Abstrakt

Si një pajisje shumë efikase e transportit të lëngjeve të përdorura gjerësisht në projektet e ruajtjes së ujit, industrinë petrokimike dhe sistemet e furnizimit me ujë urban, pompat vertikale me turbina me shumë shkallë përbëjnë 30%-50% të konsumit total të energjisë së sistemit. Metodat tradicionale të kontrollit me shpejtësi konstante vuajnë nga humbjet e energjisë për shkak të paaftësisë së tyre për të përshtatur në mënyrë dinamike kërkesat e rrjedhës. Me pjekurinë e teknologjisë së kontrollit të shpejtësisë së ndryshueshme të frekuencës (VFS), aplikimi i saj në kursimin e energjisë përpompa turbinash vertikale me shumë shkallëështë bërë një pikë qendrore në industri. Ky dokument eksploron vlerën thelbësore të sistemeve VFS nga parimet teknike, efektet praktike të kursimit të energjisë dhe perspektivat ekonomike.

I. Parimet teknike dhe përshtatshmëria e sistemeve të kontrollit të shpejtësisë me frekuencë të ndryshueshme me pompat vertikale me turbina me shumë faza

1.1 Parimet bazë të kontrollit të shpejtësisë së frekuencës së ndryshueshme

Sistemet VFS rregullojnë frekuencën e furnizimit me energji të motorit (0.5–400 Hz) për të rregulluar shpejtësinë e pompës (N∝f), duke kontrolluar kështu shpejtësinë e rrjedhës (Q∝NXNUMX) dhe kokën (H∝N²). Kontrollorët bazë (p.sh. VFD) përdorin algoritme PID për kontrollin e saktë të presionit të rrjedhës përmes rregullimit dinamik të frekuencës.

1.2 Karakteristikat e funksionimit të pompave vertikale me turbina me shumë faza dhe përshtatshmëria e tyre me VFS

Karakteristikat kryesoreinclude:
• Gama e ngushtë e efikasitetit të lartë: E prirur ndaj rënies së efikasitetit kur vepron larg nga pikat e projektimit
• Luhatje të mëdha të rrjedhës: Kërkojnë rregullim të shpeshtë të shpejtësisë ose operacione start-stop për shkak të sistem variacionet e presionit
• Kufizimet strukturore të boshtit të gjatë: Mbyllja tradicionale e valvulave shkakton humbje të energjisë dhe probleme me dridhjet

VFS rregullon drejtpërdrejt shpejtësinë për të përmbushur kërkesat e rrjedhës, duke shmangur zonat me efikasitet të ulët dhe duke përmirësuar ndjeshëm efikasitetin e sistemit.

II. Analiza e efektivitetit të kursimit të energjisë të sistemeve të kontrollit të shpejtësisë me frekuencë të ndryshueshme

2.1 Mekanizmat kryesorë për përmirësimin e efikasitetit të energjisë

(ku ΔPvalvul përfaqëson humbjen e presionit të mbytjes së valvulave)

2.2 Të dhënat e rastit të aplikimit praktik

• **Projekti i rinovimit të impiantit të furnizimit me ujë:**

· Pajisjet: 3 pompa vertikale me shumë shkallë XBC300-450 (155 kW secila)

· Para Retrofit: Konsumi ditor i energjisë elektrike ≈ 4,200 kWh, kosto vjetore ≈$39,800

· Pas Retrofit: Konsumi ditor reduktohet në 2,800 kWh, kursime vjetore ≈$24,163, periudha e shlyerjes < 2 vjet

III. Vlerësimi Ekonomik dhe Analiza e Kthimit të Investimeve

3.1 Krahasimi i kostos ndërmjet metodave të kontrollit

3.2 Llogaritja e periudhës së kthimit të investimit

Shembull: Rritja e kostos së pajisjeve$27,458, kursime vjetore$24,163 → ROI ≈ 1.14 vjet

3.3 Përfitimet ekonomike të fshehura

• Jetëgjatësia e zgjatur e pajisjeve: 30%-50% cikli më i gjatë i mirëmbajtjes për shkak të konsumit të reduktuar të kushinetave
• Reduktimi i emetimit të karbonit: Emetimet vjetore të CO₂ me një pompë të vetme reduktohen me ~45 ton për 50,000 kWh të kursyera
• Stimujt politikë: Në përputhje me ato të Kinës Udhëzimet e diagnostikimit të ruajtjes së energjisë industriale, të kualifikuar për subvencione të teknologjisë së gjelbër

 IV. Studimi i rastit: Retrofit i Grupit të Pompave Shumëfazëshe të Ndërmarrjeve Petrokimike

4.1 Sfondi i projektit

• Problemi: Fillimi-ndalimi i shpeshtë i pompave të transferimit të naftës bruto shkaktoi kosto vjetore të mirëmbajtjes >$109,832 për shkak të sistem luhatjet e presionit
• Zgjidhja: Instalimi i VFD-ve 3×315 kW me sensorë presioni dhe platformë monitorimi cloud

4.2 Rezultatet e zbatimit

• Metrika e energjisë: Konsumi i energjisë për pompë u reduktua nga 210 kW në 145 kW, efikasiteti i sistemit u përmirësua me 32%
• Kostot operative: Kohëzgjatja e dështimit u ul me 75%, kostot vjetore të mirëmbajtjes u reduktuan në$27,458.
• Përfitimet ekonomike: Kostoja e plotë e riparimit të rikuperuar brenda 2 viteve, fitimi neto kumulativ >$164,749

V. Tendencat dhe rekomandimet e së ardhmes

1. Përmirësimet inteligjente: Integrimi i algoritmeve IoT dhe AI ​​për kontrollin parashikues të energjisë

2. Aplikimet e Presionit të Lartë: Zhvillimi i VFD-ve të përshtatshme për pompat me shumë shkallë 10 kV+

3. Menaxhimi i ciklit të jetës: Krijimi i modeleve dixhitale binjake për optimizimin e ciklit jetësor me efikasitet energjie

Përfundim
Sistemet e kontrollit të shpejtësisë së ndryshueshme të frekuencës arrijnë përmirësime të rëndësishme të efikasitetit të energjisë dhe reduktime të kostos operacionale në pompat vertikale të turbinave me shumë shkallë, duke i përshtatur saktësisht kërkesat e kokës së rrjedhës. Studimet e rasteve tregojnë periudha tipike kthimi prej 1-3 vjetësh me përfitime të konsiderueshme ekonomike dhe mjedisore. Me avancimin e dixhitalizimit industrial, teknologjia VFS do të mbetet zgjidhja kryesore për optimizimin e energjisë së pompës.