بهبود راندمان پمپ

[MTHAMID2]

ررسي سيستم
در طراحي يك سيستم پمپاژ چنانچه صرفه جويي انرژي مد نظر باشد ، پمپها بايد مورد توجه خاصي قرار گيرند.علاوه بر اين ، ساير نكات مهم عبارت خواهنداز:

-ديگ آبگرم ، چيلر يا مبدل حرارتي

-طرح وقطر لوله ها

-افت فشار شيرها

-راندمان تشعشعي

-درجه حرارت آب (درمورد سيستمهاي گرمايش) ؛ که برای کاهش هزینه های سرمایش وگرمایش باید با درجه حرارت خارج تغییر یابد .

-راندمان موتور اندازه پمپ واستفاده از کنترلهای دورمتغیر

-نقطه کاری

اتلاف انرژی در پمپ ناشی از افت فشار لوله کشی واتصالات مبدلهای حرارتی ،کویلهای سرمایش وگرمایش ،شیرهای موازنه وکنترل می باشد.در صورت کاهش افت فشار ، اندازه پمپ را می توان کاهش داد ودر مصرف انرژی صرفه جویی نمود.
بطور مثال بجای استفاده از شیرهای کنترل دووضعیتی (روشن/خاموش)وشیرهای موازنه ، می توان لوله کشی را بصورت آرایش اولیه /ثانویه طراحی نمود به گونه ای که کویل در مدار ثانویه قرار گرفته ویک پمپ با مصرف انرژی پایین در موقع لوزوم وارد مدار شود.
پمپ گردش اصلی مدار اولیه مصرف انرژی کمی خواهد داشت ،چون نباید افت فشار ناشی از شیرهای کنترل را جبران نماید.

-عوامل موثر روی راندمان پمپ

اغلب سازندگان پمپای گریز از مرکز (سانتریفوژ) عملکرد پمپ را بر مبنای پمپاژآب با دمای 68 درجه فارنهایت تعیین می نمایند.مهمترین عوامل موثر روی راندمان پمپ گریز از مرکز عبارتند از :
سرعت مخصوص ،اندازه پمپ ،ارتفاع مکش مثبت خالص موجود ومورد نیاز ،لزجت(ویسکوزیته)سیال ،درجه حرارت ،چگالی مخصوص ونوع پمپ.انیستیتوی هیدرولیک منحنی راندمان بسیاری از پمپها را به ازای تغییر سرعت مخصوص تهیه نموده است(شکل1).

سرعت مخصوص یک عدد بدون بعد است که از فرمول زیر محاسبه می گردد:

N×Q0.5÷H0.75

که در آن:

N:دور در دقیقه

Q: دبی ، گالن در دقیقه

H:ارتفاع ،فوت آب

سرعت مخصوص یک پمپ گردشی به ظرفیت20 گالن در دقیقه وارتفاع 20 فوت گالن در دقیقه وارتفاع 20 فوت در 1725 دور در دقیقه برابر با 816 بوده وسرعت مخصوص یک پمپ با ظرفیت 5000گالن در دقیقه و ارتفاع 150 فوت در 1750 دور در دقیقه برابر با 2887 است.
راندمان پمپ در سرعت مخصوص بهینه 816 با ضریب تصحیح 5 درصد معادل 30 درصد است .راندمان پیش بینی شده 30 درصد منهای 5 درصد معادل 25 درصد خواهد بود.انحراف طبیعی ±16 درصد است.
در نتیجه راندمان قابل پیش بینی برای چنین پمپی 9تا14 درصد خواهد بود.راندمان پمپ دومی با دبی وارتفاع زیاد بدون ضریب تصحیح حدود 89 درصدا ست.انحراف از راندمان قابل دسترسی حدود 3 درصد خواهد بود .
ازاین محاسبات می توان نتیجه گرفت که راندمان پمپهای با دبی وارتفاع پایین ، کم وراندمان پمپ ودبی با ارتفاع بالا ، زیاد می باشد.در پمپهای با سرعت مخصوص بالا ،مقدار انحراف به مراتب کوچکتر خواهد بود .

