효율적이고 효과적인 펌핑 시스템 설계
모든 옵션을 살펴보면 고객의 에너지와 비용을 절약 할 수 있습니다.효율적인 펌핑 시스템을 설계하는 것은 가장 효율적인 펌프를 듀티 또는 시스템 헤드 조건에 맞추거나 가변 요구 사항에 대해 가변 주파수 드라이브 또는 제어 밸브를 사용하는 것을 훨씬 뛰어 넘습니다.
이것들은 단지 시작점 일뿐입니다. 오늘날의 세계에서 디자이너와 설치,잘 설립 하 고 마찬가지로 새로운 디자인 규칙 및 지침과 함께 사용할 수 있는 기계 및 전기 장비의 무수 한 효율적이 고 효과적인 펌핑 시스템 두 펌핑 식물의 가장 중요 한 요소의 디자인을 만든다.
이번 달,우리는 현재의 규칙 변경 기준 설계자와 함께 좋은 펌프 또는 펌프 스테이션 디자인의 과거의 아이디어를 검토 거의 모든 펌핑 응용 프로그램에 대해 고려해야한다.
효율적이고 효과적인 시스템 정의
효율성: 그 한 단어는 다른 사람들에게 다른 의미를 지니지 만,오늘날 에너지 비용이 상승하는 세계에서보다 더 많은 타당성과 가치를 가진 단어는 결코 없었습니다.
일반적인 영업 사원에게 효율성은 제품이 더 적은 비용으로 더 많은 것을 제공 할 것이라는 확신을 의미합니다. 엔지니어에게 효율성은 작업 또는 최소한의 노력으로 제품,따라서 비용을 초래하는지 여부,최종 결과의 몇 가지 유형을 생산하는 것을 의미한다.
효율성은 기본적으로 이론적 결과와 작업,노력 또는 프로세스의 실제 결과의 차이입니다. 물 잘 사업에서 효율성은 일반적으로 전기적,기계적 또는 화학적 효율성에 적용되며 각 유형을 개선 할 수있는 방법이 있습니다.
물 시스템 설계자는 효율성과 함께 설계가 효과적인지 확인해야합니다. 이것은 단순히 펌핑 시스템이 물을 효율적으로 전달할 뿐만 아니라 적절한 흐름과 압력,즉 효과적으로 물 공급을 해야 함을 의미합니다.
펌핑 시스템의 경우,그 효과는 항상 미리 정해진 시간 동안 물 전달에 필요한 물의 속도 또는 부피를 결정하는 것으로 시작됩니다. 이 물 시스템의 일일 평균 수요에 대 한 24 시간 동안 또는 피크 수요에 대 한 20 분 정도 될 수 있습니다.
분명히 그것은 작은 혜택을 제공 하 고 심지어 덜 편안 하 게,만약 당신이 그들의 새로운 펌프 시스템 제공 750 최고 효율 1000 필요할 때. 또는 그들의 관개 시스템은 클라이언트가 8 시간 동안 90 에이커 이상의 물 1.75 인치를 제공 할 수있는 시스템을 요청한 경우 12 시간 동안 50 에이커 이상의 물 2 인치를 적용 할 수 있습니다.
효율성은 실제로 무엇을 의미합니까?
이 사전은”최소한의 낭비 나 노력으로 효과를 내기 위해 행동하거나 높은 출력 대 입력 비율을 나타내는 것으로 효율적이라고 정의합니다.”이 정의의 두 부분은 분명히 물 잘 산업에 적용 각 부분은 다른 응용 프로그램을 가지고 있지만.
설계 및 응용 분야에서 우리의 목표는 최고 수준의 운영 효율성을 가진 시스템을 개발하는 것이지만,많은 경우 이러한 개선을 여러 수준에서 달성했습니다.
주어진 기계 또는 공정의 효율성 증가의 대부분은 고객 요구 또는 정부 개입 및 규제와 직접적으로 관련 될 수 있습니다.
