Cómo lidiar con la economía de automatización impulsada por la IAEste artículo proporciona una descripción general de las bombas inteligentes, centrándose en su ahorro de energía, costo del ciclo de vida, inteligencia y beneficios económicos. Palabras clave: bomba inteligente, ahorro de energía, inteligencia, rentabilidad. Bomba inteligente es un término general para bombas o sistemas de bombeo que tienen ciertas capacidades de procesamiento informático y pueden reemplazar parcialmente la inteligencia artificial. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, especialmente el rápido desarrollo de las computadoras y la tecnología de la información, la industria tradicional de fabricación de bombas se está desarrollando en la dirección del ahorro de energía, la inteligencia y la modernización. Cabe decir que hay margen para un desarrollo inteligente en el diseño, fabricación, operación, mantenimiento, selección y venta de bombas. Pero en la actualidad, las ventajas más obvias de las bombas inteligentes son el ahorro de energía y el control automático. Es precisamente por el ahorro de energía que se propusieron por primera vez las bombas inteligentes. En primer lugar, el potencial de ahorro de energía de la bomba es que es un gran consumidor de energía. Según los datos, el consumo de electricidad de las bombas de agua representa aproximadamente el 20% del consumo total de electricidad del país, y la potencia del motor combinada con las bombas de agua representa aproximadamente el 45% de la capacidad total de los motores del país. En las plantas petroleras y químicas, las bombas consumen aún más electricidad, alcanzando el 59% y el 26% respectivamente. Por lo tanto, el ahorro de energía de las bombas es un gran problema. En nuestro país, en el pasado, la pérdida de energía del sistema operativo de la bomba era muy grande, y el ajuste de las bombas centrífugas utilizaba principalmente el control de válvulas y métodos de derivación de apertura y cierre. Los datos de una encuesta extranjera muestran que entre 1.690 bombas en 20 fábricas, la eficiencia promedio es solo del 40%, y la eficiencia del 10% de las bombas es incluso solo del 10%. Las cifras anteriores muestran que la industria de las bombas tiene un enorme potencial de ahorro de energía. Si la eficiencia operativa de todas las bombas en servicio en mi país se pudiera mejorar en un 1%, ¿se podrían ahorrar 4.400 millones de kW de electricidad cada año? h, equivalente a 3.800 millones de yuanes de electricidad (el consumo de electricidad industrial durante las horas pico en Shanghai es de 0,865 yuanes/kW? h, cálculo). La mejora de la eficiencia de la bomba incluye dos aspectos: primero, la mejora de la eficiencia de diseño del motor principal de la bomba. Debido a que los diseñadores han hecho todo lo posible para mejorar la eficiencia del host en el punto de trabajo del diseño al diseñar el producto, es muy difícil aumentar la eficiencia en un 1%. El segundo es mejorar la eficiencia de todo el sistema operativo de la bomba de agua. Algunos datos muestran que después de cambiar el ajuste de derivación original al ajuste de velocidad variable, la eficiencia de todo el sistema de bomba se puede aumentar en un 30% o incluso más. Por lo tanto, la importancia de una bomba inteligente no radica en la bomba inteligente en sí, sino en todo el sistema de bomba inteligente de la bomba. La aparición de bombas inteligentes ha llevado la regulación de las bombas centrífugas a un modo moderno y ha aportado un nuevo concepto de gestión. Por lo tanto, se puede decir que es una revolución en la ingeniería y gestión de sistemas de bombas y una tendencia inevitable en el desarrollo de la industria de las bombas. Debido a que el caudal de una bomba centrífuga es proporcional al cuadrado de la velocidad, la altura es proporcional al cuadrado de la velocidad y la potencia es proporcional al cubo de la velocidad, por lo que si el ajuste de derivación de la bomba centrífuga es Si se cambia a regulación de velocidad, el efecto será muy obvio. Si el caudal cae entre un 10% y un 20%, los parámetros de la bomba son generalmente los que se muestran en la Tabla 1 (sin considerar la influencia de la curva de rendimiento). Pero, de hecho, las bombas centrífugas se ven afectadas por las curvas de rendimiento. Cuando el caudal disminuye, la altura aumentará, por lo que la altura requerida por el proceso aún se puede mantener y el efecto de ahorro de energía será ligeramente menor que el valor de la Tabla 1. El efecto de ahorro de energía de otros métodos de ajuste se encuentra entre los dos. Tabla 1 Comparación entre el control de frecuencia de la bomba centrífuga y el control de derivación Número de serie Modo de control Control de frecuencia Control de derivación 1 Control de flujo 100% 90% 80% 80% ~ 100% 2 Velocidad del motor n/(r n/(r/min) 29502655236029503 Frecuencia de conversión de frecuencia f /Hz 50453. 