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电动泵还是柴油泵

来源:荣格-《国际泵阀技术商情》 发布时间:2021-08-06 908
工业金属加工泵与过滤 技术前沿应用及案例
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一旦确定了燃油消耗量,就很容易估算柴油和电动泵的可能运行成本。

几十年来,一直采用柴油驱动的便携式泵作为临时旁路泵送的标准,因其灵活性、在任何地方可以安装,使之成为这类应用的首选。但随着燃油价格的波动、服务成本的上升,以及人们对更清洁、更环保能源的兴趣与日俱增,电动泵成为满足项目需要的可行替代品,尤其对长期项目而言,更是如此。


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图1:计算泵工作点马力的公式和示例。

虽然有很多因素会影响合同条款的选择,但大多数决策者主要关注的是水泵租赁的总体成本,而不是水泵租赁成本加上预期的运营成本。对于总体成本更全面的考虑,有助于预算更为准确,从而避免项目期间出现意外的运营成本超支。

对行业而言,也是一种模式转变,且长远来看是有益的。
在某些情况下,电动泵不一定能作为柴油驱动旁路泵富有成本优势的替代品。应预先考察的两个因素是,现有电力供应,和/或任何必要的输电中断造成的成本以及预期的租赁期限。平均而言,与柴油机旁路泵相比,一个持续不到三个月的项目不太可能节省下足以抵消电力下降的成本。


在大多数情况下,柴油泵和电动便携式泵之间的租赁成本差异可以忽略不计。有了这些知识,计算临时使用的运行成本,即可确定该项目是否适合使用电动泵而不是柴油泵。要做到这一点,需要一些具体的分析和信息。

第一步:了解运行工况
为了正确估计临时旁路项目的运行成本,第一步是彻底了解拟定的运行工况,特别是所需的流量和扬程,也称为泵的工作点。


如图1所示,下水道旁路应用上的8英寸便携式泵将以1500加仑/分钟(GPM)的速度运行,并以80英尺的总动态压头(TDH)进行泵送。当泵送水时,此应用使用1的比重。计算中使用了3960的通用换算系数。用这种计算方法,该泵性能曲线所示的效率约为61%。计算完成后,叶轮需要驱动源提供大约50马力的扭矩。

第二步:将需求转化为运营成本
一旦确定了燃油消耗量,就很容易估算柴油和电动泵的可能运行成本。
使用与步骤1中相同的示例,如图2所示,计算柴油消耗量的公式为:50 HP x.05(马力换算到燃油消耗量/小时的转换系数)=2.5加仑燃油/运行小时x3美元(每加仑柴油的成本)=运行费率为7.50美元/小时。
需要注意的是,这个数字不包括服务成本。行业标准建议每250小时运行一次。对于长期项目来说,这会大大增加运营成本。


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图2:计算柴油泵和电动泵燃油消耗成本的示例。


回到同一个例子,类似的方程式用于计算电驱动泵的等效运行成本,如图2所示:50 HP x.746(转换为kWh的转换系数)=37.3 kW/小时 x0.10美元(kWh的平均成本)=运行费率为3.73美元/小时。


与柴油泵的计算一样,该金额不包括向泵提供电力这一重要的成本考虑因素,也称为输电中断成本。尽管电力的预计运营成本总是低于柴油,但输电中断成本会消除这种成本优势。这一项成本可能很大,具体取决于最近的电源和泵的位置。这一金额也需要计算并计入营业成本。


与柴油替代品相比,电动泵的一个优点是,它们还可以减少项目的总体碳足迹,这可能是投标过程中的一个重要因素。根据项目的设计,一些电动泵可以提供以往数台柴油泵才能达到的泵送量。

第三步:计算运营成本
回到上述示例,在该应用中,如图3所示,泵可能一天运行12小时,向泵供电的电力中断成本为5000美元/月。了解了这些因素,就有可能对这两个方案进行准确的比较。


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图3:柴油与电力成本对比示例。


在本例中,即使考虑到标准柴油泵的维修成本,在两个月期间,柴油泵的运行成本也低于电动泵。但是,随着应用持续时间的延长,成本优势开始减弱,电驱动选项变得更具成本效益,即使将电力中断成本纳入考虑。
同样,需要注意的是,柴油泵和电动泵之间的租赁成本差异可以忽略不计,这进一步强调了计算项目期间运营成本的重要性。