예를 들어,새로운 표준으로 이어지는 의회의 조치로 인해,에너지와 관련된 개정 된 미국 코드는 건물 수명 동안 에너지 사용 및 배출에 영향을 미치는 신규 및 개조 된 건물의 에너지 효율적인 설계 및 건설을위한 최소 요구 사항을 설정합니다. 이는 건물이 현재 미국 에너지 사용의 거의 40%,전력 소비의 65%,물 사용의 10%이상을 차지하기 때문에 특히 중요합니다.
미국에서 건물이 에너지 사용의 주요 원천이기 때문에 건물은 이러한 새로운 코드를 준수하여 더 높은 효율 표준을 충족하도록 하는 것이 필수적입니다. 건물을 건설 할 때 더 효율적인 방법과 재료를 사용하면 건물의 수명 기간 동안 총 에너지 사용을 줄이는 데 필요한 개조가 필요한 경우 나중에 비용을 절감 할 수 있습니다.
상업 및 주거용 건물뿐만 아니라 다른 유형의 에너지 사용에 대한 새로운 건물 에너지 코드가 있습니다.
전기 모터가 가장 큰 단일 전력 소비 그룹을 차지하고 있음을 인식하면서 매력적인 리베이트 프로그램을 포함한 새로운 규정이 채택되어 구형 덜 효율적인 모터를 최신보다 효율적인 모터로 개조하고 교체했습니다. 이 새로운 모터는 우물 펌프 및 부스터 펌프 응용 분야에 직접 적용 할 수 있습니다.
우리가 새로운 전기 모터로 만들 수있는 개선 외에도,우리가 만들 수있는 다른 사소한 시스템 또는 구성 요소 개선이 있습니다. 이러한 개선은 많은 경우에 중요하지 않거나 의미가 없을 정도로 사소한 것으로 나타날 수 있습니다. 그러나 단위 또는 연간 운영 시간의 수명에 걸쳐 고려 될 때,그들은 투자 자체의 초기 비용보다 에너지 비용 절감을 쉽게 추가 할 수 있습니다.
시스템 또는 펌핑 플랜트의 효율 향상은 일반적으로 전기 에너지 절감과 직접 관련이 있지만,에너지를 절약하고 효율성을 높일 수있는 다양한 주변 방법이 있습니다. 이러한 방법은 다음과 같습니다.
운영 또는 시스템 방법
- 가능한 경우 오프 피크 또는 부하 차단 기간 동안 작동 할 펌핑 플랜트를 선택하십시오. 일반적으로 이른 아침이나 늦은 저녁 시간 동안이 기간은 하루 중 다른 시간보다 낮은 에너지 소비 비용을 제공 할 수 있습니다. 공기통 충분한 양 신청에서는,이것은 상대적으로 낮은 소비를 가진 기간 도중 공기통을 다시 채우는 허용하고,따라서 머리를 출력할 수 있습니다.
- 인라인 스로틀 밸브를 사용하는 것은 대부분의 경우 물 흘리기에 유리합니다. 이 공정의 사용은 관련된 특정 펌핑 장치 및 시스템에 대해 확인되어야하지만,펌프의 물 배출량을 낮춘 인라인 스로틀 밸브는 일반적으로 물 공급원으로 다시 재순환하거나 물을 낭비하는 것보다 더 큰 에너지 절감을 제공합니다. 펌프의 흡입 측에 누르는 벨브를 결코 이용하지 말라.
- 추적 데이터에는 항상 고품질의 정확한 압력 게이지 및 유량계를 사용하십시오. 이것은 생각할 필요도없는 것처럼 보일 수 있지만 정확하고 효과적인 데이터 수집 프로세스를 개발하고 유지 관리하려면 정확한 데이터뿐만 아니라 지속적으로 정확한 데이터가 필요합니다. 데이터 수집 방법의 변형 또는 부정확성은 잘못된 가정 및 결정으로 쉽게 이어질 수 있습니다.
- 비 펌핑 에너지 손실을 고려하고 설명하십시오. 다시 한 번,펌프 스테이션 내의 조명,가열,냉각 또는 활용 변압기와 같이 중요하지 않고 관련이없는 기능과 관련된 에너지 손실이 사소하거나 중요하지 않은 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 연속 조명 또는 난방과 같은 이러한 손실이 증가함에 따라 에너지 손실은 극단적이되어 펌핑 목적으로 다른 에너지 비용을 왜곡 할 수 있습니다.
