كيفية إجراء تحسينات لتوفير الطاقة في مضخات المياه الدورانية

Thread Content

تُستخدم مضخات المياه الدورانية على نطاق واسع في صناعات مثل النفط والكيماويات والمعادن والأدوية والطاقة، ولا يمكن تجاهل استهلاكها للطاقة. إن إجراء تحسينات لتوفير الطاقة في أنظمة مضخات المياه الدورانية يحمل قيمة اقتصادية كبيرة للشركات من حيث تقليل الاستهلاك وزيادة الكفاءة. تلتزم شركتنا منذ فترة طويلة بتقديم خدمات توفير الطاقة لأنظمة مضخات المياه، حيث قمنا بتحسين عشرات مضخات التدوير، ولدينا خبرة وتجارب واسعة في هذا المجال، ونود أن نشاركها معكم هنا. يمكن تلخيص مبدأ توفير الطاقة في أنظمة مضخات المياه في جملة واحدة، وهي: “استخدام مضخات فعالة تعمل في نقاط كفاءة عالية، من أجل تقليل خسائر الأنابيب، وخاصة تقليل أو القضاء على خسائر التضييق”. تحتوي هذه الجملة على ثلاث كلمات مفتاحية وهي: المضخة عالية الكفاءة (كفاءة المضخة)، ونقطة الكفاءة العالية، وخسائر الأنابيب، وهي أيضًا النقاط الثلاث الأساسية لتوفير الطاقة في أنظمة المضخات. (1) مضخات المياه عالية الكفاءة (كفاءة مضخات المياه): من أجل توفير الطاقة، يجب أن تكون كفاءة مضخات المياه عالية. يعتمد مستوى كفاءة مضخات المياه أولاً على مستوى التصميم، وثانياً على دقة التصنيع وجودته ； (2) نقاط الكفاءة العالية: بالنسبة لنفس مضخة المياه، فإن كفاءتها تختلف في نقاط التدفق المختلفة. عادةً ما تكون الكفاءة في حدود الظروف القياسية هي الأعلى، وإذا ابتعدنا كثيرًا عن الظروف القياسية، فحتى لو كانت الكفاءة الاسمية للمضخة عالية، فإن كفاءتها الفعلية أثناء التشغيل لن تكون عالية. وبالتوسع أكثر، يجب أيضًا مراعاة معدل الحمل على المحرك ومنطقة الكفاءة العالية للمحرك، أي ضمان أن تكون الكفاءة الإجمالية لنظام ضخ المياه في أعلى مستوى ممكن. (3) خسائر الأنابيب: يجب تقليل خسائر الأنابيب قدر الإمكان، والعمل على القضاء على خسائر التخفيض. نحن نقوم بتحليل وتشخيص الأداء الفعلي لمضخات المياه من خلال التركيز بشكل دقيق على ثلاث نقاط رئيسية، وهي كفاءة المضخة، ونقطة الكفاءة العالية، وخسائر الأنابيب. وباستخدام النظريات المتقدمة والأساليب العلمية، نحدد المشاكل الموجودة في نظام المضخات، ثم نتخذ تدابير فعالة ومحددة لاستغلال الإمكانيات المتاحة بشكل كامل، ورفع كفاءة المضخة إلى أقصى حد، وضمان أن تكون معايير العمل الفعلية للمضخة في نقطة الكفاءة العالية، بالإضافة إلى تقليل خسائر الأنابيب إلى أدنى حد. ومن خلال الجمع بين هذه الجوانب الثلاثة، نحقق أهداف توفير الطاقة، وهذه هي مبادئنا في توفير الطاقة. إن تدابيرنا المحددة لتوفير الطاقة هي كالتالي: 1. إجراء بحوث ميدانية لتشخيص المشاكل الموجودة في النظام بدقة، وتحديد معايير التصميم بشكل مستهدف ودقيق. 2. تحسين الكفاءة المقدرة لنقاط ظروف التصميم، من خلال مستوى تصميم متميز ومفهوم توفير الطاقة. الاستفادة الواسعة من نظريات التصميم المتقدمة مثل تدفق الثلاثة مكونات، بالإضافة إلى تحليل حركة التدفق باستخدام برامج CFD والمحاكاة الديناميكية، مع التركيز على نطاقات العمل المحددة، والاستعانة بنماذج هندسية متميزة، واستخدام برامج التصميم المتقدمة CAD. والأهم من ذلك، أن لدينا مصممين ذوي خبرة كبيرة، يدمجون سنوات من الخبرة والمعرفة في عملية التصميم، مما يجعل كفاءة المضخات والشفرات المصممة تقترب من القيم القصوى في ظروف العمل المحددة، وبالتالي يمكن استبدال المضخات أو الشفرات القديمة بمضخات أو شفرات أكثر كفاءة (شفرات تدفق الثلاثة مكونات). ٣. القضاء على انخفاض الكفاءة الناتج عن انحراف ظروف التشغيل. تعتبر مضخات المياه العادية منتجات جاهزة ضمن سلسلة محددة، تستخدم معايير ومواصفات محدودة بفواصل مناسبة لتلبية أنواع مختلفة جدًا من الظروف التشغيلية، ومن المستحيل تصميمها وتصنيعها وفقًا للاحتياجات المحددة لمصنع معين. إن