Faktoren für Pumpen in Grundwasser- und Bewässerungsanwendungen
Wussten Sie, dass etwa 10 % des weltweiten Stromverbrauchs von elektrischen Pumpen verbraucht wird? Diese Verbrauchsrate könnte um fast die Hälfte reduziert werden, wenn veraltete Anlagen mit heute existierenden energieeffizienten Pumpentechnologien nachgerüstet würden. Diese Statistik stellt ein enormes Potenzial für Mitglieder der Pumpenindustrie dar, einen Beitrag zum Klimaschutz und zur Energieeinsparung zu leisten und gleichzeitig neue Geschäftsmöglichkeiten zu nutzen. Dieser Artikel stellt drei Beispiele dafür vor, wie diese Veränderungen in der Grundwasserpumpenindustrie einen Unterschied machen können.
Pumpeneffizienz, Stromverbrauch, einfache/schnelle Wartung, bewährte Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Pumpen wirken sich alle auf die Gesamtbetriebskosten aus – dies sind wichtige Faktoren bei der Auswahl einer Pumpe oder eines Systems für eine Neuinstallation oder Nachrüstung. Die Art der ausgewählten Ausrüstung wirkt sich auf zwei verschiedene Endergebnisse aus:
Der zweite sind die Betriebskosten über die gesamte Lebensdauer. Bei größeren Pumpen (Motorgrößen) entfallen etwa 5 % bis 10 % der Kosten auf Investitionen und schätzungsweise 2 % bis 4 % auf die Wartung der Pumpe über ihre Lebensdauer. Dann weisen ungefähr 90 % auf den Stromverbrauch hin, was bedeutet, dass die Effizienz der eigentliche Treiber für die Reduzierung der Betriebskosten (opex) beim Pumpenbetrieb ist. Angenommen, eine Pumpe verbraucht 100 Kilowattstunden (kWh) Strom. Je nach Betriebsstunden pro Tag werden aus einem Punkt Effizienzverbesserung Jahr für Jahr schnell 5.000 bis 7.500 kWh Stromeinsparung.
Im Folgenden finden Sie drei Beispiele für gängige Pumpen, die in der Grundwasser- und Bewässerungsindustrie verwendet werden, sowie Faktoren, die bei der Auswahl der einzelnen Pumpentypen berücksichtigt werden sollten.
Tauchpumpe mit Permanentmagnet
1929 wurde die erste Tauchturbinenpumpe entwickelt, um in einem Brunnen installiert zu werden, in dem sich Motor und Pumpe beide tief unter Wasser befanden. Die Mehrzahl der Tauchmotoren sind seit Jahren tauchfähige Asynchron-Drahtwicklungs-Induktionsmotoren mit Rotor/Stator-Konstruktion. Tauchmotoren mit geringerer Pferdestärke (PS) und Permanentmagnetdesign sind seit 20 Jahren auf dem Markt. Sehen Sie sich den 6-Zoll-Grundwasser-Tauchmotor mit Permanentmagnet (PM) genauer an. Beim PM-Motor wird die Drahtwicklung der alten Schule durch ein hocheffizientes Permanentmagnet-Design ersetzt.
Mit dem erhöhten Durchfluss und der gesamten dynamischen Druckhöhe (TDH) (über 1.500 Gallonen pro Minute [gpm]/2.000 Fuß+TDH) nehmen die Anwendungen für Grundwasserinstallationen sicherlich zu. Die maximale Flüssigkeitstemperatur für Standardmotoren beträgt 104 F, während einige PM-Tauchmotoren bei 140 F belüftet werden. Bei einem PM-Motordesign ist der Wirkungsgrad höher und die Verluste geringer. Dies bedeutet, dass der Motor weniger Wärme erzeugt, was dem Motor hilft, höhere Flüssigkeitstemperaturen zu bewältigen – somit ein stärkerer und effizienterer Motor.
Die Hersteller bieten auch Motorkonstruktionen aus Edelstahl 304 (SS) und eine Option aus 904 L-Stahl an, wenn aggressives Wasser vorhanden sein kann. Einige PM-Motoren werden standardmäßig mit Silizium/Silizium geliefert
Gleitringdichtung aus Hartmetall. Ein weiteres wichtiges Merkmal, auf das Sie bei einem PM-Motordesign achten sollten, ist, dass die Magnete in einem Edelstahlgehäuse geschützt sind. Dies hilft, eine Entmagnetisierung zu vermeiden und erhöht die Robustheit des Motors.
