چرا در کاربردهای پمپاژ باید از درایو الکتریکی استفاده کرد؟
شرکت سنابرق توان که یکی از برترین فروشندگان درایو آسانسور می باشد، در این مقاله به سوال چرا در کاربدهای پمپاژ باید از درایو الکتریکی استفاده کرد؟ پاسخ می دهد. پس با ما همراه باشید.
آیا می‌دانستید 90% از کل هزینه کارکرد پمپ به خاطر مصرف انرژی است؟
کاربردهای پمپاژ فرصت مهمی را برای استفاده از درایوهای الکتریکی (VFD) در تأسیسات را فراهم می‌آورد. اکثر کاربردهای پمپاژ باید کنترل شوند. احتمال آن وجود دارد که پمپ با حداکثر سرعت به طور پیوسته کار کند.
درایوهای فرکانس متغیر درکاهش هزینه‌های چرخه عمر (LCC) یک ایستگاه پمپ بسیار اهمیت دارند. سه هزینه اصلی عبارتند از انرژی، سرمایه‌گذاری اولیه و نگهداری.
بسیاری از تحلیل‌ها نشان می‌دهند که مصرف انرژی عامل اصلی LCC است، مخصوصاً اگر پمپ‌ها در هر سال بیش از 2.000 ساعت کار کنند. هزینه سرمایه‌گذاری موردنیاز برای تجهیزات (درایوهای فرکانس متغیر، موتورها و پمپ‌ها) در مقایسه با کل LCC تقریباً کم است.
نگهداری سومین عامل اصلی در ایجاد هزینه است. کنترل فعال با استفاده ازVFD به عنوان ابزاری برای نگهداری پیشگیرانه، هزینه‌های نگهداری را از بسیاری جهات محدود می‌کند.
کنترل VFD مزایای متعددی در سیستم‌های پمپاژ دارد. مهم‌ترین مزیت آن کاهش مصرف انرژی است. کنترل دقیق سیستم پمپ مزیت دیگر آن است. با استفاده از VFD هایی که سیستم پمپ را به کار می‌اندازند، ایجاد ارتباط با سایر سیستم‌های اتوماسیون توسط درگاه و رابط فیلدباس کار بسیار راحتی است.
در ادامه این مزایا را به تفصیل بیان کردیم:
1. هزینه چرخه عمر (LCC)
تحلیل LCC روشی برای محاسبه هزینه یک سیستم در کل طول عمر سیستم است. تحلیل یک سیستم عادی شامل هزینه‌های اولیه، هزینه‌های نصب و راه‌اندازی، انرژی، عملیات، هزینه‌های تعمیر و نگهداری، همچنین ازکارافتادگی، هزینه‌های حذف و دفع زیست‌محیطی است. بسیاری از سازمان‌ها فقط هزینه اولیه خرید و نصب سیستم را لحاظ می‌کنند. به نفع طراح یا مدیر نیروگاه است که قبل از نصب تجهیزات جدید یا تعمیرات اساسی، LCC راه‌حل‌های متفاوت را ارزیابی کند. این ارزیابی از لحاظ مالی گزینه جالب‌توجهی است.
از آنجا که بازارهای ملی و جهانی همچنان با هم در رقابت هستند، سازمان‌ها باید به طور مداوم در پی کاهش هزینه‌ها باشند تا سودآوری عملکردشان را بهبود ببخشند. عملیات تجهیز نیروگاهی به عنوان منبع کاهش هزینه‌ها، مخصوصاً به‌حداقل‌رساندن مصرف انرژی و ازکارافتادگی نیروگاه توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. علاوه بر دلایل اقتصادی استفاده از LCC ، بسیاری از سازمان‌ها بیشتر از قبل از اثرات زیست‌محیطی کسب‌وکارهای خود آگاه می‌شوند، و در پی این هستند که با در نظر گرفتن بهره‌وری انرژی بتوانند میزان دفع مواد را کاهش داده و منابع طبیعی را حفظ کنند.
