W części pierwszej cyklu artykułów (FE 2/2019) podkreślono wpływ metod regulacji parametrów pracy pomp głębinowych na zużycie energii w eksploatacji ujęć. Część druga poświęcona była pracy modeli matematycznych wspomagających podejmowanie właściwych decyzji eksploatacyjnych (FE 3/2019). Trzecia część cyklu artykułów poświęcona będzie znaczeniu diagnozowania stanu technicznego i parametrycznego głębinowych agregatów pompowych badanych na stacjach prób pomp głębinowych, a także organizacji obiegu informacji w remontach oraz w gospodarce pompowej.
Można stwierdzić, że początkiem eksploatacji pompy głębinowej powinna być próba ruchowa na stacji prób przed jej zabudową w studni. Bez znajomości indywidualnych charakterystyk głębinowego agregatu pompowego ze stacji prób, trudno mówić o dokładności w późniejszych ocenach jego pracy w studni. Zagadnienie to nabiera szczególnego znaczenia gdy pompa lub silnik głębinowy były wcześniej remontowane. Próby głębinowych agregatów pompowych przed ich zabudową w studniach wpływają na wzrost jakości ocen w eksploatacji ujęć, a tym samym przyczyniają się do optymalizacji w procesie ich eksploatacji.
Stacje prób pomp głębinowych
Potwierdzeniem dobrze wykonanego remontu [2, 4, 5] jest sprawdzenie pompy na stanowisku – stacji prób, której zadaniem jest określenie dokładnych parametrów pracy pompy (rys. 1).
Praktycznie na stanowisku pomiarowym wyznaczane są podstawowe charakterystyki agregatu pompowego, a więc H = f(Q), P = f(Q) oraz ŋA = f(Q). Program do obsługi stacji prób powinien w dzisiejszych czasach oferować coś więcej niż tylko suche wskazania liczbowe, które dla przeciętnego użytkownika pomp niewiele znaczą. Program ten powinien wyraźnie ocenić odchylenia przebiegów wyznaczonych charakterystyk i zdiagnozować poprawność aktualnie zmierzonych wartości w porównaniu do wartości katalogowych – inaczej ujmując temat, program powinien jednoznacznie, modelowo dać odpowiedź obsłudze stacji prób, czy wyremontowana bądź też zakupiona pompa ma poprawne parametry, czy też nie. Zgodnie z normą procedura oceny, czy konkretna pompa spełnia wymagania wygląda zgodnie z rys. 2 [5].
Ustalone są gwarantowane parametry w wybranym punkcie pracy: Qg, Hg, ηg. Punkt ten (Qg, Hg) naniesiony jest na wykres Q, H, a od niego w pionie i w poziomie narysowane są odcinki o długościach odpowiadających tolerancjom wydajności i wysokości podnoszenia. W ten sposób powstaje tzw. krzyż tolerancji. Przyjmuje się, że pompa spełnia wymagania parametrowe w ramach tolerancji, jeśli jej zmierzona charakterystyka przechodzi przez co najmniej jedno z ramion krzyża. Od punktu gwarantowanego (Qg, Hg) prowadzi się linię do początku układu współrzędnych. Punkt, w którym ta linia przecina się ze zmierzoną charakterystyką, określa wydajność, przy której sprawdza się gwarantowaną sprawność. Przy tej wydajności zmierzona sprawność nie powinna być mniejsza od wartości gwarantowanej o więcej niż dopuszczalna tolerancja dla sprawności. Norma przewiduje dwie klasy dokładności: pierwszą i drugą, przy czym jako standardową (tzn. stosowaną w przypadku gdy dostawca i odbiorca nie ustalą inaczej) przyjmuje się klasę drugą. W klasie tej tolerancje są dość szerokie: dla H ±5%, dla Q ±8%, a dla sprawności (ŋ) 5%. Oznacza to, że klient może otrzymać od dostawcy lub zakładu remontowego pompę o parametrach istotnie różniących się od oferowanych, a nie będzie to stanowiło jeszcze podstawy do reklamacji i później w eksploatacji uczyni konkretne straty energii. Sprawdzić to można wyłącznie podczas próby pompy na stacji.