Alle PM-Motoren benötigen für den Betrieb einen Frequenzumrichter (VFD), was Vorteile mit sich bringt. Da sich PM-Motoren von Asynchronmotoren unterscheiden, sind hier einige Dinge, die Sie über den Betrieb eines PM-Motors wissen sollten:
Der Motor ist ein interner Permanentmagnet (IPM), daher funktionieren nicht alle VFDs. Der VFD muss für den Betrieb von IPM-PM-Tauchmotoren ausgelegt und eingerichtet sein. Verwenden Sie aus Sicherheitsgründen nur einen VFD, der für den Betrieb von PM-Motoren ausgelegt ist, oder prüfen Sie einen VFD einer anderen Marke auf IPM-Kompatibilität mit PM-Tauchmotoren.
Vertikale mehrstufige Pumpe
Die weltweit erste vertikale mehrstufige Inline-Pumpe wurde 1971 entwickelt. Diese Pumpe ist zu einem Standard in der Grundwasserindustrie geworden und verschiebt weiterhin die Grenzen des Machbaren für Benutzer. Die erste wurde für einen Landwirt entwickelt, der eine Grundwasser-Bewässerungspumpe benötigte. Heutzutage bieten viele Hersteller diesen Pumpentyp für Wohngrundwasser, Landwirtschaft, Wassertransfer, Kommunen, Industrie und mehr an.
Die Auswahl des Pumpenherstellers ist wichtig, um sicherzustellen, dass der Hersteller Erfahrung mit Zuverlässigkeit, Leistung, Effizienz und niedrigen Betriebskosten vorweisen kann. In den letzten paar Jahren
Diese vertikalen mehrstufigen Pumpen haben noch mehr Verbesserungen gezeigt, insbesondere in Bezug auf Energieeffizienz und verbesserte Saughebefähigkeiten (netto positive Saughöhe oder NPSH).
Antriebe mit variabler Frequenz und/oder erneuerbare Solarwechselrichter
VFDs können die Leistung der PM-Tauchpumpe und der vertikalen mehrstufigen Pumpe steuern, indem sie die Drehzahl des Motors anpassen. Sie tragen auch dazu bei, die Pumpe nahe am Best Efficiency Point (BEP) zu betreiben, was zur Reduzierung des Stromverbrauchs beiträgt.
Bei der Auswahl eines VFD für Pumpen ist es wichtig, einen auszuwählen, der für den Betrieb von Pumpen ausgelegt ist. Ein speziell für Pumpen entwickelter VFD bietet hervorragenden Pumpenschutz gegen Überlast, Unterlast, Beinverlust, Überspannung, Unterspannung, Phasenasymmetrie, Trockenlauf und mehr.
Der VFD startet die Pumpe wie bei einem Sanftanlauf, wodurch der Einschaltstrom reduziert wird. Die Sanftanlauftechnologie reduziert auch die Belastung durch Wasserschläge auf Pumpe und Versorgungsleitungen. Echte Pumpen-VFDs sind für Pumpanwendungen programmiert und ein Schnelleinrichtungsassistent kann helfen, VFDs in nur wenigen Minuten einzurichten, da viele Parameter nach Pumpentyp vorgeladen sind.
Pumpen mit erneuerbarer Energie antreiben
Es gibt drei Möglichkeiten, die PM-Tauchpumpen oder vertikalen mehrstufigen Pumpen anzutreiben. Die erste ist 460-Volt-Netzstrom, der von einem Versorgungsunternehmen bereitgestellt wird.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, normale Wechselstrompumpen (Wechselstrom) mit Gleichstrom (DC) zu betreiben. Fortschritte in der Solar-Inverter-Technologie ermöglichen den Betrieb einer Vielzahl von Pumpen und erhöhter PS-Größen mit Gleichspannung. Solarwechselrichter werden immer beliebter, um neue und vorhandene Pumpen und Motoren mit Strom zu versorgen. Sie können so programmiert werden, dass sie alle Optionen und den Schutz bieten, die ein VFD bietet.
Ein letztes Beispiel für den Betrieb von Pumpsystemen besteht darin, das Beste aus beiden Welten zu integrieren – die Verwendung und Mischung von Wechsel- und Gleichstrom. Solar-Wechselrichter verfügen jetzt über die Technologie, um gleichzeitig Gleich- und Wechselstrom zu mischen. Sowohl die Mischung von Wechselstrom und Gleichstrom als auch die Verwendung von Gleichstrom allein bieten Einsparungen und eine Möglichkeit, den Benutzern etwas zu bieten, das Wirkung zeigen kann. Die Steigerung der Effizienz um 10 % kann es Benutzern ermöglichen, mehr Wasser bei gleicher Leistung zu liefern, und kann bei einigen Anwendungen sogar die Anzahl der erforderlichen Solarmodule reduzieren.
Nutzer von Grundwasser- und Bewässerungspumpen haben die Möglichkeit, Wasser bereitzustellen und gleichzeitig ihren Teil dazu beizutragen, den CO2-Fußabdruck zu reduzieren und einen positiven Einfluss auf die Umwelt zu nehmen.