14 možnosti zlepšenia energetickej účinnosti v čerpacích systémoch
Podrobné energetické posúdenie
Čerpadlové systémy pozostávajú z čerpadiel, vodiča, rúryinštalácia a ovládacie prvky (napr. ASD alebo škrtiace klapky) a sú súčasťou celkového systému motora. Nižšie sú uvedené niektoré možnosti energetickej účinnosti pre čerpací systém.
14 možnosti zlepšenia energetickej účinnosti v čerpacích systémoch
Tiež, Americká spoločnosť mechanických inžinierov(ASME) zverejnila normu, ktorá sa vzťahuje na hodnotenie čerpacích systémov, ktoré sú definované ako jedno alebo viac čerpadiel a tých vzájomne pôsobiacich alebo vzájomne prepojených prvkov, ktoré spoločne vykonávajú požadovanú prácu pri pohybe kvapaliny.
V tejto norme je popísaný postup 14 podrobného energetického hodnotenia čerpacieho systému, ako aj možnosti energetickej účinnosti.
- údržba
- monitoring
- riadenie
- Zníženie dopytu
- Účinnejšie čerpadlá
- Správne dimenzovanie čerpadla
- Viaceré čerpadlá pre rôzne záťaže
- Orezávanie obežného kolesa (alebo kladky na holenie)
- Pohony s nastaviteľnou rýchlosťou (ASD)
- Vyhnite sa škrtiacim ventilom
- Správne dimenzovanie potrubia
- Výmena remeňových pohonov
- Presné odliatky, povrchové nátery alebo leštenie
- Zlepšenie tesnenia
1. Údržba
Nedostatočná údržba znižuje účinnosť systému čerpadla, spôsobuje rýchlejšie opotrebovanie čerpadiel a zvyšuje náklady. Lepšia údržba zníži tieto problémy a najdôležitejšie - energie.
Waukesha čerpadlá pravidelná údržba (foto úver: hollandaptblog.com)
Správna údržba zahŕňa:
- Výmena opotrebovaných obežných kolies, najmä v kaustických alebo polotuhých aplikáciách.
- Kontrola a oprava ložísk.
- Výmena maziva ložiska raz ročne alebo polročne.
- Kontrola a výmena tesnení obalov.
- Kontrola a výmena mechanických upchávok.
- Vymeňte krúžok a výmenu obežného kolesa.
- Kontrola nastavenia čerpadla / motora.
- Najväčšou príležitosťou je zvyčajne zabrániť škrtiacim stratám.
Odhaduje sa, že ide o typické úspory energie pri prevádzke a údržbe medzi 2% a 7% spotreby elektrickej energie pre priemysel USA. Návratnosť je zvyčajne kratšia ako jeden rok.
2. Monitorovanie
Monitorovanie v spojení s prevádzkou a údržbou môžu byť použité na detekciu problémov a určenieriešenia na vytvorenie účinnejšieho systému. Monitorovanie môže určovať odstupy, ktoré je potrebné nastaviť, indikovať upchatie, poškodenie obežného kolesa, nedostatočné nasávanie, prevádzku mimo preferencií, upchaté alebo plynom naplnené čerpadlá alebo potrubia, alebo opotrebované čerpadlá.
Kontrolná miestnosť v ČOV Columbia Boulevard (foto úver: peci.org)
Monitorovanie by malo zahŕňať:
- Monitorovanie opotrebovania
- Vibračné analýzy
- Monitorovanie tlaku a prietoku
- Sledovanie prúdu alebo výkonu
- Diferenciálna hlava a nárast teploty naprieč čerpadlom (známe aj ako termodynamické monitorovanie)
- Kontrola distribúcie rozvodov pre tvorbu vodného kameňa
3. Ovládacie prvky
Cieľom každej stratégie kontroly je vypnúť nepotrebné čerpadlá alebo znížiť zaťaženie jednotlivých čerpadiel, Diaľkové ovládače umožňujú spustenie a zastavenie čerpacích systémov relatívne rýchlo a presne a zníženie potrebnej práce v porovnaní s tradičnými riadiacimi systémami.
