Подробная оценка энергии
Системы насосов состоят из насосов, драйверов, трубопроводов и элементов управления (таких как ASD или дроссели) и являются частью общей двигательной системы. Ниже приведены некоторые возможности энергоэффективности для насосной системы.
14 возможностей повышения энергоэффективности в насосных системах
Кроме того, Американское общество инженеров-механиков (ASME) опубликовало стандарт, который охватывает оценку насосных систем, которые определяются как один или несколько насосов и взаимодействующих или взаимосвязанных элементов, которые вместе выполняют желаемую работу по перемещению жидкости.
В этом стандарте описывается процедура проведения 14 детальной оценки энергии насосной системы, а также возможности энергоэффективности.
- Обслуживание
- мониторинг
- управления
- Снижение спроса
- Более эффективные насосы
- Правильный размер насоса
- Несколько насосов для различных нагрузок
- Обрезка крыльчатки (или бритвенные шкивы)
- Регулируемые приводы скорости (ASD)
- Избегание дроссельных клапанов
- Правильный размер трубы
- Замена ременных приводов
- Прецизионные отливки, поверхностные покрытия или полировка
- Улучшение уплотнения
1. Техническое обслуживание
Неадекватное техническое обслуживание снижает эффективность насосной системы, заставляет насосы быстрее изнашиваться и увеличивает затраты. Лучшее техническое обслуживание уменьшит эти проблемы и самое главное - для экономии энергии.
Waukesha насосы периодического обслуживания (фото кредит: hollandaptblog.com)
Надлежащее техническое обслуживание включает в себя следующее:
- Замена изношенных рабочих колес, особенно в каустической или полутвердой промышленности.
- Проверка и ремонт подшипников.
- Замена смазки подшипников один раз в год или раз в полгода.
- Проверка и замена уплотняющих уплотнений.
- Проверка и замена механических уплотнений.
- Замена кольца и рабочего колеса.
- Проверка выравнивания насоса / двигателя.
- Наибольшая возможность, как правило, заключается в том, чтобы избежать снижения потерь.
Типичная экономия энергии для операций и технического обслуживания, по оценкам, составляет от 2% до 7% от потребления электроэнергии для промышленности США. Окупаемость обычно составляет менее одного года.
Вернуться к индексу ↑
2. Мониторинг
Мониторинг в сочетании с операциями и обслуживанием может использоваться для обнаружения проблем и определения решений для создания более эффективной системы. Мониторинг может определять зазоры, которые необходимо скорректировать, указывать на блокировку, повреждение рабочего колеса, неадекватное всасывание, работу внешних настроек, забитые или заполненные газом насосы или трубы или изношенные насосы.
Контрольная комната на очистной станции бульвара Колумбия (фото: peci.org)
Мониторинг должен включать:
- Мониторинг износа
- Вибрационные анализы
- Контроль давления и расхода
- Контроль тока или мощности
- Дифференциальный рост головки и температуры на насосе (также известный как термодинамический мониторинг)
- Контроль системы распределения для масштабирования или накопления загрязнений
Одним из лучших индикаторов для мониторинга является удельная энергия или потребление энергии в зависимости от скорости потока.
Вернуться к индексу ↑
3. Элементы управления
Цель любой стратегии управления заключается в отключении ненужных насосов или уменьшении нагрузки отдельных насосов. Пульт дистанционного управления позволяет запускать и останавливать системы накачки относительно быстро и точно, а также уменьшать требуемую рабочую силу в отношении традиционных систем управления.
Пульты управления пультом дистанционного управления для системы водяного насоса (фото кредит: stainlesssteel-storagetank.com)
Вернуться к индексу ↑
4. Снижение спроса
Удерживающие резервуары могут использоваться для выравнивания потока над производственным циклом, повышения энергоэффективности и потенциально снижения необходимости добавления мощности насоса. Кроме того, следует исключить обходные петли и другие ненужные потоки.
Экономия энергии может достигать 5-10% для каждого из этих этапов.
