Vesi-infran modernisointi parantaa ympäristön tilaa ja säästää käyttömenoja

EU-maissa on kaikkiaan noin seitsemän miljoonaa kilometriä vesi- ja jätevesiputkistoja. Näistä suuri osa on ollut käytössä jo yli sadan vuoden ajan, modernisointi parantaa ympäristön tilaa ja säästää käyttömenoja.

Väestön kasvu, kaupunki infrastruktuutrin teknistyminen ja ilmaston lämpeneminen asettavat uusia haasteita ikääntyvälle vesi- ja viemäriverkostolle.

Eroopan Unioni on jo pitkään tukenut erilaisia vesihankkeita jäsenmaissa. Tuki nopeuttaa investointeja eikä unionin osallistumiselle vesi- ja jätevesihankkeisiin ole edes  vaihtoehtoja.

Puolassa toteutettiin vuosina 2004-07 mittava EU:n komission 12,9 miljardilla euron vesihuolto hanke. Eroopan Unionin tukiehtojen mukaan Puolan valtio käytti neljä miljardia euroa investointeihin.

Modernisointi parantaa ympäristön tilaa ja säästää käyttömenoja

Puolaan rakennettiin 376 uutta vedenpuhdistamoa vuosina 2004-07 ja jätevesiputkistoja rakennettiin kaiken kaikkiaan yli 76 000 kilometriä. Vesilaitoksia uusittiin tai modernisoitiin 1 206 kappaletta.

Varsovassa yhden asukkaan keskimääräinen vedenkäyttö oli vielä 90-luvulla 450 litraa päivässä. 14 miljardin euron investoinneilla puolassa vedenkäyttö on laskenut alle sataan litraan vuorokaudessa.

Kaupunkien vedenkulutus on pudonnut kun vanhat rappetuneet ja vuotavat järjestelmät ovat uudistettu.

Hyvin toimivat vesijärjestelmät turvaavat rajallisten vesivarojen koulutuksen, infran uudistamisen ja niin sanottujen älykkäiden vesi- ja jätevesiverkostojen ansiosta.

Pumput ja kompressorien hyötysuhdetta voidaan tehostaa taajuusmuuttajalla, kokonaistaloudellisuus saavutetaan prosessin kaikkien osaalueiden optimoinnilla.

Pumppaamoilla virtaukseen vaikuttavat muun muassa venttiilit, käyrät, putkien supistukset ja laajenemat, haarat sekä veden virtaus sisään- tai ulostulo putkesta. Kavitaatioilmiön riski on aina olemassa, kun veden paine alittaa ilmanpaineen arvon.

Kavitaatio ilmenee pumpun meluna ja värähtelynä, alentuneena hyötysuhteena, nostokorkeuden laskemisena ja myös juoksupyörän voimakkaana kulumisena. Kavitaatioriskiä voidaan minimoida myös taajuusmuuttajien parametreillä.

Parametrit ovat taajuusmuuttajan asetusarvoja, joilla voidaan estää järjestelmän kannalta epäedullisia toimintoja.

Oikeilla ohjearvoilla voidaan ohjata laitteistoa toiminaan energiatehokkaasti, kullakin toiminta tasolla. Pumpun toiminnassa tehtävän muutoksen lisäksi virtaamaa voidaan säätää kytkemällä useampia pumppuja rinnakkain tai sarjaan.

Oikosulkumoottorin kierroslukua, taajuusmuuttajalla, säätämällä päästään energiatehokkaisiin pumppausjärjestelmiin, kun pumpun toimintapiste pysyy hyvän hyötysuhteen alueella lähellä mitoituspistettä.

WEG motors SA tekee globaalia yhteistyötä kaikkien pumppuvalmistajien kanssa, pumppausjärjestelmiin kohdistuu energiansäästö haasteita ja mahdollisuuksia. WEG motors tietää, millaisia tarpeita asiakkailla on pumppausjärjestelmiensä suhteen.

Pumpun ominaiskäyrä ja toimintapiste

Pumput mitoitetaan niin, että ne toimivat prosessin kannalta parhaalla mahdollisella hyötysuhteella. Pumpun ominaiskäyrään ja toimintapisteen paikkaan vaikuttaa virtausmäärä, pumpun teho, nostokorkeus, sekä putkiston häviöt.

Pumpun ominaiskäyrä kuvaa pumpun toimintaa prosessissa. Toimintapisteen avulla saadaan määritettyä pumpun ideaaliset toiminta-arvot, joilla pumpun tehokkuus on parhaimmillaan.