عوامل موثر روی انحراف از راندمان قابل دسترسی عبارتند از :
زبری سطح ؛ لقی های داخلی ؛ تلفات مکانیکی اجزایی از قبیل یاتاقانها ، کاسه نمدها ، آب بندهای مکانیکی ، پکینگها ؛ سرعت زیاد در مکش پمپ ؛اصلاح با تراش پروانه ؛ ولزجت سیال.پمپهای با سرعت مخصوص پایین تحت تاثیرعواملی چون زبری سطحی ، لقی های داخلی وتلفات مکانیکی وپمپهای با سرعت مخصوص بالا اغلب تحت تاثیر عواملی مانند سرعت بالا در مکش ، تراش پروانه ولزجت قرار می گیرند.

پمپهای گریز از مرکز ونقطه بیشترین راندمان

نقطه بیشترین راندمان (BEP) به نقطه ای اطلاق می شود که در آن ارتفاع ، ظرفیت وسرعت طراحی برای دستیابی به راندمان بهینه در نظر گرفت هشده اند.پمپ باید به گونه ای انتخاب شود که همیشه در نزدیکی نقطه بیشترین راندمان در حال کار باشد.
کار پمپ در شرایط بالاتر یا پایین تر از این نقطه باعث کاهش راندمان کاری شده ودر اثر افزایش بار محوری وبار شعاعی ، تنش اضافی روی محور ویاتاقان پمپ وارد می شود.دبی های بالاتر ، ارتفاع مکش وارد می شود.دبی های بالاتر ، ارتفاع مکش مثبت خالص مورد نیاز را افزایش داده وامکان دارد باعث سایش ناشی از پدیده کاویتاسیون و سروصدا وارتعاشات ناشی از آن شوند .

پمپها دستگاهایی با گشتاور متغیر بوده که از قوانین تشابه پیروی می کنند.به کمک قوانین تشابه تغییرات در عملکرد ناشی از تغییر سرعت یا قطر پروانه قابل پیش بینی می باشند.اگر عملکرد پمپ بیشتر از میزان مورد نیاز باشد ، با استفاده از محرکهای سرعت متغیر یا تطابق تراش پروانه با مقاومت سیستم می توان در مصرف انرژی صرفه جویی نمود.خفگی (تروتلینگ)باعث افزایش مقاومت سیستم می شود ، اما مانند کاهش سرعت یا قطر پروانه تاثیر گذار نمی باشد.قوانین تشابه عبارتند از :

Rpm2÷ Rpm1)×gpm=gpm2 )


Rpm2÷ Rpm1)2×H1= H2 )

Rpm2÷ Rpm1)3×bhp1=bhp2 )

که در آن :

Bhp= توان ترمزی

در فرمول آخر می توان دید که توان ترمزی با مکعب نسبت سرعت تغییر می کند که باعث صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی به ازای تغییرا ت ناچیز سرعت می شود کاهش قطر پروانه از عوامل فوق تبعیت می کند

کاهش قطر پروانه باعث پایین آمدن ارتفاع ، دبی وتوان ترمزی می شود .هرچه قطر پروانه از مقدار اسمی حداکثر آن کمتر می شود ، کاهش بیشتری در راندمان حاصل می گردد.هرچند به دلیل ارتفاع کمتر ، این کاهش راندمان در اثر کم شدن توان پمپ جبران می شود.

توان ترمزی به صورت زير محاسبه می گردد:

(3960× راندمان پمپ)÷چگالی مخصوص آب× Q×F

برای پیش بینی هزینه های جاری باید ضریب راندمان موتور الکتریکی محرک پمپ را در محاسبات منظور نمود:

(کیلو وات )قدرت پمپ=(راندمان موتور)÷0.746×bhp(توان ترمزی)

لازم به ذکر است که چگالی مخصوص سیالات غیر از آب روی توان ترمزی تاثیر گذار می باشد.

