Làm cho động cơ máy bơm điện bền vững hơn — Xanh là hoạt động kinh doanh tốt
Khi nghĩ về máy bơm được sử dụng trong công nghiệp, trọng tâm có xu hướng tập trung vào các vật liệu mà chúng di chuyển, từ nước và nước thải, hóa chất, dầu, dầu mỏ, bùn và bùn, cho đến thực phẩm. Ngoài ra còn có sự tập trung vào chi phí, hiệu quả và bảo trì của chúng. Tác động môi trường có xu hướng thấp hơn nhiều trong danh sách xem xét, nhưng máy bơm xanh hơn và hiệu quả hơn cũng rất tốt cho hoạt động kinh doanh. Mỗi máy bơm đều có một động cơ; vì vậy không có gì ngạc nhiên khi máy bơm chiếm tới 21% lượng điện tiêu thụ của tất cả các hệ thống động cơ trong khu vực công nghiệp. Giảm con số này có thể làm cho máy bơm xanh hơn và giảm chi phí vận hành.
HÌNH 1: Hiệu suất của quạt hoặc máy bơm (Nguồn: inverterdrivesystems.com)
Vấn đề năng lượng
Vấn đề năng lượng không chỉ giới hạn ở máy bơm. Mọi người đang sử dụng lượng năng lượng ngày càng tăng. Các ngành công nghiệp đang phát triển, dân số tăng lên và ngành công nghiệp máy bơm cần phải theo kịp nhu cầu về nước, điện, sản phẩm và dịch vụ. Thống kê của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) cho thấy hơn một nửa lượng điện được sử dụng trong sản xuất được sử dụng để cung cấp năng lượng cho động cơ và ngành công nghiệp Hoa Kỳ chịu trách nhiệm cho gần 25% lượng khí thải nhà kính của đất nước.
Xu hướng này cũng diễn ra trên toàn cầu. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), động cơ và hệ thống điện chiếm hơn 40% lượng điện tiêu thụ toàn cầu. Việc sử dụng động cơ và hệ thống điện dự kiến sẽ tiếp tục phát triển. Điều này sẽ làm tăng số lượng khí thải độc hại thải ra.
Tập trung vào quy định
Động cơ đang được các cơ quan quản lý chú ý nhiều hơn, và kết quả là các nhà sản xuất máy bơm sẽ bị ảnh hưởng. Quy định thiết kế sinh thái mới của Liên minh Châu Âu 2019/1781 có hiệu lực vào ngày 1 tháng 7 năm 2021, đối với động cơ cảm ứng điện áp thấp và bộ truyền động tốc độ thay đổi (VSD) và yêu cầu nhiều loại động cơ điện phải đáp ứng tiêu chuẩn hiệu suất cao IE3. Thay đổi quy định làm tăng mức hiệu suất tối thiểu bắt buộc, mở rộng phạm vi động cơ được bảo hiểm và lần đầu tiên bao gồm cả VSD.
Có hiệu lực từ ngày 1 tháng 7 năm 2023, nó yêu cầu các tiêu chuẩn hiệu suất cao hơn cho một số loại động cơ, nâng cấp cơ bản cho một số động cơ lên hiệu suất siêu cao cấp IE4. Bên ngoài EU, Vương quốc Anh (Anh) thời hậu Brexit sẽ áp dụng quy định tương tự và một số quốc gia khác có thể sẽ tuân theo các nguyên tắc này. Mức hiệu quả năng lượng được thể hiện trong các cấp hiệu quả của IE, từ IE1 (thấp nhất) đến IE5 (cao nhất). Theo quy định hiện hành, động cơ phải đạt mức hiệu suất IE2, IE3 hoặc IE4 tùy thuộc vào công suất danh định và các đặc tính khác của chúng. Ví dụ: động cơ ba pha có công suất danh định từ 0,75 kilowatt (kW) đến bằng hoặc dưới 1.000 kW bắt buộc phải đạt cấp IE3 vào tháng 7 năm 2021. Động cơ từ 75 kW đến 200 kW phải đạt cấp IE4 trước tháng 7 năm 2023 .
Tại Hoa Kỳ, Bộ Năng lượng (DOE) gần đây đã ban hành thông báo Đăng ký Liên bang trước khi công bố tiến hành xem xét các tiêu chuẩn tiết kiệm năng lượng sửa đổi cho động cơ điện nhỏ. Điều này nhằm xác định xem có nên sửa đổi các tiêu chuẩn tiết kiệm năng lượng áp dụng cho thiết bị đó hay không. Và đừng quên những thay đổi quy tắc mới do Ủy ban Chứng khoán và Giao dịch (SEC) đề xuất sẽ yêu cầu thông tin liên quan đến khí hậu trong các báo cáo đăng ký và báo cáo hàng năm do các nhà đầu tư cung cấp, bao gồm (theo trang web của SEC):
“Quản lý của người đăng ký đối với các rủi ro liên quan đến khí hậu và các quy trình quản lý rủi ro liên quan
mọi rủi ro liên quan đến khí hậu mà người đăng ký xác định đã có hoặc có khả năng ảnh hưởng trọng yếu như thế nào đến hoạt động kinh doanh và báo cáo tài chính hợp nhất của họ, có thể biểu hiện trong ngắn hạn, trung hạn hoặc dài hạn
bất kỳ rủi ro liên quan đến khí hậu nào được xác định đã ảnh hưởng hoặc có khả năng ảnh hưởng đến chiến lược, mô hình kinh doanh và triển vọng của người đăng ký như thế nào ”
Việc tiết lộ lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính của người đăng ký cũng sẽ được yêu cầu, điều này sẽ gây áp lực lên các nhà cung cấp - bao gồm cả các nhà sản xuất máy bơm - để giảm sự đóng góp của họ vào vấn đề toàn cầu này.
Thông điệp chính là: các công ty cần phải chuẩn bị để giải quyết tác động môi trường của họ. Môi trường không phải là điều đầu tiên các doanh nghiệp nghĩ đến khi lựa chọn động cơ máy bơm, nhưng có những lợi ích đối với môi trường xanh, bao gồm:
Các nhà sản xuất máy bơm có thể đáp ứng các quy định pháp luật sẽ có lợi thế cạnh tranh trên thị trường.
Động cơ xanh hơn có những lợi ích hữu hình cho người sử dụng.
Tiết kiệm từ hóa đơn điện thấp hơn rất quan trọng. Chi phí điện cho mục đích sử dụng công nghiệp đã tăng gần 6% từ mức trung bình toàn quốc là 6,9 cent / kWh vào tháng 1 năm 2021 lên 7,3 cent vào tháng 1 năm 2022.
Vì vậy, điều đáng xem xét là các hệ thống mới, thân thiện với môi trường hơn và hiệu quả hơn, sử dụng năng lượng theo cách thông minh hơn sẽ giảm chi phí và lượng khí thải độc hại, giết chết hai con chim bằng một viên đá.
Cạnh tranh & Xanh
Bản thân các động cơ máy bơm công nghiệp bằng điện, do số lượng chúng được sử dụng nhiều, chỉ cần dùng một tay có thể tạo ra một sự sụt giảm lớn trong việc sử dụng năng lượng công nghiệp. Theo tính toán của ABB, lượng điện tiêu thụ có thể cắt giảm 1/5 nếu các hệ thống động cơ hiệu suất cao được áp dụng trên toàn cầu. Điều này nghe có vẻ như một giấc mơ viễn vông nhưng ngày càng có nhiều người mong đợi hơn từ động cơ. Các tiêu chuẩn IEC cao hơn đã có sẵn.
Theo Omdia, 75% động cơ công nghiệp chạy máy bơm, quạt và máy nén, tất cả đều có cơ hội cải thiện hiệu quả đáng kể. Ví dụ, một bộ truyền động tốc độ thay đổi (VSD) thường có thể giảm tiêu thụ điện năng 25% khi được thêm vào động cơ hiện có của máy bơm, quạt hoặc máy nén. Tuy nhiên, chưa đến một phần tư động cơ máy bơm trên thế giới hiện được trang bị VSD.
Lấy ví dụ về xử lý nước một mình. Bơm có thể tiêu thụ đến 85% năng lượng được sử dụng trong việc xử lý nước. Một bài báo năm 2021 của ABB ước tính rằng các hệ thống được cải tiến với VSD và động cơ hiệu suất cao có thể tiết kiệm năng lượng từ 25% đến 30%. Và mặc dù ước tính này được coi là ngành nước và nước thải, không có lý do gì để tin rằng những gì áp dụng cho một động cơ máy bơm sẽ không áp dụng cho các tình huống khác chỉ đơn giản vì chúng được sử dụng ở các địa điểm và doanh nghiệp khác nhau.
Tất cả về hiệu quả
Để có được mức hiệu quả tốt nhất và tiết kiệm năng lượng liên quan, có ba lưu ý chính cần nhớ khi đánh giá động cơ. Thứ nhất, ngành công nghiệp này không thể đáp ứng các mục tiêu của mình nếu chỉ dựa vào công nghệ cũ. Ví dụ, động cơ cảm ứng thường có hiệu suất tốt nhất là 75%. Hiệu quả của chúng có thể được cải thiện bằng cách ghép nối chúng với VSD, nhưng đây thực sự là một giải pháp từng phần tốt nhất còn lại cho các tình huống mà trang bị thêm là lựa chọn duy nhất. Kết quả tốt nhất có thể đến từ động cơ nam châm vĩnh cửu đồng bộ (PMM), có thể đạt được hiệu suất trên 90%.
Thứ hai, động cơ phải được ghép nối với một VSD phù hợp. Lưu ý rằng hiệu quả của hệ thống được tính bằng cách nhân mức hiệu suất của động cơ với đánh giá hiệu quả của biến tần. Ví dụ: nếu một động cơ có hiệu suất 90% được ghép nối với một động cơ có hiệu suất 90%, hệ thống sẽ chỉ có hiệu suất 81%. Hiệu suất hệ thống là giá trị khi nói đến lượng năng lượng được sử dụng và hệ thống có hiệu suất trên 90% có thể đạt được. Cần lưu ý rằng VSDs hoạt động trên một loạt các tốc độ. Điều này có hai lợi ích.
Đầu tiên, một hệ thống động cơ có thể giải quyết một số phạm vi tốc độ, giảm nhu cầu về một dòng sản phẩm đa dạng hơn. Thứ hai, mối quan hệ giữa tốc độ và công suất của máy bơm cần được xem xét vì nó tuân theo một đường cong công suất khối. Lưu lượng tỷ lệ thuận với tốc độ. Nếu hệ thống chạy chậm hơn 10%, nó cung cấp 90% lưu lượng.
Ngoài ra, mô-men xoắn tỷ lệ với bình phương tốc độ và công suất tỷ lệ với khối tốc độ. Do đó, việc làm chậm máy bơm 10% làm giảm công suất sử dụng xuống 73% toàn bộ công suất. Giả sử điều này phù hợp với ứng dụng, nó có thể tiết kiệm hơn nữa.
Cuối cùng, không phức tạp khi đi sâu vào thiết kế và kiểm tra xem động cơ có sử dụng ít vật liệu hơn hay nó sử dụng chúng hiệu quả hơn. Thiết kế mới và sử dụng tốt hơn các vật liệu có sẵn không phải là một giấc mơ đường ống đối với ngành công nghiệp máy bơm. Có thể thiết kế nhỏ hơn nhưng có thể mở rộng.
Một hệ thống được thiết kế tốt có thể sử dụng ít vật liệu hơn, dẫn đến động cơ và bộ truyền động nhỏ hơn, nhẹ hơn và tiết kiệm chi phí. Bằng cách tiếp cận hệ thống trong đánh giá động cơ, các nhà sản xuất máy bơm có thể tối ưu hóa sản phẩm của họ để đáp ứng mục tiêu của người dùng cuối và các yêu cầu quy định.
Sở thích xanh của người tiêu dùng không phải lúc nào cũng đủ để ảnh hưởng đến quyết định mua hoặc sản xuất. Vì vậy, thực tế là động cơ bơm được cải thiện hiệu suất sẽ sử dụng ít điện hơn và tiết kiệm chi phí vận hành là điều cần xem xét.
Kehuan sản xuất máy bơm điều khiển từ tính với động cơ IEC, hiệu suất cao hơn nhiều so với máy bơm động cơ đóng hộp.
Tính bền vững và hiệu quả là những từ được ném ra rất nhiều. Động cơ bơm điện tiết kiệm năng lượng hơn thích hợp cho các ứng dụng công nghiệp và chúng có thể ít ảnh hưởng đến môi trường tự nhiên hơn. Tìm kiếm các tùy chọn có khả năng mở rộng, hiệu quả hơn và dễ dàng hơn cho người tiêu dùng hoạt động là cách để làm cho ngành công nghiệp xanh hơn, bền vững hơn và khả thi hơn, tất cả cùng một lúc.
https://www.pumpsandsystems.com/