آموزشی

افزایش راندمان و ۱۱ روش کاهش مصرف انرژی در ایستگاه های پمپاژ

افزایش راندمان و ۱۱ روش کاهش مصرف انرژی در ایستگاه های پمپاژReviewed by یوسف رجبی on Nov 5Rating: ۵.۰ افزایش راندمان و ۱۱ روش کاهش مصرف انرژی در ایستگاه های پمپاژسلام مبحث انرژی و کاهش مصرف انرژی در صنعت بحثی مهم و قابل تامل است امروز در الکترومارکت تصمیم گرفتیم به روش های استاندارد و تست شده کاهش مصرف انرژی در ایستگاه های پمپاژ بپردازیم. بهره وری انرژی و کاهش مصرف انرژی نه تنها در صنعت آب و فاضلاب، بلکه در تمام بخش های صنعت مطرح می باشد. هزینه های بالای انرژی در دنیا و اهمیت کاهش مصرف انرژی، مدیران بخش صنایع را به این فکر انداخته است که راه های نوینی برای کاهش هزینه ها جستجو نمایند و با بهینه سازی مصرف انرژی و مدیریت بهره وری تا حد زیادی در این راه موفق گردیده اند.

سلام مبحث انرژی و کاهش مصرف انرژی در صنعت بحثی مهم و قابل تامل است امروز در الکترومارکت تصمیم گرفتیم به روش های استاندارد و تست شده کاهش مصرف انرژی در ایستگاه های پمپاژ بپردازیم.

بهره وری انرژی و کاهش مصرف انرژی نه تنها در صنعت آب و فاضلاب، بلکه در تمام بخش های صنعت مطرح می باشد.

هزینه های بالای انرژی در دنیا و اهمیت کاهش مصرف انرژی، مدیران بخش صنایع را به این فکر انداخته است که راه های نوینی برای کاهش هزینه ها جستجو نمایند و با بهینه سازی مصرف انرژی و مدیریت بهره وری تا حد زیادی در این راه موفق گردیده اند.

توجه

فهرست

بهره وری را چگونه افزایش دهیم؟

افزایش بهره وری در یک سیستم، به روش های مختلف امکان پذیر می باشد.انسان هر روز در پی روش های جدید تری برای رسیدن به افزایش بهره وری می باشد.

از جمله “مهم ترین” روش های افزایش بهره وری عبارتند از؛

  1. آموزش و بالا بردن سطح اطلاعات علمی و فنی پرسنل شاغل
  2. بهینه سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه ها
  3. بهره برداری بهینه و مطابق دستورالعمل سازندگان از تأسیسات
  4. نگهداری و سرویس کاری بهینه و مطابق PM تجهیزات
  5. استفاده از سیستم های کنترلی و ابزار دقیق
  6. بالا بردن سطح ایمنی پرسنل و تجهیزات در مراکز صنعتی
  7. انجام پروژه های تحقیقاتی و مهندسی مجدد در تأسیسات
  8. تشویق پرسنل کارآمد و افزایش راندمان کاری


درایو فرکانس متغیر(VFD) می‌تواند ضریب توان و جریمه های قبض برق را حذف کند

توجه گردد

علاوه بر این راه های افزایش بهره وری انرژی فقط به موارد ذکر شده خلاصه نمی شود و در بیشتر موارد صنعتی با ایجاد مدیریت خوب بهره وری و مصرف بهینه انرژی، سعی بر آن شده است که در این زمینه از راهکار های نوین نیز استفاده شود.

میزان مصرف انرژی در یک ایستگاه پمپاژ در پنج حالت کلی حاصل میشود:

با استفاده از

  1. شیر برگشتی،
  2. شیر خفه کن،
  3. قطع و وصل پمپ،
  4. کوپلینگ مایع هیدرولیک،Fluid coupling یا سافت استارتر
  5. کنترل کننده دور موتور اینورتر ها.

توصیه میشود مقاله فوق مطالعه شود:پمپاژ و ۵ دلیل بر مزیت استفاده از اینورتر در کاربرد پمپ

امروزه صرفه جویی انرژی فقط از دیدگاه اقتصادی آن مورد توجه قرار نمی گیرد، بلکه آثار زیست محیطی آن نیز روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می کند، از این رو صرفه جویی انرژی به معنی حفاظت از محیط زیست نیز مورد توجه است.

