پایدارتر کردن موتورهای پمپ الکتریکی—سبز تجارت خوبی است
وقتی به پمپ های مورد استفاده در صنعت فکر می کنیم، تمرکز بر موادی است که آنها جابجا می کنند، از آب و فاضلاب، مواد شیمیایی، نفت، نفت، لجن ها و دوغاب ها تا غذا. همچنین بر هزینه ها، کارایی و نگهداری آنها تمرکز می شود. تأثیرات زیست‌محیطی در فهرست ملاحظات بسیار پایین‌تر است، اما پمپ‌های سبزتر و کارآمدتر نیز برای تجارت خوب هستند. هر پمپ دارای یک موتور است. بنابراین جای تعجب نیست که پمپ ها مسئول 21٪ از کل مصرف برق سیستم موتور بخش صنعتی هستند. کاهش این تعداد می تواند پمپ ها را سبزتر کرده و هزینه های عملیاتی را کاهش دهد.
تصویر 1: کارایی فن یا پمپ (منبع: inverterdrivesystems.com)
مشکل انرژی
مشکل انرژی به پمپ ها محدود نمی شود. همه در حال استفاده از مقادیر فزاینده ای از انرژی هستند. صنایع در حال رشد هستند، جمعیت در حال افزایش است و صنعت پمپ باید با تقاضای آب، برق، محصولات و خدمات همگام شود. آمار آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) نشان می دهد که بیش از نیمی از برق مصرفی در تولید برای تامین انرژی موتورها استفاده می شود و صنعت ایالات متحده مسئول تقریبا 25 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای این کشور است.
این روند در سطح جهانی نیز ادامه دارد. بر اساس گزارش آژانس بین المللی انرژی (IEA)، موتورها و سیستم های الکتریکی بیش از 40 درصد از مصرف برق جهانی را تشکیل می دهند. انتظار می رود استفاده از موتورها و سیستم های الکتریکی همچنان در حال رشد باشد. این باعث افزایش انتشار گازهای گلخانه ای مضر می شود.
تمرکز نظارتی
موتورها بیشتر مورد توجه رگولاتورها قرار می گیرند و در نتیجه تولیدکنندگان پمپ تحت تأثیر قرار خواهند گرفت. مقررات جدید طراحی زیست محیطی 2019/1781 اتحادیه اروپا در تاریخ 1 ژوئیه 2021 برای موتورهای القایی ولتاژ پایین و درایوهای سرعت متغیر (VSD) اجرایی شد و به طیف وسیعی از موتورهای الکتریکی نیاز دارد تا استاندارد راندمان برتر IE3 را رعایت کنند. تغییرات نظارتی حداقل سطوح بازده اجباری را افزایش می دهد، محدوده موتورهای تحت پوشش را گسترش می دهد و برای اولین بار شامل VSD ها می شود.
از 1 ژوئیه 2023، استانداردهای راندمان بالاتری را برای برخی از دسته‌های موتور الزامی می‌کند و سطح پایه را برای برخی موتورها به راندمان فوق‌العاده IE4 افزایش می‌دهد. خارج از اتحادیه اروپا، بریتانیا پس از برگزیت (بریتانیا) همین مقررات را اتخاذ خواهد کرد و برخی از کشورهای دیگر احتمالاً از این اصول پیروی خواهند کرد. سطح بهره وری انرژی در کلاس های بهره وری IE، از IE1 (پایین ترین) تا IE5 (بالاترین) بیان می شود. بر اساس مقررات فعلی، موتورها باید بسته به توان نامی و سایر مشخصات به سطح بازده IE2، IE3 یا IE4 برسند. برای مثال، موتورهای سه فاز با توان خروجی بین 0.75 کیلووات (کیلووات) و مساوی یا کمتر از 1000 کیلووات باید تا جولای 2021 به سطح IE3 برسند. موتورهای بین 75 کیلووات تا 200 کیلووات باید تا جولای 2023 به سطح IE4 برسند. .
