Faktory pro ingová čerpadla v aplikacích podzemní vody a zavlažování
Věděli jste, že zhruba 10 % světové elektřiny spotřebují elektrická čerpadla? Tato spotřeba by se mohla snížit téměř o polovinu, pokud by bylo zastaralé zařízení dovybaveno energeticky účinnými čerpacími technologiemi, které dnes existují. Tato statistika představuje obrovský potenciál pro členy odvětví čerpadel, aby mohli ovlivnit ochranu klimatu a snížení spotřeby energie a zároveň využít nových obchodních příležitostí. Tento článek představí tři příklady toho, jak tyto změny v odvětví čerpání podzemní vody mohou ovlivnit.
Účinnost čerpadla, spotřeba energie, snadnost/rychlost údržby, osvědčená spolehlivost a dostupnost čerpadel, to vše ovlivňuje celkové náklady na vlastnictví – to jsou důležité faktory při výběru čerpadla nebo systému pro novou instalaci nebo modernizaci. Typ vybraného zařízení ovlivňuje dva různé spodní řádky:
Druhým jsou celoživotní náklady na vlastnictví. U větších čerpadel (velikost motoru) se přibližně 5 % až 10 % nákladů týká investice a odhadem 2 % až 4 % se týká údržby čerpadla po dobu jeho životnosti. Zhruba 90 % pak ukazuje na spotřebu energie, což znamená, že účinnost je skutečným hnacím motorem pro snížení provozních nákladů (opex) při provozu čerpadla. Předpokládejme, že čerpadlo spotřebovává 100 kilowatthodin (kWh) energie. Jeden bod zlepšení účinnosti se snadno změní na 5 000 až 7 500 kWh ročního snížení energie v závislosti na provozních hodinách za den.
Následují tři příklady běžných čerpadel používaných v průmyslu podzemní vody a zavlažování a faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru každého typu čerpadla.
Ponorné čerpadlo s permanentním magnetem
V roce 1929 bylo navrženo první ponorné turbínové čerpadlo pro instalaci do studny, kde byly motor i čerpadlo hluboko pod vodou. Většina ponorných motorů jsou ponorné indukční asynchronní motory s vinutým drátem s konstrukcí rotor/stator a existují již léta. Ponorné motory s nižším výkonem (hp) s konstrukcí s permanentními magnety jsou na trhu již 20 let. Podívejte se blíže na 6palcový ponorný motor pro podzemní vodu s permanentním magnetem (PM). U PM motoru je staré vinutí drátu nahrazeno vysoce účinným designem s permanentním magnetem.
Se zvýšeným průtokem a celkovou dynamickou výškou (TDH) (1 500+galonů za minutu [gpm]/2 000 stop+TDH) se aplikace pro instalace podzemní vody jistě zvyšují. Maximální teplota kapaliny pro standardní motory je 104 F, zatímco některé ponorné motory s PM provzdušňují při 140 F. V konstrukci motoru PM je účinnost vyšší a ztráty jsou menší. To znamená, že motor generuje méně tepla, což motoru pomáhá zvládat vyšší teploty kapaliny – tedy silnější a účinnější motor.
Výrobci také nabízejí konstrukci motoru z nerezové oceli 304 (SS) a možnost pro ocel 904 L, pokud může být přítomna agresivní voda. Některé motory PM jsou standardně dodávány s křemíkem/křemíkem
tvrdokovová mechanická hřídelová ucpávka. Další důležitou vlastností, kterou je třeba hledat v konstrukci motoru PM, je to, že magnety jsou chráněny v zapouzdřeném krytu z nerezové oceli. To pomáhá zabránit demagnetizaci a zvyšuje robustnost motoru.