Dodatkowo, wizualizacja graficzna programu powinna intuicyjnie naprowadzić serwisanta na właściwe oceny i decyzje [2]. Na rys. 3 i 4 pokazano jak wygląda matematycznie wyznaczony przebieg charakterystyk: podnoszenia H = f(Q) i sprawności ŋA = f(Q) agregatu pompowego po przeprowadzeniu próby oraz jak program wyznaczył matematycznie przedziały optymalnej pracy dla agregatu pompowego, wykorzystując powszechnie przyjęte kolory tła – zielone, żółte i czerwone.
Wykonując remonty agregatów pompowych zakład naprawczy lub serwis powinien być dla swoich klientów partnerem w technice pompowej [1] i odpowiednio szkolić ich w tym zakresie. Zagadnienie znaczenia prób pomp i dalszego ich wykorzystywania w eksploatacji wyraźnie uwypuklono w SPMSYSTEM [1, 6], tworząc oprogramowanie SoftSPMTEST [4] służące do badania agregatów głębinowych i posiadające też systemowy moduł magazynowy stacji prób. Moduł magazynowy stanowi element gospodarki pompowej, który posiada bezpośrednie powiązanie z programem do przeprowadzania prób agregatów głębinowych. Można prowadzić dokładny zapis historii serwisowej własnych pomp użytkownika oraz pomp klientów. Ułatwieniem dla użytkowników ujęć jest to, że nie muszą prowadzić własnej, indywidualnej historii remontowej ponieważ wszystko znajduje się w jednym miejscu i jest przypisane do pompy tak, jak to dziś wygląda np. w serwisach samochodowych. Na rys. 5 widać jak rozwija się np. lista kontrahentów.
Wybierając kontrahenta z listy wiemy, jakie pompy trafiają do serwisu i jakimi agregatami pompowymi dysponuje dany klient. Pozwala to na dokładniejsze sprecyzowanie, jakie części zamienne powinny znajdować się fizycznie w rezerwie, a to znacznie skraca czas remontu i w rzeczywistości powoduje zmniejszenie kosztów związanych z przestojem ujęcia oraz w skrajnym przypadku z brakiem wody (rys. 6).
Prowadzona jest też historia serwisowa. Wszystkie informacje, jakie zakład remontowy otrzymuje od klienta, dotyczące objawów niesprawności agregatu, są zanotowane. Pompy często zostają ustawione w tzw. kolejce remontowej, dlatego też ważne jest aby dokładnie wiedzieć czy w danej pompie było np. uszkodzenie uszczelnienia, głośna praca lub może brak wydajności (rys. 7). Informacje te często, po ich uzupełnieniu o dane z weryfikacji uszkodzeń pomp i silników, pomagają ustalić przyczyny awarii i mogą zapobiegać innym awariom w danej studni ujęcia.
Podczas remontu zostaje zapisana informacja jakie elementy zostały wymienione oraz czy w pompie zostały zmienione jakieś parametry techniczne, np. zmiana średnicy wirników.
W dużym przedsiębiorstwie, gdzie eksploatowanych jest np. kilkadziesiąt pomp różnych typów od kilku producentów, posiadanie własnego potencjału remontowego, a tym bardziej możliwości prób agregatów na stacji badań pomp, wyraźnie wpływa na optymalizację w zakresie rezerw i staje się wyjątkowo ważne w prowadzeniu energooszczędnej eksploatacji ujęć. Wprowadzenie tzw. gospodarki pompowej [3], a więc stałego, systemowego śledzenia rezerw, liczby oraz statusu pomp w remoncie i w magazynie znakomicie przyspiesza obieg informacji i niewątpliwie zmniejsza sumaryczne koszty związane z reakcją na usunięcie awarii. Na rys. 8 pokazano sumaryczne zestawienie stanów agregatów pompowych.
Nie bez znaczenia jest posiadanie własnej stacji prób pomp oraz zbudowanie tzw. siatki kontaktów i przedstawienie potencjalnym klientom możliwości, jakie dzisiaj są dostępne na rynku.
Na rys. 9 poglądowo pokazano [1] jak istotny zakres obiegu informacji w eksploatacji pomp głębinowych zajmuje stacja prób, remonty i gospodarka pompowa – SPMSYSTEM.
Dopiero połączenie informacji z obsługi (cz. 2 – SO) i użytkowania (cz. 2 – SU) daje pełną możliwość zarządzania i sterowania energooszczędną eksploatacją (cz. 2 – SE, SI, SD) pomp i ujęć głębinowych [1]. Wyraźnie widać, że prowadzenie tego procesu jest skomplikowane i wymaga komputerowego, systemowego wspomagania w przetwarzaniu danych i parametrów eksploatacyjnych. Współcześnie kompleksowo takie wspomaganie prowadzi wspomniany SPMSYSTEM.
Podsumowanie
Często użytkownicy dużych systemów eksploatacji pomp głębinowych (np. ponad 50 studni ) zadają sobie pytanie czy warto mieć własną stację prób pomp. Odpowiedź jest uzależniona od przyjętego i prowadzonego systemu zarządzania eksploatacją ujęć [2]. W przypadku skupiania się wyłącznie na zabezpieczeniu dostawy wody z ujęć i analizy uproszczonej w ocenach kosztów oraz niezawodności pracy agregatów pompowych wraz ze studniami, posiadanie stacji prób nie jest konieczne, a wręcz tworzy w takim układzie dodatkowe koszty. Inaczej tę sytuację oceniają użytkownicy starający się minimalizować koszty energochłonności eksploatacji pomp i studni, wtedy stacja prób staje się niezbędna. Dodatkowo, dla tych użytkowników, którzy prowadzą własne remonty głębinowych agregatów pompowych i często też dla firm zewnętrznych, posiadanie stacji przynosi dodatkowe przychody.
Zawsze w przypadku systemów eksploatacji ujęć wymagane jest dokładne liczenie kosztów składowych wynikających z tego procesu, takich jak zakup urządzeń, niezawodność, energochłonność, remonty, regeneracja studni itp.
Literatura
Materiały konferencyjne, Seminarium Szkoleniowo-Promocyjne, Energooszczędna, systemowa eksploatacja ujęć i pomp głębinowych, „Orle Gniazdo Hucisko”, 16–17 listopada 2017 r.
Niezbecki A.: Znaczenie gospodarki magazynowej oraz rola stacji prób w eksploatacji pomp głębinowych. Forum Eksploatatora, styczeń-luty, Warszawa 2018.
Strączyński M.: Gospodarka pompowa w eksploatacji ujęć głębinowych. Forum Eksploatatora, listopad-grudzień, Warszawa 2018.
Strączyński M., Macheta T., Zatorski P.: Najnowsze technologie w zarzadzaniu oraz sterowaniu eksploatacją pomp i ujęć głębinowych – SPMSYSTEM. Część III. Stacje prób pomp głębinowych, system SPMTEST. Technologia Wody, zeszyt 2(40), marzec-kwiecień, Warszawa 2015.
Strączyński M., Urbański P., Solecki J.: Pompy głębionowe, Wydawnictwo Seidel-Przywecki, Warszawa 2019.
Woszczyk R.: Energooszczędna eksploatacja ujęć głębinowych w ZWiK Myszków. Forum Eksploatatora, styczeń-luty, Warszawa 2016.
Marian Strączyński, MAST Bełchatów
Andrzej Niezbecki, MPWiK Lublin
Przemysław Zatorski, SoftSPM
…
Źródło: Forum Eksploatatora 5/2019
…
Polecamy publikacje uzupełniające artykuł