در ایالات متحده، وزارت انرژی (DOE) اخیراً یک اطلاعیه ثبت فدرال پیش از انتشار صادر کرد که در آن بررسی استانداردهای اصلاح شده حفظ انرژی برای موتورهای الکتریکی کوچک را انجام می داد. این برای تعیین اینکه آیا باید استانداردهای صرفه جویی انرژی قابل اجرا برای چنین تجهیزاتی را اصلاح کرد یا خیر. و تغییرات قوانین جدید پیشنهاد شده توسط کمیسیون بورس و اوراق بهادار (SEC) را فراموش نکنید که به اطلاعات مربوط به آب و هوا در اظهارات ثبت نام و گزارش های سالانه ارائه شده توسط سرمایه گذاران نیاز دارد، از جمله (در هر وب سایت SEC):
حاکمیت ثبت کننده در مورد خطرات مرتبط با آب و هوا و فرآیندهای مدیریت ریسک مربوطه
چگونه هر خطر مرتبط با اقلیم شناسایی شده توسط ثبت‌کننده تأثیر با اهمیتی بر صورت‌های مالی تجاری و تلفیقی آن داشته یا احتمالاً می‌تواند در کوتاه‌مدت، میان‌مدت یا بلندمدت آشکار شود.
چگونه خطرات مرتبط با اقلیم شناسایی شده بر استراتژی، مدل کسب و کار و چشم انداز ثبت کننده تأثیر گذاشته یا احتمالاً می تواند تأثیر بگذارد.
افشای انتشار گازهای گلخانه‌ای یک ثبت‌کننده نیز لازم است، که بر تامین‌کنندگان - از جمله تولیدکنندگان پمپ - فشار می‌آورد تا سهم خود را در این مشکل جهانی کاهش دهند.
پیام اصلی این است: شرکت ها باید برای رسیدگی به اثرات زیست محیطی خود آماده باشند. محیط زیست اولین چیزی نیست که کسب و کارها هنگام انتخاب موتور پمپ به آن فکر می کنند، اما سبز بودن مزایایی دارد، از جمله:
تولیدکنندگان پمپ که می توانند دستورات نظارتی را رعایت کنند، مزیت رقابتی در بازار خواهند داشت.
موتورهای سبزتر مزایای ملموسی برای کاربران دارند.
صرفه جویی در قبوض کمتر برق مهم است. هزینه برق برای مصارف صنعتی تقریباً 6 درصد از میانگین ملی 6.9 سنت در هر کیلووات ساعت در ژانویه 2021 به 7.3 سنت در ژانویه 2022 افزایش یافت.
بنابراین، شایان توجه است که سیستم‌های جدید، سازگار با محیط‌زیست و کارآمدتر که از انرژی به روشی هوشمندتر استفاده می‌کنند، هزینه‌ها و انتشارات مضر را کاهش می‌دهند و دو پرنده را با یک سنگ می‌کشند.
رقابتی و سبز
خود موتورهای پمپ صنعتی برقی، به دلیل تعداد آنها در حال استفاده، می توانند به تنهایی تاثیر زیادی در مصرف انرژی صنعتی ایجاد کنند. بر اساس محاسبات ABB، اگر سیستم های موتوری با راندمان بالا در سطح جهانی به کار گرفته شوند، مصرف برق می تواند یک پنجم کاهش یابد. این ممکن است مانند یک رویای لوله به نظر برسد، اما انتظار می رود که از موتورها بیشتر شود. استانداردهای بالاتر IEC در حال حاضر وجود دارد.
به گفته Omdia، 75 درصد از موتورهای صنعتی پمپ ها، فن ها و کمپرسورها را راه اندازی می کنند که همگی فرصت های قابل توجهی برای بهبود راندمان دارند. به عنوان مثال، یک درایو با سرعت متغیر (VSD) معمولاً می تواند مصرف برق را تا 25٪ کاهش دهد که به موتور موجود پمپ، فن یا کمپرسور اضافه شود. با این حال، در حال حاضر کمتر از یک چهارم موتورهای پمپ جهان به VSD مجهز هستند.
مثالی از مدیریت آب به تنهایی در نظر بگیرید. پمپاژ می تواند تا 85 درصد از انرژی مورد استفاده در حمل و نقل آب را مصرف کند. مقاله ای در سال 2021 توسط ABB تخمین زده است که سیستم های بهبود یافته با VSD و موتورهای با راندمان بالا می تواند منجر به صرفه جویی در انرژی 25 تا 30 درصد شود. و اگرچه این تخمین صنعت آب و فاضلاب را در نظر می گیرد، اما دلیلی وجود ندارد که باور کنیم آنچه برای یک موتور پمپ اعمال می شود، صرفاً به دلیل استفاده از آنها در مکان ها و مشاغل مختلف در موقعیت دیگری اعمال نخواهد شد.
