Sähkökäyttöisten keskipakotoimisten virtauslaitteiden energiatehokkaan mitoituksen, käytön ja ohjauksen suunnittelu

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tutkittiin tarpeenmukaisen käytön vaikutusta sähkökäyttöisten keskipakotoimisten virtauslaitteiden energiankulutukseen. Samalla tutustuttiin mahdollisiin ongelmiin säädettävien sähkökäyttöjen asentamisessa ja käytössä. Työn tarpeen määritti sopivan kokonaisvaltaisen mallin puuttuminen. Työ on tehty Kymenlaakson Ammattikorkeakoulu Oy:n E-COOL-hankkeeseen. Hankkeessa käsitellään vaativaa tekniikkaa sisältävien kohteiden energiatehokkuutta. Kohteita on yhteensä 15 kappaletta ja niiden käyttötarkoitus vaihtelee teollisuudesta toimistorakennuksiin ja kunnallistekniikkaan. Tarkastelu suoritetaan edellä mainituissa kohteissa Virolahden kunnan omistamaan jäteveden pumppauslinjaan sekä Kymijoen Ravintopalvelut Oy:n kylmäkeittiön tulokoneeseen. Pohja-aineistona työhön on hyödynnetty saatavilla olevia kirjallisuuslähteitä, valmiita malleja sekä esimerkkikohteissa tehtyjä mittauksia. Valmis malli pätee yleistyksenä useimpiin oikosulkumoottori käyttöisiin keskipakopumppuihin sekä puhaltimiin. Malli on myös muunnettavissa kohde kohtaiseksi tarkasteluksi hyödyntämällä laitekohtaisia ominaisuuksia. Toisinaan virtauksen tarpeen arviointi on haastavaa ja malli tarjoaa työkalun määritystä varten. Mallia varten tulee tietää määrityksen perusteet. Perusteiden avulla saadaan määritettyä tarvittava virtaus sekä sähkönkulutus tarkasteluvälillä. Malli on helposti laajennettavissa myös koskemaan esimerkiksi ilmanvaihdon jälkilämmitys- tai jäähdytyspatterin energiankulutusta. Opinnäytetyön tuloksena on saatu tarkastelumalli pumppujen ja puhaltimien mitoitukseen, säätöön ja säädön puuttumisen aiheuttamien lisäkustannusten arviointiin. Mallissa otetaan huomioon muuttuvan toimintapisteen vaikutus virtauslaitteen sekä käyttövoimakoneen toiminta-arvoihin

This thesis examines the effect of controlled flow in the electric centrifugal pumps and fans through energy consumption. At the same time, possible problems with installing and using the adjustable electric drives were defined. The need for this thesis was determined by the absence of an appropriate holistic model. This thesis was conducted for the Kymenlaakso University of Applied Sciences Ltd's ECOOL project. The project focuses on the energy efficiency of properties with demanding technology. E-COOL has for a total of 15 properties and their intended use varies from industry to office buildings and infrastructure. The review was done for the sewage pumping line in Virolahti and the Kymijoen Ravintopalvelut Ltd's ventilation machine. This thesis was conducted using available literary sources, ready-made models as well as measurements gathered from the example applications. The finished model is a generalization and can be applied to most of the squirrel cage induction motor-driven centrifugal pumps and fans. The model can be converted into an accurate model for different applications using specific features of the application. Sometimes controlling the flow according to need is challenging, and the model provides a tool for the analysis. For the model, the basics of the determination must be known. The criteria can be determined by means of the required flow and consumption of electricity from the review. The model can be easily expanded to concern, for example, heating or cooling in ventilation systems. This thesis can be considered as a model for scaling and control of centrifugal pumps and fans and as an evaluation of the additional costs caused by the lack of control. The model takes into account the effects that changes in the operating point have on the pumps or fans and the squirrel cage induction motor’s operating values.