Hiệu suất của máy bơm đa tầng theo chiều dọc được xác định bởi điểm hoạt động của hệ thống toàn bộ, chứ không phải chỉ dựa vào nhãn hiệu của máy bơm. Một máy bơm có thể đạt hiệu suất đỉnh hấp dẫn trên đường cong của nó nhưng lại tiêu thụ năng lượng không cần thiết khi quá tải, bị giảm áp suất, vận hành quá xa điểm hiệu suất tối ưu hoặc được kết nối với mạng ống dẫn có tổn thất cao. Để giảm lượng tiêu thụ năng lượng, hãy đo lưu lượng thực tế, áp suất hút và xả, công suất động cơ và số giờ hoạt động; so sánh các giá trị đó với đường cong của máy bơm và cấu hình nhu cầu của tòa nhà. Sau đó, giải quyết các vấn đề như mất nước tiêu chuẩn, dàn áp lực, điều khiển tốc độ, hao mòn và bảo trì. Đừng cho rằng việc thay thế động cơ hoặc lắp thêm động cơ sẽ giải quyết được sự không tương thích thủy lực.
Phân tách hiệu suất bơm với hiệu suất hệ thống
Hiệu suất thủy lực của máy bơm mô tả mức năng lượng thủy lực được chuyển đổi thành năng lượng nước hữu ích ở một lưu lượng và áp suất cụ thể. Hiệu suất động cơ mô tả quá trình chuyển đổi từ đầu vào điện thành năng lượng thủy lực. Các tổn thất về động cơ, khớp nối và điều khiển cũng có thể là vấn đề. Hiệu suất hệ thống xem xét liệu nước có được cung cấp với lưu lượng và áp suất thực sự cần thiết hay không. Một máy bơm hiệu quả cao có thể là một phần của một hệ thống lãng phí nếu van điều tiết thải ra áp suất dư thừa hoặc nước đi qua lại liên tục vào một bể chứa.
Bộ Năng lượng Hoa Kỳ Sổ tay về hệ thống bơm Nhấn mạnh vào đường cong hệ thống được cài đặt và điểm hiệu suất tối ưu của máy bơm. DOE Trang thông tin về hệ thống bơm dẫn đến việc giảm lượng nước bị thất thoát qua đường ống và van, sửa chữa các máy bơm quá khổ và khôi phục lại khoảng cách giữa các bộ phận bên trong. Các nguyên tắc này áp dụng cho các máy bơm nhiều tầng đứng, nhưng mức tiết kiệm thực tế phải được tính toán dựa trên mô hình và chu kỳ hoạt động đã chọn.
The Sản phẩm BorraPumps CDL(F) đa tầng đứng là một tài liệu tham khảo về sản phẩm cho cuộc thảo luận này, trong bối cảnh tổng thể hơn. Dòng sản phẩm tăng áp cấp nước. Thân bơm bằng thép không gỉ và động cơ gắn trên đỉnh không tạo ra hiệu suất cụ thể, số tầng, cấp chất liệu hoặc tốc độ cho phép. Xin vui lòng lấy dữ liệu đường cong và thông số động cơ của nhà sản xuất hiện tại để có được cấu hình chính xác cần xem xét.
Tìm điểm hoạt động thực sự
Đo lưu lượng, áp suất hút, áp suất xả và công suất điện khi mức tiêu thụ ở mức thấp, bình thường và cao điểm. Tính toán độ cao chênh lệch của máy bơm sau khi tính đến độ cao và sự khác biệt về tốc độ của thiết bị đo nếu có vật liệu. Phân tích tọa độ trên đường cong của máy bơm đã chọn. Một máy bơm có nhiều giờ hoạt động ở phía bên trái điểm hiệu suất tối ưu có thể quá lớn đối với mức tiêu thụ bình thường, ngay cả khi đáp ứng được công suất tối đa theo thiết kế. Một máy bơm hoạt động ở phía bên phải có thể thiếu độ cao và tiêu thụ quá nhiều dòng điện hoặc đi vào vùng hoạt động không phù hợp.
