Energie besparen bij een centrifugaalpomp

Hier een beschrijving hoe men energie kan besparen door het toepassen van toerenregelingen bij centrifugaalpompen.

Centrifugaalpompen worden geselecteerd voor een bepaalde opvoerhoogte (H) en debiet (Φ).

De capaciteit van een centrifugaalpomp wordt ca. 10% groter gekozen dan nodig om debiet en/of flow aan te kunnen passen aan veranderingen in het proces.

Omdat het toe te voeren mechanische asvermogen zich volgens een derdemachtsfunctie  verhoudt tot het debiet ligt hier de sleutel tot energiebesparing.

De Q-H kromme geeft de karakteristiek van de pomp weer en geeft de relatie weer tussen opvoerhoogte en debiet en geldt voor één toerental.

Het pompgedrag in relatie tot het toerental voldoet aan de volgende wetten:

• Het debiet is evenredig met het toerental;
• De opvoerhoogte verandert kwadratisch met het toerental;
• Het asvermogen verandert met de derdemacht  met het toerental;

In formule:          n₁: n₂ = H₁² : H₂² = P₁³ : P₂³

In veel gevallen wordt het debiet geregeld door een regelklep. Deze regelklep zorgt er voor dat de leidingweerstand lager wordt bij openen en groter wordt bij sluiten van de klep.

De leidingweerstand wordt in bovenstaande grafiek voorgesteld door de groene lijnen. Bij een bepaald toerental hoort een Q-H kromme. Daar waar de lijn van de leidingweerstand de Q-H kromme snijdt ligt het werkpunt van de pomp. Daarbij hoort een debiet Q1 en een opvoerhoogte H1. Het proces vraagt nu minder opbrengst en de regelklep zal sluiten. Hierdoor neemt de leidingweerstand toe en gaat de groene lijn steiler omhoog. Het nieuwe werkpunt van de pomp ligt op de Q-H kromme waar leidingweerstandslijn 2 de kromme snijdt. Hierbij hoort een lagere opbrengst Q2 en een hogere opvoerhoogte H2.

Bij een toerenregeling is de regelklep uit de leiding verwijderd en neemt de leidingweerstand dus af. In bovenstaande grafiek kan men zien dat de groene lijn minder steil is.

Om de opbrengst Q1 te verkrijgen moet het toerental omlaag en ontstaat de Q-H1 kromme die de groene weerstandslijn in A snijdt. Hierbij hoort de opvoerhoogte H1.

Indien nu het proces minder flow vraagt Q2 zal het toerental afnemen totdat de Q-H kromme de leidingweerstandslijn in B snijdt. De hierbij horende opvoerhoogte is H2.

Stel dat in het geval van Q-H1 het toerental 10% lager ligt dan bij een regeling met regelklep dan wordt er (1-0,9³⁾ x 100% = (1-0,729) x 100 = 27,1% minder kW verbruikt.

Stel dat in het geval van Q-H2  het toerental 20% lager ligt dan bij een regeling met regelklep dan wordt er (1- 0,8³) x 100% = (1- 0,512) x 100 = 48,8% minder kW verbruikt.

Een toerenregeling verkrijgt men met een frequentieregelaar welke het voordeel heeft dat bij het starten van de motor hoge aanloopstromen niet voorkomen. Jammer genoeg is er geen subsidie voor frequentieregelaars meer verkrijgbaar maar ze zijn met de huidige energieprijzen snel terug verdiend. Alle reden dus om uw processen door te laten lichten op de mogelijke inzet van toerenregelingen.