Yer: Mittelneufnach/Augsburg, Almanya
Karşılaşılan zorluk: Yerel su idaresi Zweckverband Stauden-Wasserversorgung'un pompa istasyonunun enerji ve bakım maliyetlerinin azaltılması gerekiyordu.
Eaton’ın sunduğu çözüm: Eaton, PowerXL DG1 hız kontrol cihazlarıyla desteklenen IE4 kontrol motorlarını çözüm olarak önerdi.
Sonuç: Su idaresinde enerji maliyetleri % 15 oranında azaldı.
"IE4 motorların DG1 sürücülerle kombinasyonu tesisin enerji maliyetlerini % 15 oranında azaltmamızı sağladı. Her bir sürücünün yılda ortalama 5000 saat çalıştığını düşündüğümüzde, bu gerçekten önemli miktarda tasarruf demek."
Arka Plan
Zweckverband Stauden-Wasserversorgung her yıl yaklaşık 2.4 milyon metreküp doğal saf içme suyu sağlıyor. Şirketin su tesisatı, Mittelneufnach'ta "Stauden" olarak da bilinen "Naturpark Augsburg – Westliche Wälder" (Augsburg Batı Ormanları Doğa Parkı) isimli, olağanüstü güzellikteki bir alanda yer alıyor. Su İdaresi, 21 belediyede yaklaşık 37 bin kişiye su sağlıyor. Tüketimin zaman zaman aşırı yüksek seviyelere ulaştığı dalgalanan talebi karşılamak için toplam kapasitesi 6.500 m³ olan üç su kulesine ihtiyaç duyuluyor. İçme suyu, hanelere toplam uzunluğu yaklaşık 570 kilometre olan geniş bir boru hattı sistemiyle ulaştırılıyor.
Karşılaşılan Zorluklar
Enerji ve bakıma ilişkin yüksek masraflar
Su İdaresi’nin pompa istasyonu, daha önce, her yıl 37 bin kişiye yaklaşık 2.4 milyon metreküp temiz içme suyu ulaştırabilmek için 2 milyon ile 2.5 milyon kilovatsaat arasında enerji tüketiyordu.s Bu durum su idaresi için muazzam bir maliyet anlamına geliyordu. Elektriğin büyük kısmı, arıtılmış suyu şebekeye pompalayan ve aynı zamanda üç su kulesini dolduran üç temiz su pompasını çalıştırmak için harcanıyordu.
Sürgülü vanaların kullanımının enerji israfına neden olması
Günümüz standartlarına göre, bu seviyede bir enerji tüketimi çok yüksek sayılıyor. Bunun nedeni, günümüzde birçok su tesisatında halihazırda eski tip sürücü teknolojisinin kullanılmasıdır. Her biri 55 kilowatt kapasiteli konvansiyonel elektrikli motorlar pompaları çalıştırmak için kullanılırken, motor yol vericiler sisteme güç veriyordu. Daha sonra, sistemin debisi, üç pompanın birbiri ardına çalıştırılmasıyla kademeli olarak artırıldı. Başlatma aşamasında basınç dalgalanmalarını önlemek için debiyi düzenlemek amacıyla sürgülü bir vana kullanıldı: Başlatma esnasında, su besleme sistemine doğru akışı kontrol eden sürgülü vana kapalı kaldı. Pompa tam kapasiteye ulaştığında yavaşça açılıyordu, böylece su besleme sistemindeki basınç ancak kademeli olarak artıyordu. Ancak bu, pompanın başlatma sırasında “kapalı valfe ters" çalışması anlamına geliyordu, dolayısıyla motor tarafından sağlanan enerji aslında suyu pompalamak için kullanılamıyordu.
Performans açısından bakıldığında ise pompalar bu sürücü teknolojisiyle optimum çalışma noktasında çalışmıyordu, yani istenilen enerji verimliliğini sağlamıyordu. Suya ihtiyaç duyulmadığında, geri dönüşsüz bir vana suyun besleme sisteminden geri gelmesini önlüyordu. Pompaların kapatılması esnasında geri akışı azaltmak için sürgülü valfler kullanıldı. Ancak pompalar her kapatıldığında, geri dönüşsüz valfin dah fazla aşınmasına neden oluyordu.
Bu nedenle, su idaresi, 2018 yılında pompa istasyonunda kapsamlı bir iyileştirme yapmaya karar vererek genel yaşam döngüsü maliyetlerini düşürmeyi amaçladı. Sistemin enerji verimliliğini iyileştirmek en büyük öncelikti. Sözleşme, Almanya'nın Regen kentinde bulunan Aquatech AG firmasına verildi. Aquatech firması, su besleme sistemleri, atık su bertarafı ve yenilenebilir enerjilere odaklanmış ve elektrik, sürücü ve otomasyon teknolojisinde uzmanlaşmıştır. Aynı zamanda, Eaton'ın Güneydoğu Almanya'daki sürücü teknolojisi çözüm ortağıdır.