محدودية مجموعة منتجات مضخات المياه، بالإضافة إلى التنوع الكبير في معايير ظروف الإنتاج الفعلية، يؤديان حتمًا إلى عدم تطابق كامل بين معايير أداء المضخات ومتطلبات عمليات الإنتاج الفعلية والمقاومة الفعلية للأنابيب، وهو ما يؤدي بدوره إلى خروج المضخات عن نطاق العمل الفعال ； كما أن التغيرات في حمل مضخة المياه بسبب أسباب مختلفة قد تؤدي أيضًا إلى خروج المضخة عن منطقة الكفاءة العالية ； كل ذلك يؤدي إلى انخفاض الكفاءة وإهدار الطاقة. نتخذ، وفقًا للظروف المحددة، مختلف الإجراءات للقضاء على حالات الانحراف في ظروف التشغيل، لكي تعود مضخات المياه إلى العمل في منطقة الكفاءة العالية. ٤. تصميم مخصص، يتم تصنيعه بشكل خاص للقضاء على الاستهلاك غير الضروري للطاقة. عند تصميم المشاريع، لا تقوم مكاتب التصميم عادةً بحساب دقيق لمعدل تدفق كل مضخة مياه ومقاومة الأنابيب، بل تعتمد في الغالب على التقديرات التقريبية. ولضمان الأمان والموثوقية، يتم اتخاذ إجراءات محافظة نسبيًا، مما يؤدي إلى استهلاك طاقة غير ضروري. نحدد بشكل مناسب المعايير الخاصة وفقًا لمتطلبات الظروف الفعلية للعملاء، ونصمم مضخات مخصصة تتناسب تمامًا مع هذه الظروف، بحيث يكون أداء المضخة متوافقًا بشكل جيد مع الحمل الفعلي، دون أن يكون زائدًا أو ناقصًا، وبذلك نرتقي بكفاءة التشغيل ونحقق هدف توفير الطاقة. 5. التركيب المُحسّن لعدة مضخات، وتحسين النظام بشكل كلي: من خلال تصميم مُحسّن يراعي تناسق المحركات والمضخات وأجهزة النقل وأجهزة ضبط السرعة وشبكات الأنابيب وأجهزة العمل في النظام بأكمله، يتم تنظيم العمليات بشكل فعال لتحقيق تشغيل اقتصادي، ورفع الكفاءة الإجمالية للنظام، وبالتالي تحقيق أهداف توفير الطاقة. من الإجراءات المحددة مثلاً: توزيع مضخات المياه بشكل مناسب، وتنظيم عملية التشغيل لتوفير الطاقة وفقًا لتغيرات الأحمال الإنتاجية، بهدف تحقيق التوفير في استهلاك الطاقة ； تحسين كفاءة تشغيل المحركات وغيرها ； توزيع معقول، تدفق عكسي ； تشغيل مضخات المياه بطريقة مناسبة، سواء بالتوازي أو المتسلسل، وما إلى ذلك. 6. استخدام تقنيات توفير الطاقة عن طريق تعديل السرعة (مثل التحكم في السرعة بواسطة تغيير التردد، أو استخدام محركات الدفع المغناطيسي الدائم، أو استخدام أجهزة الربط لتعديل السرعة، إلخ). يعتبر التحكم في السرعة عن طريق تغيير التردد واحدة من أكثر تقنيات توفير الطاقة شيوعًا في أنظمة مضخات المياه حاليًا، وقد حظيت بقبول واسع من الجميع، كما ساهمت بشكل كبير في توفير الطاقة في أنظمة مضخات المياه. لكن يجب أن ندرك أن بعض ظروف التشغيل لا تصلح، كما أن المحول الذي يغير التردد يستهلك من 3 إلى 5% من الطاقة. 7. الصب الدقيق، والصقل العناية، لتحسين جودة المنتج ودقته من مرحلة التصنيع، وزيادة الكفاءة. 8. جمع على نطاق واسع أحدث النتائج البحثية المتعلقة بتحسين كفاءة مضخات المياه، بالإضافة إلى تجارب النجاح في التعديلات الصغيرة، وكذلك الوصفات “غير التقليدية” و“السرية”， ثم تم تحليلها وتقييمها لاختيار بعضها لاستثمار أموال كبيرة في اختبارها وتأكيد فعاليتها. ومن خلال التلخيص والتطبيق، تم تراكم الكثير من الخبرات الفريدة، مما ساهم في رفع المستوى التقني لخدمات توفير الطاقة. لتحقيق نتائج جيدة في توفير الطاقة، من الضروري اعتماد تقنيات مختلفة لتوفير الطاقة بناءً على الظروف المختلفة، واستخدام مجموعة من التدابير الفعالة لذلك. أود أن أشارككم بعض الحالات الأخيرة لشركتنا، حتى يتسنى لكم الحصول على فكرة تقريبية عن فعالية تحسين كفاءة مضخات المياه من ناحية التوفير في استهلاك الطاقة. 1. بعد استبدال مروحة الضخ عالية الكفاءة المصنوعة خصيصًا لدى شركتنا في مضخة الضخ ذات الشفط المزدوج من طراز #qsn300-m9 التابعة لإحدى الشركات، انخفض تيار محرك المضخة من 280 أمبير إلى 230 أمبير، وبذلك بلغت نسبة التوفير في استهلاك الطاقة 17.8%.
