krajowe (nowelizacja ustawy o efektywności energetycznej) lepiej sprzyjają działaniom w tym zakresie [8], [9], [10].

Najważniejsze tezy artykułu przedstawiono w ramce.

Literatura

[1] Jędral W., Wytwarzanie i magazynowanie wielkich ilości energii elektrycznej w transformacji energetycznej do 2050 r., Energetyka Cieplna i Zawodowa, 2022, nr 5, s. 44-50.

[2] Jędral W., O transformacji energetycznej do 2050 r. raz jeszcze, Energetyka Cieplna i Zawodowa, 2023, nr 1, s. 58-65.

[3] Jędral W., Dlaczego musimy poprawiać efektywność energetyczną?, Pompy Pompownie, 2020, nr 2, s. 10-14.

[4] Jędral W., Efektywne energetycznie układy pompowe, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2018.

[5] Świtalski P., Skowroński M., Pompy wirowe, sprawność i niezawodność, CEDOS, Wrocław 2019.

[6] Jędral W., Niezawodność a efektywność energetyczna, Pompy Pompownie, 2021, nr 2, s. 36-41.

[7] Jędral W., Czy inteligentna pompa zapewni wysoką efektywność energetyczną pompowania?, XXIX Kongres Użytkowników Pomp, Legnica 12-14 czerwca 2023 r.

[8] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/2002 z dnia 11 grudnia 2018 r. zmieniająca dyrektywę 2012/27/UE w sprawie efektywności energetycznej (Dz. Urz. UE L 328/210).

[9] Ustawa z dnia 20 kwietnia 2021 r. o zmianie ustawy o efektywności energetycznej oraz niektórych innych ustaw (Dz.U. 2021, poz. 868).

[10] Tamaka A., Efektywność energetyczna po nowelizacji, Pompy Pompownie, 2022, nr 2, s. 24-26. 

Unikalne rozwiązania - CAPI-TXS™

Uszczelnienia CAPI-TXS™ zostały zaprojektowane przez AESSEAL® specjalnie dla starszego typu pomp, które są powszechnie stosowane w przemyśle naftowym i gazowym.

Korzystanie z kwalifikowanych komponentów API 682 w kompaktowej, nowoczesnej konstrukcji oznacza, że uszczelnienie będzie pasować do prawie wszystkich pomp bez modyfikacji komory uszczelnienia.

Uszczelnienia CAPI-TXS ™ zmniejszają: koszty cyklu życia (LCC), koszty modernizacji i czasy realizacji.

CAPI-TXS ™ umożliwia użytkownikom wydłużenie okresu użytkowania starszego typu pomp procesowych, jednocześnie spełniając wymagania XXI wieku w zakresie bezpieczeństwa i emisji.

CAPI-TXS ™ pasuje do większości starszego typu pomp procesowych bez konieczności modyfikacji korpusu pompy, a tym samym znacznie zmniejsza koszt modernizacji. Modernizacja przy użyciu CAPI-TXS ™ oznacza również całkowite wyeliminowanie dużych kosztów kapitałowych związanych z wymianą pompy lub wprowadzeniem nowej konstrukcji korpusu pompy typu „back pull-out”. Realizacja projektu może być zarówno szybka, jak i wydajna, na co pozwalają uszczelnienia CAPI-TXS™, które można łatwo zainstalować podczas cyklicznego przeglądu pomp.

