Grundfos om livscykelkostnader för spillvattenpumpar

Transkript

1 TEKNISK ARTIKEL FRÅN GRUNDFOS Grundfos om livscykelkostnader för spillvattenpumpar Av Lars Bo Andersen, Global Product Manager, Grundfos Wastewater Pumpsystemet kanske inte är den största enskilda investeringen i spillvatteninstallationen, men över tiden är det den komponent i systemet som utgör nyckelelementet för att säkerställa långsiktig kostnadseffektivitet hos spillvatteninstallationen. Total livscykelkostnad innefattar normalt kostnader som planering, konstruktion, inköp, installation, driftsättning, energi, underhåll och drift, kostnader för stillestånd samt eventuella miljökostnader och kostnader för skrotning och avfallshantering när den användbara livslängden är slut. De flesta av dessa kostnader utgör dock relativt obetydliga delar av livscykelkostnaden för en spillvatteninstallation och bara tre av dessa faktorer är egentligen väsentliga. Därför fokuserar den här artikeln endast på pumpsystemet, eftersom det normalt har den största inverkan på den totala livscykelkostnaden för spillvatteninstallationen. I pumpsystemet måste följande tre huvudsakliga aspekter beaktas: Investering Energikostnader Underhållskostnader Invest Den initiala anskaffningskostnaden betraktas ofta av kommuner och entreprenörer som den viktigaste parametern för att säkerställa låg kostnad. Att klara investeringsbudgeten innebär att man måste komma ihåg att kostnaderna för drift, underhåll och skrotning/avfallshantering kan vara 5 till 20 gånger högre än 1

2 den ursprungliga investeringen och detta är orsaken till att kommuner och entreprenörer i allt större utsträckning beaktar kraven på prestanda, driftsäkerhet och energiförbrukning vid inköp av pumpsystem. Det är därför avgörande att välja rätt pump, vilket kräver omsorg och eftertanke d v s att man inte bara tittar på de initiala anskaffningskostnaderna, utan på den totala livscykelkostnaden. Detta innebär att andra än inköparen, till exempel en servicetekniker och en konstruktör, bör involveras i beslutet om pumpinköp, för att säkerställa pumpsystemets driftsäkerhet. Involvera olika personer för att säkerställa att alla aspekter av pumpinköpet beaktas. Energikostnader Beslutsfattare kanske tror att det är enkelt att räkna ut energiförbrukningen för en pump. Det är bara att ta pumpkatalogen, hitta den rätta pumpen för spillvatteninstallationen, titta på kurvan och fastsälla energiförbrukningen för den angivna driftspunkten. Sedan multiplicerar man det uppskattade antalet driftstimmar, priset per kwh och pumpens förväntade livslängd så har man den totala energikostnaden för pumpen under dess livstid. Men tänk en gång till det finns många saker att tänka på för att fastställa energikostnaden för en pump. Till exempel: a. Slitage b. Variabel belastning c. Installation d. Igensättning

3 a. En spillvattenpump har antagligen ett av världens tuffaste pumpjobb. De pumpar medier som innehåller sand, sten, trasor, kläder, ölburkar, blöjor och mycket mer. Sådana medier orsakar slitage och kostsamma pumphaverier om man valt fel pump. Slitage på pumpen leder till lägre verkningsgrad. Man har visat att slitage lätt kan sänka en pumps verkningsgrad med 3-5 % per år om man inte gör något för att underhålla pumpen. För de flesta pumpfabrikat är det möjligt att vidta olika åtgärder för att återställa en del av den förlorade verkningsgraden. Vissa har en utbytbar slitring, medan andra har inbyggd justering, där man återställer verkningsgraden genom att justera pumphjulsspalten med hjälp av utvändiga justerskruvar. Även om det går att återställa en del av verkningsgraden kan den inte återställas helt, eftersom slitaget även påverkar pumpdelar som inte går att byta. Med detta i åtanke är pumphjulets konstruktion en nyckelaspekt, eftersom en enkel konstruktion med stort fritt genomlopp, utan insatser och rörliga delar, slits mindre än motsatsen, vilket i sin tur säkerställer hög verkningsgrad under pumpens hela livstid. Fråga efter pumpar med stort fritt genomlopp, utan insatser och rörliga delar, för minskat slitage och bibehållen verkningsgrad under pumpens hela livstid. Halvöppet pumphjul Slutet pumphjul, radial tätningsspalt Slutet pumphjul, axial tätningsspalt Slitage vid pumphjulsspalt med olika pumphjulskonstruktioner. b. Variab Den andra aspekten beträffande energiförbrukning är den driftspunkt pumpen arbetar vid. Den är sällan konstant, utan varierar beroende på tid på dygnet, över året och under pumpens livstid. Att välja en pump som har hög verkningsgrad i en driftspunkt kan vara en bra affär vid tiden när den väljs, men kan visa sig vara totalt fel senare. 3

