عوامل إدخال المضخات في تطبيقات المياه الجوفية والري
هل تعلم أن ما يقرب من 10٪ من كهرباء العالم تستهلكها المضخات الكهربائية؟ يمكن خفض معدل الاستهلاك هذا إلى النصف تقريبًا إذا تم تعديل المعدات القديمة بتقنيات الضخ الموفرة للطاقة الموجودة اليوم. يقدم هذا الإحصاء إمكانات هائلة لأعضاء صناعة المضخات لإحداث تأثير في الحفاظ على المناخ وتقليل الطاقة مع الاستفادة أيضًا من فرص الأعمال الجديدة. ستقدم هذه المقالة ثلاثة أمثلة لكيفية إحداث هذه التغييرات في صناعة ضخ المياه الجوفية فرقًا.
تؤثر كفاءة المضخة ، واستهلاك الطاقة ، وسهولة / سرعة الصيانة ، والموثوقية المؤكدة وتوافر المضخات على التكلفة الإجمالية للملكية - وهذه عوامل مهمة عند اختيار مضخة أو نظام لتركيب جديد أو تحديث. يؤثر نوع المعدات المختارة على خطين أساسيين مختلفين:
والثاني هو تكلفة الملكية مدى الحياة. في المضخات الأكبر حجمًا (أحجام المحركات) ، يرتبط حوالي 5٪ إلى 10٪ من التكلفة بالاستثمار وما يقدر بـ 2٪ إلى 4٪ يتعلق بالحفاظ على المضخة طوال عمرها الافتراضي. ثم يشير ما يقرب من 90٪ إلى استهلاك الطاقة ، مما يعني أن الكفاءة هي المحرك الحقيقي لتخفيض نفقات التشغيل (أوبكس ) عند تشغيل المضخة. افترض أن المضخة تستهلك 100 كيلوواط / ساعة من الطاقة. تتحول نقطة واحدة من تحسين الكفاءة بسهولة إلى 5000 إلى 7500 كيلو وات في الساعة في تقليل الطاقة على أساس سنوي ، اعتمادًا على ساعات التشغيل في اليوم.
فيما يلي ثلاثة أمثلة للمضخات الشائعة المستخدمة في صناعة المياه الجوفية والري والعوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار كل نوع من أنواع المضخات.
مضخة غاطسة ذات مغناطيس دائم
في عام 1929 ، تم تصميم أول مضخة توربينية غاطسة ليتم تركيبها في بئر حيث كان كل من المحرك والمضخة عميقاً تحت الماء. غالبية المحركات الغاطسة عبارة عن محركات جرح سلكية غير متزامنة تحريضية غاطسة بتصميم دوار / الجزء الثابت وكانت موجودة منذ سنوات. المحركات الغاطسة ذات القدرة الحصانية المنخفضة التي تشتمل على تصميم مغناطيسي دائم موجودة في السوق منذ 20 عامًا. ألق نظرة فاحصة على محرك المياه الجوفية الغاطس ذو المغناطيس الدائم (مساءً ) مقاس 6 بوصات. على محرك مساءً ، يتم استبدال لف سلك المدرسة القديمة بتصميم مغناطيسي دائم عالي الكفاءة.&نبسب ;
مع زيادة التدفق والرأس الديناميكي الكلي (TDH ) (1500 + جالون في الدقيقة [gpm ] / 2000 قدم + TDH ) ، تزداد تطبيقات تركيبات المياه الجوفية بالتأكيد. أقصى درجة حرارة للسائل للمحركات القياسية هي 104 فهرنهايت ، بينما يتم تهوية بعض محركات مساءً الغاطسة عند 140 درجة فهرنهايت ، في تصميم محرك مساءً ، تكون الكفاءة أعلى وتكون الخسائر أقل. هذا يعني أن المحرك يولد حرارة أقل ، مما يساعد المحرك على التعامل مع درجات حرارة أعلى للسائل - وبالتالي ، محرك أقوى وأكثر كفاءة.
تقدم الشركات المصنعة أيضًا بناء المحرك من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 (SS
) وخيارًا للصلب 904 L عند وجود ماء قوي. تأتي بعض محركات مساءً
بشكل قياسي مع السيليكون / السيليكون
كربيد ختم رمح الميكانيكية. ميزة أخرى مهمة يجب البحث عنها في تصميم محرك مساءً
هي أن المغناطيس محمي في حاوية معلبة من الفولاذ المقاوم للصدأ. هذا يساعد في تجنب إزالة المغناطيسية ويزيد من متانة المحرك.
تحتاج جميع محركات مساءً إلى محرك متغير التردد (VFD ) للتشغيل ، مما يجلب معه الفوائد. نظرًا لأن محركات مساءً تختلف عن المحركات غير المتزامنة ، فإليك بعض الأشياء التي يجب معرفتها حول تشغيل محرك مساءً :&نبسب ;
المحرك عبارة عن مغناطيس داخلي دائم (IPM ) ، لذلك لن تعمل جميع VFDs . يجب تصميم VFD وإعداده لتشغيل المحركات الغاطسة IPM مساءً . استخدم فقط VFD المصممة لتشغيل محركات مساءً لتكون آمنة ، أو تحقق من علامة تجارية مختلفة VFD لتوافق IPM مع المحركات الغاطسة مساءً .
