Pompen: 85% van de totale operationele kosten bestaat uit energie
In de industriële wereld worden overal pompen gebruikt en naar schatting wordt 10% van de wereldwijde energie verbruikt door verschillende soorten pompen. Dit is dus een uitstekend aandachtsgebied in de centrale uitdaging van energiebesparing.
Centrifugaalpompen (met een rotor of waaier) komen veel voor en zijn relatief voordelig, waardoor ze veelvuldig worden ingezet in de voedings- en drankenindustrie, met name voor stromen met lage viscositeit: melkontvangst, pasteurisatie, aseptische UHT-behandeling, sap, CIP en filtratie. Je bent misschien verrast als je hoort dat 85% van de totale eigendomskosten (TCO) voor een voordelige centrifugaalpomp bestaat uit energieverbruik! We kunnen je laten zien hoe je dit kunt omzetten in je voordeel.
{"chart":{"type":"pie","chartType":"pie"},"title":{"text":"Totale operationele kosten","align":"left"},"subtitle":{"text":null,"align":"left"},"tooltip":{"pointFormat":"'{series.name}: <b>{point.percentage:.1f}%</b>"},"series":[{"name":"Cost","colorByPoint":false,"data":[{"name":"Energie","y":85.0,"color":"#3DBDF3"},{"name":"Decontaminatie/verwijdering","y":1.0,"color":"#F58220"},{"name":"Operationeel","y":3.0,"color":"#454545"},{"name":"Aankoop en installatie","y":7.0,"color":"#0A5982"},{"name":"Productieverlies","y":1.0,"color":"#E1F2FD"},{"name":"Onderhoud en reparatie","y":3.0,"color":"#5D5D5D"}]}],"legend":{"layout":"vertical","align":"right","verticalAlign":"bottom"},"exporting":{"buttons":{"contextButton":{"enabled":false}}}}
Prestaties, levensduur van de apparatuur en duurzaamheid verbeteren
Aanzienlijke energiebesparing door het gebruik van een frequentieregelaar
Veel voedsel- en drankenlijnen hebben pompen nodig die met verschillende debieten werken om aan te sluiten op verwerkingsparameters en specifieke recepturen of ingrediënten. Bij een smoorsysteem beperk je het debiet gewoon door een klep te sluiten.
Maar dat heeft twee negatieve consequenties. De eerste is dat het de tegendruk op de pomp verhoogt, waardoor er ook warmte wordt gegenereerd en er productdegradatie kan optreden, of slijtage aan pomponderdelen zoals mechanische afdichtingen. De tweede is dat dit niet efficiënt werkt en zelfs schade aan de pomp kan veroorzaken.
Het goede nieuws is dat wij een manier hebben om enorm veel energie te besparen, gewoonweg door de pomp te combineren met een frequentieregelaar (VFD), ook wel frequentieomvormer genoemd. Door de aangevoerde elektrische frequentie te variëren, wordt ook de pompsnelheid veranderd. Met deze oplossing kan een pomp efficiënt worden gebruikt voor het verwerken van uiteenlopende vloeistoffen met verschillende viscositeiten, opvoerhoogten en debieten.
Vergelijk deze twee procesregelmethoden in de tabel. Uitgaande van een debiet van 70 m³/uur bij de maximale capaciteit van de pomp en een opgenomen vermogen van 26 kW zijn de twee systemen identiek. Maar als je het debiet wilt verlagen tot 60% van de capaciteit, zou het smoorsysteem 21 kW aan energie blijven verbruiken, terwijl het VFD-systeem slechts 9 kW zou verbruiken! De VFD is een kleine investering die veel geld bespaart.
| Debiet (m³/u) | % Debiet | Smoorsystemen | VFD-systemen |
|---|---|---|---|
| 70 | 100% | 26 kW | 26 kW |
| 56 | 80% | 23 kW | 16 kW |
| 42 | 60% | 21 kW | 9 kW |
| 35 | 50% | 20 kW | 6 kW |
Een VDF houdt je pomp “in de zone”, door de prestaties, levensduur van de apparatuur en de duurzaamheid te verbeteren
Het kiezen van de juiste pomp vanaf het begin betekent dat je een pomp selecteert met een prestatiebereik dat past bij jouw toepassingen. En dat is een goed begin. Maar de meeste pompen moeten hun prestaties variëren, afhankelijk van de eisen van een specifieke toepassing, productwijzigingen, de kwaliteit van de grondstoffen of speciale ingrediënten. Elke pomp heeft een prestatieprofiel dat kan worden uitgezet tegen een betrouwbaarheidscurve, zoals in de onderstaande afbeelding.