Không nên đánh giá lưu lượng chỉ dựa vào áp suất. Sự thay đổi của van điều khiển, máy bơm song song hoặc điều kiện đầu vào có thể làm thay đổi điểm hoạt động. Nếu có thể, hãy sử dụng đồng hồ đo có độ chính xác cao hoặc đo lưu lượng tạm thời để bảo vệ. Ghi lại danh sách các máy bơm đang hoạt động và xem liệu van xả hoặc van giảm áp đang mở hay không. Hướng dẫn lựa chọn máy bơm đa tầng dọc Nó có thể giúp kết nối điểm làm việc với máy bơm ứng viên, trong khi bài viết này tập trung vào năng lượng sau khi biết được công suất làm việc.
Hiểu được điểm hiệu suất tối ưu và phạm vi hoạt động
Điểm hiệu suất tối ưu, hoặc BEP, là lưu lượng mà tại đó hiệu suất thủy lực của máy bơm đạt mức tối đa đối với tốc độ và cánh bơm nhất định. Hướng dẫn về điểm hoạt động của hệ thống bơm Giải thích cách các đường cong của máy bơm và hệ thống giao nhau và tại sao điểm đó nên được kiểm tra gần vùng hoạt động hiệu quả. BEP không phải là điểm duy nhất mà hệ thống phải chiếm giữ tại mọi thời điểm, nhưng nó là một điểm tham chiếu hữu ích. Nhà sản xuất có thể chỉ định một vùng hoạt động ưu tiên và lưu lượng liên tục tối thiểu. Những giới hạn này bảo vệ độ tin cậy cũng như hiệu quả. Việc vận hành gần van xả có thể gây ra việc tái lưu lượng, tạo nhiệt, tiếng ồn và căng thẳng ở các bộ phận kín; việc vận hành quá xa có thể làm tăng sự hình thành cavitation hoặc tải động cơ.
Máy bơm đa giai đoạn tăng áp lực qua từng giai đoạn. Nhiều giai đoạn có thể đáp ứng được công suất cao, nhưng chỉ số số lượng giai đoạn không thể dự đoán hiệu suất. Đường kính cánh bơm, thiết kế bộ khuếch tán, tốc độ dòng chảy cụ thể, tốc độ dòng chảy, khoảng cách giữa các phần tiếp xúc, tính chất của chất lỏng và điểm lựa chọn đều có ảnh hưởng. Khi so sánh hai mẫu máy, hãy yêu cầu biểu đồ hiệu suất ở cùng lưu lượng và áp suất cần thiết. Một mẫu máy nhỏ hơn ở vùng hiệu suất cao có thể vượt trội hơn một thiết bị lớn hơn, vốn thường phải hoạt động ở tốc độ thấp trong phần lớn thời gian.
Định lượng sự mất mát đầu do có thể tránh được
Mọi sự giảm áp suất không cần thiết đều làm tăng thêm công việc. Kiểm tra đường kính ống dẫn, đường chạy dài, các phụ kiện sắc cạnh, các bộ lọc, các van cách ly đóng một phần, van kiểm tra và các thiết bị giảm áp suất. Đo áp suất trước và sau khi vận hành các bộ phận nghi ngờ tại lưu lượng đại diện. Một bộ lọc sạch có thể bị giảm áp suất một chút, trong khi một bộ lọc tắc có thể tiêu thụ lượng nước lớn; không nên thay thế máy bơm trước khi kiểm tra nó. Việc tăng kích thước ống dẫn hoặc giảm số lượng phụ kiện có thể đôi khi làm giảm lượng áp suất cần thiết của máy bơm, tuy nhiên chi phí xây dựng và giới hạn tốc độ phải được cân nhắc.
