Honlapunk alsó tartalma 1360*768 pixel
képernyőfelbontásnál kisebb érték esetén
a görgetősáv használatával érhető el.

Lapszámok

Kérjük válasszon
2016

2016 1-2. szám

Hozzászólások

Nyomásfokozó telepek energiafelhasználásának vizsgálata

Még nem érkezett hozzászólás!

részletek »

Eördöghné Dr. Miklós Mária PhD - Szőke András

Nyomásfokozó telepek energiafelhasználásának vizsgálata

Eördöghné Dr. Miklós Mária PhD

egyetemi docens
Pécsi Tudományegyetem, Műszaki és Informatikai Kar, Mérnöki és Smart Technológiák Intézet, Épületgépész- és Létesítménymérnöki Tanszék

Szőke András

tanszéki mérnök
PTE Műszaki és Informatikai Kar, Gépészmérnök Tanszék

Bevezetés

Napjainkban az energiatakarékosság egyre nagyobb hangsúlyt kap, ezt teszi szükségessé a rohamosan emelkedő számú világnépesség évről évre növekvő energiaigénye. A fejlett nemzetek lakosságának komfortigénye folyamatosan emelkedik, csakúgy, ahogyan a fejlődő országok iparosodása is mind nagyobb energiaigényeket támaszt.

Mivel a bolygónk energiatartalékai végesek, ezért kiemelkedően fontos feladat a meglévő technológiák korszerűsítése, és azok alkalmazása az új, illetve a meglévő infrastruktúrában. Az ilyen irányú fejlesztések elsődleges célja az energiafogyasztás csökkentése úgy, hogy közben a teljesítmény és a megbízhatóság megmaradjon vagy akár tovább is növekedjen. Mivel a világ energiafelhasználásának közel 40%-át az épületek energiaellátására fordítjuk, és ennek jelentős hányadát a különféle szivattyúzási rendszerek villamosenergia-felvétele teszi ki, így a szivattyúzási munka is óriási energiamegtakarítási potenciált jelent.

Ezeket a kihívásokat és célkitűzéseket figyelembe véve készült el a TDK-dolgozat a nyomásfokozó szivattyúk energiafelhasználásának vizsgálatáról, amelyhez a Pécsi Tudományegyetem Műszaki és Informatikai Kar épületgépészeti laboratóriumában található Grundfos mérőkörön végeztünk méréseket.

 


A cikk a PTE MIK 2015. novemberi TDK-konferenciájára benyújtott dolgozat alapján készült, ahol a dolgozat a gépészmérnöki szekcióban első helyezést ért el.

A vizsgálat során használt mérőkör

A Grundfos mérőkör oktatási, kísérleti és kutatási célra készült, nem lát el valós feladatot az épületben, segítségével szimulálhatók különböző üzemállapotok, amelyek egy valós nyomásfokozási feladatban előfordulhatnak, pl. különböző nyomásszintek és vízfogyasztási igények. A mérőkör két-két állandó fordulatszámú kaszkád-szabályozású és fordulatszám-szabályozott szivattyút tartalmaz a kiszolgáló vezetékhálózat, tartály- és szerelvényrendszer, vezérlőszekrény, mérő-/adatgyűjtő rendszer mellett (1. ábra). A mérőkörön különféle üzemállapotokat szimulálva vizsgálható, hogy a két szivattyúcsoport miként reagál a különböző nyomás-, illetve térfogatáram-igényekre.

1. ábra. A mérőkör felépítése

 

A mérőkör két szinten húzódik át, a mélyföldszinten találhatók a rendszer lényegét képező szivattyúcsoportok, a két Grundfos CRE 3-5 elektronikus frekvenciaváltós szivattyú és a két Grundfos CR 1-7 állandó fordulatszámú szivattyú. Minden szivattyú párhuzamos kapcsolással csatlakozik az osztó-gyűjtőre, így, amikor együtt dolgoznak, a megvalósítható szállított térfogatáram tartománya növekszik.