خواه ناخواه، تحلیل چرخه عمر برای سیستم‌های پمپاژ نتایج زیر را نشان می‌دهد:
5% از هزینه‌های انرژی صنعتی مختص پمپ‌ها است؛
90% هزینه کل پمپ به خاطر مصرف انرژی است؛
مصرف انرژی پمپ را می‌توان به طور تدریجی تا 20% کاهش داد.
2. کاهش مصرف انرژی
هفت روش برای کاهش مصرف انرژی:
1. طراحی سیستم‌هایی با ظرفیت و شرایط گرمایی کمتر. فرض می‌کنیم این شرایط ثابت نیستند.
2. جلوگیری از حاشیه خطای مازاد در ظرفیت و یا گرمای کل. معمولاً اضافه‌کردن ظرفیت موتور بعد از بیشترشدن شرایط موردنیاز زیاد پرهزینه نیست.
3. با وجود تأکید بر هزینه اولیه، با انتخاب کارآمدترین پمپ از لحاظ اندازه و نوع در ابتدای کار می‌توان در طولانی‌مدت مصرف انرژی را کاهش داد.
4. استفاده از VFD برای جلوگیری از اتلاف در شیرهای فشارشکن و خطوط بای‌پس، مگر در مواردی که سیستم با سرهای استاتیک بالا طراحی شده باشد.
5. استفاده از دو یا چند پمپ کوچک به جای یک پمپ بزرگ به طوری که ظرفیت اضافی پمپ مهار شود.
6. استفاده از پمپ‌ها به صورت توربین برای بازیابی انرژی فشار که در غیر اینصورت هدر می‌شود.
7. حفظ پمپ‌ها و تمام اجزای سیستم در شرایط تقریباً جدید برای جلوگیری از اتلاف کارایی.
بازده انرژی سیستم پمپاژ به روش کنترل به کار رفته بستگی دارد. VFD زمانی مؤثر است که پمپ با بخشی از جریان کار کند.
3. نرم‌افزاری برای محاسبه کاهش مصرف انرژی
سیستم‌هایی که با موتور الکتریکی کار می‌کنند 40% از برق کل جهان را مصرف می‌کنند. بسیاری از کسب‌وکارها از فن‌آوری‌های موجود که هزینه‌های مصرف انرژی را به طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهند، و تقاضای برق جهانی را تا 20%-30% کمتر می‌کنند بی‌اطلاع هستند.
نرم افزارهایی توسط شرکت های معتبر طراحی شده که برای محاسبه کاهش مصرف انرژی هنگام استفاده از درایو الکتریکی فرکانس متغیر در برابر راه‌اندازی موتور با سرعت کل با یک استارتر در خط به کار می‌رود.
4. هزینه‌های پایین نگهداری و تعمیر
هزینه‌های تعمیر و نگهداری یکی از اجزاء اصلی در تحلیل LCC هستند. هزینه خرابی پیش‌بینی‌نشده و زیان در تولید یکی از موارد بسیار مهم در LCC کل است و می‌تواند در هزینه‌های مصرف انرژی رقیب مهمی باشد.
با استفاده از درایوهای فرکانس متغیر، از طریق موارد زیر می‌توان هزینه‌های نگهداری و تعمیر را کاهش داد:
4.1 اثرات کم ضربه آب (Water Hammer)
اثر ضربه آب با تغییرات سریع در جریان حاصل می‌شود. پس از تغییرات جریان گذارهای سریع فشار رخ می‌دهد که موجب آسیب‌دیدگی لوله‌ها، اتصالات لوله و دریچه‌ها و در آخر نشتی می‌شود. کاربران با استفاده از VFD می‌توانند سرعت را با مقدار امن افزایش دهند و مانع از وقوع اثر ضربه آب بشوند.
4.2 کاهش تنش در منبع برق
VFD ها به جای اینکه موتور پمپ را مثل روش‌های کنترل جریان به صورت مستقیم و بر خط راه‌اندازی کنند، همیشه موتور را به‌آرامی و با پیک جریان خیلی کم به کار می‌اندازند.
