जलपंपों में ऊर्जा-बचत हेतु सुधारों के सिद्धांत एवं उपाय

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जलपंपों में ऊर्जा-बचत हेतु सुधारों के सिद्धांत एवं उपाय
जब लोग “जलपंपों में ऊर्जा-बचत हेतु सुधार” की बात सुनते हैं, तो उनके मन में आमतौर पर दो सवाल या आपत्तियाँ आती हैं। पहला सवाल यह है कि ऊर्जा-बचत कैसे संभव है? ऊर्जा-बचत का सिद्धांत क्या है? दूसरा, क्या आपके द्वारा डिज़ाइन किया गया ऊर्जा-कुशल इम्पेलर (जल पंप) प्रसिद्ध बड़ी कंपनियों के ब्रांडेड उत्पादों से भी अधिक कुशल होगा? यह कैसे संभव है? अब मैं, लोगों की चिंता के इन दो प्रश्नों से शुरुआत करते हुए, हमारी कंपनी द्वारा पानी के पंपों में ऊर्जा-बचत हेतु अपनाए गए उपायों एवं तरीकों के बारे में बात करूँगा। पहला प्रश्न यह है कि हम ऊर्जा-बचत कैसे हासिल कर सकते हैं? ऊर्जा-बचत का सिद्धांत क्या है? हम पानी पंपिंग प्रणाली में ऊर्जा बचत के सिद्धांत को एक वाक्य में समेट सकते हैं – “कुशल पंपों का उपयोग उनके अधिकतम दक्षता बिंदु पर करना, ताकि पाइपलाइनों में होने वाली ऊर्जा हानि कम हो सके; खासकर थ्रॉटलिंग हानि को कम या समाप्त किया जा सके।” इस वाक्य में “कुशल पंप” (पंप की दक्षता), “कुशलता के बिंदु” एवं “पाइपलाइनों में होने वाला नुकसान” ऐसे तीन महत्वपूर्ण शब्द हैं; ये ही पंप प्रणाली में ऊर्जा-बचत हेतु तीन महत्वपूर्ण कारक हैं। (1) उच्च दक्षता वाले पंप (पंप की दक्षता): ऊर्जा बचाने हेतु, पंप की दक्षता अवश्य ही उच्च होनी चाहिए। पानी पंपों की दक्षता, सबसे पहले उनके डिज़ाइन के स्तर पर निर्भर करती है; इसके बाद उनकी निर्माण-गुणवत्ता पर भी निर्भर करती है। ； (2) उच्च दक्षता बिंदु: एक ही पानी का पंप, विभिन्न प्रवाह-मात्राओं पर अलग-अलग दक्षता दिखाता है। आम तौर पर, निर्धारित कार्य-स्थितियों के आसपास ही इसकी दक्षता सबसे अधिक होती है। यदि यह निर्धारित कार्य-स्थितियों से बहुत दूर चले जाए, तो पंप की निर्धारित दक्षता चाहे जितनी भी अधिक क्यों न हो, वास्तविक संचालन में इसकी दक्षता कम ही रहती है। थोड़ा और विस्तार से कहें तो, दक्षता हेतु मोटर की लोड दर एवं मोटर के उच्च दक्षता क्षेत्र पर भी ध्यान देना आवश्यक है; अर्थात् पूरे जलपंप प्रणाली की कुल दक्षता को अधिकतम स्तर पर रखना आवश्यक है। (3) पाइपलाइन संबंधी हानियाँ: पाइपलाइन से होने वाली हानियों को यथासंभव कम करना आवश्यक है; थ्रोटलिंग से होने वाली हानियों को तो पूरी तरह ही दूर करना हम, पंप की दक्षता, उसका अधिकतम कार्यबिंदु एवं पाइपलाइनों में होने वाली हानियों – इन तीन महत्वपूर्ण बिंदुओं पर ध्यान केंद्रित करके, पंप के वास्तविक संचालन की स्थिति का वैज्ञानिक विश्लेषण एवं निदान करते हैं। उन्नत सिद्धांतों एवं वैज्ञानिक विधियों का उपयोग करके, हम पंप प्रणाली में मौजूद समस्याओं का पता लेते हैं, एवं उनके निवारण हेतु प्रभावी उपाय करते हैं। इस प्रकार, हम पंप की दक्षता में वृद्धि करते हैं, पंप के कार्यबिंदु को अधिकतम स्तर पर रखते हैं, एवं पाइपलाइनों में होने वाली हानियों को न्यूनतम करते हैं। इन तीनों पहलुओं के समन्वित उपयोग से हम ऊर्जा-बचत के लक्ष्य को प्राप्त करते हैं। यही हमारा ऊर्जा-बचत का सिद्धांत है। दूसरा, हमारे द्वारा डिज़ाइन किए गए ऊर्जा-बचत वाले पंपों की दक्षता, प्रसिद्ध कंपनियों के ब्रांडेड उत्पादों की तुलना में अधिक होगी? यह कैसे संभव है? जवाब है – ऐसा होने की संभावना बहुत ही अध मुख्य कारण यह है कि हमारे उत्पाद विशिष्ट कार्य-परिस्थितियों के अनुसार ही डिज़ाइन एवं निर्मित किए जाते हैं; जबकि प्रसिद्ध कंपनियों के उत्पाद विभिन्न कार्य-परिस्थितियों में उपयोग हेतु ही डिज़ाइन किए जाते हैं। इससे निम्नलिखित अंतर पैदा होता है: (1) प्रसिद्ध कंपनियों के पंप सीरीज़-आधारित उत्पाद होते हैं, और प्रत्येक मॉडल के पंप को व्यापक उपयोग-क्षेत्र होता है। इसलिए, व्यापक प्रवाह-दरों की स्थितियों में भी उच्च दक्षता आवश्यक होती है। इस आवश्यकता को पूरा करने हेतु अधिकतम दक्षता को त्यागना पड़ता है। दूसरे शब्दों में, डिज़ाइन करते समय सबसे पहले व्यापक दायरे में औसत दक्षता सुनिश्चित की जाती है, उसके बाद ही अधिकतम दक्षता पर विचार किया जाता है। जब हम ऊर्जा-बचत हेतु परिवर्तन करते हैं, तो विशिष्ट परिस्थितियों में हम छोटे स्तर पर अधिकतम दक्षता सुनिश्चित करने पर ध्यान देते हैं; इसलिए ऐसी स्थितियों में यह उत्पाद, बड़ी कंपनियों के उत्पादों की निर्धारित दक्षता से भी अधिक दक्ष हो सकता है। (2) जलपंपों की दक्षता एवं एयर-एब्रेशन-प्रतिरोधक क्षमता, पंप के कुछ महत्वपूर्ण मापदंडों के संदर्भ में आपस में विरोधाभासी होती हैं। विभिन्न परिस्थितियों में काम करने हेतु, प्रमुख निर्माताओं के जलपंपों में अच्छी एयर-एब्रेशन-प्रतिरोधक क्षमता होना आवश्यक है; लेकिन ऐसी स्थिति में उनकी दक्षता कम हो जाती है। और जब हम किसी विशेष परिस्थिति का सामना करते हैं, जैसे कि उल्टी दिशा में पानी बहने वाली प्रणाली में, तो गैस-एट्रिशन की समस्या से बचने हेतु, आवश्यक गैस-एट्रिशन मात्रा को अधिक रखा जा सकता है; इससे दक्षता में वृद्धि होती है। (3) उच्च प्रवाह दर पर काम करते समय पंपों में होने वाले झटकों को कम करने हेतु, सामान्य पंपों के पंखों को ऐसी डिज़ाइन दी जाती है कि वे उच्च प्रवाह दर की स्थितियों को संभाल सकें; लेकिन इससे अन्य स्थितियों में झटकों की मात्रा बढ़ जाती है। और जब हम किसी विशेष धारा-सीमा का सामना करते हैं, तो हम उचित मात्रा में झटका-कोण चुन सकते हैं; इससे झटकों के कारण होने वाला नुकसान कम हो जाता है, एवं दक्षता में वृद्धि होती है। और भी बहुत कुछ है, इन सबका विस्तार से वर्णन करने की आवश्यकता नहीं है। हमारे ऊर्जा-बचत संबंधी विशिष्ट उपाय निम्नलिखित हैं: 1. स्थल पर सर्वेक्षण करके, सिस्टम में मौजूद समस्याओं का सही निदान किया जाता है; इसके बाद ही डिज़ाइन संबंधी पैरामीटरों का सटीक निर्धारण किया जाता है। 2. उत्कृष्ट डिज़ाइन कौशल एवं ऊर्जा-बचत की अवधारणा के आधार पर, डिज़ाइन किए गए उपकरणों की नाममात्र दक्षता में वृद्धि की जा सकती है। उन्नत डिज़ाइन सिद्धांतों जैसे ट्राइपल-फ्लो थ्योरी का व्यापक रूप से अध्ययन एवं उपयोग करते हुए, CFD विश्लेषण एवं गतिशील सिमुलेशन का उपयोग करके, विशिष्ट कार्य-सीमाओं को ध्यान में रखते हुए, उत्कृष्ट जल-प्रबंधन मॉडलों से प्रेरणा लेते हुए, उन्नत CAD डिज़ाइन सॉफ्टवेयरों का उपयोग किया जाता है। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि हमारे पास अनुभवी वरिष्ठ डिज़ाइनर हैं, जो अपने दशकों के डिज़ाइन अनुभवों को इस प्रक्रिया में शामिल करते हैं; इससे डिज़ाइन किए गए पंपों एवं पंखों की दक्षता विशिष्ट कार्य-परिस्थितियों में अधिकतम स्तर तक पहुँच जाती है। पुराने पंपों/पंखों की जगह उच्च-दक्षता वाले पंप/पंखों (ट्राइपल-फ्लो पंख) का उपयोग किया जाता है। 3. कार्य-परिस्थितियों में होने वाले परिवर्तनों के कारण होने वाली दक्षता-ह्रास को दूर करन सामान्य जलपंप, विभिन्न मापदंडों के आधार पर निर्मित उत्पाद होते हैं; ऐसे मापदंडों का उपयोग विभिन्न परिस्थितियों को पूरा करने हेतु किया जाता है। किसी विशेष कारखाने की आवश्यकताओं के अनुसार इन जलपंपों को डिज़ाइन एवं निर्मित करना संभव नहीं है। पानी के पंपों के उत्पादों की सीमित विविधता, एवं वास्तविक उत्पादन प्रक्रियाओं में प्रयोग होने वाले पैरामीटरों में मौजूद भिन्नताओं के कारण, पानी के पंपों के प्रदर्शन संबंधी पैरामीटर, वास्तविक उत्पादन प्रक्रियाओं की आवश्यकताओं, एवं पाइपलाइनों में मौजूद प्रतिरोधों के बीच असंतुलन पैदा हो जाता है। इसके कारण पानी के पंप अपने उच्च-दक्षता वाले संचालन क्षेत्र से भटक जाते हैं। ； विभिन्न कारणों से पानी खींचने वाले पंपों पर लगने वाला भार बदलने से, वे अपने उच्च-दक्षता वाले क्षेत्र से बाहर चले जाते हैं। ； इसके कारण दक्षता में कमी आती है, एवं ऊर्जा की बर्बादी होती है। हम, विशिष्ट परिस्थितियों के आधार पर, विभिन्न उपाय करके संचालन संबंधी समस्याओं को दूर करते हैं, ताकि पानी खींचने वाला पंप पुनः उच्च दक्षता से काम कर सके। 4. व्यक्तिगत आवश्यकताओं के अनुसार डिज़ाइन एवं निर्माण किया जाता है; इससे अनावश्यक ऊर्जा-खपत कम हो जाती है। डिज़ाइन संस्थान, इंजीनियरिंग डिज़ाइन करते समय, प्रत्येक पानी के पंप की प्रवाह-दर एवं पाइपलाइनों में आने वाले प्रतिरोध की सटीक गणना आमतौर पर नहीं करते हैं; ऐसी स्थितियों में वे तुलनात्मक अनुमानों का ही उपयोग करते हैं। सुरक्षा एवं विश्वसनीयता को ध्यान में रखते हुए वे ऐसे अनुमानों को ही अपनाते हैं। वास्तव में, डिज़ाइन संस्थान भले ही आवश्यक पैरामीटरों की गणना करना चाहे, लेकिन वह बहुत सटीक गणना नहीं कर सकता; क्योंकि गणना प्रक्रिया में ही कई अस्पष्ट अनुभवजन्य सूत्र एवं गुणांक मौजूद होते हैं। पानी के पंप के निर्धारित मापदंड, वास्तविक आवश्यकताओं के अनुरूप नहीं होते; यह ऐसा ही है, जैसे कि कोई लंबा-पतला व्यक्ति मोटे एवं छोटे कपड़े पहने हो – यह देखने में अजीब एवं बदसूरत लगता है। व्यक्ति के आकार/आकृति के अनुसार ही कपड़े बनाने से ऐसी समस्याओं से छ हम, ग्राहकों की वास्तविक कार्यपरिस्थितियों के आधार पर, उचित मापदंडों का निर्धारण करते हैं; तथा उन वास्तविक परिस्थितियों के अनुकूल विशेष पंपों का डिज़ाइन करते हैं। इससे पंप की क्षमता एवं वास्तविक भार आपस में अच्छी तरह संतुलित रहता है, जिससे संचालन दक्षता में वृद्धि होती है एवं ऊर्जा-बचत संभव हो पाती है। 