აბსტრაქტული

როგორც მაღალეფექტური სითხის ტრანსპორტირების მოწყობილობა, რომელიც ფართოდ გამოიყენება წყლის დაზოგვის პროექტებში, ნავთობქიმიურ მრეწველობაში და ურბანული წყალმომარაგების სისტემებში, მრავალსაფეხურიანი ვერტიკალური ტურბინის ტუმბოები შეადგენს სისტემის მთლიანი ენერგიის მოხმარების 30%-50%-ს. მუდმივი სიჩქარის კონტროლის ტრადიციული მეთოდები განიცდიან ენერგიის ნარჩენებს იმის გამო, რომ მათ არ შეუძლიათ დინამიურად დააკმაყოფილონ ნაკადის მოთხოვნები. ცვლადი სიხშირის სიჩქარის კონტროლის (VFS) ტექნოლოგიის სიმწიფის პირობებში, მისი გამოყენება ენერგიის დაზოგვაშიმრავალსაფეხურიანი ვერტიკალური ტურბინის ტუმბოებიგახდა ინდუსტრიის ფოკუსური წერტილი. ეს ნაშრომი იკვლევს VFS სისტემების ძირითად ღირებულებას ტექნიკური პრინციპებიდან, ენერგიის დაზოგვის პრაქტიკული ეფექტებიდან და ეკონომიკური პერსპექტივიდან.

I. ცვლადი სიხშირის სიჩქარის კონტროლის სისტემების ტექნიკური პრინციპები და ადაპტაცია მრავალსაფეხურიან ვერტიკალურ ტურბინულ ტუმბოებთან

1.1 ცვლადი სიხშირის სიჩქარის კონტროლის ძირითადი პრინციპები

VFS სისტემები არეგულირებენ ძრავის ელექტრომომარაგების სიხშირეს (0.5–400 Hz) ტუმბოს სიჩქარის დასარეგულირებლად (N∝f), რითაც აკონტროლებენ ნაკადის სიჩქარეს (Q∝NXNUMX) და თავსახურს (H∝N²). ძირითადი კონტროლერები (მაგ., VFD) იყენებენ PID ალგორითმებს ნაკადის წნევის ზუსტი კონტროლისთვის დინამიური სიხშირის რეგულირების გზით.

1.2 მრავალსაფეხურიანი ვერტიკალური ტურბინის ტუმბოების ოპერაციული მახასიათებლები და მათი ადაპტაცია VFS-თან

ძირითადი მახასიათებლებიinclude:
• ვიწრო მაღალი ეფექტურობის დიაპაზონი: მიდრეკილია ეფექტურობის დაქვეითებისკენ საპროექტო წერტილებიდან მოშორებით მუშაობისას
• ნაკადის დიდი რყევები: საჭიროებს სიჩქარის ხშირ რეგულირებას ან დაწყება-გაჩერების ოპერაციებს სისტემა წნევის ცვალებადობა
• გრძელი ლილვის სტრუქტურული შეზღუდვები: სარქვლის ტრადიციული ჩახშობა იწვევს ენერგიის დაკარგვას და ვიბრაციის პრობლემებს

VFS პირდაპირ არეგულირებს სიჩქარეს ნაკადის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად, თავიდან აიცილებს დაბალი ეფექტურობის ზონებს და მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს სისტემის ეფექტურობას.

II. ცვლადი სიხშირის სიჩქარის კონტროლის სისტემების ენერგიის დაზოგვის ეფექტურობის ანალიზი

2.1 ენერგოეფექტურობის გაუმჯობესების ძირითადი მექანიზმები

(სად ΔPსარქველი წარმოადგენს სარქვლის ჩახშობის წნევის დაკარგვას)

2.2 პრაქტიკული გამოყენების საქმის მონაცემები

• **წყალმომარაგების ქარხნის განახლების პროექტი:**

· აღჭურვილობა: 3 XBC300-450 მრავალსაფეხურიანი ვერტიკალური ტუმბო (თითოეული 155 კვტ)

· განახლებამდე: ელექტროენერგიის დღიური მოხმარება ≈ 4,200 კვტ/სთ, წლიური ღირებულება ≈$39,800

· რეტროფიტის შემდეგ: ყოველდღიური მოხმარება შემცირდა 2,800 კვტ/სთ-მდე, წლიური დანაზოგი ≈$24,163ანაზღაურებადი პერიოდი < 2 წელი

III. ეკონომიკური შეფასება და ინვესტიციის ანაზღაურება ანალიზი

3.1 ღირებულების შედარება კონტროლის მეთოდებს შორის

3.2 ინვესტიციის ანაზღაურებადი პერიოდის გაანგარიშება

მაგალითი: აღჭურვილობის ღირებულების ზრდა$27,458, წლიური დანაზოგი$24,163 → ROI ≈ 1.14 წელი

3.3 ფარული ეკონომიკური სარგებელი

• აღჭურვილობის გახანგრძლივებული სიცოცხლის ხანგრძლივობა: 30%-50%-ით მეტი ტექნიკური ციკლი საკისრების შემცირებული ცვეთა გამო
• ნახშირბადის ემისიის შემცირება: ერთი ტუმბოს წლიური CO₂ გამონაბოლქვი მცირდება ~45 ტონით დაზოგილ 50,000 კვტ/სთ-ზე
• პოლიტიკის წახალისება: შეესაბამება ჩინეთს სამრეწველო ენერგიის დაზოგვის დიაგნოსტიკის სახელმძღვანელო პრინციპები, უფლებამოსილია მწვანე ტექნოლოგიების სუბსიდიები

 IV. შემთხვევის შესწავლა: Petrochemical Enterprise Multistage Pump Group Retrofit

4.1 პროექტის ფონი

• პრობლემა: ნედლი ნავთობის გადაცემის ტუმბოების ხშირმა გაშვებამ გამოიწვია წლიური ტექნიკური ხარჯები >$109,832 იმის გამო სისტემა წნევის რყევები
• გამოსავალი: 3×315 კვტ VFD-ების დაყენება წნევის სენსორებით და ღრუბლის მონიტორინგის პლატფორმით

4.2 განხორციელების შედეგები

• ენერგიის მეტრიკა: თითო ტუმბოზე ენერგიის მოხმარება შემცირდა 210 კვტ-დან 145 კვტ-მდე, სისტემის ეფექტურობა გაუმჯობესებულია 32%-ით
• საოპერაციო ხარჯები: შეფერხების დრო შემცირდა 75%-ით, წლიური ტექნიკური ხარჯები შემცირდა$27,458.
• ეკონომიკური სარგებელი: სრული გადაკეთების ღირებულება ანაზღაურდება 2 წლის განმავლობაში, კუმულაციური წმინდა მოგება >$164,749

V. მომავალი ტენდენციები და რეკომენდაციები

1. ინტელექტუალური განახლებები: IoT და AI ალგორითმების ინტეგრაცია პროგნოზირებადი ენერგიის კონტროლისთვის

2. მაღალი წნევის აპლიკაციები: 10 kV+ მრავალსაფეხურიანი ტუმბოებისთვის შესაფერისი VFD-ების შემუშავება

3. სიცოცხლის მართვა: ციფრული ტყუპი მოდელების შექმნა ენერგოეფექტური სასიცოცხლო ციკლის ოპტიმიზაციისთვის

დასკვნა
ცვლადი სიხშირის სიჩქარის კონტროლის სისტემები აღწევენ ენერგოეფექტურობის მნიშვნელოვან გაუმჯობესებას და ოპერაციული ხარჯების შემცირებას მრავალსაფეხურიანი ვერტიკალური ტურბინის ტუმბოებში ნაკადის სათაურის მოთხოვნების ზუსტად დამთხვევით. შემთხვევის შესწავლა აჩვენებს ტიპიური ანაზღაურების პერიოდებს 1-3 წლის განმავლობაში მნიშვნელოვანი ეკონომიკური და გარემოსდაცვითი სარგებელით. ინდუსტრიული დიგიტალიზაციის წინ, VFS ტექნოლოგია დარჩება ძირითადი გადაწყვეტა ტუმბოს ენერგიის ოპტიმიზაციისთვის.