펌프 효율 향상
- 청동,도자기 및 스테인레스 스틸과 같은 유압 마찰이 낮은 펌프 부품을 사용하면 펌프 자체 내에서 항력이 낮아져 펌핑 비용이 낮아집니다. 임펠러 통로에 완성 된 연마.
- 베인의 언더 또는 백필,볼 루트 텅의 트리밍,다이나믹 밸런싱,임펠러의 바깥 쪽 가장자리 마이 터링 및 임펠러 연마와 같은 임펠러 또는 볼 류트에 대한 알려진 트릭은 효율성을 1~2 점 높여 마력을 절약 할 수 있습니다.
- 펌프를 선택하여 항상 최상의 효율 지점(베프)에 최대한 가깝게 또는 최상의 효율 창(베우)내에서 작동하십시오.
- 필요한 것보다 더 큰 흡입 및 배출 배관을 사용하여 배관을 개선합니다. 티,엘 및 제한된 배관을 제거 할 수 있으며 마찰 계수가 가장 낮은 배관 재료를 변경하거나 사용할 수 있습니다(예:폴리 염화 비닐 또는 강철 위에 시멘트 라이닝 된 연성 철).또한 시스템에 도움이 될 수 있습니다.
- 펌프의 배출 라인에서 제어,격리 또는 체크 밸브를 수정하더라도 장기 배당금을 지불 할 수 있습니다. 밸브 크기,유량 및 의무에 따라 각도 또는 와이 패턴 유형의 제어 밸브로 인라인 제어 밸브의 표준 글로브 스타일을 변경하면 작동 중 최대 2-4 사이 또는 최대 10 피트의 수두 손실을 절약 할 수 있습니다. 역의 고립을 위해 엄격히 사용된 벨브를 위해,인라인 방해를 가진 벨브 보다는 오히려 완전히 열리는 항구 벨브 유형을 사용하여(탄력있는 좌석 게이트 밸브와 같은)(안감이 없는 마개 또는 나비 벨브와 같은)또한 벨브를 통해서 높이압 손실을 낮출 수 있습니다.
- 임펠러 또는 볼 류트 또는 보울 어셈블리 전체에 고성능 코팅을 사용하면 임펠러에 더 낮은 디스크 마찰을 제공하여 에너지를 절약 할 수 있습니다. 융해 보세품 에폭시와 같은 코팅은 적용하기 위하여 단계 당$500-$800 사이에서 요할 수 있고 그러나 2 개에서 4 개 점 만큼 효율성을 올릴 수 있습니다. 따라서 최대 4 마력의 브레이크 마력을 절감할 수 있습니다. 연간 4,000 시간의 운영으로 첫 해에만 1,200 달러 이상의 에너지 절감 효과를 얻을 수 있습니다.
- 신규 또는 교체 용 깊은 우물 펌핑 장치를 설계하는 동안 잠수정과 수직 터빈 장치 간의 보울 및 모터 효율 및 서비스 수명의 상대적 차이를 고려하십시오. 잠수정 펌핑 시스템의 자본 투자가 거의 항상 비교 가능한 크기의 수직 터빈 유닛보다 적을지라도,보울과 모터의 결합 효율은 종종 수직 터빈 유닛에 대해 최대 10-15 포인트 더 높을 것이다. 예를 들어,300 피트에서 1,000 제곱피트를 위해 설계된 펌핑 플랜트의 경우 시간당 펌핑 비용의 차이는$1 에 달할 수 있습니다.시간당 30 달러 또는 4000 시간당$5200(50%)운영 기간. 더하여,수직 터빈 단위의 서비스 기간은 저속,모터 열 및 접근가능성 잠수 때문에 수시로 더 중대합니다. 분명히 이러한 비율이 항상 적용되는 것은 아니므로 디자이너는 이러한 요소를 사례별로 평가해야합니다.
- 수직 터빈 펌프의 경우 적어도 일년에 한 번 보울 설정을 점검하여 성능을 최적화하십시오. 세미 오픈 임펠러의 경우 앰프 또는 파워 미터를 사용하여 보울 조정을 최적화하십시오.