صرفه جویی انرژی

صرفه جویی انرژی و کاهش مصرف انرژی در ایستگاه های پمپاژ شامل صرفه جویی در برق مصرفی تأسیسات، صرفه جویی در خرید تجهیزات یدکی و مواد مصرفی، صرفه جویی در نیروی کار، صرفه جویی در هزینه های نگهداری شبکه به دلیل تنظیم فشار پمپاژ، صرفه جویی در هزینه های تعمیرات اساسی و صرفه جویی در هزینه های متفرقه بهره برداری می باشد.

“بیش از ۶۵ درصد  انرژی الکتریکی در صنایع، در ایستگاه های پمپاژ و غیره صرف الکتروموتور ها می شود.

 

کاهش مصرف انرژی در ایستگاه های پمپاژ
کاهش مصرف انرژی در ایستگاه های پمپاژ

 

پمپ ها،کمپرسور ها و فن ها، بار های اصلی الکتروموتور ها می باشند.

در این دستگاه ها از تجهیزاتی نظیر دمپر ها و یا شیر های خفه کن برای تنظیم دبی و فشار استفاده می شود که این روش ها انرژی را تلف می کنند.

توصیه میشود مقاله فوق مطالعه شود:۱۱ راهکار برای بهبود بهره وری انرژی در سیستم های هوای فشرده

علاوه بر این برای افزایش راندمان و کاهش مصرف انرژی در سیستم های پمپاژ، روش های مختلفی وجود دارد.

“مهم ترین” این روش ها عبارتند از؛

  1. انتخاب الکتروموتور مناسب و تطابق موتور با منحنی بار:

در ایستگاه های پمپاژ باید مشخصه های عملکردی الکتروموتور بر مشخصه های بار مکانیکی منطبق باشد، موتور و بار دارای مشخصه های خاص خود می باشند.

“منظور از تطابق بین موتور و بار ، انطباق بین مشخصه های موتور و مشخصه های بار متصل بر محور موتور می باشد.

متأسفانه در ایستگاه های پمپاژ اغلب موارد، تطابق قابل قبولی بین مشخصه های بار و الکتروموتور وجود ندارد.

اکثرا دیده شده است که توان بیشتر الکتروموتور ها بیشتر از بار متصل به محورشان می باشد و در این شرایط که نمیشود موتور ها رو تعویض نمود نصب اینورتر بهترین گزینه اسن شما با نصب اینورتر روی پمپ هایی که توان بالاتری نصب شده اند و سیستم به آن توان نیاز ندارد میتوانید از قابلیت های انرژی سیوینگ اینورتر استفاده کنید و  عرضه و تقاضا را به صورت هوشمندانه یکسان نمایید.

انتخاب الکتروموتور مناسب

انتخاب الکتروموتور با توان بیش از نیاز بار، علاوه بر افزایش هزینه اولیه موتور، موجب افزایش سایر هزینه ها از قبیل کابل کشی و نصب و راه اندازی و تعمیرات سیستم خواهد شد.

از طرفی دیگر، در صورتیکه موتور انتخاب شده بزرگتر از حد لازم باشد، در این صورت موتور در حالت بار کامل و یا نزدیک به بار کامل کار نکرده و لذا بازدهی آن پایین تر از مقدار حداکثر آن خواهد بود و خود این امر مشکلات جدی در کاهش مصرف انرژی ایجاد خواهد کرد.

در موتور های القایی سه فاز در صورت کاهش میزان بازدهی موتور به ویژه به میزان کمتر از ۸۰ درصد بار کامل، شاهد کاهش قابل توجه در بازدهی موتور خواهیم بود.

لذا انتخاب مناسب به لحاظ اقتصادی حائز اهمیت فراوان بوده و تطابق بین بار و موتور از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

  1. استفاده و انتخاب موتور هایی با راندمان بالا (Energy Efficient Motor):

اگر چه قیمت موتور های با راندمان بالا از موتور های استاندارد بالاتر می باشد، ولی در اغلب موارد استفاده از آن ها کاملا اقتصادی تر است، به خصوص در مواردی که مدت زمان روشن بودن موتور بیش از زمان خاموش بودن آن می باشد و یا گشتاور بار نسبتا ثابت بوده و موتور به درستی به بار تطبیق شده است،

“در تمام شرایط استفاده از الکتروموتور های با راندمان بالا توصیه می گردد.