5. कई पंपों का अनुकूलित संयोजन, सिस्टम का समग्र अनुकूलन: मोटर, जलपंप, ड्राइविंग उपकरण, गति-नियंत्रण उपकरण, पाइपलाइनें एवं कार्यकारी उपकरणों सहित पूरे सिस्टम का अनुकूलित डिज़ाइन करके, इसका उचित प्रबंधन किया जाता है; इससे आर्थिक दृष्टि से लाभदायक संचालन संभव होता है, सिस्टम की कुल दक्षता में वृद्धि होती है, एवं ऊर्जा-बचत होती है। विशिष्ट उपायों में इस प्रकार के हैं: पानी के पंपों की उचित व्यवस्था करना, उत्पादन भार में होने वाले परिवर्तनों के अनुसार ऊर्जा-बचत हेतु आवश्यक व्यवस्थाएँ करना, ताकि ऊर्जा-बचत संभव हो सके। ； मोटरों की कार्यक्षमता में सुधार आदि। ； उचित विभाजन, पुनर्प्रवाह ； जलपंपों को उचित तरीके से सीरीज/पैरेलल मोड में चलाना आदि। 6. गति-नियंत्रण एवं ऊर्जा-बचत संबंधी तकनीकों का उपयोग करें (जैसे – फ्रीक्वेंसी-मॉड्यूलेशन द्वारा गति-नियंत्रण, परमाणु-चुंबकीय उपकरणों द्वारा गति-नियंत्र 7. सटीक ढलाई, सावधानीपूर्वक पॉलिशिंग – इससे निर्माण प्रक्रिया में उत्पादों की गुणवत्ता एवं सटीकता में सुधार होता है, एवं दक्षता भी बढ़ती है। 8. पानी के पंपों की दक्षता में सुधार हेतु हालिया अनुसंधान परिणामों, विभिन्न छोटे-मोटे सुधारों से संबंधित सफल अनुभवों, तथा विभिन्न “विशेष उपायों/रहस्यमय तरीकों” का व्यापक रूप से संग्रह किया जाता है। इनका विश्लेषण करके उनमें से कुछ विधियों पर भारी निवेश करके परीक्षण किए जाते हैं। इस प्रकार, अनुभवों के आधार पर ऊर्जा-बचत संबंधी तकनीकों में सुधार किया जाता है। अच्छे ऊर्जा-संरक्षण परिणाम प्राप्त करने हेतु, विभिन्न परिस्थितियों के अनुसार उपयुक्त ऊर्जा-संरक्षण तकनीकों का उपयोग करना आवश्यक है; साथ ही, कई प्रभावी ऊर्जा-संरक्षण उपायों को एक साथ लागू करना भी आवश्यक है। पिछले कुछ वर्षों में, फ्रीक्वेंसी-एडजस्टेबल स्पीड कंट्रोल तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है; इससे पानी के पंपों से ऊर्जा की बचत हुई है। यह तकनीक अब सभी द्वारा स्वीकार की गई है। लेकिन यह ध्यान रखना आवश्यक है कि यह तकनीक हर परिस्थिति में उपयुक्त नहीं है, एवं फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर से भी 3–5% ऊर्जा की खपत होती है। उन्नत तरल प्रवाह सिद्धांतों का उपयोग करके उच्च दक्षता वाले पंखे एवं पानी के पंप डिज़ाइन एवं निर्मित करके ऊर्जा-बचत हासिल की जा सकती है; ऐसा कार्य शांडोंग प्रांत में बहुत कम ही देखने को मिलता है। और यही हमारी विशेषज्ञता एवं अनूठापन है। हम शांडोंग प्रांत में पहली, और संभवतः एकमात्र कंपनी हैं जो ट्राइ-फ्लो इम्पेलर तकनीक पर अनुसंधान करती है, तथा उच्च दक्षता वाले जल पंपों (इम्पेलर्स) के प्रतिस्थापन के माध्यम से ऊर्जा संरक्षण संबंधी सुधार करती है। मूल सामग्री है; सहकर्मियों द्वारा इसका उपयोग करने की अनु