افزایش راندمان و بهره وری میزان انرژی مصرفی نه تنها در ایستگاه پمپاژ، که در هر سیستم و صنعتی دارای اهمیت فراوانی است. صرف هزینه های فراوان برای تامین انرژی مورد نیاز صنایع موجب شده است تا مدیران و کارشناسان واحد های صنعتی همواره به دنبال روش های برای کاهش مصرف انرژی و صرفه جویی در هزینه ها باشند.
در ادامه این مطلب پس از بررسی چگونگی مصرف انرژی در ایستگاه پمپاژ و به بیان روش هایی برای کاهش مصرف انرژی در این بخش خواهیم پرداخت.
مصرف انرژی در ایستگاه پمپاژ به چه صورت است؟
علاوه بر کاهش هزینه ها که موجب توجه ویژه به مصرف انرژی در ایستگاه پمپاژ می شود؛ اهمیت کاهش مصرف انرژی در حفظ منابع محیط زیستی نیز از جمله موارد مهمی است که امروزه مد نظر قرار می گیرد و مصرف بهینه انرژی می تواند علاوه بر مصرف کمتر منابع ، از آلودگی بیشتر هوا و محیط زیست نیز به صورت غیر مستقیم جلوگیری نماید.
به همین منظور در تمامی بخش های مرتبط با مصرف انرژی باید کنترل های لازم انجام شود. به طور کلی در هر ایستگاه پمپاژ با کنترل موارد زیر می توان مصرف انرژی را مدیریت نمود:
- شیر برگشتی
- شیر خفه کن
- قطع و وصل پمپ های آب
- کوپلینگ مایع هیدرولیک،Fluid coupling یا سافت استارتر
- کنترل کننده دور موتور اینورتر ها
در ادامه به صورت مختصر به معرفی هر کدام از این بخش ها می پردازیم.
گروه صنعتی تلمبه موتور غرب، ارائه دهنده کلیه تجهیزات و خدمات آبرسانی
برای دریافت مشاوره رایگان تماس بگیرید.
شیر برگشتی
شیرهای برگشتی یا چک ولو ها، وظیفه عبور یک جهته جریان را برعهده دارند و زمانی که سیال دچار جریان معکوس می شود، به صورت خودکار از برگشت آن جلوگیری می کنند و نیاز به نیروی کمکی برای قطع و وصل جریان ندارند. استفاده بهینه از چنین شیرهایی و سلامت عملکرد آنها، تاثیر زیادی بر افزایش راندمان ایستگاه پمپاژ خواهد داشت.
شیر برگشتی هیچ ارتباطی با قطعی برق، هوا یا نبود نیروی انسانی ندارد و باز و بسته شدن آن تنها به جریان سیال عبوری از شیر وابسته است. دیسک داخلی تعبیه شده در این گونه شیرها زمانی که شیر باز است؛ به جریان اجازه می دهد تا به سمت جلو حرکت کند و چنانچه جریان کاهش پیدا کرده یا به سمت مخالف برگردد، دیسک شروع به بسته شدن خواهد کرد.
البته نوع این عملکرد با توجه به طراحی شیرهای مختلف ممکن است با اندکی تفاوت صورت گیرد.
شیر خفه کن
شیر خفه کن یا شیر های قطع و وصل در صنعت به تجهیزاتی گفته می شود که برای قطع و وصل جریان در لوله ها به کار برده می شوند. انواع مختلف شیر خفه کن به صورت دستی یا با استفاده از سیستم های اتوماتیک کنترل می شوند.
قطع و وصل پمپ
از دیگر بخش های مرتبط با مصرف انرژی در هر ایستگاه پمپاژ، تجهیزات کنترلی قطع و وصل پمپ است. تنظیمات دقیق و مطابق با راندمان کاری مورد نیاز در این بخش می تواند تا حد زیادی به کاهش مصرف انرژی در ایستگاه پمپاژ کمک کند.
کوپلینگ مایع هیدرولیک،Fluid coupling یا سافت استارتر
کوپلینگ سیالی یا کوپلینگ هیدرولیک، دستگاهی هیدرودینامیکی است که وظیفه انتقال قدرت مکانیکی چرخش در ایستگاه پمپاژ را برعهده دارند. این تجهیزات کاربردهای متنوعی در راه اندازی انواع ماشین آلات صنعتی و دریایی دارند و در مواردی به کار می روند که انجام عملیات با سرعت های متغیر و راه اندازی کنترل شده، بدون ایجاد شوک به صورت soft starter در بارگذاری سیستم انتقال قدرت مورد نیاز باشد.