این موتور ها جریان های بیشتری را در هنگام راه اندازی تحمل می کنند و حرارت و نویز کمتری تولید می نمایند.

برای شناخت بهتر انواع موتور ها توصیه میشود مقاله فوق مطالعه شود:مقایسه بدنه ۷ نوع از رایج ترین الکتروموتور های استفاده شده در صنعت

  1. تثبیت ولتاژ شبکه:

باید تلاش کرد تا ولتاژ اعمالی به موتور باید نزدیک به ولتاژ کار موتور باشد. تغییرات ۱۵% در ولتاژ موتور ها مجاز است نه به صورت دائم اما از از نگاه اتلاف انرژی میزان استاندارد انحراف از ولتاژ نامی موتور باید کمتر از ۵% باشد.

تغییر ولتاژ موتور موجب افت ضریب قدرت و افت راندمان، عمر مفید موتور می گردد.

بررسی تأثیر تغییر ولتاژ اعمالی به موتور روی راندمان نشان می دهد که اگر ولتاژ موتور بیش از ۵ درصد کاهش پیدا کند،

راندمان بین ۲ تا ۴ درصد افت پیدا کرده و دمای الکتروموتور حدود ۱۵ درجه افزایش می یابد و این افزایش دما عمر عایق موتور را کاهش خواهد داد.

برای درک بهتر این موضوع پیشنهاد میشود مقاله فوق مطالعه گردد:۱۱ عامل اختلال در کیفیت برق + راه حل ها

  1. تهویه مناسب ایستگاه پمپاژ:

مهم ترین پارامتر در الکتروموتور ها درجه حرارت است.

دلیل اهمیت درجه حرارت در موتور های الکتریکی، وابستگی شدید عمر مفید موتور به عایق های به کار رفته در آن است.

به طوری که در صورت افزایش درجه حرارت موتور از حد استاندارد، عمر مفید به دلیل پدیده پیرشدگی عایق کاهش یافته و در صورت تداوم این امر موتور شما خواهد سوخت.

مهم ترین مسئله در عملکرد مطلوب و اطمینان از بازدهی بالا درالکترو موتورها، درجه حرارت است.

در اینجا است که اهمیت تهویه مطلوب در نگهداری موتور های الکتریکی آشکار می شود. نصب موتور در شرایطی فوق حائز اهمیت است:

  • امکان گردش هوای محیط  وجود داشته باشد،

  • نظافت و گردگیری سطح بدنه موتور،

  • اطمینان از مجاورت سطح بدنه موتور با هوای محیط

  • اطمینان از کار هواکش و تعداد مناسب پره ها

  • حفظ درجه حرارت محیط  در حد مجاز برای اطمینان از عملکرد مطلوب موتور های صنعتی.

“توجه شود در موتور هایی که از اینورتر برای راه اندازی استفاده میشود برای خنک کردن بدنه الکتروموتور حتما از فن اکسترنال استفاده شود.

  1. نگهداری و سرویس کاری بهینه الکترو پمپ ها:

یکی از نکات که در نگهداری الکترو پمپ ها حائز اهمیت فراوان است میزان اصطکاک می باشد.

در بسیاری موارد مشاهده می شود که به دلیل عدم نگهداری صحیح و به موقع از قسمت های چرخان موتور، به ویژه بلبرینگ ها، بار مجازی به میزان قابل توجهی بر موتور اعمال می شود.

با روغن کاری صحیح و به موقع قسمت های چرخان موتور می توان از کاهش قابل توجه بازدهی سیستم جلوگیری کرد.

علاوه بر روغن کاری بلبرینگ ها، تعویض به موقع قطعات یدکی الکتروپمپ ها و انجام بازدید های فنی روزانه و به طور کلی اجرای برنامه PM از جمله عواملی می باشند که منجر به صرفه جویی اقتصادی و کاهش مصرف انرژی قابل توجهی می شوند.