Общие требования к головке также могут быть уменьшены путем снижения статического давления процесса, минимизации повышения высоты от всасывающего резервуара до выпускного резервуара, уменьшения изменения статической высоты с использованием сифонов и снижения скорости распылительной форсунки.
2500 галлонов для хранения воды с внутренним электрическим поплавковым выключателем для управления погружными насосами (фото: austinlakepumps.com)
Вернуться к индексу ↑
5. Более эффективные насосы
Эффективность насоса может ухудшиться на 10% до 25% за весь срок службы. Однако отраслевые эксперты отмечают, что эта ухудшающая производительность не обязательно обусловлена возрастом насоса, но может также быть вызвана изменениями в процессе, которые могут вызвать несоответствие между мощностью насоса и его работой.
Тем не менее, иногда может быть более эффективно покупать насос для нужд, также потому, что более новые модели более эффективны.
Для насосов с удельным давлением и расходами имеется ряд насосов. Выбор правильного насоса часто экономит как по эксплуатационным расходам, так и по капитальным затратам (при покупке другого насоса). Для данной задачи насос, который работает на максимальной скорости, подходящей для применения, обычно является самым эффективным вариантом с наименьшими начальными затратами.
Исключения включают насосы для обработки суспензий, насосы с высокой удельной скоростью или в тех случаях, когда насос нуждается в очень низкой минимальной чистой положительной всасывающей головке на входе в насос.
Высокоэффективный насос (фото: Grundfos)
Замена насоса новым эффективным снижает потребление энергии на 2% до 10%. Было показано, что более эффективные двигатели повышают эффективность насосной системы на 2% до 5%.
Вернуться к индексу ↑
6. Правильный размер насоса
Насос может иметь неправильный размер для текущих потребностей, если он работает в условиях дроссельной заслонки, имеет высокий расход байпаса или имеет расход, который изменяется более чем на 30% от его наилучшего эффективного расхода потока (US DOE-OIT, 2005). Когда пиковые нагрузки могут быть уменьшены, размер насоса также может быть уменьшен. Однако меньший двигатель не всегда приводит к экономии энергии, так как они зависят от нагрузки двигателя.
Только если двигатель большего размера работает с низкой эффективностью, замена может привести к экономии энергии. Нагрузки насоса могут быть уменьшены с помощью альтернативных конфигураций насоса и улучшенных операций и методов управления.
Когда насосы резко увеличены, скорость может быть уменьшена с помощью редукторов или ременных приводов или двигателя с меньшей скоростью. Однако эта практика не распространена. Окупаемость внедрения этих решений составляет менее одного года. Негабаритные и дроссельные насосы, которые производят избыточное давление, являются отличными кандидатами на замену рабочего колеса или «обрезкой», чтобы экономить энергию и снижать затраты.
Pump and Controls разработала инновационную модульную систему бустеров, идеально подходящую для зданий от 5 до 150 этажей, поддерживающих 50 - 5000 галлонов в минуту (фото: callaghanpump.com)
Корректировка избыточного расхода насоса может сэкономить от 15% до 25% потребления электроэнергии для прокачки (в среднем для промышленности США).
Вернуться к индексу ↑
7. Несколько насосов для различных нагрузок
Использование нескольких насосов часто является наиболее экономичным и наиболее энергоэффективным решением для различных нагрузок, особенно в системе с неподвижным головным устройством. В качестве альтернативы, для динамических систем можно рассматривать преобразователи с регулируемой скоростью. Параллельные насосы обеспечивают избыточность и повышенную надежность.
Установка параллельных систем для сильно изменяющихся нагрузок в среднем позволит сэкономить от 10% до 50% потребления электроэнергии для прокачки для промышленности США.
Вернуться к индексу ↑
8. Обрезка крыльчатки (или бритвенные шкивы)
Обрезка уменьшает скорость вращения лопастного колеса, что, в свою очередь, уменьшает количество энергии, передаваемой перекачиваемой жидкости; в результате скорость и давление насоса снижаются.