The Bài viết về tính toán đầu tăng áp cho thấy cách mà độ cao tĩnh và ma sát phụ thuộc vào lưu lượng kết hợp với nhau. Độ cao tĩnh không biến mất khi tốc độ giảm, vì vậy chỉ dựa vào các ước tính theo định luật tương hợp có thể làm tăng quá mức mức tiết kiệm năng lượng trong hệ thống có độ cao tĩnh cao. Hãy tính lại điểm vận hành nơi đường cong bơm tốc độ thấp gặp đường cong hệ thống thực tế. Sách hướng dẫn của DOE có đề cập đến sự khác biệt này khi đánh giá việc bơm tốc độ thay đổi.
| Quan sát | Hiệu ứng năng lượng có thể xảy ra | Việc đo lường để thực hiện | Các hành động tiềm năng |
|---|---|---|---|
| Van xả thường bị nghẽn | Máy bơm tạo ra đầu bơm bị mất đi một cách cố ý | Áp suất trong van khi dòng chảy bình thường | Khảo sát lại quy mô máy bơm hoặc chiến lược điều khiển |
| Bypass được mở trong thời gian dài | Nước được bơm mà không có hiệu quả sử dụng. | Giảm lưu lượng và thời gian chạy | Thiết kế lưu lượng và phân phối đúng quy cách |
| Giảm áp suất của bộ lọc đang tăng lên | Cần thêm đầu cẩu để vận chuyển cùng một đơn hàng. | Áp suất khác biệt ở lưu lượng tương đương | Làm sạch hoặc sửa chữa bộ lọc |
| Một số máy bơm hoạt động ở tải nhẹ | Mỗi khu vực có thể không hiệu quả | Áp suất và lượng nước đầu vào của mỗi máy bơm hoạt động | Đánh giá về tùy chọn dàn xếp và bơm cắt |
| Độ dòng động cơ cao với lưu lượng hữu dụng thấp | Có thể có sự không tương thích về hệ thống thủy lực hoặc cơ học | Sức chảy, tốc độ dòng chảy, độ cao, tốc độ và độ rung | Kiểm tra điểm hoạt động và điều kiện hoạt động |
| Áo bảo hộ giảm thiểu sự va đập vào đầu | Có thể cần thêm thời gian chạy hoặc tốc độ cao hơn | Đường cong xu hướng so với đường cơ sở | Kiểm tra các khe hở và các bộ phận |
Bảng này không phải là tuyên bố về mức tiết kiệm cố định. Hãy ghi lại các phép đo trước và sau khi thực hiện thay đổi theo nhu cầu tương tự. Một máy bơm có vẻ ít hiệu quả hơn có thể đơn giản là đang vận hành ở áp suất hoặc lưu lượng khác nhau.
Hãy chọn chế độ staging và điều khiển tốc độ một cách cẩn thận
Nếu nhu cầu thay đổi rất nhiều, một số máy bơm nhỏ hơn hoặc một hệ thống điều chỉnh tốc độ có thể giúp giữ điểm hoạt động gần hơn với công suất sử dụng hữu ích. Việc điều chỉnh phải dựa trên các đường cong kết hợp và phân phối nhu cầu. Máy bơm thứ hai nên được khởi động khi máy bơm đầu tiên không còn đáp ứng được mục tiêu áp suất ở lưu lượng yêu cầu nữa, chứ không chỉ sau một khoảng thời gian cố định đã qua. hướng dẫn sử dụng hai máy bơm so với ba máy bơm giải thích sự khác biệt giữa các bước chuẩn bị và tính dự phòng.
Bộ truyền động tần số biến đổi thay đổi tốc độ của máy bơm và có thể giảm lượng nước bị lãng phí trong một số hệ thống. Tuy nhiên, nó không đảm bảo được tiết kiệm: ở lưu lượng rất thấp, động cơ, bộ truyền động và máy bơm có thể hoạt động kém và độ nâng tĩnh cao có thể hạn chế việc giảm tốc độ. Xác nhận lưu lượng tối thiểu, hệ thống làm mát động cơ, tốc độ tối đa và phản hồi ổn định của cảm biến. Hướng dẫn lựa chọn bộ tăng tốc VFD bao gồm các đầu vào về điện và điều khiển. So sánh đầu vào toàn hệ thống tại một số điểm hoạt động trước khi chọn hệ thống truyền động chỉ dựa trên ước tính theo định luật tương đồng.
