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Jun 29, 2023

Schritte, um Ihre Kesselspeisepumpen effizienter zu machen

Speisewasserpumpen sind das Herzstück jedes Kesselsystems, und so wie das menschliche Herz den Körper mit Blut versorgt, versorgen diese Pumpen den Kessel mit Speisewasser. Irgendwelche Möglichkeiten zur Verbesserung

Speisewasserpumpen sind das Herzstück jedes Kesselsystems, und so wie das menschliche Herz den Körper mit Blut versorgt, versorgen diese Pumpen den Kessel mit Speisewasser. Alle Möglichkeiten zur Verbesserung der Effizienz von Speisewasserpumpen sollten genutzt werden, um ein gesundes und langlebiges Kesselsystem zu gewährleisten.

Sobald Pumpen in einem System installiert sind, können einige Dinge getan werden, um die Effizienz zu steigern. In der Engineering- und Beschaffungsphase besteht die größte Möglichkeit, die Effizienz eines Kesselspeisewassersystems zu verbessern. Ein guter Anfang ist die richtige Dimensionierung der Pumpe, die Planung, wie die Pumpen vor Bedingungen mit geringem Durchfluss geschützt werden können, und die Besprechung der Funktionsweise der Pumpen mit dem Pumpenanwendungsingenieur.

Oft wird der Person, die mit der Dimensionierung einer Kesselspeisepumpe beauftragt ist, der Durchfluss, die erforderliche Förderhöhe, die verfügbare positive Nettosaughöhe (NPSHa) und die Temperatur der Flüssigkeit mitgeteilt. Obwohl diese Informationen von entscheidender Bedeutung sind, kann ein Gespräch über normale Betriebsbedingungen im Vergleich zu den Nennbedingungen und die Besonderheiten der Anwendung von unschätzbarem Wert sein. Wenn die Pumpen für Spitzenbedarf auf 400 Gallonen pro Minute (gpm) ausgelegt sein müssen, der normale Betriebspunkt jedoch nur 300 gpm beträgt, kann dies zu einer Änderung der Pumpenauswahl führen. Wenn Sie dem Anwendungstechniker (AE) im Voraus so viele Informationen wie möglich geben, kann er eine Pumpe auswählen, die sowohl im Normalbetrieb als auch bei Spitzenbedarf effizient arbeitet. Dieses Gespräch führt zu einer richtig dimensionierten Pumpe, die zu einer längeren Pumpenlebensdauer, Energieeinsparungen und einer längeren mittleren Zeit zwischen Ausfällen führt.

Bild 1 zeigt mögliche Auswahlmöglichkeiten, die ausschließlich auf dem Nennzustand von 400 gpm basieren. Wenn ein Pumpenanwendungsingenieur allein diese Informationen erhält, kann er sich für die Pumpe der Größe D 6x3x8 entscheiden. Bild 2 zeigt, dass zwei Betriebspunkte aufgetragen sind, der Nennzustand von 400 gpm sowie der normale Betriebszustand von 300 gpm. Diese Informationen zeigen, dass man mit der Pumpe der Größe D weiter vom besten Effizienzpunkt (BEP) entfernt und weiter zurück auf der Kurve arbeiten würde, während die Pumpe der Größe C an einem guten Standort arbeiten würde. Diese scheinbar kleine Information ändert die Pumpenauswahl völlig und erspart Benutzern eine Fehlauswahl.

Eine weitere Möglichkeit, die Effizienz einer Kesselspeisepumpe zu steigern, besteht darin, zu planen, wie mit dem Mindestdurchfluss umgegangen wird. Eine sichere Möglichkeit, die Lebensdauer von Kesselspeisepumpen zu verkürzen, besteht darin, sie unterhalb des vom Hersteller veröffentlichten Mindestdurchflusses oder des minimalen kontinuierlichen stabilen Durchflusses (MCSF) zu betreiben. Wenn eine Kreiselpumpe unter dem empfohlenen Durchfluss betrieben wird, kann es zu Überhitzung und Kavitation kommen und sie kann bei Trockenlauf dauerhaft beschädigt werden. Es gibt viele Möglichkeiten, dies zu vermeiden und die Pumpe zu schützen.

Die gebräuchlichste Methode besteht darin, eine Blende und eine Rückführungsleitung für den Mindestdurchfluss zu dimensionieren und den Mindestdurchfluss kontinuierlich zum Entgaser zurückzuleiten. Dies ist wahrscheinlich der einfachste Weg, um sicherzustellen, dass die Pumpe nie unter ihrem Mindestdurchfluss läuft, allerdings sind damit Kosten verbunden.

Zunächst muss der zusätzliche Durchfluss in die Dimensionierungsberechnungen einbezogen werden. Wenn der Kessel 100 gpm benötigt und der Mindestdurchfluss für die Auswahl 35 gpm beträgt, muss die Pumpe für 135 gpm ausgelegt sein.

Dieser geringe Anstieg kann zur Auswahl einer größeren Pumpe, mehr Stufen in einer mehrstufigen Pumpe und sogar zu einer Erhöhung des erforderlichen NPSH (NPSHr) führen. Diese größere Pumpe bedeutet höhere Anschaffungskosten.

Zweitens sind mit dem kontinuierlichen Pumpen zusätzlicher 35 gpm Energiekosten verbunden. Die Energiekosten pro Stunde für das Pumpen von Wasser können wie in Gleichung 1 dargestellt berechnet werden.

Eine weitere Möglichkeit, den Mindestdurchfluss zu bewältigen, ist die Verwendung eines automatischen Rückführungsventils (ARC). Der Hauptzweck eines ARC-Ventils besteht darin, sicherzustellen, dass stets ein Mindestdurchfluss durch die Kesselspeisewasserpumpe gewährleistet ist. ARC-Ventile sind speziell für die Pumpe dimensioniert, mit der sie gekoppelt sind. Wenn der Durchfluss abnimmt, steigt der Druck. Das Ventil ist so dimensioniert, dass sich bei steigendem Druck ein federbelasteter Bypass öffnet. Dadurch kann der Mindestdurchfluss nur dann umgangen werden, wenn der Druck hoch genug ist, um das Ventil zu öffnen. ARC-Ventile können einen zusätzlichen Kostenfaktor darstellen, amortisieren sich jedoch recht schnell durch Energieeinsparungen.

Einige Benutzer übernehmen die Prinzipien eines ARC-Ventils, verwenden jedoch Modulationsventile mit einem speziellen Druckwandler, um die gleiche Funktion auszuführen. Wenn ein Druckwandler erkennt, dass die Pumpe weniger Durchfluss/mehr Druck erzeugt, löst er ein Modulationsventil aus, das sich öffnet und einen minimalen Durchfluss zurück zum Entgaser ermöglicht.

Eine andere Möglichkeit wäre der Einsatz von Frequenzumrichtern (VFDs), um die Pumpe zu verlangsamen, da weniger Bedarf an den Kessel gestellt wird. Pumpen benötigen weniger Durchfluss bei reduzierter Drehzahl, und VFDs mit einer gewissen Programmierung können die Pumpe schützen und gleichzeitig Energieeinsparungen ermöglichen.

Wenn der Einsatz eines VFD geplant ist, sollten diese Informationen an denjenigen weitergegeben werden, der die Pumpe dimensioniert. Wenn der Anwendungstechniker weiß, dass VFDs verwendet werden, kann er manchmal Laufräder mit vollem Durchmesser anstelle von getrimmten Laufrädern verwenden. Eine Pumpe mit VFD kann abgebremst werden, um einen bestimmten Zustandspunkt zu erreichen, anstatt Laufräder zu trimmen. Durch das Festhalten an Laufrädern mit vollem Durchmesser ist die Pumpe etwas effizienter, da auf jeder Stufe nicht so viel Platz für die interne Rezirkulation vorhanden ist.

Sobald entschieden wurde, wie mit dem Mindestdurchfluss umgegangen wird und wie die Pumpe betrieben wird (feste Drehzahl vs. VFD; Nenndurchfluss vs. normaler Betriebsdurchfluss), kann eine Auswahl getroffen werden. Eine gute Wahl für eine Kesselspeisepumpe sollte einen normalen Betriebspunkt haben, der möglichst nahe am BEP liegt, und einen guten Abstand zwischen NPSHa und NPSHr.

Es ist leicht, den Prozess der Angebotsanfrage zu überstürzen, insbesondere in Notsituationen. Wenn Sie sich jedoch ein paar Minuten Zeit nehmen, um mit einem Fachmann über die Dimensionierung und den Betrieb der nächsten Kesselspeisepumpe zu sprechen, können Sie den Technikern Kopfschmerzen ersparen und dem Unternehmen Geld sparen.

Derek King ist regionaler Vertriebsleiter und ehemaliger Anwendungstechniker der Carver Pump Company. Er deckt die Region Mittlerer Westen ab und ist auf Kesselspeisewasserpumpen spezialisiert. Er ist unter [email protected] erreichbar. Weitere Informationen finden Sie unter www.carverpump.com.