전기 모터 및 드라이버
- 모터: 와이어 크기 증가,전압 최적화,커패시터로 역률 향상,프리미엄 효율 모터 사용,깨끗하고 시원한 작동 환경 제공,주어진 부하에 대한 모터 마력의 디 등급은 전기적 변화만으로도 펌핑 플랜트의 효율을 5%까지 높일 수 있습니다.
- 모든 드라이버(기어 드라이브 포함):오일을 교체하고 제조업체가 권장하는 주파수 및 간격으로 그리스를 추가/교체하십시오. 제조업체 지침에 따라 오일 및 그리스 무게와 점도를 사용하십시오. 작동 중에 오일 저수지를 과도하게 채우고 낮은 수준과 높은 수준 사이의 오일 수준을 유지하지 마십시오. 물 냉각된 장치 드라이브 및 물 재킷 냉각된 엔진을 위해:물 냉각 반복을 위한 가동 그리고 최소한도 흐름율을 확인하십시오. 기어 드라이브/엔진 작동 온도를 점검하여 오일이 규정 된 수준으로 냉각되는지 확인하십시오.
- 대기 엔진의 경우:최소한 일상적인 운동 및 연간 작동 테스트를 수행하십시오. 운영 시간에 관계없이 최소한 일년에 한 번 오일을 교체하십시오. 회전 또는 그렇지 않으면 품질을 유지하기 위해 저장된 연료를 사용합니다. 필요한 경우 긴 보관 간격으로 왁싱을 방지하기 위해 왁싱 방지 품질 또는 첨가제와 함께 디젤 연료를 사용하십시오. 배터리 트리클 충전기,재킷 히터,예열 및 글로우 플러그(해당되는 경우)의 적절한 기능으로 엔진 준비 상태를 확인하십시오. 주요한 엔진을 위해:제조자에 의하여 추천된 작동 시간에 기름과 점화 플러그(가스)를 대체하십시오;지침서로 서비스를 사용하십시오. 균일 한 실린더 기능을 확인하기 위해 2 년마다 압축 및 타이밍을 수행하십시오.
- 구동선의 경우:제조업체에서 권장하는 간격으로 정렬 및 그리스 유-조인트를 점검하십시오. 벨트 드라이브 용: 적어도 일년에 한 번 벨트 장력 및 균일 한 벨트 적용을 확인하십시오. 여러 개의 브이 벨트를 단일 사문석 또는 톱니 바퀴 벨트로 교체하는 것을 고려하십시오.
가변 주파수 드라이브 및 제어 밸브
가변 속도 또는 주파수 드라이브 및 압력 변조 밸브는 에너지 절감 및 시스템 효율 향상을 위해 급속히 선호되는 방법이 되었다. 그러나,그들은 그들의 결점 및 제한 없이 이지 않습니다,그래서 디자이너는 특정한 특징을 가능한 가장 높은 효율성을 제공하고 양수 체계의 생활을 연장하기 위하여 채택하고 고려해야 합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:
- 대부분의 전자 장치와 마찬가지로,브이에프에스는 열을 신경 쓰지 않습니다. 뿐만 아니라 단위의 생활은 겪을 것입니다 그러나 운영 효율성은 또한. 이러한 이유로 적절한 환기 및 냉각을 준수해야합니다.
- 잠수정 모터 또는 모터와 드라이브(50 피트 이상)사이에 긴 케이블이 달린 다른 모터와 함께 사용할 때 반사파 전압으로 알려진 조건이 발생할 수 있습니다. 이것은 단순히 드라이브가 모터의 절연에 대한 평가보다 수백 배 높은 값에 모터에서 반송 전압의 반환 수준에 노출 될 수 있음을 의미합니다. 정류기와 같은 다양한 보호 장치는 이러한 조건을 무효화하는 데 사용되며 긴 케이블 오프셋이 있는 모든 설비에서 구현되어야 합니다.
- 브이에프디딜 사이징 시,마력뿐만 아니라 장치가 작동해야 할 실제 암페어를 고려하십시오. 잠수할 수 있는 모터가 대등한 마력 표준 모터 보다는 더 높은 현재를 당기기 때문에,마력을 위해 치수는 더 높은 현재를 충분한 예비 기능을 제공하지 않을지도 모릅니다. 많은 경우 단위 크기를 하나씩 늘리면 이러한 잠재력으로부터 보호 할 수 있습니다. 이는 개조 설치에 대한 일반적인 문제입니다.
