فاکتورهای پمپاژ در کاربردهای آب زیرزمینی و آبیاری
آیا می دانستید که تقریبا 10 درصد از برق جهان توسط پمپ های الکتریکی مصرف می شود؟ اگر تجهیزات منسوخ شده با فناوری‌های پمپاژ کارآمدی که امروزه وجود دارد، بهسازی شوند، این میزان مصرف می‌تواند تقریباً به نصف کاهش یابد. این آمار پتانسیل عظیمی را برای اعضای صنعت پمپ ارائه می دهد تا در حفظ آب و هوا و کاهش انرژی و همچنین استفاده از فرصت های تجاری جدید تأثیر بگذارند. این مقاله سه نمونه از این که چگونه این تغییرات در صنعت پمپاژ آب زیرزمینی می تواند تفاوت ایجاد کند، ارائه می دهد.
راندمان پمپ، مصرف برق، سهولت/سرعت تعمیر و نگهداری، قابلیت اطمینان اثبات شده و در دسترس بودن پمپ ها همگی بر هزینه کل مالکیت تأثیر می گذارند - اینها عوامل مهمی در هنگام انتخاب پمپ یا سیستم برای نصب جدید یا مقاوم سازی هستند. نوع تجهیزات انتخاب شده بر دو نکته متفاوت تأثیر می گذارد:
دوم هزینه مادام العمر مالکیت است. در پمپ های بزرگتر (اندازه موتور)، حدود 5 تا 10 درصد هزینه مربوط به سرمایه گذاری و 2 تا 4 درصد تخمین زده شده به نگهداری پمپ در طول عمر آن مربوط می شود. سپس تقریباً 90٪ به مصرف برق اشاره می کند، که به این معنی است که راندمان محرک واقعی برای کاهش هزینه های عملیاتی (opex ) در عملکرد پمپ است. فرض کنید یک پمپ 100 کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) برق مصرف می کند. یک نقطه بهبود راندمان به راحتی به 5000 تا 7500 کیلووات ساعت کاهش قدرت در سال تبدیل می شود، بسته به ساعات کار در روز.
در زیر سه نمونه از پمپ های رایج مورد استفاده در صنعت آب های زیرزمینی و آبیاری و عواملی که در انتخاب هر نوع پمپ باید در نظر گرفته شوند، آورده شده است.
پمپ مغناطیسی دائمی
در سال 1929، اولین پمپ توربین شناور برای نصب در چاهی طراحی شد که موتور و پمپ هر دو در اعماق آب قرار داشتند. اکثر موتورهای شناور، موتورهای سیمی ناهمزمان القایی غوطه‌وری هستند که دارای طراحی روتور/استاتور هستند و سال‌هاست که وجود دارند. موتورهای شناور با قدرت کمتر (اسب بخار) با طراحی آهنربای دائمی 20 سال است که در بازار هستند. نگاهی دقیق تر به موتور آب زیرزمینی مغناطیسی دائمی 6 اینچی (PM ) بیندازید. در موتور PM ، سیم پیچ سیم قدیمی با یک آهنربای دائمی طراحی با راندمان بالا جایگزین شده است. ;
با افزایش جریان و کل هد دینامیکی (TDH ) (1500+گالن در دقیقه [gpm ]/2000 فوت+TDH )، برنامه‌های کاربردی برای تاسیسات آب زیرزمینی قطعا افزایش می‌یابد. حداکثر دمای مایع برای موتورهای استاندارد 104 فارنهایت است، در حالی که برخی از موتورهای PM شناور با دمای 140 فارنهایت هوادهی می‌کنند. در طراحی موتورهای PM ، راندمان بالاتر و تلفات کمتر است. این بدان معناست که گرمای کمتری توسط موتور تولید می‌شود، که به موتور کمک می‌کند تا دمای مایع بالاتر را مدیریت کند، بنابراین، موتور قوی‌تر و کارآمدتر است.
سازندگان همچنین ساخت موتور از فولاد ضد زنگ 304 (اس اس
) و گزینه ای برای فولاد 904 لیتری در صورت وجود آب تهاجمی ارائه می دهند. برخی از موتورهای PM
به صورت استاندارد با سیلیکون/سیلیکون عرضه می شوند
مهر و موم شفت مکانیکی کاربید. ویژگی مهم دیگری که در طراحی موتور PM
باید به آن توجه کرد این است که آهنرباها در یک محفظه کنسرو فولادی ضد زنگ محافظت می شوند. این به جلوگیری از مغناطیس زدایی و افزایش استحکام موتور کمک می کند.
همه موتورهای PM برای کار به یک درایو فرکانس متغیر (VFD ) نیاز دارند که همراه با آن مزایایی را به همراه دارد. از آنجایی که موتورهای PM در مقایسه با موتورهای آسنکرون متفاوت هستند، در اینجا چند نکته در مورد راه اندازی موتور PM وجود دارد: ;
موتور یک آهنربای دائمی داخلی (IPM ) است، بنابراین همه VFD ها کار نمی کنند. VFD باید برای راه اندازی موتورهای شناور IPM PM طراحی و راه اندازی شود. فقط از VFD طراحی شده برای راه اندازی موتورهای PM برای ایمن بودن استفاده کنید، یا VFD مارک دیگری را برای سازگاری IPM با موتورهای شناور PM بررسی کنید.