Kiểm tra tổn thất động cơ và truyền động
Hãy đọc kỹ thông tin nhãn hiệu động cơ và hiệu suất. Một động cơ hiệu suất cao có thể giúp ích khi máy bơm hoạt động nhiều giờ, nhưng lợi ích của nó sẽ bị hạn chế nếu hệ thống thủy lực tiêu hao nhiều năng lượng hơn do đầu bơm cao hơn dự kiến. Bộ truyền động sẽ thêm vào các tổn thất riêng và có thể làm tăng nhiệt độ động cơ. Hãy đánh giá hiệu suất kết hợp giữa dây dẫn và nước ở các điểm tải dự kiến, không chỉ dựa vào hiệu suất động cơ ở mức cao nhất. Nếu có nhiều động cơ, hãy so sánh số giờ hoạt động thực tế và công suất của chúng.
Chỉ riêng dòng điện không phải là thước đo năng lượng hoàn chỉnh. Hãy ghi lại điện áp, dòng điện, hệ số công suất, công suất thực, tốc độ và thời gian hoạt động bằng các dụng cụ phù hợp và đội ngũ nhân viên có trình độ. Dòng điện quá thấp có thể là dấu hiệu của lưu lượng thấp, trạng thái hoạt động không ổn định hoặc điểm hoạt động khác; đây không phải là bằng chứng tự động về hiệu suất. Không bao giờ mở bảng điều khiển để thu thập dữ liệu mà không tuân thủ quy trình an toàn điện tại công trường.
Tính đến mức hao mòn và điều kiện nước
Hư hỏng do ăn mòn, bám bẩn và độ giãn cách quá mức có thể làm giảm hiệu suất thủy lực. Rò rỉ seal cũng có thể cho thấy hoạt động ngoài phạm vi phù hợp, mặc dù seal có thể bị hỏng vì các nguyên nhân khác. Xu hướng dòng chảy, đầu bơm, độ rung, nhiệt độ và đầu vào so với chuẩn vận hành. Nếu nhiệm vụ đã thay đổi, máy bơm đã bị mòn và máy bơm được chọn không phù hợp có thể trông tương tự nhau cho đến khi kiểm tra đường cong và điều kiện vận hành. Hướng dẫn định cỡ nhiều giai đoạn theo chiều dọc Giúp phân biệt sự lựa chọn công suất không chính xác với tình trạng hư hỏng của máy bơm đã phù hợp với công suất đó.
Kiểm tra nhiệt độ, mật độ, độ nhớt và độ rắn của chất lỏng so với giới hạn được ghi trong tài liệu của máy bơm. Đường cong hiệu suất của máy bơm không nhất thiết phải thể hiện chính xác chất lỏng khác. Điều kiện của van và đường ống cũng có thể thay đổi: một van bị để lại một phần mở sau khi bảo trì sẽ thay đổi đường cong hệ thống mà không làm thay đổi chính máy bơm. Xác nhận lại vòng quay, việc thông hơi và điều kiện đầu vào sau khi bảo trì.
Xây dựng một đánh giá đơn giản về năng lượng
Lưu tập dữ liệu về cấu hình công suất đại diện thay vì chỉ ghi lại một giá trị tại một thời điểm. Đối với mỗi dải hoạt động, ghi lại lưu lượng, tổng độ cao đầu ra, công suất đầu vào thực tế, số lượng máy bơm, tốc độ hoặc giai đoạn hoạt động, và tổng số giờ hoạt động hàng năm. Năng lượng cho dải hoạt động đó được tính bằng công suất đầu vào nhân với số giờ hoạt động. So sánh các dải hoạt động và so sánh các cấu hình thay thế dựa trên cùng một lưu lượng và áp suất được cung cấp. Bao gồm các chi phí bảo trì, điều khiển và các nhu cầu dự phòng trong quá trình so sánh vòng đời.
