需要水和废水的能力在全球范围内不断增长,能源成本的上涨和更注重环保,泵送系统的用户和设计师在这个行业是实现更高效的设计和实践的必要性。据估计,水/废水设施占35%的典型城市能源预算。1
与泵送系统负责大部分的电力消耗,优化设计会导致显著的能源节省。
事实上,相当数量的用户、供应商和设计师在所有行业,以及政府机构和行业协会,发展和实施策略来提高工业设备的能源效率。在大多数情况下,潜在收益是重要的。能源效率增加了10%的美国饮用水和污水系统,国家将集体节省大约4亿美元,每年50亿千瓦小时(kWh)。1
根据美国环境保护署(EPA),“将能源效率措施纳入他们的水和废水植物、市政和公用事业可以节省15 - 30%,节省数千美元,投资回收期仅几个月几年。”2
泵站的数量在配水和污水收集系统,有许多提高能源效率的机会。然而,看似无穷无尽的各种设计选项,找到最优解可能会让人望而生畏。幸运的是,流体管道软件提供了必要的分析,设计一个有效的泵系统或评估当前设施的改进。
尽管流体管道软件已存在超过35年,最近才得到广泛的重视。软件允许工程师进行严格的类型设计评估之前,他们还没有执行。
过去,工程师常常依赖于标准设计新的泵系统装置。例如,典型的设计实践提升站指定双泵安排参与,每个泵是峰容量大小。单位交替操作,以确保均匀磨损和双工配置允许一个泵处于脱机状态维护。这种基本的设计并没有改变在过去的50年中,和好的大肆作品,并提供冗余,以避免重大失败。3
显然,固有的设计是合理的,但软件允许用户查看的方法改善系统,这可能会导致更高的能源效率和更低的维护和运营成本。
例如,考虑一个案件可以评价现有的电梯站优化设计提高能源效率。当前系统包括一个湿井提升站有两个40马力(hp)潜水泵抽水到5000英尺,英寸的主要力量。BETVICTOR体育官网有一个海拔55英尺的潜水器的放电重力下水道的入口。
图1显示了一个电梯站模型的示意图。日常系统的容量大约是320000加仑和峰值的大小泵设计流量的每分钟800加仑(gpm) 101英尺的头。BETVICTOR体育官网
图片1。电梯站模型图(图片来源:作者)目前,平均泵操作每天大约6.7小时。假设电力成本0.10美元每千瓦小时(kWh),每年的能源使用和成本经营电梯站56931千瓦时,或约5693美元。
通过建模电梯站所有相关设计信息和操作条件,可以很快识别效率低下。在设计,流量800流量,有57英尺的过度的水头损失主要通过力,基本上可以认为是浪费能源,放入泵。
图片2。力主要阻力曲线表示义务和管道补压泵操作点从图2中,我们可以看到,可以大大减少水头损失的力量主要通过降低流量,由于二阶特征在管道水头损失和流量之间的关系。
考虑到泵只需要能够提供峰值流量在几次一整天,通过操作电梯站在减少流量,我们可以大大减少能源使用和操作成本。为此,有些提升站设计师采用管道补压泵的使用,它通常是不到10 hp和包含除了传统的双缸泵配置。主要职责泵只运行一天几次高峰BETVICTOR体育官网小时管道补压泵运行一天中大部分非高峰流入泵到电梯。3
使用液压仿真软件,它能够确定流量约160 gpm的管道补压泵将足够的非高峰操作,减少水头损失的力量主要从57英尺3英尺,如图2所示。
管道补压泵将运行约18.3小时每天在设计流量和义务泵运行每天大约三个小时。3 hp膜片泵从内部被选中的软件数字制造商的目录寻找水泵满足电梯站模型的设计规范。BETVICTOR体育官网
图片3。管道补压泵曲线对系统阻力曲线(红色箭头表示路口)看对泵的系统阻力曲线绘制曲线在图像3中,我们可以看到,泵将左边的操作只是其最佳效率点(cep)。当然,整体效率较高的泵,分割的系统阻力曲线接近泵的cep可能已经找到,但是对于这个示例中,只有一个制造商的目录是使用。无论如何,选择泵操作以72.3%的效率和流量下降88%的cep流中,这应该有助于确保长期生活。
后评估管道补压泵的性能特征,其操作在电梯车站模型评估。遇到的唯一的问题是一个潜在的主要固体的积累力量,由于较低的流量。
速度通过力主要在160中gpm是约1英尺每秒,低于最低推荐2英尺每秒固体去除。然而,责任泵的操作在高峰时段应足以防止堵塞。
在软件执行操作成本分析表明,新的设计将消耗43621千瓦时每年以每年4362美元的成本。
这一分析表明,管道补压泵的使用将大大降低能源使用的电梯。
表1显示了两个设计的比较,这表明每年1331美元的成本节约和能源节约13310千瓦时。
表1。操作系统的能量消耗的资产负债表尽管长管道补压泵的日常运行时,其低功耗结果在整个系统更有效率。3 hp膜片泵应该不需要重大投资,以及投资回收期可能证明为代价。
此外,减少责任泵的日常运行时将帮助提高可用的生活,减少维护成本。BETVICTOR体育官网
因为责任泵代表更大的资本和维护BETVICTOR体育官网成本与管道补压泵相比,这种设计提供了操作成本和产量显著降低生命周期成本应该电梯站。
的例子说明了如何使用流体管道软件快速评估任何泵系统的效率。
在不到一个小时,一个模型的电梯站成立,确定能源使用,新设计一个合适的泵是评价和选择和能源使用和操作成本的设计进行了比较。
然而,软件的一个额外的好处在于使分析和评估所有设计选项和元素。
如果在新泵站设计的例子中,三缸泵装置被认为是,或使用变频驱动器来实现操作在非高峰期在较低流速。
引用
1。能源效率在水和废水处理设施,环境保护署,2013年
2。https://www.epa.gov/sustainable-water-infrastructure/energy-efficiency-…
3所示。城市污水泵站设计问题和解决方案,杰夫•查宾2006。
4所示。管路系统原理:获得完全指南明确你的管道系统,射线t·荷迪ESI出版社,2008年