De pomp werkt binnen dat bereik van de betrouwbaarheidscurve, maar naarmate je verder van het BEP (optimale rendementspunt) afwijkt, zal hij minder betrouwbaar functioneren en zullen storingen vaker voorkomen (zie MTBF op de rechteras). Dit toont nog een verschil aan. Als je het debiet verlaagt door te smoren, verlies je niet alleen energie doordat het optimale rendementspunt niet wordt bereikt, maar kan de pomp ook trillingen en een hogere tegendruk ervaren, met als gevolg slijtage aan waaiers, lagers en afdichtingen. De eventueel bespaarde energie wordt omgezet in warmte, met mogelijke degradatie van het voedingsproduct.
Een VFD-systeem vermindert eenvoudig de frequentie van de pomp, en daarmee de snelheid ervan, zonder het risico van afschuiving en temperatuurinvloed op gevoelige producten. Dat zorgt voor lagere onderhoudskosten door een hogere betrouwbaarheid en duurzaamheid en een betere duurzaamheid, door minder productverliezen en lagere emissies. Bovendien, zoals het schema aantoont, zorgt het gebruik van een VFD om het debiet te regelen ervoor dat de pomp "in de zone" blijft werken, waarin de efficiëntie hoger is, waardoor de totale energiekosten dalen.
Betrouwbaarheidscurve van de pomp, BEP = BOP
In dit schema heeft een pomp een optimaal rendementspunt (BEP) en is de beste praktijk om de pomp binnen -10% en +5% van dat punt te houden. Gevoeligheid van de pompcurve voor betrouwbaarheid van de pomp
Het rekenwerk is eenvoudiger dan je denkt
Omdat de meeste centrifugaalpompen door een elektromotor worden aangedreven, is de pompsnelheid meestal gelijk aan de motorsnelheid, en bepalen de snelheid en diameter van de waaier de opvoerhoogte, ofwel de pompopvoerdruk. Maar als de snelheid wordt veranderd, veranderen de opvoerhoogte, het debiet en het benodigde vermogen van de pomp volgens de volgende affiniteitswetten:
- Het debiet (volume/uur) varieert proportioneel met de snelheidsverandering. Tweemaal de snelheid is tweemaal het debiet. Eén derde van de snelheid geeft één derde van het debiet.
- De opvoerhoogte (druk) varieert met het kwadraat van de verandering in het toerental. Tweemaal de snelheid genereert viermaal (22) de opvoerhoogte. Tachtig procent van de snelheid genereert 64 procent (0,82) van de opvoerhoogte die wordt gegenereerd bij volle snelheid.
- Het benodigde vermogen (kW) varieert met de derde macht van de verandering in de snelheid. Tweemaal de snelheid verbruikt achtmaal (23) het vermogen. Bij halve snelheid is slechts één achtste (0,5³) van het vermogen nodig om de pomp aan te drijven.
“Het rekenwerk is eenvoudig: als je je pomp niet constant op 100% laat draaien, kan je echt profijt hebben van een VFD, omdat de hoeveelheid energie die je kunt besparen door het debiet op die manier te regelen aanzienlijk is. Als je in plaats daarvan je pompen smoort, wijk je direct af van dat optimale rendementspunt. Dan zie je extra trillingen en tegendruk ontstaan, en kan de levensduur van de mechanische afdichting afnemen, wat leidt tot kostbare storingen en meer stilstand.”
- Angelo Mennecillo,Angelo Mennecillo, Plant Components Product Manager bij Tetra Pak®