Таким образом, меньшее или обрезанное рабочее колесо может эффективно использоваться в приложениях, в которых текущее рабочее колесо производит избыточное тепло. По оценкам, в пищевой промышленности, бумажной и нефтехимической промышленности обрезные рабочие колеса или понижающие передаточные числа сэкономят до 75% потребления электроэнергии для конкретных применений насоса.
Вернуться к индексу ↑
9. Регулируемые приводы скорости (ASD)
ASD лучше соответствуют скорости нагрузки для насосов. Что касается двигателей, то использование энергии насосами приблизительно пропорционально кубу расхода 9, а относительно небольшое уменьшение расхода может обеспечить значительную экономию энергии. Новые установки могут привести к коротким периодам окупаемости.
Кроме того, установка ASD улучшает общую производительность, контроль и качество продукции, а также снижает износ оборудования, тем самым снижая затраты на обслуживание в будущем.
Полагают, что, как и в случае возможности регулировки нагрузки в моторных системах, включая функции модуляции с насосами, экономия от 20% до 50% потребления энергии насоса в относительно короткие сроки окупаемости в зависимости от применения, размера насоса, нагрузки и изменения нагрузки.
Насосная панель управления с регулируемым приводом скорости (фото кредит: motorsandcontrol.com)
Как правило, если кривые насоса исключительно плоские, 10% -ное регулирование потока должно обеспечивать экономию насоса 20% и 20% -ное регулирование, чтобы обеспечить экономию 40%.
Вернуться к индексу ↑
10. Избегайте дроссельных клапанов
Приводы с регулируемой частотой вращения или регулируемые системы включения-выключения всегда экономят энергию по сравнению с дроссельными клапанами. Поэтому следует избегать использования этих клапанов. Обширное использование дроссельных клапанов или шунтирующих петель может быть показателем большого насоса.
Пример дроссельного клапана
Вернуться к индексу ↑
11. Правильный размер трубы
Энергия может быть сохранена за счет уменьшения потерь из-за трения за счет оптимизации диаметров труб. Требуемая сила трения зависит от расхода, размера трубы (диаметра), общей длины трубы, характеристик трубы (шероховатости поверхности, материала и т. Д.) И свойств перекачиваемой жидкости.
Twin 3500 gpm системы питьевой воды и противопожарной защиты (фото кредит: pacewater.com)
Правильная калибровка труб должна выполняться на этапах проектирования системы, где затраты не могут быть ограничительными.
Вернуться к индексу ↑
12. Замена ременных приводов
Большинство насосов напрямую управляются. Однако некоторые насосы используют стандартные клиновые ремни, которые имеют тенденцию растягивать, скользить, сгибать и сжимать, что приводит к потере эффективности. Замена стандартных клиновых ремней зубчатыми ремнями может сэкономить энергию и деньги, даже в качестве модификации.
Еще лучше заменить насос системой прямого привода, что приведет к увеличению экономии энергии до 8% от использования насосных систем с периодами окупаемости всего за 6 месяцев.
Вернуться к индексу ↑
13. Прецизионные отливки, поверхностные покрытия или полировка
Использование отливок, покрытий или полировки снижает шероховатость поверхности, что, в свою очередь, повышает энергоэффективность. Это может также помочь поддерживать эффективность с течением времени. Эта мера более эффективна для небольших насосов.
Вернуться к индексу ↑
14. Улучшение уплотнения
Уплотнение уплотнения составляет до 70% отказов насоса во многих приложениях. Уплотнения на насосах будут способствовать поглощению мощности. Часто использование газобарьерных уплотнений, сбалансированных уплотнений и бесконтактных лабиринтных уплотнений может помочь оптимизировать эффективность насоса.
Замена уплотнения пресной воды Merc (фото: bdoutdoors.com)
Вернуться к индексу ↑
Ссылка: Руководство по аудиту энергетической энергии: руководство по проведению энергетического аудита на промышленных объектах - Али Хасанбейги, Линн Цена