Modernizacje podwójnych uszczelnień API

CECHY

I ZALETY

• Kompaktowe uszczelnienia - CAPI-TXS ™ można zamontować na większości pomp API 610, 5-tej, 6-tej, 7-mej edycji oraz pompach niezgodnych z API 610, niezależnie od producenta

• Zwiększona niezawodność - konstrukcja kasety wykorzystuje komponenty zgodne z API 682. Zintegrowany dwukierunkowy wewnętrzny pierścień pompujący zapewnia cyrkulację płynu barierowego / buforowego, zmniejszając temperaturę powierzchni uszczelnienia i poprawiając niezawodność

• Stacjonarna konstrukcja uszczelnieniauszczelnienie jest zaprojektowane jako uszczelnienie stacjonarne, ze stacjonarnymi elementami sprężystymi (sprężynami), co zapewnia lepszą tolerancję na odkształcenia korpusu pompy lub korpusu uszczelnienia i niewspółosiowości spowodowane obciążeniami rur, odkształceniami termicznymi, odkształceniami od ciśnienia medium, itp.

Podwójne CAPI-TXS™ zainstalowane na pompie starszej konstrukcji

POMYSŁ

NA OPTYMALIZACJĘ

Budowa przepompowni ścieków w Katowicach

Stanisław Krusz, Klaudia Chrószcz-Pęczek, Agnieszka Jaszkaniec

Katowickie Wodociągi

Budowa przepompowni ścieków w Katowicach przy ul. Hodowców to najważniejsza inwestycja

zrealizowana w ostatnim okresie przez Katowickie Wodociągi. W efekcie ponad 1,5 mln m3 ścieków, które dotychczas trafiały do oczyszczalni „Radocha II” w Sosnowcu, jest dziś oczyszczanych w oczyszczalni „Dąbrówka Mała – Centrum” w Katowicach.

Zadanie inwestycyjne pn.: „Przerzut ścieków sanitarnych z dzielnic: Janów, Nikiszowiec, Giszowiec oraz z terenu Huty Metali Nieżelaznych Szopienice do oczyszczalni ścieków Dąbrówka Mała – Centrum w Katowicach” było prowadzone przez Katowickie Wodociągi w latach 2018 – 2022. Obejmowało budowę ok. 1 km sieci kanalizacyjnej, 1,5 km sieci tłocznej oraz tłoczni ścieków. Przed jego realizacją ścieki z rejonu wskazanych katowickich dzielnic i terenu byłej HMN „Szopienice” trafiały do oczyszczalni ścieków „Radocha II” w Sosnowcu, poprzez przepompownię PJ zlokalizowaną nad rzeką Boliną na terenie Mysłowic. Ze względu na duży napływ ścieków, przepustowość przepompowni PJ nie pozwalała na prawidłowe tłoczenie ścieków do oczyszczalni w Sosnowcu, a co za tym idzie – dochodziło do awaryjnych zrzutów ścieków

fot. Mariusz Libera

i zanieczyszczania środowiska. Dodatkowo Katowickie Wodociągi ponosiły koszt przerzutu i oczyszczania ścieków za pośrednictwem przedsiębiorstw z sąsiednich gmin.

Ze względu na niedużą odległość zlewni ścieków z Janowa, Nikiszowca i Giszowca oraz terenów HMN „Szopienice” do własnej oczyszczalni ścieków „Dąbrówka Mała – Centrum”, Katowickie Wodociągi podjęły decyzję o budowie swojego, niezależnego systemu przerzutu ścieków. Jego zadaniem było usprawnienie tłoczenia ścieków i równocześnie uporządkowanie gospodarki ściekowej w północno-wschodniej części miasta Katowice. Realizacja całej inwestycji zakończyła się w lipcu 2022 r. oddaniem do użytku tłoczni ścieków przy ul. Hodowców w Katowicach.

Parametry tłoczni ścieków przy ul. Hodowców w Katowicach

Wydajność urządzenia 600 m3/h x 2

Wysokość dopływu 2300 mm

Pojemność zbiornika ok. 14m3 x 2

Wymiary 1 zbiornika (Ø,H) Ø 2800 mm, H= 3000 mm

Masa 1 zbiornika tłoczni 4500 kg

Separatory 4 szt. x 2

Moc silnika pompy 37 kW x 8

Parametry techniczne

Zadanie inwestycyjne podzielono na trzy etapy; ostatnim z nich była budowa tłoczni ścieków, która rozpoczęła się w grudniu 2020 roku i trwała półtora roku. Realizację powierzono firmie IBG INSTALBUD Sp. z o.o., wyłonionej w procedurze przetargowej. Całkowita wartość robót związanych z budową tłoczni wyniosła ponad 10,6 mln zł, a całego zadania inwestycyjnego 14,7 mln zł.