- 수직 할로우샤프트 또는 표준 수평 모터와 같은 특정 유형의 설비는 베어링 내에 부과된 전압의 접지 루프 또는 아크가 발생할 수 있습니다. 이 발생으로부터 보호하기 위해 다양한 방법이 있지만 가장 신뢰할 수있는 방법은 드라이브와 모터의 효과적이고 완전한 접지 및 접합을 포함합니다.
- 신규 또는 개조된 브이에프에디션 어플리케이션의 경우,속도 감소가 선택된 펌프 곡선과 일치하고 에너지 절감이 감소된 속도로 적용되는지 확인합니다. 가파른 펌프 곡선은 일반적으로 인라인 압력 제어 밸브를 사용하는 것보다 더 보증되고 유리합니다. 감소된 흐름율에 에너지 절약의 고차는 인라인 압력 통제 벨브가 편평한 곡선을 가진 펌프에 적용될 때 마력이 흐름율에 있는 상응하는 하락에 떨어지기 경향이 있기 때문에 보통 생길 것입니다.
펌프 설계 소프트웨어 사용
컴퓨터 모델링 기술이 지속적으로 개선되고 일상 생활에 적용됨에 따라 펌프 선택 프로그램의 사용을 고려할 필요성도 증가합니다. 나의 조사에 의하여,현재 5 개의 일반적인 펌프 선택 소프트웨어 선택 및 무수한 제조자 선택 프로그램이 있다.
카탈로그에서 펌프를 선택하고 제조업체 곡선을 사용하여 항상 절단 및 건조 된 구식 타이머 였지만,지난 10 년 동안 선택 프로그램의 사용이 크게 증가했으며,특히 가변 유량 및 헤드 조건을 갖춘 더 많은 펌핑 시스템을 설계하고 있습니다.
광고하려는 의도는 없지만 엔지니어드소프트웨어가 개발한 펌프플로 소프트웨어에 매우 만족하고 작업하고 있습니다. 이 소프트웨어는 용량과 헤드의 설계 조건을 입력하거나 직접 특정 펌프 모델을 참조하여 다양한 펌프의 선택을 할 수있는 방법에 만족하고 있습니다.
나는 다른 많은 우수한 펌프 선택 소프트웨어 프로그램을 사용할 수 있습니다 알고 있지만,나는 나를 위해 작동 할 때 뭔가를 고수하는 것을 선호 공룡 중 하나입니다(이것은 내가 40 년 동안 결혼 한 것과 같은 이유입니다!).
다른 제조업체의 펌프를 비교할 수있는 프로그램 외에도 거의 모든 펌프 제조업체는 자체 선택 프로그램을 가지고 있거나 펌프 플로,펌프 칼크 또는 펌프베이스와 같은 펌프 선택 소프트웨어의 일부입니다. 대부분의 선택 프로그램은 다중 속도 평가,효율성 및 마력 비교,펌프 곡선 제한 및 효율 및 마력 드로우의 적절한 변화와 함께 다양한 트림 및 스테이지가있는 선택을 가능하게하며,각각 물 펌핑 시스템을 적절하게 설계하는 데 중요한 매개 변수입니다.
이러한 유형의 기능은 우물 펌프의 선택 속도를 높일뿐만 아니라 다른 모델과 브랜드의 정확성과 비교에 도움이되며 컴퓨터에서 생성 된 출력물과 곡선은 한때 수작업으로 제작 한 유형보다 더 잘 보입니다. 펌프 선택 소프트웨어의 사용은 아마 국내 우물 펌프로 효율적이고 필요하지 않지만,나는 진심으로 더 큰 잠수정 및 수직 터빈 잘 부스터 펌프이 기술의 사용을 권장합니다.
단위 또는 구성 요소 대. 시스템 효율성
효율성의 화두가 점점 더 많은 빈도로 우리의 일상 생활에 크리프 계속,우리는 우리의 고객의 중요한 운영 비용을 절감 할뿐만 아니라 우리의 세계의 제한된 천연 자원을 보존하는 방법으로 적은 에너지에 대한 더 많은 작업을 압박의 중요성을 물 시스템 설계자로 인식해야합니다.
