การปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบปั๊ม

2025/10/08

ตามข้อมูลจาก SDG Knowledge Hub (https://sdg.iisd.org/) รายงานในปี 2019 ระบุว่า ประมาณ 95% ของผลิตภัณฑ์ทั่วโลกจะผ่านกระบวนการทางเคมี ดังนั้น อุตสาหกรรมเคมีจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับไต้หวันที่เน้นการผลิตและการขายภายนอก การบรรลุเป้าหมายการปล่อยคาร์บอนสุทธิเป็นศูนย์ของไต้หวันในปี 2050 ก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน

เพื่อให้มีประสิทธิภาพในการมุ่งสู่เป้าหมายการปล่อยคาร์บอนสุทธิเป็นศูนย์ องค์กรหรืออุตสาหกรรมควรจัดทำแนวทางการอนุรักษ์พลังงานที่เหมาะสมเพื่อให้ธุรกิจอุตสาหกรรมใช้เป็นข้อมูลอ้างอิง

ในฐานะผู้ผลิตจากป้อมปราการ เราให้คำแนะนำด้านการประหยัดพลังงานสำหรับระบบป้อมปราการ

ระบบปั๊มง่ายๆ สามารถแบ่งออกเป็นปั๊ม, มอเตอร์, ระบบท่อ, มาตรการการไหล/ความดัน และระบบควบคุม เราจะพูดคุยเกี่ยวกับวิธีการปรับปรุงระบบเพื่อให้บรรลุผลประหยัดพลังงาน

(หนึ่ง) มอเตอร์ไฟฟ้า

เราคุ้นเคยกับมอเตอร์ไฟฟ้า (Marata) มากกว่า ตามมาตรฐาน IEC 60034-30-1:2014 ประสิทธิภาพของ Marata แบ่งเป็น IE1 - IE4

ด้านล่าง (ตารางที่หนึ่ง) คือตัวอย่างของมอเตอร์ 2 ขั้ว 4 kW 50 Hz หนึ่งตัว:

ตารางที่หนึ่ง: 2 pole, 4 kW, 50 Hz ประสิทธิภาพของมอเตอร์
ระดับ	IE1	IE2	IE3	IE4
ประสิทธิภาพ	83.1%	85.8%	88.1%	90.0%

ปั๊มรุ่นเก่าบางรุ่นอาจยังคงใช้มอเตอร์ระดับ IE1 หากมีการอัพเกรดมอเตอร์เป็นระดับมาตรฐานตลาด IE3 ตามที่แสดงในตารางข้างต้น สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ 5% การพิจารณาว่ามอเตอร์ไม่ได้ทำงานที่จุดประสิทธิภาพสูงสุดเสมอไป เรายังสามารถคาดหวังที่จะลดการใช้พลังงานของมอเตอร์ลง 3%

(สอง) ประสิทธิภาพของปั๊ม

เช่นเดียวกับมาตรฐาน มาตรฐานพลังงานของปั๊มก็มีมาตรฐานประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องเช่นกัน ข้อบังคับของสหภาพยุโรป EU (No) 547/2012 ได้กำหนดมาตรฐานระดับประสิทธิภาพสำหรับปั๊มน้ำ ประสิทธิภาพแสดงในรูปแบบดัชนีประสิทธิภาพขั้นต่ำ (MEI) การกำหนดนี้ยังนิยามขอบเขตของมาตรฐานเจ็ดระดับที่ MEI=0.1 ถึง MEI=0.7 ในปัจจุบันปั๊มน้ำในตลาดยุโรปต้องมีประสิทธิภาพตามระดับ MEI>0.4 ถึงจะสามารถจำหน่ายในตลาดยุโรปได้ แล้ว MEI=0.4 กับระดับสูงสุด MEI=0.7 ต่างกันมากแค่ไหน? เราได้ทำการเปรียบเทียบปั๊มที่มีอยู่จริง:

ในการทดลองนี้ เราใช้ป้อมปราการสองเครื่องที่มีประสิทธิภาพใกล้เคียงกัน หนึ่งเครื่องมีประสิทธิภาพ MEI=0.4 (เส้นประสีแดง) และอีกเครื่องหนึ่งออกแบบด้วย MEI=0.7 (เส้นตรงสีน้ำเงิน) ทั้งสองเครื่องทำงานที่จุดเดียวกัน (700 lpm, 20 m) เราวัดการใช้พลังงานไฟฟ้าของป้อมปราการ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าป้อมปราการ MEI=0.4 ต้องการไฟฟ้า 4.065 kW ในขณะที่ป้อมปราการ MEI=0.7 ต้องการเพียง 3.720 kW เพื่อให้ได้จุดทำงานเดียวกัน ซึ่งประหยัดพลังงานได้ถึง 9%

เนื่องจากโดยปกติเราต้องการจุดปฏิบัติการที่ไม่ค่อยตรงกับจุดประสิทธิภาพสูงสุดของปั๊ม ดังนั้นเราประเมินว่าการเปลี่ยนไปยังปั๊มที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าสามารถรักษาประโยชน์การประหยัดพลังงานไว้ได้ 5%

(สาม) จุดประสิทธิภาพสูงสุดและจุดการทำงาน

เมื่อเราสังเกตเส้นโค้งประสิทธิภาพของปั๊มจะพบว่าเส้นโค้งประสิทธิภาพของปั๊มแต่ละตัวเริ่มจากศูนย์ เมื่ออัตราการไหลเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพก็จะเริ่มสูงขึ้นจนถึงจุดสูงสุดแล้วจะลดลง อัตราการไหลที่ประสิทธิภาพสูงสุดเราเรียกว่า Best Efficiency Point (BEP) เมื่อประเมินการใช้พลังงานของระบบเก่า เราสามารถสังเกตตำแหน่งสัมพันธ์ระหว่างจุดการทำงานจริงและอัตราการไหล BEP โดยเฉพาะระบบเก่ามีความเป็นไปได้เนื่องจากเหตุผลต่างๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์การผลิต การเปลี่ยนแปลงความต้องการการผลิต การปรับเปลี่ยนท่อ การเปลี่ยนยี่ห้อปั๊ม เป็นต้น ทำให้จุดการทำงานจริงแตกต่างจากจุดการทำงานที่ออกแบบไว้ในระบบเดิม ในกรณีนี้ ปั๊มที่มีอยู่ปัจจุบันอาจไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับกระบวนการที่มีอยู่ เมื่อประเมินความเหมาะสมของจุดการทำงานกับอัตราการไหล BEP เราได้เสนอวิธีการประเมินสองวิธีเพื่อกำหนดขอบเขตการปฏิบัติงานที่แนะนำ

ก่อนอื่น เราใช้ EU (No) 547/2012 ในการประเมินเงื่อนไขของ MEI มาตรการนี้ตรวจสอบว่าป้อมปราการสอดคล้องกับมาตรฐานประสิทธิภาพหรือไม่ โดยดูที่ประสิทธิภาพ BEP และที่การไหล 75%BEP และ 110%BEP มีประสิทธิภาพถึงระดับที่กำหนด ดังนั้น ขอบเขตนี้จึงกำหนดเป็นขอบเขตการดำเนินงานที่แนะนำซึ่งสามารถรับประกันประสิทธิภาพการทำงานสูงของป้อมปราการได้

วิธีการประเมินแบบที่สองคือการปรับการใช้พลังงานของป้อมปราการตามมาตรฐานการใช้พลังงาน โดยใช้ค่าประสิทธิภาพที่ดีที่สุดเป็นจุดเริ่มต้น และค้นหาการไหลที่ค่าประสิทธิภาพทางซ้ายและขวาลดลงถึง 90% ของค่าประสิทธิภาพที่ดีที่สุด เพื่อกำหนดข้อเสนอการดำเนินงาน

ขอบเขตการดำเนินงานที่ประเมินได้จากสองวิธีนี้สามารถนำมาเป็นข้อมูลอ้างอิงได้ เมื่อจุดทำงานของเรานอกขอบเขตที่แนะนำ ประสิทธิภาพจะลดลงอย่างรวดเร็ว นอกจากการใช้พลังงานแล้ว การสึกหรอของป้อมปราการก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ซึ่งจะลดอายุการใช้งานของป้อมปราการ อาจมีป้อมปราการอื่นที่เหมาะสมกับความต้องการของกระบวนการมากกว่า ในกรณีนี้ เราแนะนำให้ปรึกษาผู้จัดจำหน่ายป้อมปราการเพื่อประเมินความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของการประหยัดพลังงานที่เกิดจากการเปลี่ยนป้อมปราการ

(สี่) วิธีการควบคุมป้อมปราการ

กระบวนการทางเคมีมักจะมีพารามิเตอร์การควบคุม เช่น ปริมาณ ความดัน สมาธิ อุณหภูมิ เป็นต้น เพื่อให้ได้ความเสถียรของกระบวนการ จะมีการปรับปริมาณการหมุนเวียนของสารเคมีในกระบวนการ ระบบการออกแบบเก่ามักจะใช้วาล์วควบคุมไฟฟ้าในการควบคุมปริมาณการไหลของระบบ แต่เมื่อเราปรับลดการเปิดของวาล์ว เรากำลังเพิ่มการสูญเสียในระบบ เมื่อต้องการประหยัดพลังงาน การสูญเสียที่ไม่จำเป็นใด ๆ จะสะท้อนในค่าใช้จ่ายพลังงานที่สูงขึ้น เพิ่มการปล่อยคาร์บอน การแก้ปัญหาการใช้พลังงานนี้คือการเปลี่ยนวิธีการควบคุมปั๊ม

จุดทำงานของป้อมปราการชนิดแยกจะตกอยู่ที่จุดตัดของเส้นโค้งประสิทธิภาพของป้อมปราการและเส้นโค้งความต้านทานของระบบ ตัวอย่างเช่น เส้นโค้งทางขวา เมื่อป้อมปราการทำงานที่ความเร็ว 50 Hz (3,000 rpm) จะตัดกับเส้นโค้งความต้านทานที่การไหล 700 lpm สมมติว่าเราต้องการควบคุมการไหลไว้ที่ 600 lpm เราสามารถปรับวาล์วให้เล็กลง เส้นโค้งความต้านทานของระบบจะย้ายจากเส้นโค้ง "Valve fully open" ไปยังเส้นโค้ง “Valve partly open” จุดทำงานจะขยับไปทางซ้ายตามเส้นโค้ง 3000 rpm (ลูกศรสีน้ำเงิน) ไปยังจุดทำงานใหม่ (สามเหลี่ยมสีน้ำเงิน) การใช้ไฟฟ้าขณะนี้คือ 4.151 kW

การควบคุมแบบที่สองคือการใช้วิธีการปรับความถี่ ลดความเร็วรอบลงที่ 2570 รอบต่อนาที ในเวลานี้ จุดปฏิบัติการจะเคลื่อนไปยังจุดทำงานใหม่ตามเส้น "วาล์วเปิดเต็มที่" (สามเหลี่ยมสีม่วง) จุดทำงานนี้ใช้พลังงานไฟฟ้า 2.856 กิโลวัตต์ ซึ่งน้อยกว่าการควบคุมแบบปกติ 1.295 กิโลวัตต์ ลดการใช้พลังงานลงถึง 30%

หมายเหตุ: ขอบเขตของการประหยัดพลังงานในกรณีนี้ไม่สามารถแทนกรณีทั้งหมดได้ โปรดปรึกษากับผู้จัดจำหน่ายของคุณเพื่อสอบถามความเป็นไปได้ในการประหยัดพลังงานในกรณีของคุณ

สรุป

ระบบเคมีเก่าภายในโรงงานของคุณอาจพบวิธีการลดการใช้พลังงานผ่านโซลูชันข้างต้น ลูกค้ามักไม่ต้องการปรับปรุง/ลงทุนเพราะระบบเก่า แต่หากระบบเก่าของคุณไม่ได้ตั้งใจจะเลิกใช้ สามารถพิจารณาในมุมมองของต้นทุนวงจรชีวิต (Lifecycle Cost, LCC) ตามการวิเคราะห์ของ Hydraulic Institute ค่าไฟฟ้าเฉลี่ยประมาณ 40% ของ LCC ของปั๊ม ในอนาคตนอกจากค่าไฟฟ้าแล้ว การปล่อยคาร์บอนสูงอาจสะท้อนในภาระภาษีคาร์บอน ค่าใช้จ่ายในการซื้อไฟฟ้าสีเขียว เป็นต้น

แหล่งข้อมูลอ้างอิง:

ใน บล็อก

# Energy Efficiency

การเดินทางของเราสู่ประสิทธิภาพพลังงาน