4 Om pumpen arbetar med variavabelt varvtal bör man välja en pump vars driftspunkt ligger relativt långt till höger i kurvan, så att driftspunkten när varvtalet justeras ned flyttas till en del av kurvan där verkningsgraden är högre. Fråga alltid efter plana verkningsgradskurvor - det säkerställer hög verkningsgrad över ett brett driftsområde, liksom om pumpen arbetar med variabelt varvtal. Hur mycket energi som sparas vid drift med variabelt varvtal beror också i hög utsträckning på systemkarakteristikkurvan. Ju större friktionsförlusterna är i förhållande till den statiska lyfthöjden, desto större är besparingspotentialen. Drift med variabelt varvtal kan också kraftigt påverka pumpens igensättningsfrekvens, eftersom strömningshastigheten kan falla under den hastighet som krävs för att systemets självrengöring ska fungera, vilket diskuteras nedan. c. Installation Den tredje aspekten i fråga om energikostnad är installationen. Det är naturligtvis viktigt att undvika läckage i systemet, och vi rekommenderar att alla fogar förses med tätningar eller packningar. Läckage kan annars uppstå, i synnerhet när systemet blir äldre, om pumpen ansluts till installationen med metall mot metall. Ju fler och större läckage som föreligger, desto större blir energiförlusten. Konventionell pump med metall-mot-metal - Anslutning till tryckledning. Läckflöde, QLäc Läc. Fråga efter tätning mellan pumpen och den installerade utrustningen samt om tryckledningen är dimensionerad med beaktande av flödeshastigheten i ledningen. Läckflöde, Q För liten diameter på tryckledningen ställer krav på högre lyfthöjd och orsakar högre energiförbrukning, eftersom friktionsförlusterna i installationen blir större i klena ledningar. Klen tryckledning leder också till större läckflöde. För att undvika stora förluster bör strömningshastigheten i ledningarna hållas låg. Exakt hur stor max. strömningshastigheten bör vara beror på ledningarnas längd och ytfinhet, men som tumregel

5 bör strömningshastigheten inte vara större än 3 m/s. Det är dock mycket viktigt att undvika för låg strömningshastighet, eftersom det medför sedimentering och avlagringar i ledningarna, vilket ger större friktionsförluster och energiförbrukning. Låg strömningshastighet medför också underhållskostander, eftersom ledningarna kan behöva rensas manuellt. För horisontella tryckledningar rekommenderas minsta strömningshastighet 0,7 m/s, medan vertikala tryckledningar bör dimensioneras för minst 1 m/s. Detta är särskilt viktigt i pumpsystem med variabelt varvtal. Strömningshastigheten påverkas naturligtvis också starkt av användningen av frekvensomformare för variabelt varvtal. Det är viktigt att pumpen inte alltid arbetar med lågt varvtal, eftersom strömningshastigheten då kan falla under den hastighet som krävs för att systemets självrengöring ska fungera. d. Igensättning Igensättning i installationen är inte direkt kopplad till energikostnader. Oavsett hur pumphjulet är utformat åstadkommer man vanligen bättre förmåga att undvika igensättning genom att använda halvöppna pumphjul. Genom att använda ett halvöppet pumphjul kan man få bättre motståndskraft mot igensättning, men till priset av lägre verkningsgrad. I nyutvecklade pumphjul kombineras nu det bästa av två världar - pumphjul med hög verkningsgrad som maximerar driftsäkerheten och stort fritt genomlopp, utan insatser och rörliga delar. Det innebär att du slipper igensättning och får hög verkningsgrad, utan att kompromissa med någondera, i synnerhet med beaktande av den ständigt varierande beskaffenheten i modernt spillvatten. Underhållskostnader Underhållskostnader är ofta svåra att uppskatta. Historiska data för befintliga pumpar kan vara till hjälp för att fastställa detta. Normalt består underhållskostnader av två delar: a. Kostnader för planerat underhåll b. Kostnader för oplanerat underhåll, t ex av sump och galler vid inlopp. 5

6 a. Kostnaderna för planerat underhåll påverkas naturligtvis av en rad olika faktorer. Till exempel: pumpens värde erfarenhet av drift konsekvenser av pumpfel sannolikhet för pumpfel systemkonstruktion. Fråga efter lagerhållning av rekommenderade reservdelar för att säkerställa att service kan utföras enkelt och att slitna delar kan bytas utan specialverktyg eller specialutbildad personal. Fråga efter pumpar med inbyggda analoga givare, som möjliggör övervakning av pumpens tillstånd, så att underhåll kan planeras i god tid. Om du använder små, billiga pumpar, eller pumpar som är placerade så att det är svårt att utföra underhåll på dem, kan planerade underhållsaktiviteter minimeras, medan stora, kostsamma pumpar som är kritiska för driften kanske undergår omfattande planerat och förebyggande underhåll. b. En erfaren operatör vet vanligen, eller kan uppskatta, även kostnaderna för oplanerat underhåll. Vederbörande vet vad som oftast går sönder på det aktuella pumpmärket och vet hur servicevänlig pumpen är, och kan därmed räkna ut reparationskostnaden, med beaktande av: underhåll som ska utföras på pumpen den tid det tar att utföra aktiviteten antal involverade personer reservdelskostnader för aktiviteten. Fråga efter snabb tillgång till reservdelar för att säkerställa att oplanerat underhåll kan göras snabbt och tillförlitligt. Fråga efter pumpar med inbyggda analoga givare för att kunna minimera oplanerade, kostsamma servicebesök genom planerade underhållsåtgärder som utförs i rätt tid. Som synes kan LCC vara ett utmärkt verktyg för att välja den optimala pumpen och säkerställa minsta möjliga kostnader för pumpdrift under pumpens hela livstid. Men det finns många aspekter som måste vägas in för att valet ska bli lyckat, till exempel följande: 6

7 Säkerställa att alla aspekter av pumpen utvärderats innan pumpen anskaffas - pumpar med hög verkningsgrad, god beständighet mot igensättning och stort fritt genomlopp är att föredra. Den pump som väljs bör ha plan verkningsgradskurva och en tätning mellan pumpen och den installerade utrustningen samt vara extremt servicevänlig, med inbyggda givare för att minimera oplanerade, kostsamma servicebesök. Pumpsystemet bör väljas med beaktande av hela systemet. Du kanske tror att det inte är möjligt att alla dessa krav kan uppfyllas samtidigt från en och samma pumptillverkare. I så fall kommer du att bli glatt överraskad för det är faktiskt möjligt att välja rätt pumpleverantör för jobbet. Mer information finns på kompromiss 7