Ovládacie panely pre diaľkové ovládanie čerpadla pre systém vodnej posilňovacej pumpy (foto kredit: stainlesssteel-storagetank.com)
4. Zníženie dopytu
Zásobné nádrže môže byť použitý na vyrovnanie prietoku cezvýrobného cyklu, zvýšenie energetickej účinnosti a potenciálne zníženie potreby pridania kapacity čerpadla. Okrem toho by sa mali odstrániť bypassové vedenia a iné nepotrebné toky.
Celkové požiadavky na hlavu môžu byť tiež znížené oZníženie statického tlaku procesu, minimalizácia zvýšenia výšky z nasávacej nádrže na vypúšťaciu nádrž, redukcia zmeny statickej výšky pomocou sifónov a zníženie rýchlosti postrekovacích dýz.
Zásobník na vodu s objemom 2500 galónov s vnútorným elektrickým plavákovým spínačom na ovládanie systémov ponorných čerpadiel (foto úver: austinlakepumps.com)
5. Efektívnejšie čerpadlá
Účinnosť čerpadla sa môže počas svojej životnosti znížiť o 10% až 25%. Priemyselní experti to však poukazujú na todegradačný výkon nie je nevyhnutne dôsledkom veku čerpadla, ale môže byť tiež spôsobený zmenami v procese, ktoré mohli spôsobiť nesúlad medzi výkonom čerpadla a jeho prevádzkou.
Niekedy to však môže byť efektívnejšie kúpiť potrebné čerpadlo, pretože novšie modely sú efektívnejšie.
Výnimkou sú čerpadlá na manipuláciu s hnojivami, čerpadlá s vysokou špecifickou rýchlosťou alebo v aplikáciách, kde čerpadlo potrebuje veľmi nízku minimálnu čistú kladnú nasávaciu hlavu na vstupe čerpadla.
Vysoký výkon čerpadla (Photo Credit: Grundfos)
Výmena čerpadla za novú účinnú redukuje spotrebu energie o 2% až 10%, Ukázalo sa, že motory s vyššou účinnosťou zvyšujú účinnosť systému čerpadiel 2% až 5%.
6. Správne dimenzovanie čerpadla
Čerpadlo môže byť nesprávne dimenzované pre aktuálne potrebyak pracuje za škrtených podmienok, má vysokú prietokovú rýchlosť bypassu alebo má prietokovú rýchlosť, ktorá sa mení o viac ako 30% od jeho rýchlosti prietoku s najlepšou účinnosťou (U.S. DOE-OIT, 2005). Tam, kde je možné znížiť špičkové zaťaženie, je tiež možné zmenšiť veľkosť čerpadla. Menší motor však nevedie vždy k úsporám energie, pretože závisia od zaťaženia motora.
Iba vtedy, ak väčší motor pracuje s nízkou účinnosťouvýmena môže viesť k úsporám energie. Zaťaženie čerpadla sa môže znížiť alternatívnymi konfiguráciami čerpadiel a zlepšenými postupmi prevádzky a riadenia.
Keď sú čerpadlá výrazne nadrozmerné, rýchlosť môžeredukované prevodmi remeňov alebo remeňov alebo motorom s pomalšou rýchlosťou. Táto prax však nie je bežná. Návratnosť za implementáciu týchto riešení je kratšia ako jeden rok. Nadrozmerné a škrtiace čerpadlá, ktoré vytvárajú nadmerný tlak, sú vynikajúcimi kandidátmi na výmenu obežného kolesa alebo „orezávanie“, aby sa šetrila energia a znížili náklady.
Čerpadlá a riadiace systémy navrhli inovatívny modulárny posilňovač, ktorý je ideálny pre budovy v rozsahu od 5 -150 príbehov s 50 - 5000 gpm (foto kredit: callaghanpump.com)
Oprava pre nadrozmerné množstvo čerpadla môže ušetriť 15% až 25% spotreby elektrickej energie na čerpanie (v priemere pre priemysel USA).
7. Viaceré čerpadlá pre rôzne záťaže
Často je najčastejšie použitie viacerých čerpadielnákladovo efektívne a energeticky najefektívnejšie riešenie pre rôzne záťaže, najmä v statickom systéme s dominantným postavením. Alternatívne by mohli byť pre dynamické systémy uvažované pohony s nastaviteľnou rýchlosťou. Paralelné čerpadlá ponúkajú redundanciu a zvýšenú spoľahlivosť.