کنترل کننده دور موتور اینورتر ها
استفاده از این تجهیزات نیز در افزایش راندمان ایستگاه پمپاژ ضروری به نظر می رسد. کنترل کننده دور موتور از مصرف انرژی بیش از حد مورد نیاز سیستم جلوگیری کرده و متناسب با حجم مورد نیاز انتقال سیال، دور موتور را تنظیم خواهد کرد.
راهکار های کاهش مصرف انرژی در ایستگاه پمپاژ
راهکارهای کاهش مصرف انرژی در ایستگاه پمپاژ
با انجام برخی راه کارها در ایستگاه پمپاژ می توانیم میزان مصرف انرژی را تا حدودی کاهش دهیم که در ادامه به بیان برخی از مهمترین این روش ها می پردازیم:
انتخاب الکتروموتور مناسب و تطابق موتور با منحنی بار
در هر ایستگاه پمپاژ لازم است تا مشخصات عملکردی الکتروموتور و بار مکانیکی با همدیگر تطابق داشته باشند و عدم این هماهنگی می تواند مصرف زیاد انرژی را به سیستم تحمیل کند.
در بیشتر مواقع تصور می شود که به کارگیری الکتروموتور های با توان بالا یک مزیت در راه اندازی یک سیستم به شمار می آید، در حالی که انتخاب الکتروموتورهایی با توان بالا و بیشتر از نیاز بار، علاوه بر افزایش هزینه اولیه برای خرید موتور، افزایش هزینه های دیگری مانند کابل کشی، نصب و راه اندازی و تعمیرات ایستگاه پمپاژ را نیز در پی خواهد داشت.
همچنین با انتخاب موتورهای بزرگ و با توان بالاتر از بار مورد نیاز موجب می شود که موتور در حالت بار کامل و یا نزدیک به بار کامل کار نکند و بازدهی موتور از نظر میزان مصرف انرژی نیز افت قابل توجهی پیدا کند.
استفاده و انتخاب موتور هایی با راندمان بالا (Energy Efficient Motor)
با وجود قیمت بالاتر موتورهای با بازدهی بالا نسبت به انواع رایج، در دراز مدت با کاهش هزینه های مصرف انرژی می تواند این اختلاف قیمت را جبران کند و خرید چنین موتورهایی به صرفه خواهد بود. این قبیل موتور ها دارای گشتاور بار تقریبا ثابتی هستند و همچنین در زمان راه اندازی جریان بیشتری را تحمل می کنند.
از دیگر مزیت های پمپ های با راندمان بالا می توان به تولید کمتر نویز و حرارت در زمان کار اشاره نمود.
تثبیت ولتاژ شبکه برای بهبود مصرف انرژی در ایستگاه پمپاژ
از دیگر راه های مدیریت مصرف انرژی در ایستگاه پمپاژ توجه به تثبیت ولتاژ و کنترل تغییرات ولتاژ کار موتور می باشد. در حالت استاندارد معمولا تغییراتی با دامنه 15 درصد، مجاز به حساب می آید؛ اما باید تلاش شود که این میزان تغییرات پایین تر از 5 درصد باشد. افزایش این میزان انحراف از ولتاژ نامی موتور موجب کاهش بازدهی موتور و افزایش گرمای تولیدی خواهد شد و در نتیجه راندمان و عمر عایق موتور کاهش پیدا می کند.
تهویه مناسب در ایستگاه پمپاژ
عامل تعیین کننده دیگر در بازدهی ایستگاه پمپاژ، درجه حرارت الکتروموتورها می باشد. وجود دماهای بالای کاری موتور موجب استهلاک بیشتر عایق های به کار رفته در موتور و در نتیجه کاهش عمر مفید موتور خواهد شد و در صورت تداوم افزایش حرارت موتور به مدت طولانی، احتمال سوختن آن نیز وجود خواهد داشت.
با توجه به اهمیت کنترل دما و حرارت موتور، لزوم یک سیستم تهویه مطلوب در نگهداری الکتروموتور ها باید به طور جدی مد نظر قرار گیرد. برای داشتن یک تهویه مناسب در ایستگاه پمپاژ باید موارد زیر مورد توجه قرار گیرد:
- امکان گردش هوای محیط در حد مطلوب وجود داشته باشد.
- نظافت و گردگیری سطح بدنه موتور به طور مرتب انجام شود تا امکان انتقال حرارت با هوای اطراف وجود داشته باشد
- سطح بدنه موتور با هوای محیط در تماس باشد و به دیوار یا سطوح دیگر چسبیده نباشد.
- هواکش و تعداد مناسب پره ها در ایستگاه پمپاژ نصب شود.
- درجه حرارت مجاز برای عملکرد مطلوب موتورهای صنعتی مورد بررسی مداوم قرار گیرد.