W efekcie przy ul. Hodowców w Katowicach powstała przepompownia wyposażona w zespół dwóch równolegle działających tłoczni ścieków. Każda z nich posiada nominalną wydajność 600 m3/godz., co pozwala na osiągnięcie wydajności szczytowej przepompowni na poziomie 1200 m3/godz.

Budowa realizowana była wg projektu wykonanego przez firmę: i-PROJEKT Łukasz Kłak z Gliwic (obecnie NBI Sp. z o.o.). Na działce o powierzchni 122,24 m2 zaprojektowano budynek przepompowni, drogę dojazdową z placem manewrowym oraz pomieszczenie techniczne. Całość otoczyło ogrodzenie. Budynek

Podziemny zbiornik żelbetowy: 1 poziom podestów technicznych 0,00 m (poziom hali głównej), 2 poziom podestów technicznych -2,75 m, 3 poziom podestów technicznych -5,00, Poziom dna zbiornika -8,16 m

RYS. 1

Zasada pracy tłoczni ścieków Awalift

RYS. 1

WARTOŚĆ ROBÓT

Całkowita wartość robót związanych z budową tłoczni wyniosła ponad 10,6 mln zł, a całego zadania inwestycyjnego 14,7 mln zł

przepompowni posiada część nadziemną o kubaturze

683,77 m3 i podziemną o kubaturze 1007,56 m3 – łącznie

1691,33 m3. W jego wnętrzu umieszczony jest czteropoziomowy żelbetowy zbiornik. Pierwszy poziom podestów technicznych w hali głównej znajduje się na poziomie 0,00 m. Ostatni to dno zbiornika, na poziomie

-8,16 m od powierzchni ziemi.

Wewnątrz zbiornika umieszczono zespół dwóch tłoczni ścieków AWALIFT 9/4. Każda z nich jest agrega-

tem wyposażonym w dwa zespoły dwóch pomp pracujących naprzemiennie. Przepompownię wyposażono w sondę hydrostatyczną.

Tłocznia pracuje w dwóch trybach: automatycznym i ręcznym. W zbiorniku tłoczni wyznaczone są cztery poziomy ilości ścieków, a pompy włączają się w zależności od ich napływu. Odpowiednia pompa uruchamia się, gdy nastąpi przekroczenie poziomu 2 (punkt załączenia). Jeżeli poziom cieczy pozostaje powyżej, wówczas pompa pracuje przez nastawiony dla niej czas, następnie zostaje wyłączona i rozpoczyna się czas przerwy. Po upływie tego czasu włącza się następna pompa i pracuje przez nastawiony dla niej odcinek czasu. W ten sposób odbywa się kolejna praca czterech pomp. W przypadku, gdy poziom cieczy opadnie poniżej poziomu 1 (punkt wyłączenia), następuje włączenie czasu dobiegu, a po jego upływie – wyłączenie pompy (pomp). Jeżeli poziom cieczy osiągnie poziom 3 (punkt pracy równoległej), wówczas zostaje włączona pompa druga (praca zestawu dwóch pomp), aby w trybie pracy równoległej zwiększyć aktualną wydajność tłoczni. Jeżeli zostanie przekroczony poziom 4 (spiętrzenia), wtedy na wyjściu generowany jest sygnał usterki spiętrzenia oraz odpowiedni komunikat.