8. Orezávanie obežného kolesa (alebo kladky na holenie)
Orezávanie znižuje rýchlosť špičky obežného kolesa, čo zase znižuje množstvo energie, ktorá sa dodáva čerpanej kvapaline; v dôsledku toho sa znižuje prietok čerpadla a tlak.
Na Menšie alebo orezané obežné koleso tak môže byť efektívne použité v aplikáciách, v ktorých prúdové obežné koleso produkuje nadmerné teplo, V potravinárskom, papierenskom a petrochemickom priemysleOdhaduje sa, že priemyselné odvetvia, orezávanie obežných kolies alebo zníženie prevodových pomerov, ušetrí až 75% spotreby elektrickej energie pre konkrétne aplikácie čerpadiel.
9. Pohony s nastaviteľnou rýchlosťou (ASD)
ASDs lepšie zodpovedajú požiadavkám na rýchlosť a zaťaženiečerpadla. Čo sa týka motorov, spotreba energie čerpadiel je približne úmerná kocke prietoku9 a relatívne malé zníženie prietoku môže priniesť značné úspory energie. Nové inštalácie môžu mať za následok krátke doby návratnosti.
Podobne ako možnosť nastavenia zaťaženia v motoreOdhaduje sa, že systémy, vrátane modulačných funkcií s čerpadlami, ušetria 20% až 50% spotreby energie čerpadla, pri relatívne krátkych obdobiach návratnosti v závislosti od aplikácie, veľkosti čerpadla, zaťaženia a zmeny zaťaženia.
Čerpací ovládací panel s nastaviteľnou rýchlosťou jazdy (foto úver: motorsandcontrol.com)
Ako všeobecné pravidlo, pokiaľ krivky čerpadla nie sú výnimočne ploché, a 10% regulácia prietoku by mala produkovať 20% a 20% regulácia by mali priniesť úspory vo výške 40%.
10. Vyhýbajte sa škrtiacim ventilom
Pohony s variabilnými otáčkami alebo regulované systémy so zapnutým vypínačom vždy šetria energiu v porovnaní s škrtiacimi ventilmi. Je preto potrebné vyhnúť sa použitiu týchto ventilov. Rozsiahle použitie škrtiacich ventilov alebo obtokových slučiek môže byť indikáciou nadrozmerného čerpadla.
Príklad škrtiaceho ventilu
11. Správne dimenzovanie potrubia
Energiu možno ušetriť znížením strát spôsobených trením prostredníctvom optimalizácie priemerov rúrok, Požadovaný trecí výkon závisí od prietoku, veľkosti potrubia (priemeru), celkovej dĺžky potrubia, charakteristík rúr (drsnosť povrchu, materiálu atď.) A vlastností čerpanej tekutiny.
Dvojité 3 500 gpm pitnej vody a protipožiarne systémy (foto úver: pacewater.com)
Je potrebné vykonať správne dimenzovanie rúrok vo fáze návrhu systému, kde náklady nemusia byť reštriktívne.
12. Výmena remeňových pohonov
Väčšina čerpadiel je priamo riadené, Niektoré čerpadlá však používajú štandardné klinové remenemajú sklon k pretiahnutiu, preklzávaniu, ohýbaniu a stláčaniu, čo vedie k strate účinnosti. Výmena štandardných klinových remeňov za ozubené remene môže ušetriť energiu a peniaze, dokonca aj ako dodatočnú montáž.
13. Presné odliatky, povrchové nátery alebo leštenie
Použitie odliatky, povlaky alebo leštenie znižuje drsnosť povrchu, čo ďalej zvyšuje energetickú účinnosť. To môže tiež pomôcť udržať účinnosť v priebehu času. Toto opatrenie je efektívnejšie pri menších čerpadlách.
14. Zlepšenie tesnenia
Zlyhanie pečate v mnohých prípadoch predstavuje až 70% zlyhaní čerpadielaplikácie. Usporiadania tesnenia na čerpadlách prispievajú k absorbovanému výkonu. Použitie tesnení pre plynové bariéry, vyvážených tesnení a labyrintových tesnení bez kontaktu môže pomôcť optimalizovať účinnosť čerpadla.
Merc náhrada tesnenia čerstvej vody (foto úver: bdoutdoors.com)
referencie: Sprievodca auditom priemyselnej energie: Usmernenia pre vykonávanie energetického auditu v priemyselných zariadeniach - Ali Hasanbeigi, Lynn Price