- در موتور هایی که از اینورتر برای راه اندازی استفاده می کنند، حتما باید برای خنک کردن بدنه الکتروموتور فن اکسترنال به کار گرفته شود.
نگهداری و سرویس کاری بهینه الکترو پمپ ها
از جمله نکات مهم دیگر در افزایش بازدهی ایستگاه پمپاژ، توجه به مراقبت های صحیح و اصولی از بخش های متحرک موتور به خصوص بلبرینگ ها است که می تواند با کاهش میزان اصطکاک درونی موتور تا حد زیادی از بار اضافی که بر روی موتور وجود دارد، بکاهد و به این ترتیب موجب کاهش مصرف انرژی شود.
انجام اقداماتی مانند روغن کاری بلبرینگ ها، تعویض به موقع قطعات یدکی الکتروپمپ ها و انجام بازدید های فنی در فواصل زمانی مشخص نیز نقش مهمی در بهبود راندمان کاری خواهد داشت.
استفاده از اینورتر یا کنترل کننده های دور موتور
استفاده از اینورتر یا کنترل کننده های دور موتور در ایستگاه پمپاژ
کنترل کننده های دور موتور که با عنوان درایو فرکانس متغیر VFD یا اینورتر نیز شناخته می شوند، به تجهیزاتی گفته می شود که با تغییر دادن فرکانس و ولتاژ اعمال شده به الکتروموتور آن را به گردش در می آورند. عملکرد اینورتر در سیستم به این صورت است که با تغییرات دور موتور با نسبت بیشتر مصرف انرژی الکتروموتور را کاهش خواهد داد.
به عنوان مثال با کاهش ده درصدی دور موتور در حدود 27 درصد مصرف انرژی کاهش پیدا می کند و با کاهش 20 درصدی دور موتور این میزان کاهش به حدود 49 درصد خواهد رسید همچنین با به کارگیری این دسته از اینورتر های کنترل کننده دور موتور می توان با کاهش تنها 15 درصد دور موتور، در حدود 40 درصد در مصرف انرژی صرفه جوئی نمود.
از دیگر مزایای استفاده از کنترل کننده های دور موتور در یک ایستگاه پمپاژ می توان به صرفه جویی در مصرف مواد شیمیایی و محفاظت کامل الکتروموتور ها و همچنین راه اندازی نرم موتور اشاره نمود.
عامل دیگری که موجب استفاده از اینورتر در ایستگاه های پمپاژ آب می شود این نکته است که میزان مصرف آب در مناطق مسکونی شهری و روستایی عموما میزان مشخصی نیست و با افزایش یا کاهش مصرف آب، میزان فشار آب داخل لوله های شبکه نیز به طور مداوم در حال تغییر می باشد. وجود این تغییرات در فشار آب می توان منجر به بروز مشکلات متعددی در شبکه های آبرسانی شود.
از جمله این مشکلات می توان به قطعی آب در بخش های مرتفع، هواگیری انشعابات آب یا صدمه زدن به شیرآلات و لوله های آب اشاره نمود. برای جلوگیری از بروز چنین مشکلاتی اغلب در یک سیستم پمپاژ آب از چند عدد پمپ مختلف برای تنظیم نسبی فشار آب استفاده می شود و بسته به تغییرات فشار ایجاد شده در شبکه آبرسانی، پمپ ها به ترتیب روشن شده و وارد مدار می شوند.
در صورت کاهش فشار ممکن است به صورت همزمان چندین پمپ شروع به فعالیت کنند و با افزایش فشار به تعداد مورد نیاز پمپ ها خاموش خواهند شد. ایراد مهم چنین سیستمی این است که روشن و خاموش شدن یک پمپ، آن هم با سرعت نامی نمی تواند به طور دقیق موجب تثبیت فشار آب شود و برای این منظور باید از وسیله ای استفاده شود که بتواند سرعت موتورهای متصل به پمپ آب را نیز کنترل کند.
برای داشتن چنین کنترلی و اعمال تغییر سرعت موتور مورد نیاز از دستگاه های کنترل کننده دور موتور یا اینورتر استفاده می شود تا علاوه بر تنظیم دقیق فشار آب، در بازدهی مطلوب و کاهش مصرف انرژی نیز موثر واقع شوند.
استفاده از کنتور های دو یا چند تعرفه
راه کار دیگر در کاهش مصرف انرژی و بهینه سازی راندمان ایستگاه پمپاژ، به کارگیری کنتورهای دو یا چند تعرفه است. میزان مصرف برق توسط مشترکان به طور معمول در ساعت های مشخصی از روز بیشتر و در برخی ساعات کمتر است. بر همین اساس نرخ ارائه برق نیز در این ساعات متفاوت است.