10081641005 Cambio en el consumo de energía (%) 1007348100 2. LCC (LifeCycleCosts) se refiere al costo cubierto por todo el proceso, desde la planificación del producto hasta el desguace del producto, incluida la perspectiva del productor. Pero los consumidores compran productos de los fabricantes. Entonces, el costo del producto más el costo para el consumidor se convierte en el costo del ciclo de vida de la bomba. Según el autor del libro "1", el costo del ciclo de vida de una bomba incluye cuatro partes: ¿equipo inicial? tarifa de instalación, tarifa de operación (es decir, tarifa de electricidad), tarifa de mantenimiento y otros gastos. Para un dispositivo industrial de bomba de tamaño mediano típico, la proporción de las cuatro partes se muestra en la Figura 1. Como se muestra en la Figura 1, los cuatro costos básicos de. El costo del ciclo de vida de la bomba (salario, factores de precio, etc.) se formula con referencia a estándares extranjeros. De hecho, el costo inicial del equipo en la figura solo representa el 10% del costo total. varían hasta en un 30% según el fabricante, pero para las bombas con una vida útil de más de 15 años, la tarifa de instalación inicial del equipo suele ser el factor menos considerado en el costo del ciclo de vida, y los costos de mantenimiento suelen ser los mismos. Hay diferentes puntos de vista en la Figura 1, el costo de mantenimiento se refiere al costo de las piezas de repuesto más los costos de mano de obra, que generalmente representan del 25% al ​​40% del costo total de la vida útil. Por lo tanto, su impacto en la economía de la bomba es más importante. El costo inicial de compra de la bomba se puede medir o calcular basándose en curvas de rendimiento y representa la mayor proporción, alcanzando el 45% en la Figura 1 e incluso hasta el 70% en algunas estadísticas. Tabla 2 Resumen del costo del ciclo de vida. Ahorro en sectores/aplicaciones industriales Método de ahorro Ahorro de costes Inversión Período de recuperación (años) Ahorro de costes en todo el ciclo de vida Euro 1 Industria de la construcción/Aire acondicionado Ajuste de bypass único Bomba grande Control de acelerador único Bomba grande 3 Bomba de ajuste de velocidad variable Electricidad. Tarifa 47, 80070, 4002 Industria del papel/Instalación de bomba de agua circulante Dos bombas de agua circulante con diferentes condiciones de trabajo Tarifa de electricidad 0.5711.9003 para bomba de salida de químicos/condensados ​​Tarifa de electricidad para un motor pequeño nuevo y tarifa de mantenimiento 0.063.1107, 008. Bomba de agua de la estación de suministro/distribución de agua 6004 reemplazada por una bomba de agua de eficiencia normal.

0005 Debido a la reducción de carga de las bombas de aguas residuales/aguas residuales, se reemplazaron tres bombas grandes 1 con una pequeña tarifa de electricidad y mantenimiento de 3.338, 1006 Planta de acero/Circulación de agua tomó medidas para mejorar la eficiencia de la superficie del impulsor, 0.425, 8007 Bomba de exportación de procesos/químicos Se canceló la tarifa de electricidad, 0.285, 7008 Hogar Refrigeración asistida por bomba de agua natural/eléctrica. Se eximen las facturas de electricidad y agua. 0009 Minería/motor de bomba modificado, costo de electricidad del motor de alta eficiencia 1.822, 50010 central eléctrica/bomba de circulación de agua de refrigeración, características hidráulicas de salida de bomba modificadas 1 bomba de voluta original, 2 bombas de flujo diagonal de paletas ajustables, 3 bombas de flujo mixto de paletas importadas ajustables, costo de electricidad 1.40 .4? 18, 394, 00014, 518, 00011 Tarifa de electricidad para reemplazo de bomba pequeña con bomba de circulación para uso en edificio/residencial 93012 Tarifa de electricidad para renovación de bomba de circulación para uso en edificio/oficina 10. 70013 Aumento de tarifa de mantenimiento de manguera para bomba de manguera para productos químicos/lodos 0,8775436 En la Tabla 2 se puede ver que el enfoque de la transformación de ahorro de energía del sistema de bomba es el costo de operación (tarifa de electricidad) y la tarifa de mantenimiento, así como la inversión inicial o tarifa de transformación. En tercer lugar, la inteligenteización de las bombas de agua requiere esfuerzos en dos aspectos. Una es esperar que la curva de eficiencia de la bomba centrífuga sea relativamente plana y que el cambio de eficiencia sea lo más pequeño posible cuando cambia el caudal. Pero el potencial en esta área es muy limitado, por lo que la atención se centra todavía en las operaciones y las operaciones. Cuando cambia el flujo del proceso externo, el sistema inteligente de la bomba debe poder recibir información sobre los cambios en los parámetros del proceso de manera oportuna, realizar rápidamente la operación automática y enviar los resultados de la operación a la válvula reguladora o al convertidor de frecuencia, y ajustar con precisión el apertura de válvula requerida o velocidad del motor. Respuesta completa a las condiciones de trabajo cambiantes. Entre todos los métodos de ajuste, el ajuste de velocidad variable es el que ahorra más energía. Por lo tanto, el sistema inteligente de la bomba debe incluir principalmente los siguientes kits: bomba principal, motor de frecuencia variable, convertidor de frecuencia, sensor de señal, módulo de control, controlador programable, etc. Los VFD (variadores de frecuencia variable), también conocidos como reguladores de velocidad de frecuencia variable, se controlan