Nếu số liệu còn hạn chế, hãy ghi nhãn các ước tính một cách rõ ràng và kiểm tra các giả định có ảnh hưởng nhất. Tránh đưa ra các ước tính về mức tiết kiệm trước khi biết được đường cong hệ thống, đường cong bơm và số giờ hoạt động. Một biện pháp can thiệp đầu tiên hữu ích có thể là làm sạch bộ lọc, sửa chữa điểm đặt tham số điều khiển hoặc thay đổi ngưỡng tiến trình. Đo lại sau khi thực hiện biện pháp can thiệp và lưu lại cả hai bản ghi để có thể xác minh sự cải thiện được tuyên bố.
Những câu hỏi để gửi cho nhà cung cấp
Yêu cầu các đường cong chính xác của máy bơm và động cơ, hiệu suất trên phạm vi hoạt động đề xuất, lưu lượng liên tục tối thiểu, giới hạn tốc độ, yêu cầu áp suất đầu vào, điều kiện chất lỏng cho phép và hoạt động theo từng giai đoạn với bất kỳ máy bơm song song nào. Cung cấp cho nhà cung cấp lưu lượng bình thường và đỉnh lưu lượng, áp suất đầu vào yêu cầu, phạm vi áp suất đầu vào, ước tính tổn thất đường ống, cấu hình thời gian hoạt động, nguồn cấp điện và mục tiêu điều khiển. Hỏi nhà cung cấp về hiệu suất của việc lựa chọn đề xuất khi hoạt động bình thường, không chỉ ở mức đỉnh thiết kế. Lựa chọn đúng là loại đáp ứng được yêu cầu dịch vụ một cách đáng tin cậy với năng lượng hệ thống toàn bộ hợp lý trong suốt chu kỳ hoạt động thực tế.
Các câu hỏi thường gặp
Một máy bơm đa tầng đứng có luôn luôn hiệu quả hơn một máy bơm một tầng không?
Không. Hiệu suất phụ thuộc vào điểm hoạt động và các mẫu cụ thể. Thiết kế nhiều giai đoạn có thể phù hợp với áp suất cao hơn, nhưng so sánh các đường cong với lưu lượng và áp suất yêu cầu tương tự.
Liệu một hệ thống điều khiển tự động (VFD) có luôn luôn làm giảm lượng điện tiêu thụ không?
Không. Tiết kiệm phụ thuộc vào đường cong hệ thống, đầu ra tĩnh, sự thay đổi nhu cầu, phạm vi tốc độ, và tổn thất của động cơ và máy phát điện. Đo lường hoặc mô hình hóa chu kỳ làm việc.
Tôi có thể đánh giá hiệu suất dựa trên dòng điện của động cơ không?
Không. Chỉ có thông số hiện tại không bao gồm điện áp, hệ số công suất, lưu lượng được truyền tải và áp suất. Hãy sử dụng công suất đầu vào thực tế và các phép đo thủy lực.
Điều gì cần kiểm tra trước khi thay thế một máy bơm không hiệu quả?
Kiểm tra lưu lượng và hướng dòng, vị trí van, lượng nước bị mất qua rây, lưu lượng qua đường vòng, các thiết bị điều khiển, đầu vào của động cơ, vòng quay, mức hao mòn và đường cong của máy bơm đã chọn.
Học tập nâng cao
NPTEL IIT Kharagpur Bài giảng về đặc tính của máy bơm ly tâm Giải thích về các đường cong của máy bơm và các điểm hoạt động, những yếu tố cơ bản cho các kiểm tra hiệu suất ở trên. Nên sử dụng đường cong chính xác của nhà sản xuất để mua sắm và vận hành máy.