همه چیز درباره کارایی
برای به دست آوردن بهترین سطح راندمان و صرفه جویی در مصرف انرژی، سه نکته کلیدی وجود دارد که هنگام ارزیابی موتورها باید به خاطر بسپارید. اولاً، صنعت نمی تواند با تکیه بر فناوری قدیمی به اهداف خود دست یابد. به عنوان مثال، موتورهای القایی معمولاً در بهترین حالت 75 درصد کارایی دارند. کارایی آنها را می‌توان با جفت کردن آنها با VSD بهبود بخشید، اما این واقعاً یک راه‌حل جزئی است که بهتر است برای موقعیت‌هایی که بازسازی تنها گزینه است باقی بماند. بهترین نتایج را می توان از موتورهای آهنربای دائم سنکرون (PMM) بدست آورد، که می تواند بازدهی بیش از 90٪ را به دست آورد.
دوم، موتور باید با یک VSD مناسب جفت شود. توجه داشته باشید که راندمان سیستم با ضرب سطح راندمان موتور در رتبه بندی بازده درایو محاسبه می شود. به عنوان مثال، اگر موتوری با کارایی 90 درصد با یک درایو با کارایی 90 درصد جفت شود، سیستم تنها 81 درصد کارآمد خواهد بود. وقتی صحبت از میزان مصرف انرژی به میان می‌آید، عملکرد سیستم مهم است و سیستم‌هایی که بیش از 90 درصد کارآمد هستند قابل دستیابی هستند. لازم به ذکر است که VSD ها در محدوده ای از سرعت ها کار می کنند. این دو فایده دارد.
اول، یک سیستم موتور می تواند چندین محدوده سرعت را بررسی کند و نیاز به خط تولید متنوع تری را کاهش دهد. دوم، رابطه بین سرعت و قدرت پمپ باید در نظر گرفته شود زیرا از منحنی توان مکعبی پیروی می کند. جریان متناسب با سرعت است. اگر سیستم 10٪ کندتر کار کند، 90٪ جریان را فراهم می کند.
همچنین گشتاور متناسب با مجذور سرعت و توان متناسب با سرعت مکعبی است. در نتیجه کاهش 10 درصدی پمپ باعث کاهش توان مصرفی به 73 درصد از توان کامل می شود. با فرض اینکه این برای برنامه مناسب باشد، می تواند حتی بیشتر صرفه جویی کند.
در نهایت، غوطه ور شدن در خود طرح و بررسی اینکه آیا موتور از مواد کمتری استفاده می کند یا به طور موثرتری از آنها استفاده می کند، پیچیده نیست. طراحی های جدید و استفاده بهتر از مواد موجود رویای لوله برای صنعت پمپ نیست. طرح های کوچکتر اما مقیاس پذیر امکان پذیر است.
یک سیستم خوب طراحی شده می تواند از مواد کمتری استفاده کند و در نتیجه موتورها و درایوها کوچکتر، سبکتر و مقرون به صرفه هستند. با اتخاذ رویکرد سیستمی در ارزیابی موتور، تولیدکنندگان پمپ می‌توانند محصولات خود را برای برآورده کردن اهداف کاربران نهایی و الزامات قانونی بهینه کنند.
ترجیحات سبز مصرف کنندگان همیشه برای تأثیرگذاری بر تصمیمات خرید یا تولید کافی نیست. بنابراین، این واقعیت که موتورهای پمپ با راندمان بهبود یافته، برق کمتری مصرف می کنند و در هزینه های عملیاتی صرفه جویی می کنند، چیزی است که باید در نظر گرفته شود.
Kehuan پمپ های مغناطیسی را با موتور IEC تولید کرد که راندمان بسیار بالاتری نسبت به موتور پمپ های کنسرو شده داشت.
پایداری و کارآمدی کلماتی هستند که زیاد مورد استفاده قرار می گیرند. موتورهای پمپ الکتریکی که از نظر انرژی کارآمدتر هستند، برای کاربردهای صنعتی مناسب هستند و کمتر می توانند محیط طبیعی را تحت تأثیر قرار دهند. یافتن گزینه‌هایی که مقیاس‌پذیر، کارآمدتر و کارکرد برای مصرف‌کنندگان آسان‌تر باشد، راهی برای سبزتر، پایدارتر و ماندگارتر کردن صنعت، همه در یک زمان است.
https://www.pumpsandsystems.com/