Afvalwater verpompen met variabele toerental

Transcriptie

1 WHITE PAPER Afvawater verpompen met variabee toerenta December 2014 Afvawater verpompen met variabee toerenta De afgeopen jaar heeft de branche een duideijke toename gezien bij de toepassing van aandrijvingen voor variabee toerentaen (VFD) bij systemen voor vuiwatertransport. Het is een agemene wens om het vuiwatertransport beter te beheren. Systemen met een toerenregeing kunnen een fexibeere en krachtigere opossing bieden in vergeijking met het gebruik van pompen met een vast toerenta. Ineiding Vuiwaterpompen worden traditionee gebruikt in een aan/uit-modus voor keine en grote pompstations. Omdat de capaciteit van vuiwater in de oop der tijd verschit en omdat dit vaak sechts een fractie is van de vereiste capaciteit van de pomp, zijn ingenieurs op zoek gegaan naar manieren om vuiwaterpompen met een agere capaciteit te aten werken. Voordat soid state aandrijvingen voor variabee s agemeen werden, werden dit soort opossingen voor de toerentaregeing gebruikt zoas motoren met twee sneheden en wikkeingen voor variabee spanningen om zo meerdere toerentaen mogeijk te maken. De afgeopen jaar heeft de branche een duideijke toename gezien bij de toepassing van aandrijvingen voor variabee s (VFD) bij systemen voor vuiwatertransport. Het is een agemene wens om het vuiwatertransport door de pompstations beter te beheren. Systemen met een toerenregeing kunnen een fexibeere en krachtigere opossing bieden in vergeijking met het gebruik van pompen met een vast toerenta. Het verpompen met pompen voorzien van een toerenregeing kan eiden tot een betere procesbesturing, energiebesparingen, een soepeere werking en veraagde onderhoudskosten voor het pompstation. Voorwaarde is we dat dit goed wordt toegepast. Sommige vuiwater-operators die pompsystemen voor toerenregeing hebben geïnstaeerd, hebben gemerkt dat er geen besparing van het energieverbruik paatsvond. Sommige gemeenten medden zefs een verhoogd energieverbruik. Tevens raakten de pompen vaker verstopt. Dit wordt veroorzaakt door het veraagde bedrijfstoerenta. Indien het toerenta van een vuiwaterpomp wordt veraagd, neemt de transportsneheid in de pomp af en daarmee ook de mogeijkheid om vaste deen door de pomp te geeiden. De toename van het energieverbruik is afkomstig van twee verschijnseen, gedeeteijk verstopt raken van de waaier en de werking buiten het optimae efficiëntiepunt van de pomp. Het eerste is het resutaat van angere INHOUD PAGINA Aspecten van pomp en pompsystemen... 2 Pompputten... 2 Zuig- en perseidingen... 2 Terugsagkeppen... 2 Watersag... 2 Minimumtoerenta... 2 Aspecten van pompbesturingen en toerenregeing... 3 Pompen besturen... 3 Startstroom en startkoppe voor de aandrijving... 3 Pompbesturingen en toerenregeing: aspecten van de... aandrijving... 4 EMC- en motoreisen... 4 Specifieke energie... 5 Aspecten van procesbesturing... 6 Pompsystemen met toerenregeing... 6 Het energieverbruik beperken... 7 Niveauregeing pompput... 8 Aan-uit regeing... 8 Regeing constant niveau... 8 Regeing variabe niveau... 9 Regeing minimae capaciteit... 9 Mechanische aspecten pomp...10 Omgekeerde draairichting...10 Hydrauische aspecten pomp Het hydrauische dee Concusie draaitijden omdat door VFD aangedreven pompen een angere bedrijfscycus hebben. Het tweede is een gevog van pompen in systemen met een groot aandee aan statische opvoerhoogte. Het is beangrijk om rekening te houden met ae aspecten van het pompsysteem en het pompstation om een zo goed werkend pompstation te krijgen. Deze aspecten omvatten systeemcurven, de keuze van pomp en motor, procesbesturing, eektrische aspecten, de mogeijkheden voor energiebesparing, besturingsstrategieën, onderdeen van perseidingsystemen, enzovoort. Daarmee is het mogeijk om de voordeen van vuiwaterpompen met toerenregeing te maximaiseren, incusief energiebesparingen en een werking zonder verstoppingen. In dit artike worden vee van deze aspecten besproken. P 1