  1. استفاده از اینورتر یا کنترل کننده های دور موتور:

variable frequency drive (وی اف دی) یا VFD

بر طبق قوانین افینیتی (Affinity) با کاهش ۱۰ درصد از دور موتور، ۲۷ درصد در مصرف انرژی الکتریکی صرفه جویی خواهد شد.

همچنین اگر دور موتور را ۲۰ درصد کاهش دهیم، باید انتظار ۴۹ درصد صرفه جویی انرژی داشته باشیم.

فلو/ ولوم بصورت خطی با دور پمپ تغییر میکند.

برای مثال اگر دور موتور پمپ نصف شود فلو پمپ نیز نصف خواهد شد.

از طرف دیگر با توجه به منحنی وسط فشار یا هد متناسب با مربع دور تغییر میکند.

در این حالت اگر دور موتور نصف شود، فشار یا هد چهار برابر کاهش پیدا کرده و به ۲۵% خواهد رسید.

قوانین افینیتی (Affinity) در کاربرد های فن و پمپ ها، پایه نظریه کاهش صرفه جویی انرژی با استفاده از “درایو” یا اینورتر هستند.

استفاده از اینورتر

به خاطر میسپاریم  با استفاده از اینورتر های کنترل کننده دور موتور و با کاهش تنها ۱۵ درصد دور میتوان به میزان ۴۰ درصد در مصرف انرژی صرفه جوئی کرد. حال اجازه بدهید کمی دقیقتر به رفتار یک پمپ توجه کنیم.

به این ترتیب”با استفاده از “درایو” یا اینورتر های فرکانس متغیر صرفه جویی انرژی و کاهش مصرف انرژی تا ۴۰% در پمپ ها صورت می گیرد.

مزیت های بی شمار دیگر نظیر صرفه جویی در مصرف مواد شیمیایی و حفاظت کامل الکتروموتور ها و راه اندازی نرم حاصل از استفاده از نصب اینورتر ها روی موتور می باشد.

با توجه به اینکه در شهر ها و مجتمع های روستایی میزان مصرف آب دائما در حال تغییر می باشد و هیچگونه الگوی خاص برای مصرف وجود ندارد، با افزایش یا کاهش مصرف آب، میزان فشار آب داخل لوله های شبکه دائما در حال تغییر می باشد.

این تغییرات مشکلاتی را در سیستم های آبرسانی به وجود می آورد، به طوریکه افزایش ناگهانی فشار آب ممکن است باعث آسیب رسیدن به شیرآلات و لوله های آب شود و کاهش فشار آب نیز باعث قطعی آب در بعضی مناطق و مناطق بالا گردد و در بعضی از موارد منجر به هواگیری سیستم انتقال و از کار افتادن سیستم شود.

معمولا در یک سیستم پمپاژ آب برای تنظیم نسبی فشار آب و کاهش مصرف انرژی از چندین پمپ مختلف استفاده می شود که با توجه به تغییرات فشار، پمپ ها یک به یک وارد مدار می شوند؛ اگر فشار کاهش یابد، یک یا چند پمپ وارد مدار می شوند و اگر فشار افزایش یابد یک یا چند پمپ از مدار خارج می گردند.

ولی روشن و خاموش نمودن یک پمپ آن هم با سرعت نامی نمی تواند باعث تثبیت فشار گردد.

برای تنظیم دقیق فشار باید بتوان سرعت موتور متصل به پمپ های آب را کنترل نمود. برای تغییر سرعت موتور از دستگاه های کنترل کننده دور موتور یا “درایو” استفاده می کنند.

اینورتر ها و به خصوص اینورتر سانترنو ایتالیا فرایند کنترل فشار با کمک یک یا چند پمپ را  به صورت تخصصی اجرا میکند و با اپلیکیشن مخصوص این کاربرد گروه های پارامتری ویژه ای در اختیار کاربر است از جمله پارامتر های زیر را میتوان مثال زد برای سری وگا سانترنو:

پارامترهای مربوط به سیستم آبرسانی اینورتر سانترنو سری وگا

santerno Sinus Vega 

  • F0.00:انتخاب منبع استارت درایو
  •  F0.02:انتخاب منبع فرکانس 
  • F7.00:فعال ساز کنترل حلقه بسته
  • F7.01:انتخاب منبع رفرنس 
  • F7.02:انتخاب منبع فیدبک 
  • F7.09 :مقدار حد اقل فیدبک 
  • F7.05:ست پوینت 
  • FE.00:انتخاب تعداد پمپ ها 
  • F7.12:p gain
  • F7.13:I gain 
  • F7.15: درصد اعلام خطای سنسور 
  • F7.16:نحوه عملکرد نگاتیو یا پوزیتیو 
  • FE.01:فرکانس استراحت یا خاموش شدن 
  • FE.02:تاخیر در رفتن به زمان استراحت 
  • FE.03:درصد روشن شدن از مرجع 
  • FE.04:تاخیر در روشن شدن 
  • FE.07:تاخیر در روشن شدن پمپ دوم
  • FE.08:تاخیر در خاموش کردن پمپ دوم 
  • FE.09:روش خاموش کردن کاهش سرعت یا رها کردن موتور،
  1. استفاده از کنتور های دو یا چند تعرفه:

با توجه به اینکه الگوی زمانی مصرف برق برای اکثر مصرف کنندگان تا حد زیادی مشابه است و در منحنی روزانه منجر به ایجاد Peak و یا Valley می گردد، یعنی در زمان هایی مصرف بالاست و در زمان هایی دیگر مصرف کمتر است.

یکی از راهکارهای اجرایی اعمال مدیریت مصرف در ایستگاه های پمپاژ، استفاده از کنتورهای دو یا چند تعرفه می باشد.

بهای هر کیلووات ساعت برق مصرفی در ساعات پیک بار حدود دو برابر بهای کیلووات ساعت برق مصرفی در ساعات میان باری و چهار برابر بهای کیلووات ساعت برق مصرفی در ساعات کم باری می باشد.

کنتور های سه یا چند تعرفه این مسئله را به خوبی به ما نشان خواهند داد.

  1. برنامه ریزی برای انتقال پاره ای از تعمیرات به ساعات پیک بار:

با توجه به افزایش قیمت برق در ساعات پیک بار، باید سعی شود در ساعات پیک بار از تعداد کمتری الکتروپمپ جهت بهره برداری استفاده نمود و تعمیرات الکتروپمپ ها و سایر تجهیزات تلمبه خانه ها را در ساعات پیک بار انجام داد.

یکی از روش های مهم در کاهش هزینه ها، احداث مخازن ذخیره آب می باشد.

در این صورت می توان در ساعات کم باری که معمولا در ساعات آخر شب است، آب موردنیاز را ذخیره و در ساعات پیک بار که معمولا در ساعات اولیه شب می باشد، از آب ذخیره استفاده نمود.

با نصب و برنامه ریزی یک کنترلر هوشمند میتوان با توجه به حجم مخزن این مدیریت را ایجاد نمود.

"<yoastmark

  1. استفاده از بانک خازن و اصلاح ضریب  در ایستگاه های پمپاژ:

نصب تابلو خازن در کلیه مراکز صنعتی، به ویژه در ایستگاه های پمپاژ جهت کاهش تلفات شبکه و اصلاح ضریب قدرت، نقش مهمی دارد.

با نصب بانک خازن در تلمبه خانه ها می توان توان راکتیو را کاهش داده و در هزینه های برق مصرفی صرفه جویی نمود.

توان راکتیو و راه حل جبران آن در الکترومارکت
توان راکتیو و راه حل جبران آن در الکترومارکت

توصیه میشود مقاله فوق مطالعه شود: توان راکتیو و راه حل جبران آن در الکترومارکت

  1. استفاده از دو یا چند پمپ به جای استفاده از یک پمپ با ظرفیت زیاد:

پمپ ها می توانند به صورت موازی به صورت مولتی پمپ  در حداکثر بار Peak Load کار نمایند و یک پمپ در شرایط عادی پاسخگوی نیازها باشد.

بدین ترتیب صرفه جویی در انرژی با استفاده از پمپ با بهره وری بهتر بدست می آید و از افت های حاصل از شیر های کاهنده جلوگیری می گردد.

با استفاده از دو یا چند پمپ به جای یک پمپ با ظرفیت بالا، می توان تا حدودی ظرفیت اضافی را کاهش داد.

عملکرد سیستم مولتی پمپ

سیستم به این شکل عمل میکند که به جای یک پمپ با ظرفیت ۴ کیلووات دو پمپ با ظرفیت ۲ کیلوات به صورت مولتی پمپ و موازی نصب میگردد.

