Pump ကို ေရြးခ်ယ္ တပ္ဆင္နည္း ( For Chiller )

Better Pump Efficiency

ဥပမာ ၁

Chilled Water System တစ္ခုတြင္တပ္ဆင္ထာေသာ Chilled Water Pump A ၏ Flow rate မွာ 80 L/s ၿဖစ္ၿပီး head မွာ 150 kN/m2 ၿဖစ္သည္။ ထို pump A ၏ efficiency မွာ 78% ၿဖစ္သည္။ အကယ္၍ ထို pump ကို 90 percent efficiency ရွိေသာ အၿခား pump B ၿဖင့္ ေၿပာင္းလဲတပ္ဆင္လုိက္လွ်င္ pump power မည္မွ်သက္သာသြားမည္နည္း။

ဥပမာ၂

Capacity တူညီေသာ Chiller ႏွစ္လံုး A ႏွင့္ B တုိ့ ၏ Data မ်ားအားလံုးမွာ Pressure Drop Across မွ လြဲ၍တူညီၾကသည္။

Chiller A ၏ Pressure Drop Across မွာ 30 ft of water ၿဖစ္ၿပီး Chiller B ၏ Pressure Drop Across မွာ 10 ft of water ၿဖစ္သည္။ ထုိ Chiller B ကို ေရႊးခ်ယ္ၿခင္းေၾကာင့္ သက္သာေသာ power ကို ရွာပါ။

ေမးခြန္းမ်ား

ေမးခြန္း (၁) A pump တစ္လံုးသည္ 1200 rpm ႏွင့္ေမာင္းေနသည္အခုိက္ 200 L/s ကို တြန္းပို့နိုင္ၿပီး 45 kW လုိအပ္သည္။ ထုိ pump speed သည္ 1100 rpm အထိ ေလ်ာ့က်ခဲ့လွ်င္ new flow rate and power consumption ကို တြက္ၿပပါ။

ေမးခြန္း (၂) A pump တစ္လံုးသည္ 1200 rpm ႏွင့္ေမာင္းေနသည္အခုိက္ 200 L/s ကို တြန္းပို့နိုင္ၿပီး သည္။ သုိ့ေသာ္ တစ္ခ်ိဳ ့ေသာအခ်ိန္တြင္ (actual operating conditions) water flow မွာ 35 L/s ၿဖစ္ၿပီး the pump
motor သည္ 25 kW ကို သံုးစြဲသည္။ What will the reduction in pump power consumptionbe if the pump speed is reduced to provide the design water flow of 20 L/s?

ေမးခြန္း (၃) The condensers of two different chillers of equal capacity have pressure
drops of 80 kN/m2 and 40 kN/m2, respectively. If the water flow rate
required is 150 L/s, calculate the saving in pump power for the condenser
water pump if the chiller with the lower pressure drop is used instead of
the chiller with the higher pressure drop.

ေမးခြန္း (၄)A pumping system တစ္ခုသည္40 L/s ႏွင့္ a head of 120 kN/m2 လုိအပ္သည္။ ထုိ pump ၏ efficiency မွာ 65 % ၿဖစ္သည္။ 65 % efficiency ရွိေသာ pump ကို 85% ရွိေသာ pump ၿဖင့္ေၿပာင္းလဲတပ္ဆင္လုိက္လွ်င္ power မည္မွ် သက္သာမည္နည္း။ 

ပန့္နွင့္သက္ဆုိင္ေသာ ပုစၦာမ်ား

ဥပမာ ