Iš ko susideda pramoninio siurblio (siurbimo sistemos) viso jo tarnavimo laiko kaštai?

Kadangi vis daugiau dėmesio skiriama bendroms siurbimo sistemų išlaidoms, šioje žinyno temoje aprašomas supaprastintas sąnaudų skaičiavimo metodas ir nurodomi aspektai, į kuriuos reikia atsižvelgti norint įvertinti ir pakoreguoti bendrą visos siurbimo sistemos vertę per visą jos tarnavimo laiką.

Šiuo metu pramonėje, žemės, komunaliniame ūkyje ir vandentvarkoje naudojami įvairių tipų siurbliai, daugiausia klasifikuojami kaip rotodinaminiai ir tūrinio tipo: stūmokliniai ir kitos specialios konstrukcijos. Laikui bėgant, pramonės procesams tobulėjant, įvairių tipų siurblių specifikacijos reikalavo naujoviškų siurblių modeliavimo ir kūrimo technologijų bei pažangių funkcijų pritaikymo. Kai kurios iš jų apima hidraulinį skysčių profiliavimą, CAD/CAM, baigtinių elementų analizę ir 3D spausdinimą. Naujausi pokyčiai susiję su IoT atsiradimu: duomenų surinkimo, saugojimo ir analitikos platforma, kuri apima duomenų apie siurblių darbą rinkimą bei jų būklės stebėjimą bei analizę (informacija apie “Vandens siurblių monitoringą”).

Šioje temoje išdėstyta informacija visų pirma pagrįsta rotaciniais dinaminiais išcentriniais siurbliais, tačiau kai kurie punktai gali būti taikomi ir kitų tipų siurbliams. Kiekvienas sektorius arba procesas sukūrė bendrąsias pramonės specifikacijas, taip pat technologijas ar specifines specifikacijas klientui, kad geriausiai atitiktų jo reikalavimus. Neatsižvelgiant į pramonės šaką, siurbimo įrangos pardavimas ir pirkimas visų pirma buvo grindžiamas įrangos įsigijimo sąnaudomis, o prieinamumas buvo antraeilis veiksnys, jei buvo užtikrinamos atitinkamos specifikacijos. Tačiau, kadangi procesai reikalavo vis didesnio našumo, siurbliai tapo vis galingesni, o jų veikimui reikalingos energijos sąnaudos išaugo ženkliai. Kadangi pramoninių procesų neigiamas poveikis supančiai aplinkai buvo stebimas pasauliniu mastu ir po Kioto aukščiausiojo lygio susitikimo klimato klausimais, kai kurių Europos šalių vyriausybės priėmė įstatymus, kuriais baudžiama už perteklinį energijos naudojimą ir skatinama naudoti energiją taupančią įrangą. Be to, šiuo metu vis daugiau pasaulio šalių įvedami privalomi energijos vartojimo efektyvumo reglamentai, įskaitant MEI Europoje. Nepaisant to, prognozuojama, kad iki 2050 m. pasaulinis energijos suvartojimas turėtų būti 50 % didesnis nei 2018 m. Siurbimo sistemos sudaro daugiau nei 20 % pasaulinio elektros poreikio, o kai kur sistemos veikia naudodamos – 25 % ir 50 % viso objekto energijos suvartojimo.

Sparčiausiai tobulėjo konstrukcija tų siurblių, kurie dirbo sunkiomis eksploatavimo sąlygomis, t.y. kai pvz. pumpuojamuose skysčiuose daug kietųjų dalelių, dėl ko pagreitėjo siurblio komponentų susidėvėjimas ir paaiškėjo dar vienas bendrą sistemos vertę įtakojantis veiksnys – atsarginių dalių kaina ir jų prieinamumas. Kasybos pramonė skyrė ypatingą dėmesį šiam aspektui, nes siurbliai buvo naudojami vis sunkesnėmis darbo sąlygomis. Dėl to siurblių gamyboje naudojamos medžiagos ir jų hidraulinė konstrukcija tapo labai svarbūs.

Pagrindinės sudedamosios

Dėl šio pastebimo energijos ir sąnaudų atsarginėms dalims padidėjimo (įskaitant sandėliavimą, atsargų tvarkymą ir darbą) siurbimo įranga buvo traktuojama kaip turtas ir vertinama pagal bendrąsias nuosavybės išlaidas per tam tikrą laikotarpį, pvz., 1. 3 ar 5 metai. Vertinant bendras nuosavybės išlaidas, buvo išskirti trys pagrindiniai elementai:

• Pradinė įrangos įsigijimo (kapitalo) kaina;
• Eksploatacinės išlaidos;
• Darbo sąnaudos.

Žinoma, šių išlaidų santykis su bendromis nuosavybės išlaidomis skirsis priklausomai nuo paskirties, kuriai siurbliai naudojami. Paveikslėliuose parodytas skirtumas tarp švaraus ir abrazyvinio skysčio pumpavimo pavyzdžio.

Nors ši analizė yra plačiai naudojama ir apima daugumą pagrindinių siurblio (siurbimo įrangos) veikimo sąnaudų elementų, negalima nepastebėti ir kelių kitų svarbių veiksnių.

Tinkamo siurblio pasirinkimas

Išcentrinio siurblio veikimo charakteristikos apima geriausią efektyvumo diapazoną, kur patikimumas ir hidraulinis efektyvumas yra aukščiausi. Šiuolaikinės siurblių konstrukcijos gali pasiekti labai aukštą efektyvumą, todėl prioritetas turėtų būti darbo taškų pasirinkimas geriausio efektyvumo diapazone. Nukrypimas nuo šio diapazono ne tik sumažina efektyvumą, bet ir pablogina siurblio guolių komponentų veikimą bei hidraulinių dalių tarnavimo laiką, o tai ypač svarbu nuotekų ir srutų pumpavimo siurbliams. Tai turi įtakos energijos suvartojimui ir komponentų tarnavimo laikui. Dažniausia priežastis, dėl kurios siurbliai veikia už optimalaus efektyvumo diapazono ribų, yra neteisingi vietos ir eksploatavimo sąlygų skaičiavimai, dėl kurių siurblio našumas ir sistemos veikimas neatitinka pageidaujamo darbo taško.

Teisingas variklio pasirinkimas

Elektros varikliai veikia optimaliu efektyvumu, priklausomai nuo apkrovos, prie kurios jie dirba. Gamintojai pateikia savo variklių veikimo duomenis vardinėse lentelėse, kuriose, be kita ko, nurodomas 50 %, 75 % efektyvumas ir visa apkrova. Nors mažesnės galios variklis neužtikrina optimalaus veikimo, ją padidinti taip pat yra nepageidautina, nes tai turi įtakos bendram siurbimo įrenginio efektyvumui.

Pavaros komponentai

Į siurblį paprastai žiūrima ne kaip į atskirą siurblį, o kaip į pilną paketą-mazgą, įskaitant pačią pavarą ir pavaros komponentus, tokius kaip movos, reduktoriai ir diržų bei skriemulių sistemos. Reduktoriai, o ypač diržinės pavaros sistemos, iš principo yra neefektyvios. Netinkamai sumontuoti ir prastai prižiūrimi diržai gali būti itin neefektyvūs. Elektroninės kintamų apsukų pavaros (dažnio keitikliai) buvo suprojektuotos taip, kad būtų itin veiksmingos ir jas visada vertėtų rinktis, nes jos leidžia naudoti tiesioginės pavaros siurblius su minimaliais nuostoliais. Be to, dažnio keitikliai gali būti naudojami siurblio apsukoms valdyti, kad darbo taškas būtų kuo arčiau geriausio efektyvumo diapazono.

Konstrukcinės siurblio medžiagos

Su siurbiamu skysčiu besiliečiančių komponentų, jei jie (jų konstrukcinės medžiagos) nebus tinkamai parinkti pagal paskirtį, tarnavimo laikas labai sutrumpės dėl korozijos ar dilimo poveikio. To pasekmės gali būti priešlaikinis dalių gedimas, dėl kurio gali atsirasti neplanuotų prastovų, taip pat išauga atsarginių dalių ir su jų keitimu susijusios darbo sąnaudos.

Savalaikis dalių keitimas

Siurblio darbinėms dalims dėvintis dėl korozijos ar erozijos, mažėja ir jų veikimo efektyvumas.  Naujas siurblys, kad ir teisingai pasirinktas atsižvelgiant į jo efektyvumą, laikui bėgant dėvėsis ir naudos daugiau energijos. Tam tikru momentu turi būti priimtas sprendimas dėl tinkamo laiko keisti dalis, nes energijos suvartojimo didėjimo išlaidas turi kompensuoti dalių keitimo išlaidos, įvertinant tai, kad kiekvienas gedimas padidina atsarginių dalių įsigijimo, darbo, sandėliavimo ir atsargų tvarkymo išlaidas.

Savalaikis techninis aptarnavimas

Reguliariai atliekant techninę priežiūrą, siurblio tarnavimo laikas gali būti pratęstas. Nors sandarinimo elementų ir guolių techninė priežiūra yra įprasta visiems siurbliams, srutų siurbliai labiau susidėvi dėl skysčio recirkuliacijos jų korpuse. Tai išryškėja, kai dalys pradeda dilti ir didėja tarpai. Labiausiai pažeidžiami komponentai yra sparnuotė ir korpuso įsiurbimo pusė, kur vyksta recirkuliacija iš aukšto slėgio pusės į žemo slėgio korpuso pusę. Įprasta išlaikyti nedidelį tarpą tarp sparnuotės ir korpuso įsiurbimo pusės, o tai pasiekiama reguliuojant sparnuotės (darbo) ratą, korpusą arba įsiurbimo antgalį. Veikiant padidėjusio dėvėjimosi sąlygomis, gali žymiai sutrumpėti siurblio eksploatavimo laikas.

Taigi, apskaičiuojant visas siurbimo sistemos įsigijimo ir eksploatavimo išlaidas, būtina neapsiriboti tik akivaizdžiausiais sąnaudų komponentais, t. y. įrangos verte, atsarginėmis dalimis, energija ir darbu, bet ir atsižvelgti į siurblių ir variklių konstrukcinių medžiagų pasirinkimą gamybai tam, kad gautumėte išsamų tikrosios siurbimo sistemos vertės vaizdą.