mediante información de retroalimentación procedente de un funcionamiento inteligente para convertir la potencia de CA de entrada con una frecuencia de 50 Hz en una salida de corriente correspondiente con una frecuencia de Hz. El rango de conversión de frecuencia de los motores trifásicos es de 0 a 60 Hz y el rango de conversión de frecuencia de los motores monofásicos es de 40 a 70 Hz. ¿Velocidad del motor de velocidad variable n=60f(1?s)/P f en la fórmula? La frecuencia después de la conversión de CA suele ser de 40 ~ 50 Hz. Si la tasa de deslizamiento s = 0,007 y el número de pares de electrodos del motor P = 1, las frecuencias de ajuste de flujo del 80 % al 90 % son f = 45 Hz y 40 Hz respectivamente (consulte la Tabla 1). Controlador programable PLC, también conocido como controlador lógico programable, es un sistema electrónico que realiza operaciones digitales. Utiliza memoria programable para realizar operaciones lógicas internamente. Es un dispositivo de control automático con una computadora como núcleo, que se utiliza para reemplazar relés para controlar diversas maquinarias o procesos de producción. El controlador programable de la bomba inteligente puede controlar el funcionamiento, la gestión del mantenimiento, la prevención de cavitación, el diagnóstico y la alarma del sistema de bomba. El controlador inteligente PumpSmart de ITT High Quality Pump Company (consulte la Figura 2) es un controlador integrado más avanzado. Módulo de control, programador, etc. Se ha hecho un todo y se han fijado los parámetros. Generalmente, los usuarios no necesitan programarse ellos mismos. Los principios de monitoreo y los sistemas de bombas inteligentes típicos se muestran en las Figuras 2 y 3. El significado del código correspondiente es: c? ¿Consola, CM? Módulo de control, d? ¿Motor? ¿Anfitrión de la bomba, PLC? ¿Controlador programable? ¿Sensor de señal, VFD? Convertidor de frecuencia. El proceso de trabajo del sistema de bomba inteligente es el siguiente: cuando los parámetros del mundo exterior (flujo del proceso) cambian (como cuando la presión de salida cae debido a un flujo excesivo), la señal se transmite al control a través de la entrada y la salida. Sensor de señal T instalado en la entrada (o salida) del Módulo CM. El módulo de control se compone de múltiples módulos de circuito integrado, como el módulo de sistema de energía CM1, el módulo de adquisición de datos CM2, el módulo de control del variador CM3, el módulo de visualización de información CM4, el módulo de entrada y salida CM5, etc. El módulo de control muestra los resultados en el gabinete de señales C (o gabinete de control) durante la operación y, al mismo tiempo, emite comandos de modulación de frecuencia al convertidor de frecuencia VFD. Después de recibir el comando de modulación de frecuencia, el motor de velocidad variable D comienza a desacelerar y el flujo de salida de la bomba (host) P disminuye gradualmente, permitiendo que el sistema alcance un nuevo equilibrio. Conectado al módulo de control hay un controlador programable que puede almacenar previamente la curva de rendimiento de la bomba, la densidad del fluido y los parámetros de control. En circunstancias normales, no es necesario ajustar los parámetros prealmacenados. Los parámetros prealmacenados se pueden reprogramar cuando se producen cambios significativos. La curva de rendimiento de la bomba es una parábola, y generalmente se utiliza su sección descendente. Se obtiene durante el diseño o prueba de la bomba y se puede programar parte a parte mediante modelos matemáticos sencillos. Cuatro. El desarrollo y utilización de bombas que ahorran energía tiene un largo camino por recorrer y es el resultado de los esfuerzos conjuntos de todas las industrias de bombas. Es por eso que se han logrado avances importantes, como las bombas inteligentes. Muchas empresas nacionales y extranjeras han trabajado mucho en este ámbito. Por ejemplo, ITT High Quality Pump Company presentó y demostró anteriormente una serie de productos de bombas inteligentes en China y propuso el concepto de costo del ciclo de vida completo, lo que mejoró en gran medida la eficiencia de la operación del sistema de bombas. ¿Shijiazhuang Yiao Technology Development Co., Ltd. tomó la iniciativa en investigación y desarrollo? ¿Cálculo de ahorro de energía y diseño de sistema para regulación de velocidad de conversión de frecuencia de bomba de agua? Se resuelve el problema del cálculo cuantitativo del ahorro de energía. Muchas personas también han contribuido al desarrollo de bombas que ahorran energía, como Li Donggui de Dalian, ¿quién las inventó? ¿Bombas inteligentes para procesos industriales? Patente (número de patente nacional ZL 01211714.5, número de publicación internacional WO02/66835AI). El rápido desarrollo de las bombas inteligentes también depende del desarrollo de la tecnología de conversión de frecuencia, por lo que también se puede decir que las bombas inteligentes son un ejemplo de la aplicación exitosa de la automatización del control industrial en la industria de las bombas. Ha habido muchos artículos en diferentes campos técnicos que describen ejemplos de bombas y control de frecuencia variable en la industria.