2. بعد استبدال مروحة الضخ عالية الكفاءة المصنوعة خصيصًا في مضخة الضخ ذات الشفط المزدوج من طراز #qsn250-m6 التابعة لإحدى الشركات، ارتفعت كمية المياه التي تضخها المضخة قليلاً مقارنة بالسابق، وانخفض تيار محرك المضخة من 223 أمبير إلى 153.8 أمبير، وبذلك بلغت نسبة التوفير في استهلاك الطاقة 30% ； 3. تم إجراء تحسينات لزيادة القدرة الإنتاجية على مضخة الشفط المزدوجة من طراز #qsn250-m9 التابعة لإحدى الشركات الكيميائية، وذلك مع الحفاظ على نفس أنواع الصمامات وأنظمة الأنابيب؛ حيث ارتفعت كمية الماء المُضخة من 490 مترًا مكعبًا في الساعة إلى 560 مترًا مكعبًا في الساعة، كما تحسنت كفاءة المضخة بشكل ملحوظ. ٤. مضخة المياه الدورانية لإحدى الشركات الكيميائية من طراز 24SH-9B، بمعدل تدفق 2800 متر مكعب في الساعة، وارتفاع ضغط 56 مترًا، وقوة المحرك 560 كيلوواط. كان استهلاك الطاقة سابقًا 520 كيلوواط/ساعة، وبعد استبدال المراوح عالية الكفاءة، أصبح استهلاك الطاقة 470 كيلوواط/ساعة، أي توفير 50 كيلوواط/ساعة. 5. قامت إحدى الشركات باستبدال مضخات OS350-510B ذات الشفط المزدوج الخاصة بها بمضخاتنا الموفرة للطاقة، مما أدى إلى تحقيق نسبة توفير في استهلاك الطاقة بلغت 15%.
6. قامت شركة أخرى باستبدال مضخات 10sh-6A الخاصة بها بمضخاتنا الموفرة للطاقة، ونتيجة لذلك انخفض التيار الكهربائي المطلوب لنفس كمية المياه من 145 أمبير إلى 105 أمبير، مما أدى إلى تحقيق نسبة توفير في استهلاك الطاقة بلغت 27%. خطوات وخصائص تحسين كفاءة مضخات المياه عن طريق استبدال التروس بتروس ذات تدفق ثلاثي الأبعاد عالية الكفاءة: يتم ذلك وفقًا لظروف التشغيل الفعلية لمضخة المياه لدى المستخدم، مع مراعاة تلبية احتياجات التشغيل الفعلية للمستخدم بشكل كامل. ويتم ذلك باستخدام نظرية التدفق الثلاثي الأبعاد الكامل للتيار والآثار الناتجة عنه، بالإضافة إلى برامج التصميم مثل PCAD وCFD، مع الاستفادة من الخبرة الواسعة التي اكتسبها المهندسون المتخصصون على مر السنين. ويتم من خلال ذلك تصميم وتصنيع تروس ذات تدفق ثلاثي الأبعاد عالية الكفاءة يمكن استبدالها بالتروس القديمة، ويمكن تركيبها داخل هيكل المضخة الأصلي دون الحاجة إلى تغيير الأجزاء الأساسية للمضخة أو المحرك أو الأنابيب. ويتمتع هذا الأسلوب بسهولة التنفيذ والأمان، كما أن تأثيره في توفير الطاقة ملحوظ للغاية، ويمكن اعتباره الحل المثالي لتحسين كفاءة مضخات المياه. محتوى أصلي، يُرجى عدم الاقتباس منه من قبل الزملاء