Všechny motory PM potřebují k provozu frekvenční měnič (VFD), což přináší výhody. Vzhledem k tomu, že motory PM se ve srovnání s asynchronními motory liší, zde je několik věcí, které byste měli vědět o provozu motoru PM:
Motor je vnitřní permanentní magnet (IPM), takže ne všechny VFD budou fungovat. VFD musí být navržen a nastaven pro provoz ponorných motorů IPM PM. Používejte pouze VFD navržený pro provoz motorů PM, abyste byli v bezpečí, nebo zkontrolujte kompatibilitu IPM s ponornými motory PM u VFD jiné značky.
Vertikální vícestupňové čerpadlo
První vertikální vícestupňové inline čerpadlo na světě bylo vyvinuto v roce 1971. Toto čerpadlo se stalo průmyslovým standardem podzemních vod a nadále posouvá hranice toho, co je pro uživatele možné. První z nich byl vyvinut pro farmáře, kteří potřebovali zavlažovací čerpadlo podzemní vody. V současné době mnoho výrobců poskytuje tento typ čerpadel pro domácí podzemní vody, zemědělství, přečerpávání vody, komunální, průmyslové a další.
Výběr výrobce čerpadla je důležitý, aby bylo zajištěno, že výrobce poskytne zkušenosti prokazující spolehlivost, výkon, účinnost a nízké náklady na vlastnictví. V posledních několika letech
tato vertikální vícestupňová čerpadla prokázala ještě další zlepšení, zejména pokud jde o energetickou účinnost a vylepšené schopnosti sacího zdvihu (čistá pozitivní sací výška neboli NPSH).
Pohony s proměnnou frekvencí a/nebo obnovitelné solární invertory
VFD mohou řídit výkon ponorného a vertikálního vícestupňového čerpadla PM úpravou rychlosti motoru. Pomáhají také provozovat čerpadlo v blízkosti bodu nejlepší účinnosti (BEP), což pomáhá snižovat spotřebu energie.
Při výběru VFD pro čerpadla je důležité vybrat takový, který je určen pro provoz čerpadel. VFD navržený speciálně pro čerpadla poskytuje skvělou ochranu čerpadla proti přetížení, podtížení, ztrátě ramena, přepětí, podpětí, fázové nesymetrii, chodu nasucho a dalším.
VFD spustí čerpadlo jako pozvolný start, takže se sníží zapínací proud. Technologie měkkého spouštění také snižuje namáhání vodního rázu na čerpadlo a přívodní potrubí. Skutečné VFD čerpadla jsou naprogramovány pro čerpací aplikace a průvodce rychlým nastavením může pomoci nastavit VFD během několika minut, protože mnoho parametrů je předem nahráno podle typu čerpadla.
Napájení čerpadel Obnovitelnou energií
Existují tři způsoby napájení ponorných čerpadel PM nebo vertikálních vícestupňových čerpadel. První je 460voltová síťová energie poskytovaná prostřednictvím energetické společnosti.
Dalším způsobem je provozování běžných čerpadel na střídavý proud (síťový výkon střídavého proudu) se stejnosměrným (stejnosměrným) proudem. Pokroky v technologii solárních invertorů umožňují provoz široké škály čerpadel a větších výkonů se stejnosměrným napětím. Solární invertory jsou stále oblíbenější pro napájení nových i stávajících čerpadel a motorů. Mohou být naprogramovány tak, aby poskytovaly všechny možnosti a ochranu, které VFD nabízí.
Jedním z posledních příkladů provozu čerpacích systémů je začlenění toho nejlepšího z obou světů – použití a smíchání střídavého a stejnosměrného napájení. Solární invertory nyní disponují technologií pro současné míchání stejnosměrného a střídavého proudu. Kombinace AC a DC nebo použití DC samotného nabízí úspory a způsob, jak nabídnout uživatelům něco, co může mít vliv. Bodové zvýšení účinnosti o 10 % může uživatelům umožnit dodávat více vody při stejném výkonu a může dokonce snížit počet solárních panelů požadovaných v některých aplikacích.
Uživatelé podzemních a závlahových čerpadel mají možnost dodávat vodu a zároveň přispívat ke snížení uhlíkové stopy a mít pozitivní dopad na životní prostředí.