„Technologia zastosowana w przepompowni przy ul. Hodowców spełnia wszelkie wymagania techniczne stawiane nowoczesnym obiektom tego typu

Zalety tłoczni Opisywana tłocznia ścieków jest kompletnym, szczelnym urządzeniem, niewymagającym codziennej obsługi, przystosowanym do bezpośredniego włączenia w ciąg technologiczny kanalizacji. W praktyce nie ma potrzeby zachowania strefy ochronnej przy tłoczni ze względu na toksyczne oddziaływanie ścieków, hałas lub podobne czynniki. Ustawienie tłoczni na sucho w komorach eliminuje problem korozyjnego oddziaływania ścieków na ściany studni oraz gwarantuje higieniczne warunki kontroli i konserwacji dla personelu obsługi. W czasie normalnej pracy obiektu szczelność zbiornika tłoczni gwarantuje znikome oddziaływanie na otoczenie, zgodne z najsurowszymi wymogami sanitarnymi i ochrony środowiska. Dzięki stosunkowo małej pojemności czynnej, zbiornik jest często opróżniany, co eliminuje zagniwanie ścieków wewnątrz pompowni.

Zastosowane w tłoczniach pomp z wirnikami wielokanałowymi umożliwia przesył ścieków na odległość do kilkunastu kilometrów i możliwość obsługi do 30 tys.

RYS. 3

Zbiornik tłoczni

fot. Mariusz Libera

fot. Mariusz Libera

PRZEPOMPOWNIA

ŚCIEKÓW

w Katowicach przy ul. Hodowców

DWIE TŁOCZNIE

Przepompownia wyposażona jest w zespół dwóch równolegle działających tłoczni ścieków. Każda z nich posiada nominalną wydajność 600 m3/godz., co pozwala na osiągnięcie wydajności szczytowej przepompowni na poziomie 1200 m3/godz.

mieszkańców. Wykorzystana technologia zmniejsza zużycie pomp oraz wydłuża ich żywotność. W porównaniu do konwencjonalnych pomp zatapialnych ograniczono wykorzystanie energii nawet do 30%.

Wszystkie podzespoły robocze wymagające kontroli bądź regulacji zostały rozmieszczone w łatwo dostępnych miejscach na zewnątrz zbiornika tłoczni. Pozwala to na bezproblemowy dostęp do informacji o pracy tłoczni i sprawowanie bieżącego dozoru, jak reagowanie na sygnalizowane zakłócenia.

Efekt ekologiczny i ekonomiczny Technologia zastosowana w przepompowni przy ul. Hodowców spełnia wszelkie wymagania techniczne stawiane nowoczesnym obiektom tego typu. Chroni pompy przed zablokowaniem i nadmiernym zużyciem, co gwarantuje niezawodne działanie oraz wydłuża żywotność urządzeń. Dzięki zastosowaniu sprawniejszych energetycznie pomp zmniejsza zużycie energii o 30% w porównaniu do standardowych urządzeń. Zastosowana technologia zapewnia długoletnią trwałość i stabilność obiektu oraz elementów technologicznych, a ograniczony zakres i częstotliwość obsługi serwisowej przekładają się na obniżenie kosztów eksploatacji. Dodatkowo, z punktu widzenia Katowickich Wodociągów, przekierowanie ścieków do własnej oczyszczalni pozwoliło na duże oszczędności. Spółka nie ponosi kosztów za oczyszczanie ścieków w Sosnowcu, a także opłat za przesył ścieków kolektorem należącym do przedsiębiorstwa w Mysłowicach.

Tłocznia jest przyjazna dla środowiska – eliminuje w obrębie przepompowni kontakt ze ściekami, umożliwia rezygnację z prowadzenia lokalnej gospodarki skratkami oraz nie wymaga zachowania strefy ochronnej. Gwarantuje także bezpieczne i higieniczne warunki pracy personelu. 

TEMAT NUMERU: POMPY NA MIARĘ WYZWAŃ

fot. Mariusz Libera

fot. Mariusz Libera