در سیستمهای سرمایش وگرمایش که برای مدت کمی در طول روز تحت بار کامل کار می کنند از نظر صرفه جویی انرژی تغییر سرعت پمپ تاثیر بیشتری نسبت به تغییر چند درصدی راندمان پمپ دارد.مرحله بندی پمپای با ظرفیت متفاوت نیز به جای استفاده از یک پمپ بزرگ می تواند روش مقرون به صرف موثری باشد.

-لزجت سیالات

لزجت سیالات تاثیر مهمی روی راندمان وعملکرد پمپ دارد.همچنین اثر قابل توجهی روی افت فشار وشدت انتقال حرارت دارد. طراحان سیستم باید دبی وارتفاع واقعی مورد نیاز سیستمهایی که با سیالاتی غیر از آب کار می کنند را به سازندگان پمپ ارائه دهند.

بسیاری از کتابهای راهنمای مهندسی دارای جداول ونمودارهایی برای محاسبه افت فشار در لوله ها واتصالات می باشند.کتاب اطلاعات مهندسی انیستیتوی هیدرولیک ([تنها کاربران عضو میتوانند لینک ها را مشاهده کنند. ]) حاوی اطلاعات بسیار بیشتری در مورد سیالات وروشهای محاسبه افت فشار است.

در صورتی که دبی ؛ مقاومت (ارتفاع) درجه حرارت ، نوع ویا مخلوط آب وسیال دیگری با غلظت معین محاسبه شده باشد ؛ می توان اندازه پمپ ، جنس وموتور را انتخاب نمود .معمولا پمپهای گریز از مرکز برای پمپاژ سیالاتی با لزجهای زیر 3000 اس اس یو10 (660سانتی استوک) بکار می روند.
گرچه این پمپها قادر به پمپاژ مایعاتی با لزجتهای حداقل 15000 اس اس یو(3300 سانتی استوک) نیز می باشند.هرچه لزجت بالاتر رود ، ظرفیت ، ارتفاع وراندمان پمپ بیشتر کاهش می یابد.

تاثیرات لزجت روی عملکرد پمپهای گریز از مرکز که در نقطه بیشترین راندمان کار می کنند را می توان در جدول 1 مشاهده نمود.در استانداردANSI/HI9.6.7 تحت عنوان "تاثیر لزجت مایعات روی عملکرد یک پمپ میزان بسیار دقیقتر از گذشته میسر شده است.

-پمپاژ با سرعت متغیر

اغلب سیستمهای تاسیسات برای سرمایش ساختمانها در گرمترین روزهای سال وگرمایش آنها در سردترین روزهای سال طراحی می شوند.اگر چنین باشد یک سیستم تاسیسات باید فقط در 10 روز از گرمترین یا سردترین روزهای سال در بار کامل کار کند وبرای صرفه جویی در مصرف انرژی باید در سایر ایام سال با بار کمتر در حال کار باشد.

موتورهای سرعت متغیر(VFD) می توانند برای کاهش سرعت وتوان مصرفی پمپ در بارهای جزئی مورد استفاده قرار گیرند.بعنوان مثال در صورت استفاده از موتور سرعت متغیر در دبی اسمی 80 در صد ؛ توان مصرفی به 50 درصد کاهش می یابد(شکل3).

نه تنها استفاده از موتورهای سرعت متغیر برای کنترل سیستمهای تاسیسات باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود ، بلکه در بسیاری از موارد کاربرد موتورهای سرعت متغیر ؛ دوره بازگشت سرمایه کمتر از 12 ماه می باشد ضمن اینکه باعث افزایش آسایش ساکنین ساختمان وکاهش هزینه های راهبری وتعمیر ونگهداری نیز خواهد شد.

[RM10]

ممنون مهندس جان اما در صورت امکان مطالب را خلاصه کنید