Pompalar: Toplam çalışma maliyetinin %85'i enerji kaynaklıdır
Sanayi dünyasında pompalar her yerde kullanılıyor ve küresel enerji tüketiminin %10'unun çeşitli türlerdeki pompalar tarafından gerçekleştirildiği tahmin ediliyor; enerji tasarrufu gibi temel bir zorluğa odaklanmak için harika bir alan sunuyor.
Santrifüjlü pompalar (rotor veya pervane bulunan) yaygın olarak kullanılan ve nispeten uygun maliyetli pompalardır; bu nedenle yiyecek ve içecek endüstrisinde, özellikle düşük viskoziteli akışlarda yaygın olarak kullanılıyor: süt alımı, pastörizasyon, aseptik/ultra yüksek ısıl işlem (UHT), meyve suyu, yerinde temizlik ve filtrasyon. Ancak uygun fiyatlı bir santrifüjlü pompanın Toplam Mülkiyet Maliyetinin %85'inin enerji tüketiminden kaynaklandığını öğrenmek sizi şaşırtabilir! Bunu nasıl avantaja çevirebileceğinizi size gösterebiliriz.
{"chart":{"type":"pie","chartType":"pie"},"title":{"text":"Toplam operasyon maliyeti","align":"left"},"subtitle":{"text":null,"align":"left"},"tooltip":{"pointFormat":"'{series.name}: <b>{point.percentage:.1f}%</b>"},"series":[{"name":"Maliyet","colorByPoint":false,"data":[{"name":"Enerji ","y":85.0,"color":"#3DBDF3"},{"name":"Dekontaminasyon/çıkarma","y":1.0,"color":"#F58220"},{"name":"Operasyonel ","y":3.0,"color":"#454545"},{"name":"Satın alma ve kurulum 7","y":7.0,"color":"#0A5982"},{"name":"Üretim kaybı ","y":1.0,"color":"#E1F2FD"},{"name":"Bakım ve onarım","y":3.0,"color":"#5D5D5D"}]}],"legend":{"layout":"vertical","align":"right","verticalAlign":"bottom"},"exporting":{"buttons":{"contextButton":{"enabled":false}}}}
Performansı, ekipman ömrünü ve sürdürülebilirliği iyileştirmek
VFD kullanımıyla önemli enerji tasarrufu
Birçok yiyecek ve içecek hattında, proses parametrelerine ve belirli tariflere veya bileşenlere uyum sağlamak için pompaların farklı akış hızlarında çalıştırılması gerekir. Kelebek valfli (kısmalı) bir sisteminiz varsa, bir valfi kapatarak akışı kısıtlayabilirsiniz.
Ancak bunun iki olumsuz sonucu vardır. Birincisi, pompadaki geri basıncı artırır, bu da ısı üretir ve ürünün bozulmasının ya da mekanik contalar gibi pompa parçalarının aşınması ve yıpranmasının potansiyel nedeni olabilir. İkincisi ise verimsiz çalışması ve hatta pompanın hasar görmesine neden olabilmesidir.
Ancak size iyi bir haberimiz var: Pompayı değişken frekanslı tahrik üniteleri (VFD) veya frekans dönüştürücüsü ile eşleştirerek muazzam bir enerji tasarrufu mümkün olabilir. Gelen elektrik frekansı değiştirilerek pompa hızı da değiştirilir. Bu çözüm, bir pompanın, farklı viskozitelerde, farklı basınçlarda ve farklı akış hızlarında çeşitli sıvıları işlemek için verimli bir şekilde kullanılmasını sağlar.
Tablodaki bu iki proses kontrol yöntemini karşılaştırın. Pompanın maksimum kapasitesinde 70 m3/sa akış bulunduğu varsayılan ve 26 kW güç tüketilen durumda, iki sistem birbiriyle aynıdır. Ancak akışı kapasitenin %60'ına düşürmek isterseniz kelebek valfli sistem yine de 21 kW enerji tüketirken, VFD sistemi ise yalnızca 9 kW enerji tüketir! VFD, çok fazla tasarruf sağlayan küçük bir yatırımdır.
| Akış (m3/sa) | Akış Yüzdesi | Kelebek valfli (kısmalı) sistemler | VFD sistemleri |
|---|---|---|---|
| 70 | %100 | 26 kW | 26 kW |
| 56 | %80 | 23 kW | 16 kW |
| 42 | %60 | 21 kW | 9 kW |
| 35 | %50 | 20 kW | 6 kW |
VFD, pompanızın “ideal çalışma aralığında” kalmasını sağlayarak performansı, ekipman ömrünü ve sürdürülebilirliği iyileştirir
En baştan doğru pompayı seçmek, uygulamalarınıza uygun performans aralığını sağlayan bir pompayı seçmek anlamına gelir ve bu da iyi bir başlangıçtır. Ancak çoğu pompanın performansı belirli bir uygulamanın gerekliliklerine, ürün değişikliklerine, ham madde kalitesine veya özel bileşenlere bağlı olarak değişir. Her pompanın, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir güvenilirlik eğrisine göre belirlenen bir performans profili vardır.