2 Aspecten van pomp en pompsystemen Pompputten Het is beangrijk om de pompput schoon te houden om de sedimentatie van organisch en anorganisch materiaa met de bijbehorende geurprobemen te voorkomen. Besturingen voor toerenregeing kunnen worden geprogrammeerd om regematig de pompput schoon te maken ter vermindering van het risico van de opbouw van sedimentatie en de toename van drijvend vui. Tijdens een cycus voor het schoonmaken van de pompput wordt het niveau in de bak omaag gepompt tot een niveau waarop de pomp ucht trekt ("snort"). Terwij het voeistofniveau omaag wordt getrokken, ontstaan draaikoken in het oppervak die in sterkte en aanta toenemen. Het ogenbik voordat de pomp gaat snorren, sepen sterke krachten en hoge paatseijke sneheden van draaikoken aan het oppervak het drijvende afva in de pomp. Het is van groot beang om de pompwerking tijdens het snorren te beperken tot sechts een paar seconden om beperken onder de normaa aanbevoen 0,7 m/s vanwege de mogeijkheid om de perseiding te spoeen door de voeistofsneheid tijdeijk te verhogen. Afhankeijk van het type en de concentratie van zware sedimenten en vet in de media, za de sedimentatie verschien; hoe hoger de concentratie, des te groter de kans op sedimentatie. Een pompstation dat met toerenregeing bestuurd wordt, is fexibeer bij het reinigen van de perseiding door spoeen. De spoe is afhankeijk van het systeemontwerp, de mate van vervuiing en het minimumtoerenta dat nodig is om optimae werkomstandigheden te handhaven. Risico Sedimentatieprobemen Lucht verstopping Optimaa toerenta Voeistofsneheid Energie verbruik Leiding spoeen Afbeeding 2: Door de perseiding regematig te spoeen, is het mogeijk om de minimum voeistofstroom te beperken tot minder dan 0,7 m/s zonder dat dit sedimentatieprobemen opevert. Terugsagkeppen Bij toepassingen met pompen met toerenregeing is de voeistofsneheid ager dan normaa in het pijpsysteem. Fap terugsagkeppen hebben een ager wrijvingsveries bij age sneheden dan bakeerkeppen. Daarom is de energiebesparing bij agere sneheden groter bij de keuze voor een Fap terugsagkep dan bij een bakeerkep. Afbeeding 1: Een pompput voor vui water bedekt met drijvend afva. de hoeveeheid ucht in de perseiding te minimaiseren en om te voorkomen dat de pomp sterk gaat trien. Zuig- en perseidingen De voeistofsneheid in de perseiding beïnvoedt de mate van sedimentatie in de eiding evenas het energiegebruik, waarbij de twee ekaar versterken. Het werken met hoge sneheden in de perseiding vermindert het risico op het opbouwen van sedimentatie maar verhoogt het energieverbruik. In tegensteing daarmee veraagt het werken met age voeistofsneheden in de perseiding het energieverbruik maar neemt het risico op sedimentatie toe. Het is daarom beangrijk om met beide rekening te houden bij het seecteren van de maten voor zuig-, afvoer- en perseidingen. Bij pompen met toerenregeing is het mogeijk om de voeistofsneheid gedurende angere perioden te Watersag Pompen met toerenregeing beschikken over de mogeijkheid om zacht te starten en te stoppen door het pomptoerenta geeideijk te verhogen en veragen. As de stoptijd voor de pomp ang is (age toename van het pomptoerenta) za de voeistof angzaam vertragen in de perseiding. Door de voeistofsneheid angzaam te veranderen in de perseiding kunnen terugsagkeppen behoed bijven voor watersag. Houd er we rekening mee dat een VFD as apparaat ter bescherming tegen watersag niet werkt tijdens een stroomstoring as niet onmiddeijk een noodvoeding aanwezig is. Minimum toerenta Bepaade pompontwerpen kunnen beperkingen bevatten voor het aagst toegestane pomptoerenta. Het minimum toerenta is afhankeijk van de juiste werking van een koesysteem, resonanties van de as en andere zaken. Raadpeeg de fabrikant van de pomp om er zeker van te zijn dat met ae beperkingen rekening wordt gehouden. P 2

3 Pompbesturingen en toerenregeing: aspecten van de aandrijving Pompen besturen Met eenvoudige reaissystemen of soid state controers zijn functies voor het starten en stoppen van pompen mogeijk. Speciae pompregeaars en eenheden voor pompbeheer worden tegenwoordig agemeen gebruikt. Aandrijvingen met toerenregeing worden gewoonijk gebruikt as een manier om het toerenta van inductiemotoren te besturen. Voor grotere en compexere systemen zijn agemene Programmabe Logic Controers (PLC's) bruikbaar. Voor de specifieke toepassing moet daarna uitgebreide software worden geschreven. Een aandrijving met toerenregeing moet door software worden bestuurd om een pomp te kunnen controeren, het pompstation moet over een pompbesturing beschikken die ae pompen in de juiste vogorde reget. De modernste opossingen van pompregeaars voor vuiwaterpompen bevinden zich binnen aandrijvingen voor toerenregeing. Toepassingsspecifieke software kan vooraf worden geïnstaeerd en ingested in een aandrijving die bedoed is voor een specifieke toepassing voor een bepaade pomp en motor. Het opstarten van het systeem kan zoiets eenvoudigs zijn as het op de aandrijving aansuiten van de niveausensoren en de voedingskabes en vervogens op de startknop drukken om het systeem in werking te steen. Startstroom en startkoppe voor de aandrijving De nominae stroom van een aandrijving moet groter zijn dan de nominae motorstroom voor de geseecteerde pomp. Voor onderspanning en overbeasting wordt een stroommarge van 20 % aanbevoen. Bij toepassingen voor het pompen van vui water is het beangrijk dat de motor de waaier van het voedige koppe kan voorzien om mogeijke vervuiing te kunnen verwerken. Daarom is het nodig dat een vuiwaterpomp voorzien is van een aandrijving met toerenregeing die een nominaa koppe kan everen tijdens het opstarten en die tweemaa het nominae koppe kan onderhouden bij het nominae toerenta gedurende ten minste één seconde. Er zijn twee hoofdsoorten aandrijvingen: met scaaire besturing en met vectorbesturing. De aandrijving met scaaire besturing genereert een vooraf gedefinieerde spanning as functie van de. Een aandrijving met vectorbesturing is gebaseerd op een mode van de motor en anayseert de spanning en stroom die nodig zijn om de pomp te besturen. Met de feedback-gegevens van de pomp kan de startstroom veraagd worden terwij het startkoppe verhoogd kan worden. (%) Startstroom Direct in Scaair Vector Afbeeding 4: Bij het starten van een pomp met een VFD met vectorbesturing is de startstroom aanzienijk ager dan bij het direct in starten van de pomp. (%) 100 Koppe Direct in Scaair Vector Afbeeding 3: Voorgeprogrammeerde en vooraf ingestede inteigente besturing voor een speciae toepassing kan sne en eenvoudig worden geïnstaeerd en gestart. Afbeeding 5: Bij het starten van een pomp bij toerenta nu is het koppe van een pompmotor die bestuurd wordt door een VFD met vectorbesturing geijk aan die van een pompmotor met een directe start. P 3

4 Eisen voor koeing en ventiatie van de aandrijving Aandrijvingen met een variabee hebben meesta een efficiëntie van 96 97% wat betekent dat 3 4% van de overgebrachte energie veroren gaat in de vorm van warmte. Om oververhitting van de aandrijving te voorkomen, moeten deze veriezen worden overgebracht naar de omgevingsucht. Om het mogeijk te maken dat koeingsucht rond de aandrijving stroomt, is vrije ruimte nodig boven en onder de aandrijving. Voor omgevingstemperaturen boven de 40 C is meesta het veragen van de nominae waarde van de aandrijving nodig. Airco's of ventiatoren kunnen nodig zijn bij hogere omgevingstemperaturen. Voor aandrijvingen op grote hoogten (meer dan 1000 meter boven zeeniveau) is veraging van het nominaa vermogen van de aandrijving meesta noodzakeijk ter compensatie van de sechte koeing op grotere hoogten. tussen de eektrische ruisniveaus en de veriezen in de motor en de aandrijving. De schake bepaat het tempo waarin de aandrijving de spanning "afhakt" om deze naar de gewenste om te zetten. Sommige inductiemotoren vereisen een vermogensmarge van 5 tot 10% as ze gebruikt worden met een aandrijving voor toerenregeing, andere motoren zijn ontworpen voor het gebruik met aandrijvingen tot het nominae asvermogen. Raadpeeg de fabrikant van de motor voor de eisen van de marge bij het gebruik van een aandrijving. EMC- en motoreisen In Europa moeten pomptoepassingen voor vuiwater vodoen aan de ECM-eis EN categorie C2. Vee moderne aandrijvingen bevatten ingebouwde fiters om aan dergeijke reges te vodoen. Om te zorgen voor een stroom die vrij is van excessieve harmonischen en om probemen met eektrische apparatuur te voorkomen, is het beangrijk om goede EMC-technieken te vogen bij het ontwerpen van een aandrijfsysteem. Goede gewoonten bij het ontwerpen van een VFD-systeem zijn: Gebruik afgeschermde voedingskabes en paats de kabeafscherming zo dicht mogeijk bij de aansuitpunten Gebruik afgeschermde signaakabes Gebruik getwiste signaakabes over de gehee kaberoute Aard de kabeafscherming aan beide kanten Gebruik de kortst mogeijke voedingskabes Houd de afstand tussen signaa- en voedingskabes ten minste 500 mm van ekaar gescheiden Het gebruik van een motorisoatie kasse H en door specifieke impregnatie van de windingen biedt het een degeijke bescherming tegen corona-effecten voor nominae motorspanningen tot 600 V en kabeengten voor de pomp tot 50 meter. Langere voedingskabes kunnen een voedige gofrefectie veroorzaken wat spanningsstress op de wikkeingen kan verdubbeen. As de kabes anger worden dan 50 meter wordt het gebruik van een sinusgoffiter aanbevoen. Eektrische harmonischen zorgen voor parasitaire koppes in de motor wat de beasting en stress op de motor verhoogt. Een gewoon modusfiter vermindert de harmonischen. Een schake van ongeveer 7 tot 8 MHz wordt aanbevoen voor het verkrijgen van een goed compromis Afbeeding 6: Een isoatiesysteem kasse H voor de motor en VPI-motorimpregnatie bieden een goede bescherming tegen corona-effecten. P 4

5 Specifieke energie De beste manier om energie-efficiëntie van pompsystemen te vergeijken, is specifieke energie. Specifieke energie is gedefinieerd as de hoeveeheid energie die nodig is om een bepaad voume aan voeistof in het pompsysteem te verpaatsen. Een agere waarde betekent een ager energieverbruik. De waarde voor specifieke energie houdt rekening met ae onderdeen van een pompsysteem, zoas eektrische, mechanische en hydrauische efficiënties incusief veriezen in het eidingsysteem. Merk op dat de waarde voor specifieke energie gedig is voor het specifieke pompsysteem waarvoor het was berekend; het kan niet worden vergeeken met een ander pompsysteem zonder aanpassingen te maken voor systeemverschien. Specifieke energie kan ook worden berekend met deze aternatieve formue: h 1 kwh E X FORMEL s = g * X m X FORMEL X X FORMEL h = X 1 kwh E s g * X FORMEL X 639 Mga waar E s = Specifieke energie [kwh/m³]; [kwh/mga] h = Totae opvoerhoogte geeverd door de pomp [m]; [ft] η = Totae rendement van de pomp [%] ρ = Voeistofdichtheid [kg/m³]; [b/cu-ft] g = Zwaartekrachtconstante [m/s²]; [ft/s²] Totae rendement van de pomp en de motor. Energy Voume Voume Afbeeding 7: Specifieke energie is een maat van de hoeveeheid energie die nodig is voor het verpaatsen van een kubieke meter voeistof van het ene naar het andere punt. Specifieke energie wordt berekend met de vogende formue: X FORMEL X X EFORMEL s = energy X voume waar kwh m 3 kwh Mga E s = Specifieke energie [kwh/m³]; [kwh/mga] energie = Energie benodigd voor het transport van een gegeven voeibaar voume (kwh) voume = Voume van verpompte voeistof (m³, Mga) P 5

6 Aspecten van procesbesturing Pompsystemen met variabee toerentaregeing De naar een pompstation voor vui water verschit aanzienijk over een periode van 24 uur. De is gewoonijk aag tijdens de nacht en piekt eenmaa 's ochtends en opnieuw 's avonds. Capaciteitsduurdiagrammen worden vaak gebruikt om de stromingsvariaties te visuaiseren (afbeeding 8). Om het energieverbruik te minimaiseren, moeten we ons concentreren optwee gebieden: a) De totae opvoerhoogte beperken De totae opvoerhoogte is gedefinieerd as de som van de statische opvoerhoogte en veriezen. Omdat wrijving en appendageveriezen direct in de verhouding staan tot het kwadraat van de capaciteit is het gewenst om veriezen te beperken door de capaciteit te verminderen. Omdat de afmetingen van een vuiwaterpomp gewoonijk worden gekozen voor de verwerking van een maximae naar het pompstation (dupex stations) is het mogeijk om de gepompte capaciteit te beperken tijdens het normae gebruik zodat de totae drukveriezen beperkt worden. b) Maximaiseren van de pompefficiëntie Om een maximae pompefficiëntie te bereiken, is het beangrijk om pompen te seecteren die een angdurig hoog rendement bezitten (zefreinigende pompen) en die zo dicht mogeijk bij het beste efficiëntiepunt werken. Een pomp die met teruggereged toerenta werkt, moet ver rechts van het beste efficiëntiepunt (BEP) bij vo toerenta gekozen worden om een maximae efficiëntie te bereiken as het toerenta afneemt. Voor het bepaen van de optimae prestaties van een gebruikeijk pompsysteem met toerenregeing is een anayse van de pompcurven vereist (afbeeding 9). De bauwe pots tonen drie verschiende curven voor pompsystemen S1, S2 en S3. Pompsysteem S1: Deze systeemcurve stet een iftsysteem voor omdat de statische hoogte groter is dan de wrijvingsveriezen. De mogeijkheid tot energiebesparing door de toerenregeing in iftsystemen is kein, omdat de pompefficiëntie sneer afneemt dan de totae opvoerhoogtevermindering as het pomptoerenta afneemt. Pompsysteem S2: Dit systeem heeft meer mogeijkheden voor energiebesparing dan S1 omdat de totae opvoerhoogte sneer afneemt dan de efficiëntie bij het afnemen van het pomptoerenta. Pompsysteem S3: Dit is primair een circuatiesysteem (weinig of geen statische opvoerhoogte). Hier is de mogeijkheid tot energiebesparing het grootste omdat de efficiëntie van het pompsysteem constant is terwij de totae opvoerhoogte afneemt naarmate het pomptoerenta afneemt. 8 Duurschema Toevoer (/s) Tijd (uren) Afbeeding 8: een diagram van de duur van een vuiwatercapaciteit toont de as een functie van de tijd. P 6

7 25 VFD prestatiecurve 20 60% 70% S3 S2 S1 Opvoerhoogte (m) % 80% 70% 60% Hz Capaciteit (/s) 30 Hz Hz 40 Hz Hz 50 Hz 250 Afbeeding 9: Mogeijke energiebesparingen zijn afhankeijk van de systeemcurve en de pompcurve. Het energieverbruik beperken Specifieke energie voor een bepaad systeem varieert met het pomptoerenta. Het optimae toerenta vanuit het oogpunt van energiebesparing is wanneer de pomp met de draait die overeenkomt met de minimae specifieke energie (zie afbeeding 10). De optimae is afhankeijk van verschiende factoren. Deze omvatten de prestatiecurve van de pomp en de systeemcurve die samen verschiende specifieke energiecurven genereren. Het optimae toerenta voor bijvoorbeed systeemcurve S3 is ongeveer 23 Hz bij het gebruik van de tweede formue en afbeeding 10. Het is een uitdaging om de optimae te bepaen bij het gebruik van een pomp met variabee toerentaen. Een manier om het optimae toerenta te bepaen, is door midde van een parameter. Inteigente pompbesturingen zoas de Fygt SmartRun beschikken over parameters die zorgen voor een automatische optimaisatie van het toerenta voor een minimaa energieverbruik. De Fygt SmartRun gebruikt een herhaaproces voor het bepaen van het optimae toerenta en past zich aan systeemwijzigingen aan zoas beperkte pompprestaties of meer aansag in de perseiding. Het uitvoeren van een theoretisch onderzoek van het pompsysteem is een andere manier om de optimae te bepaen. Maar deze benadering kent nadeen, zoas de mogeijkheid dat na veroop van tijd wijzigingen aan het systeem paatsvinden. Deze berekeningen voor pompsystemen zijn op zijn best onnauwkeurig of onmogeijk as gevog van een gebrek aan documentatie over het eidingensysteem. Specifieke energie (kwu/m³) 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0, Specifieke energie S3 S2 S Frequentie (Hz) Afbeeding 10: Verschiende systeemcurves everen veschiende specifieke energiecurven op. Het pomptoerenta met minimae energie bevindt zich op het aagste punt van de curven. 60 P 7

8 Niveauregeing pompput Aan/uit-regeing Pompstations met pompen met een constant toerenta werken in een aan/uitmodus met duideijk gescheiden start- en stopniveaus. De pompen worden gestart en gestopt en zijn zo in staat het toegevoerde te verpompen. Hier werken de pompen op hun beoogde toerenta wat de prestaties voor het niet verstopt raken van de pompen bij juist ontwerp mogeijk maakt. Regeing variabe toerenta Pompen met twee sneheden en pompen met toerentaregeing maken het mogeijk dat het gemaa met pompcapaciteiten werkt die dichter bij de actuee capaciteit iggen. Een correct afgestede besturing met toerentaregeing kan eiden tot een ager energieverbruik. In de vogende paragrafen bespreken we de voor- en nadeen van verschiende strategieën voor toerentaregeing. Traditionee regeing constant niveau De traditionee regemethode met variabee toerentaen voor vuiwatertoepassing is op constant niveau (afbeeding 11). De regeaar gebruikt het voeistofniveau as referentiewaarde. Bij een age werkt de pomp bij een te aag toerenta en daardoor bij een hee aag rendement, wat tot energieverspiing eidt. In aanvuing hierop neemt het risico voor sedimentatie in de eidingen en de pompput toe. De pomp werkt hier vaak buiten het optimae werkgebied met as gevog een verhoogde sijtage en een verminderde evensduur. Dat gebeurt as de pomp met een ager toerenta draait dan het optimae toerenta, ofwe het toerenta waarbij het specifieke energieverbruik van de pomp op zijn aagst is. Gedeeteijk verstopt raken van de pomp za ook eerder optreden bij niet-zefreinigende pompen, zoas traditionee gesoten waaier- en vortexpompen. Optimae regeing constant niveau De meest energie-efficiënte methode voor het bedienen van age-toerentapompen is een veraagd toerenta te combineren met een afwisseend vu en edig bedrijf. Deze methode wordt aangeraden voor vuiwaterpompstations. Dit eimineert de tijd dat de pomp met een aag toerenta onder het optimaa toerenta draait. Om een afwisseende werking te bereiken en er voor te zorgen dat de pompen niet te vaak starten en stoppen, is het beangrijk een geschikte afstand in te steen tussen de start en stop niveaus, waardoor de pompen gedurende een behoorijke periode kunnen werken met een toerenta voor minimum energieverbruik. As de moderne regeing voor constant niveau wordt gebruikt as regetechnoogie, is het nodig om de Voeistofniveau Voeistofniveau Start pomp Normae werking Hoog Extreme Start pomp Stop pomp Normae werking Hoge Extreme Pomp Pomp Optimae Maximae Optimae Maximae Afbeeding 11: Traditionee regeing op constant niveau. Normae : werking bij een te age. Hoge : de wordt gereged om de gepompte stroom geijk te houden aan de. Extreme : werking bij maximaa toerenta kan de niet verwerken (Groen geeft de werking aan bij een age specifieke energie en rood geeft de werking aan met een hoge specifieke energie). Afbeeding 12: Regeing op optimaa constant niveau. Normae : afwisseende vuing en ediging bij optimaa toerenta. Hoge : de wordt gereged om de gepompte capaciteit geijk te houden aan de. Extreme : werking bij maximaa toerenta kan de niet verwerken. P 8

9 Start pomp Stop pomp Voeistofniveau Normae werking Hoge Extreme Voestof oppervak waardoor afnemende voeistofsneheid Min. toerenta Normae Hoge Extreme Pomp Pomp Optimae Maximae Optimae Maximae Afbeeding 13: Regeing variabe niveau. Normae : werking aan/uit bij optimae. Hoge : de neemt ineair toe met het waterniveau tot de gepompte capaciteit geijk is aan de. Extreme : werking bij maximaa toerenta kan de niet verwerken. Afbeeding 14: minimum capaciteitsbeheer Normae : aan/uit bedrijf bij optimae. Hoge : de neemt toe om te garanderen dat het voeistofniveau zakt bij een nog mogeijk minimae voeistofsneheid Extreme : werking bij maximaa toerenta za de voeistofsneheid hoger zijn dan de minimum voeistofsneheid. minimae in te steen as optimae om zowe de energiebesparingen en de operationee betrouwbaarheid te maximaiseren. Dit regeschema is afgebeed in afbeeding 12. Regeing variabe niveau Een andere veegebruikte methode voor het bedienen van vuiwaterpompen is een variabee niveauregeing (afbeeding 13). Het voordee is hier dat de in de pompput gebufferd kan worden, wat een voeiender gepompte capaciteit opevert. Met deze bedieningsmethode is het pomptoerenta een functie van het voeistofniveau in de pompput. Vergeeken met de regeing constant niveau is de regeing variabe niveau een zachtere bedieningsstrategie die hept bij het afvakken van kortere pieken. dit gegeven toerenta afneemt, neemt het pomptoerenta automatisch toe. Om energie-efficiënt te zijn, mag het toerenta niet ager worden dan het optimae toerenta ook as het voeistofniveau met een ager toerenta daat. De regeing minimae capaciteit is afgebeed in afbeeding 14. Regeing minimae capaciteit Een vierde bedieningsmethode is gebaseerd op het gebruik van de tijd-afgeeide van het voeistofniveau in de pompput (voeistofsneheid). Dit omvat het insteen van een minimum capaciteit die er voor zorgt dat het toerenta van de veraging van het voeistofniveau is ingested op een minimum toerenta. As het voeistofniveau niet met P 9

10 Mechanische aspecten pomp Omgekeerde draairichting Lagere toerentaen en een agere opstart en vertraging van de pomp hebben voordeen voor de mechanische en thermische beasting van de pomp en eidingwerk omdat de krachten op agers, verbindingen en afdichtingen keiner worden. Omgekeerde draairichting van de pomp wordt soms gebruikt as een manier om pompen te ontstoppen. Omkeren van de draairichting van de pompen is mogeijk zonder dat de aansuiting van de waaier mechanisch wordt overbeast wat mechanische schade zou kunnen veroorzaken. Verschiende pompfabrikanten hebben verschiende beperkingen op omkeren van de draairichting. Hydrauische aspecten pomp Het hydrauische dee Pompverstopping is een probeem dat vee voorkomt bij vuiwaterpompen. Het beangrijkste ontwerpcriterium voor een niet-verstoppende pomp is de mogeijkheid om vaste stoffen te transporteren zonder de pomp te verstoppen. Verstoppen van de waaier en of pomphuis kan gehee of gedeeteijk zijn. Voedige verstopping treedt op as de pomp met pompen is gestopt; deze omstandigheid is eenvoudig te detecteren en zeer ongewenst. Een gedeeteijk verstopte pomp is echter moeiijker te detecteren en vaak wordt dit niet opgemerkt omdat de pomp nog atijd voor capaciteit zorgt, a is deze verminderd. Dat kan ang doorgaan, wat vee energie verbruikt. As de pomp voortdurend in werking is, oopt de efficiëntie van de pomp angzaam terug tot een niveau dat minder dan de heft is van schoonwater-efficiëntie of nog ager. De verstopping kan veroorzaakt zijn door vreemde objecten, maar de oorzaak is vaker deen die normaa voorkomen in afvawater, soms in grotere omvang of zwaardere ophopingen. Er zijn verschiende typen van verstoppingen, wat weer op verschiende manieren de prestaties van de pomp beïnvoedt (druk capaciteit en opgenomen vermogen) afhankeijk van het ontwerp van de pomp. Conventionee kanaawaaier vuiwaterpompen, zowe met enkee as meerdere kanaen as ook met vortexwaaiers hebben ast van verstoppen as gevog van zachte en vezeachtige voorwerpen die zich op de voorranden of in het midden van de waaier verzameen. Dit resuteert in een veraagde pompcapaciteit en een aanzienijk hoger energieverbruik. Conventionee vuiwaterpomp in continubedrijf Hydrauische efficiëntie Specifieke energie Conventionee vuiwaterpomp discontinubedrijf Hydrauische efficiëntie Specifieke energie (Tijd) (Tijd) Afbeeding 15: Een conventionee vuiwaterpomp is gedeeteijk verstopt en de efficiëntie van de pomp oopt na veroop van tijd terug, wat resuteert in een hoger specifiek energiegebruik. Afbeeding 16: As een vuiwaterpomp wordt uitgeschaked, wordt een tegenstroom gegenereerd die de voorste randen van de waaier en het pomphuis spoet. P 10

11 As de pompcycus stopt, kan door terugstromen de waaier en pomp schoonspoeen, waardoor de pompefficiëntie gedeeteijk hersted wordt. As een pomp op een ager toerenta werkt, is de kans op ophoping van vui groter omdat de bedrijfscycus van de pomp anger is en terugstromen door de waaier niet paatsvindt. Dat is de beangrijkste reden om ange pompcyi te vermijden. Het meest veeeisende scenario voor vuiwaterpompen is een traditionee niet-verstoppende pomp die aangestuurd wordt door een aandrijving met toerenregeing. De pompbesturingssoftware za er vaak voor zorgen dat de pomp(en) gedurende ange perioden bij agere sneheden zuen draaien (uren en dagen). Hierdoor heeft de pomp niet het voordee van terugstromen dat tekens paatsvindt as de pomp stopt tijdens een pompcycus. Het probeem voor de pomp wordt nog versterkt doordat de besturingssoftware vaak geprogrammeerd is voor het uitvoeren van een "zachte stop" in aanvuing op een "zachte start". Dat betekent dat het pomptoerenta angzaam daat tot de pomp stopt. Het gevog is dat er geen retourstroom wordt gegenereerd zoas bij de harde stop, en dat de pomp minder kans heeft op het herwinnen van de oorspronkeijke efficiëntie. Voor pompen met zefreinigende pomphydrauica die nu ruim 10 jaar op de markt zijn, is de kans op het ophopen van afva hee kein. Dat komt door het hydrauische ontwerp met extreem teruggedraaide voorranden, een vuiverdrijvingsgroef en ook andere hydrauische en mechanische aanvuingen. Het zefreinigende mechanisme bijft constant en is onafhankeijk van capactiteit en toerenta. Daarom gedt dat zoang het werkpunt binnen het toegestane bedrijfsbereik van de pomp bijft, een zefreinigende pomp overweg kan met agere toerentaen, zefs tot 50% van het voedige toerenta, zonder dat de kans op verstoppen toeneemt. Dit evert een bijvende hoge efficiëntie op. In de zedzame gevaen waarbij een vreemd voorwerp voor een voedige bokkering van de pomp zorgt, kan deze bokkering automatisch worden verwijderd door een pompreinigingscycus te starten via de pompregeaar. Inteigente pompbesturingen kunnen deze automatische pompreinigingscycus automatisch uitvoeren. Tijdens het reinigen van de pomp wordt de waaier gemanipueerd totdat deze vrij is van het opgehoopte materiaa. Zefreinigende pomphydrauica Hydrauische efficiëntie Specifieke energie (Tijd) Afbeeding 17: Fygt N-pompen beschikken over mechanische zefreiniging wat betekent dat de voorste randen schoon bijven en dat het rendement op een hoog niveau gehandhaafd bijft. P 11

12 Concusie Bij pompbedrijf met toerentaregeing is het noodzakeijk om rekening te houden met de systeemcurve, de verpompte media, het type pomp, de regemethode en de proceseisen om betrouwbaar pompbedrijf te bereiken met een hoog totaa rendement. Pompbedrijf met toerentaregeing kan eiden tot een betere procesbesturing, energiebesparingen, een soepeer werking en veraagde onderhoudskosten voor het pompstation as dit goed wordt toegepast. Het gebruik van een standaard aandrijving voor pompen met toerentaregeing bij vuiwatertoepassingen vereist vee ontwerpuren, onderzoek en impementatie van het juiste besturingsparameters voor vuiwater. Sommige aandrijvingen zijn voorgeprogrammeerd voor het aansturen van pompen met parameters voor diverse pomptoepassingen. Deze aandrijvingen moeten desondanks worden ingested en zijn niet ontworpen voor de specifieke toepassing. Toepassingsspecifieke inteigente vuiwaterbesturingen die voorgeprogrammeerd zijn met geavanceerde parameters en die vooraf zijn ingested om te zorgen voor een betrouwbaar pompen van vui afvawater en een eenvoudige inbedrijfname komen nu pas op de markt. Deze apparaten verhogen de betrouwbaarheid van het pompstation en ze zorgen voor het behaen van de berekende energiebesparing. Tevens worden geen overbodige ontwerpuren verspid aan het zoeken naar een besturingsparameter op maat voor een agemene toepassing Variabe speed wastewater pumping 1. Dutch P 12 Fygt is a brand of Xyem. For the atest version of this document and more information about Fygt products visit Xyem, Inc.