چنانچه ایستگاه پمپاژ را به این قبیل کنتور ها و تابلو برق ها مجهز نماییم، می توانیم از تخفیف ساعات کم باری استفاده کرده و هزینه های واحد صنعتی یا سیستم آبرسانی را کاهش دهیم.
برنامه ریزی برای انتقال بخشی از تعمیرات به ساعات پیک بار
همان طور که گفته شد با نصب کنتورهای چند تعرفه ای، هزینه مصرف برق با توجه به ساعات پیک مصرف تغییر می کند. با توجه به این ساعات می توان ترتیبی اتخاذ کرد تا کارهای تعمیراتی و سرویس های دوره ای که نیاز به خاموش شدن پمپ ها دارند، در ساعات اوج مصرف برق انجام شود.
همچنین می توان با تعبیه کردن مخازن ذخیره آب و به کار گیری کنترلر های هوشمند در سیستم، به نحوی برنامه ریزی کرد تا در ساعات کم باری پمپ ها روشن شده و مخازن را پر کنند و در ساعات پیک از این حجم ذخیره شده استفاده شود. البته باید توجه داشت که میزان بازدهی با چنین اقدامی به گنجایش مخازن ذخیره سیستم بستگی خواهد داشت.
استفاده از بانک خازن و اصلاح ضریب در ایستگاه های پمپاژ
اقدام دیگری که در مراکز صنعتی و به خصوص ایستگاه های پمپاژ آب موجب کاهش اتلاف انرژی در شبکه و اصلاح ضریب قدرت می شود، استفاده از تابلو خازن است. با به کارگیری بانک خازن در این گونه تاسیسات می توان تا حد زیادی مصرف انرژی برق در مدار را کاهش داد.
استفاده از دو یا چند پمپ به جای استفاده از یک پمپ با ظرفیت زیاد
روش دیگری که موجب افزایش بهره وری در ایستگاه پمپاژ می شود، استفاده از چندین پمپ به صورت موازی در سیستم به جای به کار گیری یک پمپ با ظرفیت بالا می باشد. استفاده از چندین پمپ به صورت هم زمان از افت های حاصل از شیرهای کاهنده جلوگیری می کند و تا حد زیادی موجب کاهش ظرفیت اضافی در شبکه آبرسانی خواهد شد.
استفاده از موتور های دور متغیر برای بهبود مصرف انرژی در ایستگاه پمپاژ
استفاده از موتورهای دور متغیر از روش های معمولی است که در ایستگاه های پمپاژ مورد استفاده قرار می گیرد. از مهمترین مزیت های استفاده از این نوع پمپ ها می توان به جلوگیری از افت های حاصل از شیرهای کاهنده جریان یا خطوط کنار گذر اشاره نمود. البته باید توجه داشت که در صورت بالا بودن فشار استاتیک ، به کارگیری پمپ های دور متغیر باید با احتیاط بیشتری صورت گیرد.
جمع بندی
توجه به کاهش مصرف انرژی و افزایش راندمان کاری در ایستگاه های پمپاژ علاوه بر آن که به طور مستقیم بر کاهش هزینه ها تاثیر گذار است؛ از جمله اهداف کلانی است که در جهت پیشرفت و بهره وری اقتصادی کشور نیز بسیار مورد توجه قرار می گیرد. در این مطلب سعی شد تا برخی از مهمترین راهکار ها و روش های افزایش راندمان و کاهش مصرف انرژی در هر ایستگاه پمپاژ آب، مورد بررسی قرار گیرد.
برخی از مهمترین این شیوه ها عبارتند از به کارگیری اینورتر، کنتورهای چند تعرفه، موتور های دور متغیر، ایجاد تهویه مناسب، به کارگیری چند پمپ به صورت هم زمان و استفاده از تابلوی خازن. بهره گیری مناسب از چنین اقداماتی می تواند در رسیدن به هدف صرفه جویی مصرف انرژی در ایستگاه پمپاژ مفید واقع شود.
گروه صنعتی تلمبه موتور غرب
سوالات متداول
- چگونه میتوان راندمان ایستگاه پمپاژ را افزایش داد؟
برای افزایش راندمان ایستگاه پمپاژ میتوان از روشهایی مانند استفاده از پمپهای با راندمان بالا، تنظیم متغیرهای عملیاتی، سیستمهای مانیتورینگ استفاده کرد.
- چگونه میتوان مصرف انرژی در ایستگاه پمپاژ را کاهش داد؟
برای کاهش مصرف انرژی در ایستگاه پمپاژ میتوان از روشهایی مانند عایقکاری مناسب، بهینهسازی سیستم ترموسیفونی، انتخاب نورپردازی انرژیصرفهجویی، مدیریت بار انرژی، استفاده از منابع تجدیدپذیر استفاده کرد.
