سیستمهای پمپ

ارزیابی انرژی به صورت تفصیلی

سیستمهای پمپ شامل پمپها، درایور، لوله های نصب شده و کنترل کننده ها (مانند ASDs یا تنظیم کننده جریان) هستند. و الکتروموتور بخشی از کل سیستم است. در ادامه برخی از فرصتها برای صرفه جویی انرژی در سیستمهای پمپ کردن تشریح می گردد. مجمع مهندسین مکانیک امریکا (ASME) استانداردی را منتشر کرده است که عناصر مختلف سیستم پمپاژ را در برمی گیرد. در این استاندارد فرآیند، انجام ۱۴ اقدام و فرصت موجود برای افزایش راندمان انرژی در سیستم های پمپاژ تشریح شده است؛۱- تعمیر و نگهداری ۲- پایش ۳- کنترل کردن ۴- کاهش تقاضا ۵- پمپ هاب با راندمان بالاتر ۶- انتخاب درست اندازه پمپ ۷- استفاده از چندین پمپ برای بارهای متغیر ۸- تمیز و مرتب کردن پروانه (impeller) ۹- درایوهای سرعت متغیر (ASDs) ۱۰- اجتناب از شیرهای تنظیم جریان(Throttling Valve) ۱۱- انتخاب درست سایز لوله ها ۱۲- جایگزین کردن محرکه های تسمه ای ۱۳- ریخته گری دقیق، اندود کردن یا صیقل دادن سطوح ۱۴- بهبود آب بندی

۱- تعمیر و نگهداری

تعمیر و نگهداری ناکافی راندمان سیستم پمپ را کاهش می دهد. موجب فرسایش سریع پمپ شده و هزینه ها را افزایش می دهد. تعمیر و نگهداری مناسب این مشکلات را کاهش خواهد داد و از همه مهمتر در مصرف انرژی صرفه جویی می کند.

کارگاه تعمیر و نگهداری دوره ای پمپ ها

کارگاه تعمیر و نگهداری دوره ای پمپها

  تعمیر و نگهداری مناسب و درست شامل موارد زیر است؛

  • تعویض پروانه های فرسوده، مخصوصا در کاربردهای تیز و نیمه جامد.
  • بازبینی و تعمیر یاتاقانها
  • روغنکاری مجدد یاتاقانها، بصورت سالیانه یا شش ماه یک بار
  • بازبینی و تعویض آب بندها (seals) و پکینگ
  • بازبینی و تعویض سیل مکانیکی
  • تعویض پروانه و رینگهای فرسوده
  • وارسی هم ترازی موتور و پمپ
  • و بزرگترین فرصت معمولا جلوگیری از تلفات مرتبط با تنظیم جریان است.

نوعا صرفه جویی انرژی سیستمهای پمپ منتج از تعمیر و نگهداری درست در حدود ۲ تا ۷ درصد برق مورد نیاز پمپاژ در صنایع آمریکا تخمین زده می شود و دوره بازگشت سرمایه معمولا کمتر از یک سال است.

پرسش سوال از متخصص موتور درایو

۲- پایش (Monitoring)

پایش حین کار سیستم پمپاژ و تعمیر و نگهداری می تواند جهت کشف مشکلات و تعیین راه حل ها برای ایجاد سیستم کارآمدتر استفاده شود. مانیتورینگ می تواند لقی ها و فواصلی که باید تنظیم شوند را نشان دهد. انسدادها ، خسارت پره ها، کافی نبودن مکش، کارکرد در خارج از ناحیه مطلوب، گرفتگی یا پر شدگی پمپها یا لوله ها با هوا و فرسودگی پمپها را نشان می دهد.

اتاق کنترل

اتاق کنترل در Columbia Boulevard Wastewater Treatment Plant

مانیتورینگ بایستی شامل؛

  • پیگری فرسودگی
  • تجزیه و تحلیل لرزش ها
  • مانیتورینگ دبی و فشار
  • افزایش دما و هد تفاضلی در سرتاسر پمپ (همچنین به عنوان مانیتورینگ ترمودینامیک شناخته می شود)
  • بازبینی سیستم توزیع برای سنجش یا جمع کرن آلاینده ها

یکی از بهترین شاخصها برای انجام مانیتورینگ تعین انرژی یا توان مصرفی به صورت تابعی از نرخ جریان است.