이러한 노력을 지원할 수 있는 여러 가지 방법 중 하나는 시스템 및 구성 요소 효율성을 평가하고 개선하는 것입니다.
시스템 효율은 전반적인 효율성과 운영 비용에 가장 분명하고 명백한 기여자이며,우리가 일반적으로 가장 우려하는 것입니다. 토착 물 시스템에서는,그것은 일반적으로 와이어 물 또는 펌핑 공장 효율이라고합니다. 전체 시스템 내의 개별 손실로 구성된 순 효율성이 함께 최종 플랜트 효율성을 창출합니다.
한편,구성 요소 효율으로도 알려진 단위 효율은 더 큰 그룹화된 시스템 내에서 하나의 특정 또는 개별 요소의 상대적 효율이다. 그것은 펌프,드라이버,또는 전송 효율,또는 임펠러 내의 내부 유압 손실 또는 다단 수직 터빈 펌프에서 한 단계에 대한 베어링 마찰과 같은 전체 장치 내의 단일 구성 요소의 효율 일 수 있으며,이는 각각 전체 보울 효율의 별도 부분입니다.
많은 사람들이 시스템 효율성이 유일한 중요한 요소라고 생각하지만,나는 동의하지 않는다. 많은 경우에 단위 또는 구성 요소 효율 증분 개선을 사용 하 여 훨씬 더 비용 효과적인 다음 전체 시스템의 도매 변경 될 수 있습니다. 이것이 펌프 효율을 높이는 방법으로 임펠러 백필,연마 또는 보울 라이닝과 같은 저렴한 비용이지만 효과적인 방법을 사용하는 이유입니다.
다른 예는 다음과 같습니다: 100 마력으로 개조해서,표준 효율성 전동기에서 1800 분당 회전수 우수한 효율성은 대략 93%에서 94.5%에 완전 부하 효율성을 증가할 것입니다. 전체로드 조건에서,이 증분 개선은 연간 3000 작업 시간을 곱하면 3820 킬로와트/시간의 전력 절감 효과를 초래할 1.27 킬로와트까지 절약 할 수 있습니다.
이러한 유형의 절감은 50 마력(브레이크 마력)의 부하에서 75%에서 최대 83%의 보울 효율을 개선하면 최대 6.42 마력을 절약 할 수있는 보울 개조로도 가능합니다.
이러한 입증된 에너지 절감을 입증할 때에도,많은 경우,특히 관개 환경에서 고객은 부품 교체에 비해 전체 시스템 교체 또는 업그레이드 비용을 투자하지 않는 경우가 많습니다. 단위 또는 구성 요소의 개별 효율성을 테스트하고 평가 한 다음 이러한 특정 요소의 교체 또는 수리를 권장하는 것은 종종 전체 시스템 교체보다 고객의 예산에 더 도움이됩니다.
당신은 여전히 비즈니스 및 판매를 생성뿐만 아니라 가능성이 결국 고객에게 진짜 돈을 절약의 만족을해야합니다.
결론
매년 전력 비용이 계속 증가함에 따라 펌핑 시스템의 각 품목의 효율성을 완전히 고려할 필요성도 계속 증가 할 것입니다. 이 칼럼의 목적은 우리의 세계에서 효율성이 얼마나 중요한지 상기시키는 것입니다. 동시에 양수 체계의 효과를 보존하고 있는 동안 너가 다만 조금 생각에 그것을 개량할 수 있는 방법 있는다.
아무리 하찮은 것처럼 보일 수 있습니다 모든 가능성을 고려,당신은 그들이 단지 당신과 당신의 고객을 위해 실제 배당금을 제공 할 수 있습니다 찾을 수 있습니다.
다음 달까지,안전하고 똑똑한 일.1979 년,오레곤 주 살렘 컨설팅의 수석 엔지니어입니다. 그는 엔지니어링 및 비즈니스 관리를 전문으로하는 물 우물 사업 분야에서 40 년 이상의 경험을 가지고 있습니다. 그는 도달 할 수 있습니다 [email protected].