在欧盟,工厂的能耗几乎占到全部能耗的一半,根据德国电子电气制造商协会(ZVEI)的统计,这其中超过2/3的能源是被泵、压缩机和风机所消耗的。而肯富来水泵厂发现泵系统的能耗约占工厂能源需求的30%。大部分泵制造商声称能够提供更高效的泵产品,以应对有关组织提出的减少碳排放的要求,满足最终用户降低制造加工成本的愿望。
没有任何一种单一的解决方案或答案能提高泵的工作效率,因为从泵的安装到投入运行之后,会有许多因素影响其性能。肯富来水泵认为泵制造商现在所能做的就是研发一种节能泵系统,在其中应用最佳数量的节能装置和元件。此外,还可以帮助客户选择合适泵。
近年来,高效节能的电动机或能效问题的一个重要方面,引起了业界的广泛关注。根据IEC 60034-30 3008的规定,可以将标准化电动机按照能效分为三个等级,分别是IEI级标准效率电动机(相当于EFF2),IE2高效率电动机(相当于EFF1)以及IE3超高效率电动机。这些等级适用于0.75~375kw功率的2、4、6极异步电动机。IEC 60034-30标准涉及几乎所有电动机,只有两种例外情况,一种是仅用于变频器操作的电动机,另一种是完全集成到机械中的电动机(无法单独对它们进行测试)。
使用IE2(EFF1)级电动机能够改善能耗情况,使总能效平均提高3.5%。但是,只有当其他相关节能措施都得以实施时,采用高效率节能的电动机才能真正发挥节能的作用。如果泵的工作状态远离其最佳效率点,则采用任何高效率节能的电动机都无法达到合理的能耗等级。
凯士比(KSB)公司Daniel Gonterman指出,要想找到最高节能的泵安装型式,需要从以下五个方面着手:
一、在选泵之前,泵制造商或供应商应该全面了解用户的应用。在需要替换泵的情况下,应该深入分析现有的泵是如何工作的。
使泵与应用相匹配是最重要的一点,分析泵在现有应用中的性能是泵选择过程中必不可少的一项内容。“从我们多年来与用户讨论负荷曲线图的经验来看,实际上很多用户并不了解泵是如何工作的”。Daniel Gonterman说,“很多用户告诉我们,他们所用泵的规格超过了实际需求,所以没有准确的数据”。
在很多应用中,特别是需要大量小功率泵的场合中,进行这样的深入分析并不现实。在需要更换泵的情况下,用户往往不愿意考虑其他的替代方案。针对这类情况,KSB公司研发出了一种叫做泵测量仪(pumpmeter)的监测装置(见图),它能够测量入口压力、出口压力、压差、扬程,通过计算这些数据,能够绘出表明工作范围的泵特性曲线,以及泵的负荷曲线图,泵供应商和用户从中能够判断现有的泵是否在高效率运转,并且一眼就看出泵的运转是否节省成本,泵的可用性是否受到影响。该监测装置代替了泵上游和下游的压力计、为实现控制功能所需要的压力传送器以及其他所有额外的监测设备。
二、应该针对具体应用为泵选择最合适的材料和规格。仅仅为了保险而选用过大的泵是许多用户常犯的错误,同时也是造成能耗过大的最主要原因之一。
三、必须重视液压元件的效率,它们必须与性能要求准确匹配,叶轮直径就是会影响性能的一个具体例子。过大的叶轮浪费能源,所以,调整叶轮直径的外缘使刚好满足系统所要求的流量,能够节省10%的能源,还有利于降低泵维护成本,延长其使用寿命。同时,阀门的液压效率也相当重要,因为压力损失会影响泵的性能。
四、迄今为止,调节泵的转速是节能效果最好的一种措施,但是在很多行业的制造加工实践中,往往做不到使功率输入与实际需求完全匹配。现在有一些解决方案能够根据需要来调节泵的转速。使用变速驱动器可以提高动态的压力补偿,有利于在低流量情况下节省部分能源。使用节流阀是另一种方法。变速驱动器能够使功耗减少多达60%,KSB公司制造加工的机动式泵驱动器(punp Drive)还允许增加变频器,可用来对现有设备进行改装。
五、最佳能效取决于所用电动机的类型。使用IE2(EFF1)级电动机将增大电动机效率。欧盟要求从2011年6月开始必须使用这类电动机。从2015年1月开始,额定功率在7.7~375kw的电动机的能效不低于IE3级,或者达到IE2级且装有变速驱动器。IE4级(超高效率)电动机有望在2017年引入。
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