4.3 ریسک کمتر برای حفره‌زایی
حفره‌زایی وقتی رخ می‌دهد که فشار استاتیک به کمتر از فشار بخار مایع برسد و همین امر باعث فروپاشی حباب‌ها با نیروی ضربه‌ای بسیار زیاد می‌شود. این نیرو موجب آسیب سطحی داخل پمپ می‌شود. با استفاده از VFD می‌توان فشار خط‌لوله ورودی را کنترل کرد و در صورتی که خطر حفره‌زایی زیاد باشد می‌توان اقداماتی انجام داد.
4.4 افزونگی
با وجود پمپ‌های موازی، که هر یک با یک VFD کنترل شده‌اند، دو امکان برای به حداقل رساندن هزینه‌های تعمیر و نگهداری وجود دارد. منظور از اتصال موازی این است که اگر یکی از پمپ‌ها خراب شود، بقیه پمپ‌ها بتوانند بدون وقفه به کار خود ادامه دهند. مزیت دیگر آن کنترل زمان اجرای هر پمپ طبق برنامه از پیش تعیین شده است. مشتری با این امکان می‌تواند هر وقفه‌ای در خدمات را بهینه کند و مطمئن باشد که ظرفیت پمپاژ همیشه در دسترس است.
5. مزایای دیگر کاربرد VFD
کاربرد VFDها مزایای دیگری در کاربردهای کنترل فرآیند دارد، از جمله:
5.1 هارمونیک
در برخی کشورها، شرکت‌های برق محدودیت‌های سختگیرانه‌ای برای محتوای مجاز هارمونیک جریان و ولتاژ تعیین می‌کنند، تا از هر گونه خسارت به تجهیزات در محیط یکسان جلوگیری شود.
در این موقعیت‌ها، درایوها هارمونیک‌های آسیب‌رسان را به حداقل می‌رسانند، بدین‌ترتیب هیچگونه تأثیر مضرّی بر روی شبکه برق نمی‌گذارد، ازاین‌رو جریمه‌ای وجود نخواهد داشت، و حداکثر زمان بهره‌برداری برای ایستگاه پمپاژ تضمین می‌شود.
5.2 ارتباطات راحت
درایوها باید بتوانند به کلیه سیستم‌های اصلی اتوماسیون متصل شوند. این کار با مفهوم گیت‌وی اختصاصی بین سیستم‌های فیلدباس و درایوها امکان‌پذیر است. ماژول اترنت دسترسی ساده را به درایو صنعتی از طریق اینترنت، و برقراری ارتباط از طریق یک مرورگر استاندارد وب فراهم می‌آورد. کاربر در هر کجا با استفاده از یک رایانه شخصی و اینترنت یا از طریق اتصال مودم دایال آپ می‌تواند یک اتاقک پایش مجازی راه‌اندازی کند. بدین‌ترتیب می‌تواند از راه دور سیستم را پایش، پیکربندی، تشخیص و در صورت نیاز کنترل کند.
5.3 انعطاف‌‌پذیری در انتخاب پمپ
برآورد پارامترهای سیستم از قبل در اغلب موارد کار بسیار دشواری است، بنابراین حاشیه‌های ایمنی مورداستفاده بسیار بالا هستند. بدین‌ترتیب اگر جریان و فرازه موردنیاز کمتر از مقدار پیش‌بینی‌شده باشد آنگاه این کار هزینه‌های عملیاتی زیادی را سبب می‌شود. با استفاده از VFDها و راه‌اندازی پمپ‌ها در سرعت پایین‌تر می‌توان این مشکلات بزرگ را رفع کرد.
5.4 هزینه سرمایه‌گذاری معقول
VFD ها طی 10 سال گذشته به سرعت توسعه یافته‌اند. هزینه ساخت و در نتیجه خرید نیز طی سال‌های اخیر به میزان چشمگیری کاهش یافته‌اند. برخی اوقات نصب یک VFD ارزان‌تر از نصب شیر کنترل با یک سیستم PLC است.
مقاله مرتبط: ویژگی های درایو
مرسی از مقالتون
سلام دوست عزیز
ممنون بابت انرژی مثبتتان