۳- کنترل ها

هدف از هر استراتژی کنترلی خاموش کردن پمپ های غیر لازم یا کاهش بار پمپهای منفرد است. کنترل از راه دور، سیستم پمپاژ را قادر می سازد که نسبتا سریع و بدقت راه اندازی و متوقف شود. که نسبت به سیستمهای کنترل سنتی نیروی انسانی کمتری نیاز دارند.

پنل کنترل از راه دور پمپ برای سیستم پمپ تقویت فشار

پنل کنترل از راه دور پمپ برای سیستم پمپ تقویت فشار

  ۴- کاهش تقاضا

 مخازن نگهداری می توانند برای تعدیل کردن دبی اضافی سیکل تولید، بالا بردن راندمان انرژی و کاهش احتمال نیاز به افزودن ظرفیت پمپها مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر این، حلقه های بای پس و بقیه جریانهای غیر لازم باید حذف گردند. صرفه جویی مصرف انرژی می تواند به میزان ۵-۱۰ درصد برای هر کدام از این مراحل باشد. فشار کل مورد نیاز را می توان با کاستن از فشار استاتیک فرآیند کاهش داد، اختلاف ارتفاع از مخزن مکش به تانک تادیه را به حداقل برسانید. تغییر ارتفاع استاتیک را با استفاده از سیفونها و سوزن اسپری کم کننده سرعت کاهش دهید.

مخزن انباشت آب با کلید شناور برقی داخلی

مخزن انباشت آب ۲۵۰۰ گالونی با کلید شناور برقی داخلی برای کنترل سیستم پمپ کف کش

۵- پمپ های با راندمان بالاتر

راندمان پمپ در طول عمر آن ممکن است ۱۰ تا ۲۵ درصد کاهش یابد. کارشناسان صنعتی خبره خاطر نشان می کنند که این کاهش میزان کارآیی لزوما بدلیل کهنه و فرسوده شدن پمپ نیست همچنین عامل دیگری که باعث این مساله می شود تغییر در فرآیندها است که باعث عدم تطابق بین ظرفیت پمپ و عملکرد ان می شود. با این وجود، بعضی از اوقات خیلی موثرتر است که یک پمپ جدید با ظرفیت مورد نیاز بخریم، علاوه بر این مدلهای جدیدتر پمپها معمولا راندمان بالاتری دارند. برای یک نیاز معین ارتفاع، فشار و ظرفیت نرخ جریان ارقام مختلفی از پمپها وجود دارند. انتخاب درست پمپ اغلب در هر دو زمینه هزینه بهره برداری از پمپ و هزینه سرمایه ای (برای خرید یک پمپ دیگر) صرفه جویی می کند.

برای یک کار معین، یک پمپ که در بالاترین سرعت می گردد مناسب برای کاربردهای عمومی موثرترین گزینه با کمترین هزینه اولیه خواهند بود. استثنائاتی نیز وجود دارد مانند پمپهای جابجایی گل روان، پمپهای سرعت مخصوص یا در کاربردهایی که در ورودی پمپ نیاز به هد مکش مثبت با مینیمم خالص خیلی پایین باشد، که این قاعده برای آنها صادق نیست. جایگزین کردن پمپ با یک نمونه کارآمد جدید مصرف انرژی را از ۲ تا ۱۰ درصد کاهش می دهد. موتورهای با راندمان بالاتر می توانند راندمان سیستم پمپ را ۲ تا ۵ درصد افزایش دهند.