مضخة عمودية متعددة المراحل&نبسب ;
تم تطوير أول مضخة مضمنة عمودية متعددة المراحل في العالم في عام 1971. أصبحت هذه المضخة معيارًا لصناعة المياه الجوفية وتستمر في دفع حدود ما هو ممكن للمستخدمين. تم تطوير الأول لمزارع يحتاج إلى مضخة ري بالمياه الجوفية. في هذه الأيام ، يوفر العديد من الشركات المصنعة هذا النوع من المضخات للمياه الجوفية السكنية ، والزراعة ، ونقل المياه ، والبلدية ، والصناعية ، وغير ذلك.&نبسب ;
يعد اختيار الشركة المصنعة للمضخة أمرًا مهمًا للتأكد من أن الشركة المصنعة توفر تجربة تُظهر الموثوقية والأداء والكفاءة والتكلفة المنخفضة للملكية. في العامين الماضيين ،
أظهرت هذه المضخات العمودية متعددة المراحل مزيدًا من التحسينات ، لا سيما في كفاءة الطاقة وقدرات رفع الشفط المحسّنة (رأس الشفط الإيجابي الصافي ، أو NPSH
).&نبسب
;
محركات التردد المتغير و / أو محولات الطاقة الشمسية المتجددة
يمكن أن تتحكم VFDs في أداء المضخة الغاطسة متعددة المراحل والعمودية مساءً عن طريق ضبط سرعة المحرك. كما أنها تساعد على تشغيل المضخة بالقرب من أفضل نقطة كفاءة (أفضل الممارسات البيئية ) ، مما يساعد على تقليل استهلاك الطاقة.&نبسب ;
عند اختيار VFD للمضخات ، من المهم اختيار واحد مصمم لتشغيل المضخات. يوفر VFD المصمم خصيصًا للمضخات حماية كبيرة للمضخة ضد الحمل الزائد ، والحمل الناقص ، وفقدان الساق ، والجهد الزائد ، والجهد المنخفض ، وعدم اتزان الطور ، والتشغيل الجاف وغير ذلك.
سيبدأ VFD المضخة كبداية ناعمة ، وبالتالي يقلل هذا من تدفق التيار. تعمل تقنية البداية الناعمة أيضًا على تقليل إجهاد المطرقة المائية على المضخة وخطوط الإمداد. تمت برمجة VFDs للمضخة الحقيقية لتطبيقات الضخ ويمكن أن يساعد معالج الإعداد السريع في إعداد VFDs في بضع دقائق فقط حيث يتم تحميل الكثير من المعلمات مسبقًا حسب نوع المضخة.&نبسب ;
تشغيل المضخات بالطاقة المتجددة
هناك ثلاث طرق لتشغيل المضخات الغاطسة مساءً أو المضخات العمودية متعددة المراحل. الأول هو طاقة شبكة بقوة 460 فولت يتم توفيرها من خلال شركة مرافق.&نبسب ;
طريقة أخرى هي النظر إلى تشغيل مضخات التيار المتردد العادية (طاقة شبكة التيار المتردد) بقدرة التيار المباشر (العاصمة ). تتيح التطورات في تقنية العاكس الشمسي تشغيل مجموعة متنوعة من المضخات وزيادة أحجام الأحصنة بجهد العاصمة . تزداد شعبية محولات الطاقة الشمسية لتشغيل المضخات والمحركات الجديدة والحالية. يمكن برمجتها لتوفير جميع الخيارات والحماية التي يوفرها VFD .&نبسب ; &نبسب ;
يتمثل أحد الأمثلة الأخيرة لأنظمة الضخ العاملة بدمج أفضل ما في العالمين - باستخدام ومزج كلاً من طاقة التيار المتردد والتيار المستمر. تمتلك محولات الطاقة الشمسية الآن التكنولوجيا لمزج التيار المستمر وطاقة التيار المتردد في نفس الوقت. يوفر كل من مزج التيار المتردد والتيار المستمر أو استخدام التيار المستمر وحده مدخرات وطريقة لتزويد المستخدمين بشيء يمكن أن يكون له تأثير. يمكن أن تسمح زيادة الكفاءة بنسبة 10٪ للمستخدمين بتوصيل المزيد من المياه بنفس القدرة الحصانية وقد تقلل أيضًا من عدد الألواح الشمسية المطلوبة في بعض التطبيقات.
يتمتع مستخدمو المياه الجوفية ومضخات الري بفرصة توفير المياه مع القيام بدورهم في تقليل البصمة الكربونية وإحداث تأثير إيجابي على البيئة.&نبسب ;