Kun prosessin olosuhteet muuttuvat, myös pumpun toimintapiste muuttuu. Tämän vuoksi on tärkeää tarkistaa pumppujen toimintapiste sopivin väliajoin, jotta pumppujen käyttö olisi mahdollisimman tehokasta.

Toimintapiste muuttuu myös pumppujen kulumisen myötä, mikä vaikuttaa myös järjestelmän energiankulutukseen.

Pumpun hyötysuhde vaihtelee useimmiten välillä 20-90 %:a. Pienillä tuotoilla myös hyötysuhde on alhainen. Kun pumpataan nesteitä, joiden viskositeetti tai tiheys on suurempaa kuin veden, pumpun tehontarve kasvaa.

Pumppua valittaessa on tärkeää tarkastaa, että pumppu toimii mahdollisimman hyvän hyötysuhteen alueella valitussa mitoituspisteessä ja toiminta-alueella.

Täten pumpun hankinnassa voidaan vaikuttaa pumpun hyötysuhteeseen parhaiten valitsemalla oikea käyttöpiste pumpun mitoituspisteeksi sekä huomioimalla pumpun tarvittava toiminta-alue.

Pumppu ja sähkömoottori ovat usein suorakäyttöisiä, eli kytkettyinä suoraan sähkökeskukseen, jos pumpun virtausta ja paineen tuottoa ei tarvitse säätää.

Suorakäyttöisten pumppujen etuna on niiden luotettavuus ja niitä suositaan esimerkiksi silloin, kun ei haluta ylimääräisiä sähkökomponentteja pumppausjärjestelmiin tai säätötarpeen ollessa pieni.

Pyörimisnopeussäätö ylivoimaisesti energiatehokkain säätötapa

Kun virtausta tarvitsee säätää, taajuusmuuttaja asentaan säätämään pumpun ja sähkömoottorin pyörimisnopeutta ja sitä kautta myös pumpun pyörimisnopeutta energiatehokkuuden varmistamiseksi.

Pumppuja voi olla useita, joita käytetään pumppaustarpeen tasaamiseen. Vacon taajuusmuutajissa on tehokkaat ohjelmistot, jotka seuraavat pumppujen optimaallista toimintaa.

Pumppujen käytön vuorottelu lisää pumppujen elinikää ja vaihtoväliä. Kun, jokin pumppu vikaantuu älykäsohjaus kytkeen sen pois käytöstä ajoissa.

Taajuusmuuttajalla muutetaan pumpun käyttämän sähkön taajuutta, jolloin pystytään vaikuttamaan suoraan sähkömoottorin pyörimisnopeuteen, ja siten myös pumpun pyörimisnopeuteen.

Pyörimisnopeutta säätämällä pumpun kierrosluvut voidaan pitää lähellä mitoituspistettä eri virtausmäärillä, jolloin pumpun hyötysuhde pysyy korkeana.

Tällä säätötavalla voidaan vastata vaihteleviin pumpun tuotantovaatimuksiin, sekä tuottaa hyvinkin paljon vaihteleva virtaus.

Käyttökustannukset

Järjestelmästä ja prosessista riippuen käyttökustannukset jakautuvat hieman eri tavoin. Lähes kaikissa pumppausjärjestelmissä on yhteistä kuitenkin se, että investointikulut ovat melko pieniä energiankulutuksesta aiheutuviin kuluihin nähden.

  • Energiankulutus 60%
  • Kunnossapito 13%
  • Tuotantoseisokit 14%
  • Hankintakustannukset 13%

Pumppujen toiminnan tehostaminen ei kuitenkaan ole yksinkertaista tai vaivatonta. Haastavinta on selvittää pumppujen ja prosessin optimaalinen toimintapiste.

Kokonaisvaltaisella suunnitelulla voidaan säästää. Pumppausjärjestelmä ei ole vain pumppuja, putkistoja ja venttiileitä, muiden kertavastusten rooli koko pumppausjärjestelmän energiatehokkuudessa on merkittävä.

Laitos on kokonaisuus, jonka pumppausjärjestelmiin ja systeemeihin panostamalla saadaan usein isoja muutoksia, sillä pumppauksiin tehdyillä parannuksilla voi olla yllättävän suuri vaikutus myös laitosten tuotantotehokkuuteen. Energiatehokkuuden parantumisen lisäksi.