یک نمونه پمپ راندمان بالا ساخت GRUNDFOS

یک نمونه پمپ راندمان بالا ساخت GRUNDFOS

۶- انتخاب درست اندازه پمپ

اگر یک پمپ تحت شرایط تنظیم جریان کار می کند. ممکن است برای نیازهای جاری به طور نادرست سایز شده باشد یا دارای نرخ جریانی است که بیشتر از ۳۰% از نقطه بهینه نرخ جریان، نوسان می کند (U.S. DOE-OIT, 2005) . در جایی که بتوان پیک بار را کاهش داد، اندازه پمپ نیز می تواند کاهش یابد. با این وجود یک موتور کوچکتر همیشه باعث صرفه جویی در انرژی نخواهد شد، چون این موضوع به بار موتور بستگی دارد. تنها زمانی که یک موتور بزرگتر با یک راندمان کم کار می کند، جایگزینی می تواند، باعث صرفه جویی انرژی گردد. بارها پمپها می توانند با تغییر دادن پیکربندی پمپ و و بهبود عملکرد و روشهای مدیریتی کاهش یابد.

هنگامی که پمپها به میزان قابل توجهی از اندازه مورد نیاز، بزرگتر سایز شده اند، سرعت پمپ با استفاده از چرخ دنده یا محرکه های تسمه ای می تواند کاهش یابد یا می توان از موتور با سرعت پایین تر استفاده کرد. این شیوه، با اینحال چندان رایج نیست. دوره بازگشت سرمایه این راه حلها کمتر از یک سال است. پمپهای بزرگتر از اندازه مورد نیاز و تحت تنظیم جریان که فشار سیال اضافی دارند بهترین گزینه برای تعویض پروانه یا کوتاه کردن آن، جهت صرفه جویی انرژی و کاهش هزینه ها هستند.

سیستم پمپ و کنترل کننده تقویت کننده فشار مدولار

سیستم پمپ و کنترل کننده تقویت کننده فشار مدولار ایده آل برای ساختمانهای ۵ تا ۱۵۰ واحدی

با تصحیح بالاتر از سایز بودن پمپها می تواند ۱۵ تا ۲۵ درصد مصرف انرژی الکتریکی برای پمپ کردن را کاهش داد. (متوسطی برای صنایع آمریکا)

۷- استفاده از چند پمپ برای بارهای متغیر

استفاده از چندین پمپ اغلب مواقع مقرون به صرفه ترین و کارآمدترین راه حل برای بارهای متغیر است، مخصوصا در یک سیستم که غالبا هد استاتیک دارد. در عوض، برای سیستمهای دینامیکی می توان درایوهای سرعت متغیر را در نظر گرفت. پمپهای موازی قابلیت اطمینان را هم افزایش می دهند. نصب سیستمهای موازی برای بارهای خیلی متغیر به طور متوسط ۱۰ تا ۵۰ درصد از مصرف برق را جهت پمپاژ در صنایع آمریکا صرفه جویی می کند.

۸- کوتاه کردن پره های پروانه

تریم کردن، سرعت نوک پروانه را کاهش می دهد که آن هم به نوبه خود مقدار انرژی انتقالی به مایع پمپ شده را کاهش داده و در نتیجه، دبی و فشار پمپ، هر دو کاهش می یابد. یک پروانه تریم شده یا کوچکتر، می تواند با کارآمدی در کاربردهایی که پروانه فعلی دمای زیادی تولید می کند استفاده شود. تخمین زده می شود در صنایع غذایی، کاغذ و صنایع پتروشیمی، با تریم کردن پروانه ها یا چرخ دنده های کاهنده برای یک پمپاژ معین ، ۷۵% در مصرف الکتریسیته صرفه جویی می شود.

۹- درایوهای سرعت متغیر (ASDs)

درایوهای سرعت متغیر سرعت را با بار مورد نیاز برای پمپها بهتر تطبیق می دهند. همانند موتورها، انرژی مورد استفاده پمپها تقریبا متناسب با مکعب نرخ جریان بوده و یک کاهش نسبتا کوچک در جریان می تواند مقدار قابل توجهی در انرژی مصرفی صرفه جویی کند. تاسیسات جدید می توانند دوره بازگشت سرمایه خیلی کوتاه داشته باشند. علاوه بر این، نصب ASDs بهره وری، کنترل و کیفیت کل تولید را بهبود داده و فرسودگی تجهیزات را کاهش می دهد از اینرو هزینه های تعمیر و نگهداری آتی کاهش می یابد. مشابه توانایی تنظیم سرعت موتور با مقدار سرعت مورد نیاز در سیستمهای موتوری، تلفیق این ویژگی با عملکرد پمپها تخمین زده شده که بین ۲۰ تا ۵۰ درصد در انرژی مصرفی پمپها صرفه جویی می کند. زمان بازگشت سرمایه با توجه به نوع کاربرد، اندازه پمپ، بار و تغییرات بار، بسیار کوتاه است.