Eaton’ın Sunduğu Çözüm
Aquatech, konvansiyonel elektrik motorlarını enerji açısından oldukça verimli olan IE4 motorlarla değiştirdi. Aquatech, ayrıca, pompaların vanalara ters çalışarak çok fazla enerji israfına yol açmasını önleyen ve sorunsuz bir başlatma ve durdurma sağlayan bir motor hız kontrol sistemini hayata geçirdi. Motor yol vericilerini de Eaton PowerXL DG1 hız kontrol cihazlarıyla değiştirdi. Aquatech, yaklaşık 30 yıldır Eaton ile birlikte çalışıyordu ve DG1 hz kontrol cihazlarının sunabileceği avantajların farkındaydı. PowerXL, en yüksek verimlilik sınıfı IE4’e kadar olan motorları kontrol etmek için tasarlanmıştır. DG1, benzersiz enerji optimizasyon süreci sayesinde geleneksel frekans invertörlerine kıyasla yüzde 2 ile yüzde 10 arasında daha az enerji tüketmektedir.
Aquatech, DG1'i çok yönlülüğü için seçti:
Sağlam ve kullanımı kolay sürücüler, kamu şebekesine bağlantı için dâhili EMC filtreleriyle (kategori C2) birlikte gelir. Sürücülerin standart sürümü hemen hemen tüm uygulamalar için uygun olsa da IP54 korumalı diğer bir sürümü de mevcuttur. Bu sayede, Aquatech, sürücüleri herhangi bir kontrol kabinine ihtiyaç duymadan pompa odasına doğrudan yerleştirebilmiştir. Sonuçta, sürücülerin ayrı bir soğutma sistemine ihtiyacı kalmamış ve bu da, ilave enerji tasarrufu sağlamıştır.
Gömülü haberleşme arayüzleri
Aquatech Proje Planlama Ekibi’nden Markus Huber, cihazların devreye alınmasının oldukça kolaylaştığının altını çiziyor. Montajcıların bir çok uygulamada karmaşık herhangi bir yapılandırmaya ihtiyaç duymadan DG1'i hemen devreye alabilmesi da dikkate değer bir avantajdır. Beş satırlı LCD ekrandaki kullanıcı dostu gezinme menüsü, anlaşılması kolay tip kodları ve sınırlı sayıda standart parametre (18), devreye alma sürecini önemli ölçüde basitleştirir. Ayrıca DG1 sürücüler standart olarak bir dizi haberleşme protokolünü içerir ve herhangi bir ek donanıma ihtiyaç duymadan ağa doğrudan bağlanabilir.
Markus Huber sözlerine şöyle devam ediyor: “Entegre Ethernet IP arayüzü sayesinde Staudenwasser'da kurduğumuz münferit sürücülere doğrudan erişim sağlayabiliyoruz. Bu, uzaktan bakımı kolaylaştırıyor ve dolayısıyla sistemin kullanılabilirliğini artırıyor.” Pompa istasyonu, sürücülerin Modbus TCP üzerinden bağlandığı bir PLC ve proses kontrol sistemi kullanılarak kontrol ediliyor ve izleniyor. Sürücüye dair tüm parametreler de aynı şekilde, kontrol sistemi üzerinden takip edilebiliyor.
Sonuç
DG1 sürücülerin IE4 motorlarla kombinasyonu hız kontrollü işletime olanak tanır: Başlangıçta pompalama kapasitesi yalnızca kademeli olarak artırılır, böylece eski sistemde sıklıkla karşılaşılan gerilim yükselmeleri ve basınç dalgalanmaları önlenir. Böylece, su tesisatında sürgülü vanalara olan ihtiyaç ortadan kalkmıştır. Yeni sistemde hız kontrol cihazının kullanılmasıyla pompaların güç çıkışının kademeli olarak azaltılması sayesinde, su şebekesindeki ani basınç değişiklikleri de tarihe karışıyor. Sonuç olarak, geri dönüşsüz valfler artık çok daha "yumuşak" bir şekilde kapanıyor ve bu da, daha az aşınma anlamına geliyor.
Verimli çalışma
Yeni sistemin pompaların optimum çalışma noktası olan 42 Hertz ile 53 Hertz arasında çalışması sayesinde genel işletim maliyetleri dikkate değer ölçüde azalmıştır.
Proses kontrol sistemi, su kulelerini doldurmak için gereken su miktarını hesaplıyor ve bu bilgiyi optimum çalışma noktasındaki akış hızını da hesaba katarak gerekli pompa sayısını belirlemek için kullanıyor. Bu da, eski sisteme kıyasla önemli miktarda enerji tasarrufu anlamına geliyor.
Ayrıca, su arıtma süreci artık çok daha enerji verimli: Kuyu suyu iki döner kanatlı kompresör kullanılarak havalandırılıyor; eklenen oksijen daha sonra suda çözünmüş demir ve manganez parçacıklarını bağlayarak bunların filtrelenebilen tanecikler haline gelmesini sağlıyor.
Aquatech, daha önce bu amaçla kullanılan konvansiyonel 5.5 kilowatt kompresör sürücülerini, DG1 sürücüler kullanılarak kontrol edilen IE4 motorlarla değiştirdi.
Aquatech bu çözümle, kuyudan arıtmaya ve su kulelerine kadar tüm dağıtım sürecinin en iyi şekilde koordinasyonunu sağlayan bir sistemi hayata geçirdi.
Markus Huber’ın bu konudaki son sözleri şöyle:
“ IE4 motorların DG1 sürücülerle kombinasyonu tesisin enerji maliyetlerini % 15 oranında azaltmamızı sağladı. Her bir sürücünün yılda ortalama 5.000 çalıştığını düşündüğümüzde, bu gerçekten önemli bir tasarruf.”
E-postayı Gönder
