Pumpar, teknik och funktion

Pumpar transporterar vätska från en punkt till en annan och används brett inom industrin. Varje år använder den svenska industrin ungefär 10 TWh el för pumpdrifter, vilket motsvarar cirka 18 procent av den totala energianvändningen. I takt med att energipriserna ökar, ökar också kostnaden för pumpdriften. Idag uppskattas driftkostnader vara fem till tio gånger högre än investeringskostnaden.

Den mest utmanande uppgiften vid utformning av ett pumpsystem är att på ett kostnadsoptimalt sätt dimensionera pumpanläggningen till systemets behov. Generellt är det vanligt att pumpsystemen i en industri använder mer el än vad som egentligen krävs. Detta beror dels på brister i underhåll och drift, men till stor del även på att pumpen är feldimensionerad.

Den största möjligheten att påverka energianvändningen har man vid köptillfället. För att öka energieffektiviteten och minimera framtida driftkostnader är det viktigt att man utnyttjar det tillfället till att kartlägga de behov som finns. Det går emellertid även i efterhand att genomföra energibesparande åtgärder.

Läs mer om pumpar:

Improving Pumping System Performance - US Department of Energy

Friktionsförluster i en pumpanläggning

De friktionsförluster, hf, som uppstår i en pumpanläggning är beroende av bland annat kapaciteten, viskositeten, rörlängden, rördiametern, ventilerna, krökarna, t-rören och filtren. Detta gör att vätskan hindras eller bromsas upp. Friktionsförlusterna i en anläggning kan beräknas med hjälp av diagram och tabeller.
 

Reglermetoder för pumpar

Ofta finns det ett behov av att reglera vätskeflödet i ett pumpsystem efter processens behov. Detta kan göras på flera sätt. Dels kan vätskeflödet regleras genom att exempelvis starta och stoppa pumpen, koppla in ytterligare pumpar, tvåhastighetsdrift av pumpar, dels genom kontinuerliga reglermetoder så som stryp- och varvtalsreglering.
 

Strypning

Ofta regleras flödet med en reglerventil. Genom att strypa pumpens utlopp minskar flödet, vilket i sin tur leder till att pumpen arbetar på lägre kapacitet. Pumpen kräver då mindre effekt, men den alstrar värme. Denna metod är enkel, men orsakar energiförluster på grund av strypning.
 

Varvtalsreglering

Genom att använda vartalsreglering kan man styra pumpen till exakt det flöde som önskas. Varvtalsreglering är också en den metod som genererar minst energiförluster. Den största nackdelen med varvtalsreglering är den höga investeringskostnaden. Generellt rekommenderas införandet av varvtalsstyrning för pumpsystem med höga flödesvariationer. Dock är det viktigt att förutsättningarna är väl kartlagda innan investering.

Genom att minska varvtalet förändras pumpens flöde proportionellt mot varvtalet, tryckhöjden med varvtalet i kvadrat och effektbehovet med tredjepotensen till varvtalet. Detta gäller endast i cirkulationssystem, det vill säga system utan statiskt höjd. Innan en utrustning för varvtalsstyrning upphandlas skall leverantören redovisa energiförlusterna i varvtalsregleringsutrustningen. Dessutom bör konsekvenserna av de nätstörningar som kan orsakas av frekvensomriktare beaktas.
 

Andra sätt att ändra flödet

Flödet kan också ändras genom att förändra pumphjulsdiametern. Genom att minska pumphjulsdiametern minskar pumpens effektbehov. Om effektbehovet sjunker ner till nästa motoreffektintervall och motorn har samma byggstorlek bör den bytas.

Vid behov av stora flöden kan det vara fördelaktigt att använda flera parallellkopplade pumpar istället för en stor. Genom att använda det antal pumpar som processen kräver kan flödet styras. Ofta medger detta även att processen kan fortgå även då någon av pumparna behöver underhåll.

Man kan också spara energi i pumpsystemet utan att reglera flödet genom att se över processen och pumpsystemet. Ofta är det möjligt att minska energibehovet genom att separera låg- och högtryckskretsarna till egna kretsar med egna pumpar, samt genom att förenkla pumpsystem som med tiden blivit komplicera