POMPEN
Maintenance Magazine 163 – maart 2024
Pompen vreten energie. Ze zijn wereldwijd goed voor bijna 25% van het energieverbruik van elektromotoren. In bepaalde industriële systemen of waterzuiveringsinstallaties loopt het zelfs op tot 60% van het totale energieverbruik. Alles begint uiteraard met slimme keuzes maken bij aankoop: de juiste pomp voor de juiste toepassing en met oog voor de totale kost in plaats van u blind te staren op de aankoopprijs. Als de pompprestaties en systeemvereisten perfect matchen, leidt dit gemiddeld al tot 20% minder energieverbruik. Maar wat moet u daarna allemaal doen om te zorgen dat uw pomp energie-efficiënt blijft werken?
Een van de meest voorkomende fouten bij de aanschaf van een pomp? Overdimensioneren. Daar is sprake van zodra de pomp niet binnen 20% van zijn Best Efficiency Point draait. Het is niet altijd evident om in greenfield projecten de werkelijke weerstandscurve in te schatten. Daarvoor moet men een theoretische inschatting maken van de apparatuur die gebruikt zal worden en de referentiewaarden voor de stromingsweerstandcoëfficiënt of de aansluitingsverliezen. Waarden op papier en de praktijk kunnen al eens verschillen. Of men kan al rekening houden met toekomstige groei. Dan wordt er een ‘veiligheidsmarge’ ingebouwd om later het systeem te kunnen uitbreiden zonder in een nieuwe pomp te moeten investeren. Om die reden kan een pomp trouwens ook ondergedimensioneerd raken voor de toepassing. Wanneer een pomp aan vervanging toe is, doet u er dus goed aan om niet zomaar de specificaties van de bestaande over te nemen, maar te controleren of deze nog altijd de technisch beste keuze is.
Een overgedimensioneerde pomp hoeft echter niet noodzakelijk volledig vervangen te worden om toch energie-efficiënter te werken. U kan opteren voor het trimmen van de waaier, waarbij de diameter kleiner gemaakt wordt. Dat heeft weliswaar als gevolg dat de spelingen tussen de waaierdiameter en het pomphuis groter worden. Als de terugvoer van het debiet te groot wordt, dan vermindert de pompefficiëntie van de waaier weer. Behoud daarom 75% van de maximale waaierdiameter bij het trimmen. Wat doet dat dan, dat trimmen? Door de waaier te verkleinen, daalt de topsnelheid en neemt de hoeveelheid energie af die aan de verpompte vloeistof wordt afgegeven. Het debiet en de druk verlagen dus, zodat de waaier niet meer te veel opvoerhoogte kan creëren. Pompbehuizingen en assen zijn ontworpen voor waaiers van verschillende afmetingen. Fabrikanten leveren prestatiecurves die aangeven hoe ze presteren met verschillende waaier-diameters of afsnijdingen. De waaier mag nooit korter worden getrimd dan de minimale diameter die op de curve staat aangegeven.
Frequentieregelaars stellen de pomp in staat bij elke opvoerhoogte of debiet in de buurt van zijn BEP te werken. De rotatiesnelheid van de motor kan immers variëren om de werkelijke opvoerhoogte en debietbehoefte van de toepassing te bereiken, in plaats van wat de pomp kan produceren. De voornaamste bestaansreden van frequentieregelaars ligt in de verbetering van de energie-efficiëntie. Hij doet dat door onnodig energieverbruik te verminderen wanneer de motor anders wordt afgeremd bij een pomp die in de specificatiefase te groot was. Ook wanneer de toepassing op verschillende momenten zeer uiteenlopende eisen aan de pomp stelt, is de toevoeging van een frequentieregelaar interessant. In de water- en afvalwater-industrie kan vaak meer dan 30% van het energieverbruik worden bespaard; bij gebruik met irrigatiepompen kan het stroomverbruik met wel 75% worden teruggebracht; en als een vacuümpomp voor zuiveltoepassingen wordt gebruikt, kan 40 tot 63% energie worden bespaard. Hoewel VSD’s dus kosten met zich meebrengen, zoals we kunnen zien, rechtvaardigen de kostenbesparingen die ze kunnen opleveren in veel gevallen de investering.
Een alternatief voor het gebruik van frequentieregelaars voor een systeem met verschillende bedrijfseisen is het installeren van meerdere pompen om flexibiliteit te bieden in de debieten die worden geleverd. Vergeleken met een enkele pomp krijgt het systeem een grotere operationele flexibiliteit, een hoger rendement, en kan het blijven functioneren als een van de pompen uitvalt. Een typische configuratie bestaat uit een kleine pomp voor lage debieten en grote pompen voor het maximale ontwerp-debiet. Zo moet geen van de pompen ver van zijn BEP werken. Ook hier weer is de sleutel tot het behalen van de gewenste resultaten de juiste pompselectie. Om betrouwbaar en efficiënt te werken moeten ze geschikt zijn voor een parallelle werken en in de meest optimale combinatie gebruikt worden.
Problemen met leidingen zijn niet zo gemakkelijk te verhelpen eenmaal het systeem in werking is. Besteed er daarom bij het ontwerp voldoende aandacht aan om het in één keer goed te doen. Drukverliezen minimaliseren doe je door scherpe bochten te vermijden en plotse veranderingen in de diameters. Het gaat er om de wrijvingsverliezen zoveel mogelijk te beperken, wat op zijn beurt een positief effect heeft op de energie-efficiëntie. Daartoe kan er gekozen worden voor verliesarme kleppen en fittingen.
Net zoals te grote pompen de energie-efficiëntie van het systeem verminderen, kunnen te grote motoren hier ook aan bijdragen. Dat gebeurt wanneer men wil inspelen op een toekomstige toename van de pompcapaciteit, wanneer er belastingsfluctuaties of spanningsonevenwichtigheden zijn en wanneer de juiste maat motor niet beschikbaar is bij de aankoop van apparatuur. Er zijn opties om te voorkomen dat de motor te groot wordt of er zijn oplossingen die kortstondige overbelastingen opvangen waardoor overdimensionering niet nodig is. Nieuwere motoren met een hogere energie-efficiëntieklasse bieden voordelen, waaronder besparingen op energiekosten, minder storingen door een verbeterd ontwerp en een verbeterde constructie, en een verminderde gevoeligheid van de arbeidsfactor en het rendement voor spannings- en belastingsschommelingen.
Het is niet ongewoon dat pompen onnodig werken, waardoor er meer energie wordt verbruikt dan nodig. Door een regelsysteem te installeren worden de pompsystemen op afstand geregeld, zodat ze kunnen worden gestart en gestopt afhankelijk van de pompvereisten op dat moment. Als er bijvoorbeeld meerdere pompen in bedrijf zijn, maar er is er maar één nodig voor het huidige debiet, dan kunnen de andere pomp(en) worden gestopt en op een later moment weer worden gestart als de toepassing dat vereist.
Pompslijtage is een belangrijke oorzaak voor de afname van de energie-efficiëntie, gemiddeld gaat het over verliezen van 10 à 25%. Verassend of niet, de meeste slijtage treedt op in de eerste jaren van gebruik en zorgt ervoor dat de BEP van een pomp naar links verschuift op de pompcurve. Tekenen van slijtage zijn onder andere cavitatie, grotere speling tussen vaste en bewegende delen, slijtage aan ringen en lagers en het afstellen van pakkingen op de pompas. Hoewel slijtage onvermijdelijk is, zal routineonderhoud helpen om de efficiëntieverliezen veroorzaakt door slijtage te verminderen en het slijtageproces te vertragen. Wie dit goed doet, kan rekenen op energiebesparingen van 2 à 7%. Maar wat houdt dat dan in? De vervanging van versleten waaiers, de inspectie en reparatie van lagers, de vervanging van lagersmering, de inspectie en vervanging van pakkingen en mechanische afdichtingen, de vervanging van slijtringen en de controle van de uitlijning van pomp en motor. Wanneer de pomp te inefficiënt draait en onderhoud geen verbetering brengt, is vervanging de beste optie om de energiekosten op lange termijn te verlagen. Zeker wanneer u dan een energieklasse hoger gaat kijken. Naast het onderhoud van de pomp is ook de reiniging en onderhoud van het leidingwerk van invloed op de energie-efficiëntie van het systeem.
Door Valérie Couplez
Door de juiste coatings aan te brengen op de behuizing en waaier kan een oppervlak met een lage oppervlakte-energie worden bereikt. Coatings met een lage oppervlakte-energie en een hoge contacthoek spelen een cruciale rol bij het minimaliseren van wrijvingsverliezen in pompsystemen. Het coaten van behuizing en waaier met een coating met lage oppervlakte-energie helpt het energieverlies te verminderen wat wordt veroorzaakt door wrijving in het stromingstraject, wat leidt tot een verbeterde efficiëntie. Bovendien zorgt een oppervlak met een hoge contacthoek ervoor dat vloeistoffen moeiteloos over het gecoate oppervlak bewegen, wat resulteert in minimale weerstand en minder wrijvingsverliezen. Het continue gebruik van de pomp leidt ertoe dat het oppervlak van de pomp wordt aangetast door het schurende en corrosieve materiaal. Het aanbrengen van beschermende coatings kan deze aantasting echter voorkomen en zorgen voor een langdurige efficiëntie. De coating werkt als een beschermende barrière en zorgt voor een soepele en efficiënte werking van de pomp. Casestudies van Henkel bij bedrijven in de water-, raffinage-, chemische en staalindustrie tonen aan dat coatings 6 tot 25% meer rendement kunnen halen uit de gebruikte pompen, afhankelijk van de conditie van de pomp, en dat een nieuwe pomp 3 tot 7% meer rendement haalt.
