О компанииПродукцияСервисИнформацияКонтактыFAQВакансии

Сокращение энергопотребления насоса с использованием привода с изменяемой частотой вращения (VFD) 

Центробежные насосы предлагают наибольший потенциал в энергосбережении, в условиях,  когда требуемое давление или напор составляют менее 100%.

Насосы могут быть объемными, либо центробежными. Объемные насосы создают давление за счет перемещения жидкости с помощью вращающихся механизмов, или возвратно-поступательного действия, например, движущийся поршень. Подача создается за счет нагнетания или протягивания жидкости, вследствие механического движения. Объемный насос будет создавать тот же самый напор при заданных оборотах, независимо от давления на выходе. Наиболее часто используемыми приложениями являются пневматические системы, подпитка небольших котлов, возврат конденсата, перекачивание бензина и легких нефтяных фракций, орошение, системы транспортировки жидкостей для мыла, гудронов, красок и лаков.

В системах, перекачивающих жидкости с большой вязкостью (более, чем 4.3 cSt), объемные насосы могут быть более эффективными и иметь меньшую стоимость обслуживания, чем центробежные насосы. Т.к. выход этого типа насоса постоянен, уменьшение подачи достигается за счет дросселирования подачи, впуска или системы рециркуляции. Такие механические методы являются причиной трения и увеличенного износа компонентов системы. Привод с изменяемой частотой вращения может уменьшить затраты на обслуживание и сэкономить энергию, которая затрачивается на механическое регулирование.

Центробежные насосы используют вращающееся рабочее колесо для движения жидкости по круговой траектории. На входе жидкость подсасывается за счет разряжения, которое создается с помощью вращательного движения. Скорость потока увеличивается вместе со скоростью вращения ротора; создавая центробежную силу, действующую на стенки насоса. Затем жидкость выталкивается через выходное отверстие насоса с давлением, которое равно центробежной силе. Так как сила необходимая для перекачивания жидкости увеличивается экспоненциально со скоростью, такие типы насосов не используются для густых жидкостей, которые могут встречаться в объемных приложениях. Для таких задач наиболее распространены такие приложения, как: общее водоснабжение фабрик, заводов, шахт, орошение и отвод канализации.

Размер насоса обычно подбирается так, что его наибольшая эффективность достигается при максимальной подаче. Однако, в действительности, системы не работают на этих режимах, за исключением коротких периодов времени. Благодаря законам подобия, приведенным ниже, центробежные насосы предлагают высочайший потенциал в экономии энергии, когда требуется менее 100% подачи или режима давления. В среднем, 80% времени насосы работают на 60% от полной мощности.

Насосы с постоянной скоростью вращения двигателя управляют подачей за счет использования механических клапанов. Клапан ограничивает выход насосной системы и, таким образом, снижается расход. Управление подачей с помощью дросселирующего клапана это все равно, что использовать для замедления автомобиля только педаль тормоза. Педаль газа находится в зафиксированном состоянии, и торможение ограничивает мощность за счет увеличения сопротивления. Автомобиль потребляет постоянное количество топлива, а двигатель работает, преодолевая потери на трение в системе. Водить машину таким образом будет не эффективно, хотя большинство насосных систем с клапанами работают по такому же принципу. Гораздо лучше было бы изменить рабочую скорость, используя педаль газа; или в случае с нашими насосами - использовать привод с изменяемой частотой вращения.

Законы подобия в действии

Экономия энергии возможна благодаря законам подобия, которые управляют работой центробежных насосов. Основной принцип заключается в том, что чем быстрее вы пытаетесь переместить жидкость, тем большие усилия для этого требуются. Это можно сравнить с хождением пешком в воде, и бегом в воде. Медленная прогулка требует малых усилий, но попробуйте пробежать сквозь воду и вы увидите, что это требует большего напряжения. Вот почему уменьшение скорости вращения обеспечивает значительную экономию энергии при частичной загрузке, по сравнению с использованием механических клапанов. Для работы насоса на 60% от его рабочего объема требуется всего 22% входной мощности.

Экономия

Как видно из таблицы ниже, работа насоса на сниженных скоростях уменьшает требуемую мощность. Для расчета реальной экономии средств мощность на валу необходимо преобразовать в Ватты, и затем умножить на часы работы:
Kilowatts = HP x 0.746 [1/эффективность]
Далее эта величина умножается на стоимость энергии кВт*час:
Energy Cost = Kilowatts x Hrs/Yr x $/kWh

При 100 л.с., привод переменной скорости вращения, поддерживающий обороты насоса на уровне 60% приведет к экономии энергии более $20 000 в год, по сравнению с насосом, работающим на 100% мощности, и использующий для регулирования подачи клапан. Это может окупить установку привода менее чем за 6 месяцев.

Объем
Давление/Напор
Требуемая мощность
 100% 100%
100%
 80%  64%  51%
 60%  36%  22%
 40%  16%  6%


Двигатель с постоянными оборотами:
(100 л.с.)x(1/95% eff.)x(.746 кВт/л.с.)x(.08 $/кВт*ч)x(12 H/Day)x(360 D/Year) = $27,139 в год

Двигатель с приводом VFD:
(100 л.с.)x(0.22)x(1/95% eff.)x(.746 кВт/л.с.)x(.08 $/кВт*ч)x(12 H/Day)x(360 D/Year) = $5,979 в год

Где привод VFD будет наиболее предпочтителен:

  • Все системы трения (не статический напор)
  • Системы, где управляющий клапан постоянно регулируется
  • В насосах, которые работают параллельно, или последовательно
  • В насосных системах с многочисленными расчетными режимами
  • В системах с регулирующимся клапаном перепуска
  • В башнях для охлаждения, которые часто включаются и выключаются


идет загрузка изображения
О компанииПродукцияСервисИнформацияКонтактыFAQВакансии