Pompa, güvenilirlik eğrisinin bu sınırları içinde çalışacaktır, ancak en iyi verimlilik noktasından (BEP) ne kadar uzaklaşırsanız, o kadar az güvenilir çalışacak ve arızalar o kadar sık meydana gelecektir (bkz. sağ eksendeki MTBF). Bu da diğer bir farkı gösterir. Akışı kısarak azaltırsanız, en verimli çalışma noktasına ulaşamadığınız için sadece enerji kaybına uğramakla kalmazsınız; pompada titreşim ve daha yüksek geri basınç yaşanabilir, bu da pervanelerde, rulmanlarda ve contalarda aşınma ve yıpranmaya yol açabilir. Tasarruf edilen enerji ısıya dönüşür, bu da gıda ürününün bozulmasına neden olabilir.
Değişken frekanslı tahrik (VFD) sistemi, hassas ürünlerde potansiyel parçalanma ve sıcaklık etkisi riski olmadan pompanın frekansını ve dolayısıyla hızını azaltır. Bu da daha yüksek güvenilirlik ve dayanıklılık sayesine bakım maliyelerinde düşüş ve daha az ürün kaybı ve daha düşük emisyon seviyeleri sayesinde daha iyi sürdürülebilirlik anlamına gelir. Ayrıca, şemada da görüldüğü gibi, akışı düzenlemek için bir VFD kullanmak, pompayı verimliliğin daha yüksek olduğu “ideal çalışma aralığında” tutar ve böylece genel enerji maliyetlerinden tasarruf sağlar.
Pompa güvenilirlik eğrisi, BEP = BOP
Bu şemada, bir pompanın en iyi verimlilik noktası (BEP) vardır ve en iyi uygulama, pompayı bu noktanın -%10 ile +%5’i aralığında tutmaktır. Pompa güvenilirliği için pompa eğrisi hassasiyeti.
İşin matematiği sandığınızdan daha kolay
Çoğu santrifüjlü pompa bir elektrik motoruyla çalıştırıldığından, pompa hızı genellikle motorun hızına eşittir ve pervanenin hızı ve çapı ise basma yüksekliğini veya pompa basıncını belirler. Ancak hızın değiştirilmesi, aşağıdaki Afinite Yasaları doğrultusunda, pompanın basma yüksekliğini, akışını ve güç gereksinimlerini değiştirir:
- Akış (hacim/saat), hızdaki değişiklikle orantılı olarak değişir. İki kat hız, iki kat akış. Üçte bir hız, üçte bir akış.
- Pompa basma yüksekliği (basınç), hızdaki değişikliğin karesiyle orantılı olarak değişir. İki kat hız, basma yüksekliğinin dört katını (2’nin karesi) oluşturur. Yüzde seksen hız, tam hızda oluşan basma yüksekliğinin yüzde 64'ünü (0,802) oluşturur.
- Güç gereksinimi (kW), hızdaki değişimin küpü ile orantılı olarak değişir. Hız iki katına çıktığında, güç sekiz katına (2’nin küpü) çıkar. Hız yarıya indiğinde, pompayı çalıştırmak için gereken gücün yalnızca sekizde biri (0,503) gerekir.
“İşin matematiği çok kolay: Pompanızı sürekli olarak %100 kapasitede çalıştırmıyorsanız, VFD’den gerçekten büyük fayda sağlayabilirsiniz; çünkü akışı bu şekilde kontrol ederek elde edebileceğiniz enerji tasarrufu inanılmaz boyuttadır Bunun yerine pompalarınızı kısarsanız, en iyi verimlilik noktasından hemen uzaklaşmaya başlarsınız. Bunun üzerine ek titreşimler ve geri basınç görülmeye başlar; mekanik contanın ömrü kısalabilir, bu da maliyetli arızalara ve daha fazla kesinti süresine yol açabilir.”
- Angelo Mennecillo, Tetra Pak® Sistem Komponentleri Ürün Müdürü