کنترل پنل پمپاژ با درایو سرعت متغیر

کنترل پنل پمپاژ با درایو سرعت متغیر

به عنوان یک قاعده کلی، یک تنظیم ۱۰ درصدی در جریان باید صرفه جویی انرژی ۲۰ درصد در پمپ ایجاد کند. و ۲۰ % تنظیم بایستی ۴۰% صرفه جویی را باعث شود. مگر اینکه منحنی های پمپ بطور استثنایی تخت باشد.

۱۰- اجتناب از شیرهای کنترل جریان

درایوهای سرعت متغیر یا سیستمهای تنظیم کننده خاموش –روشن همیشه نسبت به شیرهای کنترل جریان در مصرف انرژی صرفه جویی می کنند. از اینرو باید از این نوع شیرها اجتناب گردد.

یک نمونه شیر کنترل جریان

۱۱- انتخاب درست سایز لوله ها

انرژی می تواند از طریق کاهش دادن تلفات حاصل از اصکاک با بهینه کردن قطر لوله های مورد استفاده صرفه جویی گردد. میزان تلفات اصطکاکی وابسته به دبی، اندازه لوله (قطر)، طول کل لوله، مشخصات لوله (زبری سطح، جنس و غیره)، و مشخصات مایعی که پمپ می شود دارد.

سیستمهای پمپاژ آب شرب با سیستم اطفاء حریق

سیستم های پمپاژ آب شرب دوقلوی ۳۵۰۰ گالن در دقیقه با سیستم اطفاء حریق

سایز کردن صحیح لوله ها باید در مراحل طراحی سیستم که قیمت محدود کننده نیست. انجام شود.

فروش انواع پروانه پمپ

۱۲- جایگزین کردن محرکه های تسمه ای

اغلب پمپها به صورت مستقیم گردانده می شوند (directly driven)، بهر حال، برخی از انها نیز از تسمه های استاندارد V شکل استفاده می کنند که گرایش به منبسط شدن، لغزش، خم و فشرده شدن دارند. که همه این موارد باعث کاهش راندمان می شود. جایگزین کردن تسمه های V شکل استاندارد با تسمه های دندانه دار می تواند باعث صرفه جویی در انرژی و هزینه شود. حتی بهتر این است که این نوع پمپها با سیستم محرکه مستقیم جایگزین گردد، این کار باعث صرفه جویی مصرف انرژی تا ۸% در سیستمهای پمپاژ شده و دوره بازگشت سرمایه کوتاه ۶ ماهه دارد.

۱۳- ریخته گری دقیق، اندود کردن و صیقل دادن سطوح

استفاده از ریخته گری دقیق، اندود کردن و صیقل دادن، زبری سطوح را کاهش می دهد. که به نوبه خود، راندمان انرژی را افزایش می دهد. این کار همچنین کمک می کند که راندمان در طول زمان حفظ گردد. این اقدام در پمپهای کوچک موثرتر است.

۱۴-بهبود آب بندی کردن

در بسیاری از کاربردها خرابی آب بند (seal) باعث ۷۰% از کل خرابی ها است. نحوه چیدمان آب بندی بر روی پمپها در مقدار توان جذب شده نقش دارد. اغلب استفاده از gas barrier seals، آب بندهای بالانس شده، و آب بندهای غیر تماسی مارپیچ می توانند به بهینه کردن راندمان پمپ کمک کنند.

تعویض قطعات آب بندی پمپ آب

تعویض قطعات آب بندی پمپ آب

مرجع؛   electrical-engineering-portal.com

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *