SHP Slavošovce

Výmena starej technológie za ekologické čerpadlá SPIRAM zo Slovenska ušetrí SHP Slavošovce na elektrickej energii približne 11 000 € ročne. Technológia SPIRAM skrátila mlecí proces o 10%, a to pri 100%-nej priechodnosti prečerpávanej vodolátky.

V SHP Slavošovce boli na papierenskom stroji pôvodne osadené čerpadlá typu Papcel NRA 100 na čerpanie vodolátky, tzn. zmesi celulózových vlákien (V%=5), vody (V%=95) a mediátora (NaOH, V%<<1). Keďže sa tieto čerpadlá už viac ako 5 rokov nevyrábajú a zároveň nie sú dostupné ich náhradné diely, ich údržba nie je možná.

SHP Slavošovce sme preto navrhli výmenu čerpadiel Papcel za ekologické čerpadlá SPIRAM slovenskej výroby. Argumenty v prospech nášho riešenia sme nazbierali počas mesačnej skúšobnej prevádzky. Počas tohto obdobia sme porovnávali spotrebu elektrickej energie, teplotu, vibrácie a tlak na saní a výtlaku čerpadla pôvodného a nového riešenia.

Meranie procesných veličín

Pre vyhodnotenie energetickej efektivity konkrétneho čerpadla je nutné poznať elektrický príkon a hydraulický výkon daného stroja. Keďže počas prevádzky sa neustále menia jednotlivé stavy (napríklad diferenčný tlak), navrhli sme inštaláciu systému na kontinuálne meranie vybraných procesných veličín.

Monitorovaním a záznamom týchto veličín bolo možné určiť aktuálnu polohu pracovného bodu čerpadla. Po vyhodnotení nameraných údajov sme vypracovali energetickú bilanciu čerpacieho procesu. Pre určenie polohy pracovného bodu sme použili kombinovanú metódu, ktorá spočíva v meraní aktuálnej hodnoty diferenčného tlaku a prúdového odberu. Na základe týchto hodnôt sme použitím pracovnej charakteristiky čerpadla určili P2 a súradnice Q,H pracovného bodu.

Meranie diferenčného tlaku

Na meranie diferenčného tlaku sme použili najmodernejšie elektronické snímače prediktívnej diagnostiky, ktoré boli osadené na sacom a na výtlačnom potrubí, čo najbližšie k čerpadlu. Tieto snímače sú vybavené bezdrôtovým prenosom dát pomocou komunikačného modulu Bluetooth a dáta posielajú priamo do smartfónu alebo tabletu.

Meranie prúdového odberu

Kontinuálne meranie prúdového odberu na jednej z troch fáz nám poslúžilo na výpočet príkonu P1 celého čerpacieho agregátu. Táto veličina nám pri známej hodnote účinníka a účinnosti elektromotora udáva mechanický výkon na hriadeli motora.

Meranie vibrácií

Technický stav čerpacieho agregátu nám umožnil určiť snímač vibrácií a povrchovej teploty, ktorý sme osadili na ložiskový domec čerpadla.  Tento snímač meria rýchlosti vibrácií v osiach x, y, z. Technický stav čerpadla sa následne stanovuje na ich základe podľa normy ISO 10816.

Inštalácia snímačov

Keďže na čerpadle PAPCEL sa nenachádzali porty na umiestnenie snímačov tlaku, na sacie a výtlačné potrubie sme navarili držiaky, do ktorých sme osadili elektrický snímač tlaku a kontrolný glycerínový manometer cez naskrutkované T-kusy.

Cez mobilnú aplikáciu sme nastavili prevádzkové podmienky, frekvenciu snímania tlakov a spustili meranie a záznam dát. Kliešťový záznamník prúdu sme napojili na jednu voľnú fázu a spustili záznam prúdu. Snímače vibrácií a povrchovej teploty sme epoxidom nalepili na povrch ložiskového domca, v mieste ložísk. Snímače sme nastavili cez smartfón a spustili meranie a záznam dát.

Našim cieľom bolo zaznamenať všetky prevádzkové stavy tak, aby sme mali k dispozícii čo najširšie spektrum nameraných dát. Totožnému meraniu sme následne podrobili aj nové osadené čerpadlo SPIRAM.

Výsledok

Porovnanie meraní energetickej efektivity čerpadiel ukázalo, že vodolátka je čerpadlom SPIRAM načerpaná do mlyna na papierenskom stroji efektívnejšie ako to zvládalo čerpadlo Papcel.

Čerpadlo SPIRAM prinieslo časovú úsporu procesu výroby papiera na papierenskom stroji, kde došlo k skráteniu mlecieho procesu o 10 % v trvaní až 8 minút, čo prináša úsporu 20 kWh. To pri cene 0,11€ za kWh znamená úsporu 2,2 € za hodinu.

Mlyny bežia v priemere 5 000 motohodín ročne. Prínos výslednej úspory elektrickej energie je tak na úrovni približne 11 000 € za rok.

Okrem toho, ďalšiu úsporu na spotrebovanej elektrickej energii vo výške 7,67% zákazník zaznamenal priamo na elektromotore čerpadla.

Aplikácia čerpadla SPIRAM je komplexným riešením. Jeho vysoká účinnosť pri nízkych otáčkach vedie k výrazným úsporám na elektrickej energii. Vysoká priechodnosť pritom garantuje bezproblémové prečerpávanie vodolátky. Spolu s moderným elektromotorom a snímacou technikou je najefektívnejšou a zároveň najekologickejšou možnou technológiou pre danú aplikáciu.

Technické detaily osadeného čerpadla SPIRAM

SPIRAM 100-A-80-E-2-SS-DM – horizontálne jednolopatkové odstredivé čerpadlo so samostatným ložiskovým telesom a elektromotorom na základovej fréme „end suction“.

-        Q=35l/s, H=29m, P2 = 12,9, η=84%

-        Materiál hlavných častí čerpadla: Nerez AISI 304 a 316

-        Spojka: Rexnord Viva V130 s pružným členom, oceľ/elastomer

-        Elektromotor: SIEMENS, 2 pól, 500 V (2900 ot/min), P2=30kW, IE3

-        Mechanická upchávka: Chesterton 491 SiC/SiC/FKM