پمپ چند مرحله ای عمودی ;
اولین پمپ خطی چند مرحله ای عمودی جهان در سال 1971 ساخته شد. این پمپ به یک استاندارد صنعت آب زیرزمینی تبدیل شده است و همچنان محدودیت های ممکن را برای کاربران به پیش می برد. اولین مورد برای یک کشاورز که به یک پمپ آبیاری آب زیرزمینی نیاز داشت توسعه یافت. این روزها بسیاری از تولیدکنندگان این نوع پمپ را برای آب های زیرزمینی مسکونی، کشاورزی، انتقال آب، شهری، صنعتی و غیره ارائه می کنند. ;
انتخاب سازنده پمپ برای اطمینان از ارائه تجربه تولید کننده که قابلیت اطمینان، عملکرد، کارایی و هزینه مالکیت پایین را ارائه می دهد، مهم است. در یکی دو سال گذشته،
این پمپ‌های چند مرحله‌ای عمودی حتی پیشرفت‌های بیشتری را نشان داده‌اند، به ویژه در بهره‌وری انرژی و قابلیت‌های بالابر مکش بهبود یافته (سر مکش مثبت خالص یا NPSH
).
;
درایوهای فرکانس متغیر و/یا اینورترهای خورشیدی تجدیدپذیر
VFD ها می توانند عملکرد پمپ چند مرحله ای شناور و عمودی PM را با تنظیم سرعت موتور کنترل کنند. آنها همچنین به کارکرد پمپ نزدیک به بهترین نقطه بازده (BEP ) کمک می کنند که به کاهش مصرف برق کمک می کند. ;
هنگام انتخاب یک VFD برای پمپ ها، مهم است که یکی را انتخاب کنید که برای کارکرد پمپ ها طراحی شده باشد. یک VFD که به طور خاص برای پمپ ها طراحی شده است، از پمپ در برابر اضافه بار، کم بار، از دست دادن پا، اضافه ولتاژ، ولتاژ کم، عدم تعادل فاز، کارکرد خشک و موارد دیگر محافظت می کند.
VFD پمپ را مانند یک استارت نرم راه اندازی می کند، بنابراین جریان هجومی را کاهش می دهد. فن آوری راه اندازی نرم همچنین فشار چکش آب بر روی پمپ و خطوط تغذیه را کاهش می دهد. VFD های پمپ واقعی برای کاربردهای پمپاژ برنامه ریزی شده اند و یک جادوگر راه اندازی سریع می تواند به راه اندازی VFD ها فقط در چند دقیقه کمک کند زیرا بسیاری از پارامترها بر اساس نوع پمپ از قبل بارگذاری می شوند. ;
تغذیه پمپ ها با انرژی های تجدید پذیر
سه راه برای تغذیه پمپ های شناور PM یا پمپ های چند مرحله ای عمودی وجود دارد. اولی برق شبکه 460 ولتی است که از طریق یک شرکت برق تامین می شود. ;
راه دیگر بررسی پمپ های جریان متناوب معمولی (قدرت شبکه AC ) با توان جریان مستقیم (دی سی ) است. پیشرفت‌ها در فناوری اینورتر خورشیدی اجازه می‌دهد طیف گسترده‌ای از پمپ‌ها و افزایش اندازه اسب بخار با ولتاژ دی سی کار کنند. محبوبیت اینورترهای خورشیدی برای تامین انرژی پمپ ها و موتورهای جدید و موجود در حال افزایش است. آنها را می توان طوری برنامه ریزی کرد که تمام گزینه ها و حفاظتی را که یک VFD ارائه می دهد ارائه دهد. ; ;
آخرین نمونه از سیستم های پمپاژ عملیاتی، ترکیب بهترین های هر دو جهان است - با استفاده و ترکیب هر دو قدرت AC و دی سی . اینورترهای خورشیدی اکنون دارای فناوری ترکیب همزمان برق دی سی و AC هستند. هم ترکیب AC و دی سی یا استفاده از دی سی به تنهایی باعث صرفه جویی می شود و راهی برای ارائه چیزی به کاربران که می تواند تأثیرگذار باشد. افزایش 10 درصدی راندمان می تواند به کاربران اجازه دهد تا آب بیشتری را با همان اسب بخار تحویل دهند و همچنین ممکن است تعداد پنل های خورشیدی مورد نیاز در برخی برنامه ها را کاهش دهد.
استفاده کنندگان از پمپ های آب زیرزمینی و آبیاری فرصتی برای تامین آب دارند و در عین حال سهم خود را برای کاهش ردپای کربن و تأثیر مثبت بر محیط زیست انجام می دهند. ;