با استفاده و انتخاب یک اینورتر (سانترنو ایتالیا) و سیستم کنترلر مولتی پمپ و یک عدد سنور فشار در کلکتور خروجی سیستم تلاش میکند تا مقدار بار مورد نیاز و تنظیم شده در قسمت ست پوینت درایو  را تامین نماید.

“به این ترتیب سیستم عرضه و تقاضا شروع به عمل میکند و به نسبت مصرف از سیستم درصدی از پمپ ها به مدار وارد میشود به طور مثال در مواقعی ۳۰% از پمپ یک میتواند فشار مورد نظر را تامین کند و در مواقعی نیز پمپ یک ۱۰۰% و پمپ دوم ۲۰% فشار را تامین نموده است.

این پروسه در زمان کاهش فشار مصرفی نیز عملیاتی میشود و به میزان کاهش مصرف توان مورد نیاز کاهش پیدا میکند.

در نهایت منجر به بالا رفتن راندمان و کاهش مصرف انرژی میشود.

برای تهیه و تامین سیستم مولتی پمپ به صورت کامل میتوانید با مهندسین الکترومارکت تماس حاصل فرمایید.

سیستم مولتی پمپ طراحی شده توسط تیم مهندسی الکترومارکت
سیستم مولتی پمپ طراحی شده توسط تیم مهندسی الکترومارکت
  1. استفاده از موتور های دور متغیر:

در ایستگاه های پمپاژ می بایست از موتور های دور متغیر استفاده شود. تا از افت های حاصل از شیر های کاهنده جریان و یا خطوط کنار گذر جلوگیری شود.

مگر اینکه  فشار استاتیک  بالا باشد که  در چنین مواقعی باید احتیاط  بیشتری در محاسبات صرفه جویی انجام داد.

زیرا از منحنی های مشخصه  پمپ بدون در نظر گرفتن منحنی بهره وری “راندمان” در طول منحنی سیستم نمی توان به تنهایی استفاده نمود.

باید مطمئن شد که نقطه کار پمپ  در محدوده کار معین شده توسط سازنده باقی می ماند.

حرف آخر

افزایش بهره وری خصوصا کاهش مصرف انرژی و بالابردن راندمان در نیرو های انسانی و تأسیسات و تجهیزات آب یکی از خواسته های اساسی مدیریت کلان کشور بوده و از دیدگاه کلیه صاحب نظران پرداختن به این مقوله اهمیت زیادی دارد.

انسان امروزی دریافته است  که با بهینه سازی مصرف انرژی، بالا بردن سطح رفاه پرسنل، افزایش احساس مسئولیت در کارکنان و تجدیدنظر درعملکرد سیستم، می تواند تا حدود زیادی راندمان کاری را افزایش داده و در پی آن سطح بهره وری  صنعت و جامعه را نیز بالا برد.

امید است مقاله فوق توانسته باشد قدری کوچک به کاهش مصرف انرژی در جامعه کمک کرده باشد.

 

“نظرات شما را میخوانیم و به آن ها فکر میکنیم. اگر روش های دیگری را که حاصل از مطالعه و تجربه شما دوستان عزیز است خوشحال میشویم در قسمت نظرات عنوان فرمایید.

با تشکر از مطالعه شما .الکترومارکت را به اشتراک بگذارید.

ما در ۲۴ ساعت از ۷ روز هفته منتظر شنیدن صدای شما هستیم
۰۲۱۴۳۸۴۴۴۴۰
۰۲۱۴۳۸۴۴۴۴۱

برچسب ها

یوسف رجبی

یوسف-مهندسی کنترل صنعتی,برنامه نویس و بنیان گذار الکترومارکت طراح و برنامه نویس سیستم های مبتنی بر اتوماسیون صنعتی.طراح پروژه های انرژی سیوینگ بر پایه تکنیک های نوین, حرفه ای در برنامه نویسی اتوکد,ای پلن و طراحی وب سایت

نوشته های مشابه

4 دیدگاه در “افزایش راندمان و ۱۱ روش کاهش مصرف انرژی در ایستگاه های پمپاژ”

پاسخ دهید

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

بستن