Как класс эффективности электродвигателя влияет на стоимость эксплуатации и жизненный цикл центробежного насоса.

Как класс эффективности электродвигателя влияет на стоимость эксплуатации и жизненный цикл центробежного насоса.

Чем выше коэффициент полезного действия, тем больше прослужит электродвигатель. Почему так? Потому что меньшее количество потребляемой электрической энергии в процессе трансформации превратится в тепло, шум и вибрацию — обмотки двигателя будут нагреваться меньше, скорость старения изоляции будет ниже, жизненный цикл двигателя будет больше.  Для конечного потребителя это будет означать, что выбор в пользу насоса с электродвигателем более высокого класса эффективности предоставит ему не только преимущества экономии электроэнергии, но и преимущества меньшей цены «жизненного цикла». Платить за электроэнергию нужно будет меньше, а менять двигатель реже.

Потребляемая насосами электрическая энергия в большом количестве превращается в шум, вибрацию и тепло из-за неэффективного использования и применения неправильно подобранного типоразмера насоса. Множеству насосных систем требуется оптимизация эффективности. Правильный типоразмер насоса, соответствующий конкретному применению, может снизить потребление энергии и общие эксплуатационные затраты в течении всего срока службы.

Европейские требования по энергоэффективности постоянно ужесточаются. Под  энергоэффективностью понимается рациональное использование энергии, обеспечиваеющее достижение аналогичного уровня нагрузочной мощности при меньшем  потреблении электроэнергии.

Эта тенденция сохранится в будущем, что обусловлено как ожиданиями падения общего уровня производства энергии, так и постоянным ростом издержек в энергетической отрасли.

По оценкам 46% всей электроэнергии в мире потребляют электродвигатели. При этом средневзвешенный КПД электродвигателей насосов оценивается на уровне 70%. Очевидно, что рост доли энергоэффективного оборудования, выведение из технологических схем устаревшего и неэффективного оборудования, разработка новых конструктивных решений позволят сократить затраты на электроэнергию. Для стимулирования этого процесса МЭК (IEK) в 2014 году предложила обновить систему классификации электродвигателей по уровню энергоэффективности и разработала новый стандарт IEC 60034-30-1, согласно которому электродвигатели разбиваются на 4 класса в соответствии с КПД.

— IE1 — стандартная энергоэффективность;

— IE2 — высокая энергоэффективность;

— IE3 — энергоэффективность уровня «премиум»;

— IE4 — энергоэффективность уровня «супер-премиум».

На практике центробежные насосы в ЕС на сегодняшний день комплектуются электродвигателями класса IE2, IE3 и IE4. Класс IE4 — это конструктивный предел для роста энергоэффективности, обусловленный возможностями внедрения технических решений и применения конструкционных материалов. На сегодняшний день повышение КПД двигателя достигается перекомпоновкой и экстенсивным улучшением (изменением конструкции ротора, увеличением объема стали и меди в конструкции, уменьшением потерь в обмотках статора, пластинах статора и ротора, уменьшением потерь на трение в подшипниках), сопровождается ростом массогабаритных параметров двигателя и, как следствие, цены.

Компания Pedrollo, следуя европейским требованиям, на сегодняшний день выпускает насосы с двигателями класса энергоэффективности «премиум». Это касается и небольших поверхностных насосов, применяемых преимущественно в бытовом или легком коммунальном секторе водоснабжения.

Конечный потребитель в частном секторе всегда заинтересован в надежном и дешевом электронасосе. Однако, насос с двигателем с большей энергоэффективностью обладает более высокой начальной ценой. Есть ли в больших капиталовложениях выгода для потребителя?

Посмотрим на примере сравнения самовсасывающего насоса Pedrollo PLURIJETm 4/80, оснащенного однофазным двигателем класса IE2, и нового самовсасывающего насоса Pedrollo PLURIJETm 4/80 — N, оснащенного однофазным двигателем класса IE3.

Информационная табличка насоса PLURIJETm 4/80-N

При работе обновленного насоса PLURIJETm 4/80-N в режиме S1 в области наивысшего КПД в условиях действующих тарифов на электроэнергию в Украине для населения (1,68 грн за 1 кВт·ч при потреблении свыше 100 кВт·ч) только цена сэкономленной энергии за 20000 часов работы полностью возвращает начальную стоимость электронасоса. При этом средний ресурс наработки на отказ электродвигателя насоса PLURIJETm 4/80-N составляет 30000 часов (для сравнения средний ресурс наработки на отказ насоса PLURIJETm 4/80 с двигателем IE2 составлял только 20000 часов).

Двигатель класса IE3 обладает меньшими потерями энергии. Номинальный потребляемый ток насоса PLURIJETm 4/80-N составляет 3,9 ампера, что на 10% ниже номинального тока предыдущей версии насоса PLURIJETm 4/80. При этом активная (полезная) мощность однофазного насоса PLURIJETm 4/80-N составляет 880Вт при полной мощности 900 ВA (P= UxI = 230В х 3,9А = 900 ВА). Коэффициент мощности cos f показывает отношение полезной мощности к полной мощности. Для энергетически эффективного двигателя насоса PLURIJETm 4/80-N коэффициент мощности = 0,98. Проще говоря, коэффициент мощности показывает какая часть полной мощности трансформируется в активную мощность.

Коэффициент мощности - отношение активной мощности к полной мощности

В свою очередь активная (полезная) мощность предыдущей версии насоса PLURIJETm 4/80 составляла только 850Вт при полной мощности 990 ВA (P= UxI = 230В х 4,3А = 990 ВА).  Коэффициент мощности cos f для насоса PLURIJETm 4/80 = 0,86.

При этом за счет дополнительного улучшения гидравлики и повышения эффективности двигателя новый насос PLURIJETm 4/80-N при меньших затратах электроэнергии обеспечивает более высокую гидравлическую мощность.

В Европе принцип оценки стоимости жизненного цикла (цена плюс издержки в процессе эксплуатации) превалирует над начальной стоимостью приобретения оборудования. Новый насос PLURIJETm 4/80-N, оснащенный электродвигателем с классом энергоэффективности «премиум», обладая большей экономичностью в работе и большей длиной жизненного цикла, предоставляет потребителю МЕНЬШУЮ ЦЕНУ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА.