અમૂર્ત

પાણી સંરક્ષણ પ્રોજેક્ટ્સ, પેટ્રોકેમિકલ ઉદ્યોગ અને શહેરી પાણી પુરવઠા પ્રણાલીઓમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા અત્યંત કાર્યક્ષમ પ્રવાહી પરિવહન સાધન તરીકે, મલ્ટીસ્ટેજ વર્ટિકલ ટર્બાઇન પંપ કુલ સિસ્ટમ ઊર્જા વપરાશના 30%-50% હિસ્સો ધરાવે છે. પરંપરાગત સતત-ગતિ નિયંત્રણ પદ્ધતિઓ પ્રવાહની માંગને ગતિશીલ રીતે મેચ કરવામાં અસમર્થતાને કારણે ઊર્જાના બગાડથી પીડાય છે. ચલ આવર્તન ગતિ નિયંત્રણ (VFS) તકનીકની પરિપક્વતા સાથે, ઊર્જા બચતમાં તેનો ઉપયોગમલ્ટીસ્ટેજ વર્ટિકલ ટર્બાઇન પંપઉદ્યોગમાં એક કેન્દ્રબિંદુ બની ગયું છે. આ પેપર VFS સિસ્ટમ્સના મુખ્ય મૂલ્યને ટેકનિકલ સિદ્ધાંતો, વ્યવહારુ ઊર્જા બચત અસરો અને આર્થિક દ્રષ્ટિકોણથી શોધે છે.

I. મલ્ટીસ્ટેજ વર્ટિકલ ટર્બાઇન પંપ માટે વેરિયેબલ ફ્રીક્વન્સી સ્પીડ કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સના ટેકનિકલ સિદ્ધાંતો અને અનુકૂલનક્ષમતા

૧.૧ ચલ આવર્તન ગતિ નિયંત્રણના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો

VFS સિસ્ટમ્સ પંપ ગતિ (N∝f) ને નિયંત્રિત કરવા માટે મોટર પાવર સપ્લાય ફ્રીક્વન્સી (0.5–400 Hz) ને સમાયોજિત કરે છે, જેનાથી પ્રવાહ દર (Q∝N³) અને હેડ (H∝N²) ને નિયંત્રિત કરે છે. કોર કંટ્રોલર્સ (દા.ત., VFDs) ગતિશીલ આવર્તન ગોઠવણ દ્વારા ચોક્કસ પ્રવાહ-દબાણ નિયંત્રણ માટે PID અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ કરે છે.

૧.૨ મલ્ટીસ્ટેજ વર્ટિકલ ટર્બાઇન પંપની ઓપરેશનલ લાક્ષણિકતાઓ અને VFS માટે તેમની અનુકૂલનક્ષમતા

મુખ્ય વિશેષતાઓiસમાપ્ત કરો:
• ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા શ્રેણી સાંકડી: ડિઝાઇન બિંદુઓથી દૂર કામ કરતી વખતે કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો થવાની સંભાવના.
• મોટા પ્રવાહના વધઘટ: વારંવાર ગતિ ગોઠવણ અથવા સ્ટાર્ટ-સ્ટોપ કામગીરીની જરૂર પડે છે કારણ કે સિસ્ટમ દબાણ ભિન્નતા
• લાંબા શાફ્ટની માળખાકીય મર્યાદાઓ: પરંપરાગત વાલ્વ થ્રોટલિંગ ઊર્જા નુકશાન અને કંપન સમસ્યાઓનું કારણ બને છે

VFS પ્રવાહની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે ગતિને સીધી રીતે સમાયોજિત કરે છે, ઓછી કાર્યક્ષમતાવાળા ઝોનને ટાળે છે અને સિસ્ટમ કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે.

II. ચલ આવર્તન ગતિ નિયંત્રણ પ્રણાલીઓનું ઊર્જા-બચત અસરકારકતા વિશ્લેષણ

૨.૧ ઉર્જા કાર્યક્ષમતા સુધારણા માટેની મુખ્ય પદ્ધતિઓ

(જ્યાં ΔPવાલ્વ વાલ્વ થ્રોટલિંગ પ્રેશર લોસ દર્શાવે છે)

૨.૨ વ્યવહારુ એપ્લિકેશન કેસ ડેટા

• **પાણી પુરવઠા પ્લાન્ટ રેટ્રોફિટ પ્રોજેક્ટ:**

· સાધનો: 3 XBC300-450 મલ્ટીસ્ટેજ વર્ટિકલ પંપ (દરેક 155 kW)

· રેટ્રોફિટ પહેલાં: દૈનિક વીજળીનો વપરાશ ≈ 4,200 kWh, વાર્ષિક ખર્ચ ≈$39,800

· રેટ્રોફિટ પછી: દૈનિક વપરાશ ઘટીને 2,800 kWh થયો, વાર્ષિક બચત ≈$24,163, વળતરનો સમયગાળો < 2 વર્ષ

III. આર્થિક મૂલ્યાંકન અને રોકાણ વળતર વિશ્લેષણ

૩.૧ નિયંત્રણ પદ્ધતિઓ વચ્ચે ખર્ચ સરખામણી

૩.૨ રોકાણ પેબેક સમયગાળાની ગણતરી

ઉદાહરણ: સાધનોના ખર્ચમાં વધારો$27,458, વાર્ષિક બચત$24,163 → ROI ≈ ૧.૧૪ વર્ષ

૩.૩ છુપાયેલા આર્થિક લાભો

• ઉપકરણોનું આયુષ્ય વધ્યું: બેરિંગના ઘસારામાં ઘટાડો થવાને કારણે જાળવણી ચક્ર ૩૦%-૫૦% લાંબુ થયું
• કાર્બન ઉત્સર્જનમાં ઘટાડો: એક પંપ વાર્ષિક CO₂ ઉત્સર્જનમાં 45 kWh દીઠ ~50,000 ટનનો ઘટાડો થયો
• નીતિ પ્રોત્સાહનો: ચીનના નિયમોનું પાલન કરે છે ઔદ્યોગિક ઉર્જા સંરક્ષણ નિદાન માર્ગદર્શિકા, ગ્રીન ટેક સબસિડી માટે પાત્ર

 IV. કેસ સ્ટડી: પેટ્રોકેમિકલ એન્ટરપ્રાઇઝ મલ્ટીસ્ટેજ પંપ ગ્રુપ રેટ્રોફિટ

4.1 પ્રોજેક્ટ પૃષ્ઠભૂમિ

• સમસ્યા: ક્રૂડ ઓઇલ ટ્રાન્સફર પંપ વારંવાર શરૂ થવાથી વાર્ષિક જાળવણી ખર્ચ થાય છે >$109,832 કારણે સિસ્ટમ દબાણમાં વધઘટ
• ઉકેલ: પ્રેશર સેન્સર અને ક્લાઉડ મોનિટરિંગ પ્લેટફોર્મ સાથે 3×315 kW VFD નું સ્થાપન

૪.૨ અમલીકરણ પરિણામો

• ઊર્જા માપદંડ: પ્રતિ-પંપ વીજ વપરાશ 210 kW થી ઘટાડીને 145 kW થયો, સિસ્ટમ કાર્યક્ષમતામાં 32% નો સુધારો થયો.
• સંચાલન ખર્ચ: નિષ્ફળતા ડાઉનટાઇમ 75% ઘટ્યો, વાર્ષિક જાળવણી ખર્ચ ઘટીને$27,458.
• આર્થિક લાભો: 2 વર્ષમાં સંપૂર્ણ રિટ્રોફિટ ખર્ચ વસૂલ, સંચિત ચોખ્ખો નફો >$164,749

V. ભવિષ્યના વલણો અને ભલામણો

1. બુદ્ધિશાળી સુધારાઓ: આગાહીયુક્ત ઊર્જા નિયંત્રણ માટે IoT અને AI અલ્ગોરિધમ્સનું એકીકરણ

2. ઉચ્ચ દબાણ એપ્લિકેશન: 10 kV+ મલ્ટીસ્ટેજ પંપ માટે યોગ્ય VFD નો વિકાસ

3. જીવનચક્ર વ્યવસ્થાપન: ઉર્જા-કાર્યક્ષમ જીવનચક્ર ઑપ્ટિમાઇઝેશન માટે ડિજિટલ ટ્વીન મોડેલ્સની સ્થાપના

ઉપસંહાર
વેરિયેબલ ફ્રીક્વન્સી સ્પીડ કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સ ફ્લો-હેડ આવશ્યકતાઓને ચોક્કસપણે મેચ કરીને મલ્ટીસ્ટેજ વર્ટિકલ ટર્બાઇન પંપમાં નોંધપાત્ર ઉર્જા કાર્યક્ષમતા સુધારણા અને ઓપરેશનલ ખર્ચમાં ઘટાડો પ્રાપ્ત કરે છે. કેસ સ્ટડીઝ નોંધપાત્ર આર્થિક અને પર્યાવરણીય લાભો સાથે 1-3 વર્ષના લાક્ષણિક પેબેક સમયગાળા દર્શાવે છે. ઔદ્યોગિક ડિજિટાઇઝેશનને આગળ વધારવા સાથે, VFS ટેકનોલોજી પંપ ઊર્જા ઑપ્ટિમાઇઝેશન માટે મુખ્ય પ્રવાહનો ઉકેલ રહેશે.