آیا موتورهای پمپ سرعت متغیر می توانند عملکرد سیستم های تصفیه آب را بهبود بخشند؟

سیستم های تصفیه آب زیرساخت های پر انرژی برای بهداشت عمومی و حفاظت از محیط زیست هستند. با افزایش تقاضای جهانی برای آب تمیز ، اپراتورها برای بهینه سازی عملکرد ضمن کاهش هزینه ها و مصرف انرژی ، با فشار نصب روبرو می شوند. در میان راه حل های نوظهور ، سرعت متغیر موتورهای پمپ به عنوان یک فناوری تحول آمیز کشش می گیرند.
1. پارادوکس کارآیی در سیستم های پمپ سنتی
پمپ های با سرعت ثابت ، که بدون در نظر گرفتن تقاضا با سرعت ثابت کار می کنند ، بر بسیاری از امکانات تصفیه آب پیری حاکم هستند. در حالی که از نظر طراحی ساده است ، این سیستم ها از ناکارآمدی رنج می برند:
زباله های انرژی: پمپ ها اغلب با ظرفیت کامل حتی در دوره های کم تقاضا اجرا می شوند. وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) تخمین می زند که 20-30 ٪ از انرژی در سیستم های پمپاژ به دلیل دریچه های پرتاب یا حلقه های بای پس هدر می رود.
استرس هیدرولیک: دوچرخه سواری یا خاموش شدن مکرر یا لرزش باعث افزایش سایش در دریچه ها ، لوله ها و موتورها ، افزایش هزینه های نگهداری می شود.
موتورهای VSP با تنظیم پویا سرعت پمپ از طریق درایوهای فرکانس متغیر (VFDS) به این مسائل می پردازند. با تطبیق خروجی با تقاضای زمان واقعی ، مصرف انرژی دقیقاً با نیازهای سیستم تراز می شود.
2. پس انداز انرژی: توسط داده های صنعت تأیید شده است
مطالعات متعدد پتانسیل صرفه جویی در مصرف انرژی VSP در تصفیه آب را تأیید می کند:
گزارش 2021 توسط آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA) نشان داد که پمپ های مجهز به VFD باعث کاهش مصرف انرژی 30 تا 50 ٪ در گیاهان فاضلاب شهری می شوند.
تحقیقات منتشر شده در مجله مهندسی فرآیند آب (2022) نشان داد 25 ٪ کاهش مصرف انرژی در دوره های کم جریان در یک گیاه نمک زدایی پس از مقاوم سازی VSP.
موسسه هیدرولیک محاسبه می کند که کاهش سرعت 20 ٪ در پمپ گریز از مرکز می تواند به لطف قوانین وابستگی حاکم بر قدرت پمپ ، مصرف انرژی را تقریباً 50 ٪ کاهش دهد.
این پس انداز مستقیماً به کاهش هزینه ترجمه می شود. برای یک تصفیه خانه متوسط ​​که 2000 مگاوات ساعت در سال مصرف می کند ، کاهش 30 ٪ انرژی معادل 60،000-100،000 ذخیره شده در سال (با فرض 0.10-0.15/کیلووات ساعت) است.
3. کنترل فرایند پیشرفته و قابلیت اطمینان سیستم
فراتر از صرفه جویی در مصرف انرژی ، VSP ها دقت عملیاتی را در مراحل درمانی بحرانی بهبود می بخشند:
بهینه سازی دوز شیمیایی: در انعقاد و لخته سازی ، کنترل دقیق جریان باعث اختلاط مداوم ، بهبود حذف آلاینده می شود.
تصفیه غشای: جلوگیری از افزایش فشار از پمپ های با سرعت ثابت ، طول عمر غشای را افزایش می دهد. یک مطالعه 2020 در تحقیقات آب VSPS را به کاهش 15-20 ٪ در نرخ رسوب غشایی مرتبط کرد.
کاهش چکش آب: تنظیمات سرعت تدریجی سنبله های فشار را که به خطوط لوله آسیب می رسانند ، از بین می برد و هزینه های تعمیر را کاهش می دهد.
مورد در مورد: میخانه سنگاپور (هیئت مدیره خدمات عمومی) از کاهش 40 درصدی حوادث نگهداری پس از به روزرسانی به VSP ها در امکانات اسمز معکوس خود خبر داد.
4. مزایای هزینه چرخه عمر
در حالی که VSP ها نیاز به سرمایه گذاری پیش رو بالاتری دارند (10-20 ٪ بیشتر از مدل های سرعت ثابت) ، تجزیه و تحلیل هزینه چرخه عمر مزایای بلند مدت را نشان می دهد:
دوره های بازپرداخت: DOE یک ROI معمولی 1-3 سال را برای مقاوم سازی VSP در سیستم های آب ، که ناشی از صرفه جویی در مصرف انرژی و نگهداری است ، استناد می کند.
طول عمر: VSP ها استرس مکانیکی را کاهش می دهند ، طول عمر حرکتی را 20 تا 30 ٪ افزایش می دهد (انجمن تولید کنندگان پمپ اروپا ، 2023).
به عنوان مثال ، یک منطقه آب کالیفرنیا پس از تعویض 12 پمپ با سرعت ثابت با VSP ، در طی 10 سال 1.2 میلیون دلار پس انداز کرد و در 2.5 سال به ROI کامل رسید.
5. پایداری و رعایت نظارتی
با توجه به اینکه دولتها استانداردهای سختگیرانه کربن و انرژی را تحمیل می کنند (به عنوان مثال ، دستورالعمل بهره وری انرژی اتحادیه اروپا) ، VSP ها یک مسیر انطباق را ارائه می دهند:
کاهش ردپای کربن: انجمن بین المللی آب خاطرنشان می کند که صرفه جویی در مصرف انرژی 1 مگاوات ساعت در تصفیه آب از 0.6-0.8 تن از انتشار گازهای گلخانه ای جلوگیری می کند.
ادغام شبکه هوشمند: VSP ها قابلیت پاسخگویی به تقاضا را فعال می کنند ، تراز کردن عملیات پمپ با نرخ برق خارج از اوج یا در دسترس بودن انرژی تجدید پذیر .