在现场将两种泵组合使用可能是一种选择,并且正在许多项目中得到应用。通常,电力驱动模式被选为主要泵,因为在项目中使用最多,而柴油动力泵被指定为专用备件,以提供污水泵所需的冗余。项目进行这样的设计有很多理由,而集成电动旁路泵所带来的成本节约成为附加的优势。

案例:混合应急泵解决方案助力洛杉矶市
随着城市下水道系统的老化,洛杉矶市需要解决污水管道不断恶化、泄漏的问题。但是,当洛杉矶市中心的一段北边排水沟有坍塌的危险时,就需要紧急服务,包括一个临时的下水道旁路系统。


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洛杉矶的一个旁路工程需要建造一个20英尺深的吸污坑,这个吸污坑在35英尺深的下水道上方挖掘出来,在那里安装了四台FLYGT3531、335HP、24英寸的电动潜水排污泵。考虑到吸入坑的深度,加上启动吸入扬程的限制,表面安装的柴油驱动便携式泵被排除在考虑范围之外。此外,采用电潜泵解决方案,可以在一个小的工作区内安装一个2400万加仑/天(MGD)的泵送系统。


赛莱默设计的系统使用四台飞力 3531潜油电泵,泵送的峰值流量达40 MGD。两台泵为主泵,两台泵为专设的备用泵。设置了两只柴油发电机为水泵供电,一只为两台潜水泵供电,一只备用。
临时旁路泵预计将连续运行九个月,通过将电力泵和柴油动力泵相结合,节省了成本。

案例:临时旁路泵系统使用电动泵处理实时使用波动
当纽约门罗县现有提升泵站升级期间需要临时旁路泵系统解决方案时,赛莱默设计的提升泵站采用一台8英寸Godwin Dri Prime CD225M作为主电泵,一台Flygt N 3301潜油电泵作为该旁路的主泵, Godwin Dri Prime CD300M 12英寸柴油泵作为备用泵。


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在纽约门罗县约翰街提升泵站的设备升级期间,一个临时旁路泵系统连续运行了三个月,其中包括一台Godwin Dri Prime CD300M 12英寸柴油泵和一台Godwin Dri Prime CD225M 8英寸电动泵。


这个特殊的项目需要一个旁路系统,可以泵送12MGD 的流量,因为这个泵站不仅服务于一个大的住宅社区,而且也为附近的罗切斯特理工学院校园提供服务,因此,12MGD  的泵送峰值流量在学院上课期间会出现显著的波动:学生不在时,夏季的峰值流量为1.5MGD。此外,采用电动泵而不是柴油泵替代品的决定也反映出需要降低项目的分贝水平,因为项目位于学生宿舍附近。


由于泵在整个项目期间连续运行,电动泵比柴油泵节省了大量成本。其它因素,如效率和现场条件,也对选择电动泵有利。

案例:现有空间的限制创造了新的节约机会


纽约奥诺达加县有30年历史的污水泵站需要大修。项目计划需要一个旁路系统,泵送的峰值流量大3000万加仑/天。最初的项目设计要求使用现有泵来承载这一容量,但经审查设计发现,这些泵只能承载改为19MGD的容量。


柴油泵和潜油电泵的组合使纽约奥诺达加县的临时旁路泵得以最高效率运行,为废水流量波动提供了灵活的解决方案。


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任何更新的解决方案都面临一个限制:必须适应原有水泵和紧凑型泵站的现有占地面积,而紧凑型泵站位于纽约州集市附近一个很容易发现的区域。


项目设计人员使用了两台Flygt N 3312泵,它们能够垂直插入现有的管道系统,以及作为柴油旁路泵的低分贝替代品的三台Godwin Dri Prime CD300M泵。柴油泵作为该项目的备用泵。


更为重要的是,项目要求还包括承包商和项目业主对为期六个月的项目进行远程和连续的监测和控制,而不是依赖配备了人工的泵。这使得项目经理可以远程调整泵以适应任何使用工况的波动。最终,这些因素的结合,加上用电动旁路泵替代传统柴油动力泵,使成本节约了近57000美元。

预先计算运营成本可更为准确地预测成本预


重要的是要与一家值得信赖的泵租赁公司合作,该公司能够提供准确的数据,这一综合性投标包括租金和燃油消耗成本以及可靠的设备,以满足项目的需要。没有两个项目是完全相同的,正确的泵租赁合作伙伴可以帮助客户创建正确的解决方案。
提前计算总租金和运营成本也将为预算目的提供准确的预测,并在工作结束时尽量减少任何意外的运营成本超支。
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来源:荣格-《国际泵阀技术商情》

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