A szivattyúk előtt a szívóoldalon visszacsapószelepek találhatók, ezek a párhuzamos kapcsolásnál lényegesek, hogy amikor csak az egyik gép működik, az ne szívja le a vizet a másikról. Fontos ez az NPSH érték szempontjából is, hogy rendelkezésre álljon a szükséges ráfolyási magasság, és ne alakuljon ki levegősödés a vezetékben, ami kavitációhoz vezethetne.

A földszinten található továbbá a két elektronikus nyomástávadó, amelyek az ellenőrzőjelet szolgáltatják a vezérlőszekrény számára. A kaszkádkapcsolású szivattyúcsoport szabályozását biztosító nyomáskapcsolón mechanikusan beállítható a tartani kívánt nyomásszint alsó és felső határértéke, hogy mikor kapcsoljon be és ki a szivattyúcsoport.

A mérőkör rendelkezik egy optikai elven működő térfogatáram-mérővel és három hidrofor tartállyal is, amelyek különböző méretei révén más és más rendszerjellemzőket lehet szimulálni. Minél nagyobb térfogat áll rendelkezésre a tartályok révén, annál tovább képes a hálózat folyamatos fogyasztás mellett biztosítani a megfelelő kifolyási nyomást, és ezzel a térfogatáramot is a szivattyúk kikapcsolt állapota mellett. Ez nagy hatással van a kapcsolási számra, ami meghatározó az energiafogyasztásban és a várható élettartamban is.

A különböző fogyasztási viszonyok, esetünkben a térfogatáramok egy beszabályozó szeleppel állíthatók be. A szelep zárása szimbolizálta a csökkenő fogyasztást, míg a nyitása a növekvő vízigényt.

Az emeleten található egy többcsonkos, 1,156 m3-es nyitott víztartály, ahova a nyomásfokozó szivattyú feljuttatja a vizet, ami a tartály tetején érkezik be, és annak alján távozik vissza a szivattyúk irányába, ezzel egy közel zárt hurkot képezve. Működés közben a víz ebben a hurokban halad körbe, így a víz pótlására nincs szükség a mérések és a szimuláció során.

Ezzel az elrendezéssel a szivattyúk a mérés során nyomó üzemmódban működtek, de lehetőség van a földszinten található medence segítségével szívóüzemre is. A szívó vezetékág végén egy szűrőkosárral ellátott lábszelep található, ami megakadályozza a szívócsőből a víz gravitációs úton történő leürülését.

A mérőkör második legfontosabb eleme a Grundfos Control MPC vezérlő és monitorozó rendszer, amit a helyszínen található CU 352 szabályozó irányítópaneljei segítségével vagy USB csatlakozás révén számítógépen keresztül lehet használni. Mindkét szivattyúcsoportnak saját, önálló szabályozópanelje van.

A következőkben bemutatott mérések lényege a szivattyúk teljesítményfelvétele és a szivattyúk, mint villamos gépek kihasználtságának a vizsgálata. A frekvenciaváltós gépeknél a teljesítményfelvételt még kiírta a szabályozópanel 100 W felbontásban, de a nagyobb pontosság miatt külön mérőműszerre is szükség volt, mivel a különböző üzemállapotokban sokszor alacsony, csak pár száz watt eltérés jelentkezett. Ahhoz pedig, hogy jól használható diagram és pontosabb megállapítások születhessenek, nélkülözhetetlen volt egy mérőműszer, az ún. teljesítmény- és harmonikus analizátor.

 

A mérés menete és a teljesítményértékek meghatározása

A mérések megkezdése előtt a szivattyúk jelleggörbéi alapján különböző üzemállapotokat vizsgáltunk meg, hogy kitűzhessük azt a teljesítménytartományt, ahol jól demonstrálhatók a szivattyúcsoportok közötti különbségek teljesítményfelvétel és hatásfok tekintetében.

 

További részletek lapunk 2016/1-2-es számának nyomtatott változatában található, illetve a teljes cikk pdf-formátumban is rendelkezésre áll regisztráltaknak havonta egy alkalommal, előfizetőknek korlátlanul).

A teljes cikk letöltéséhez jelentkezzen be!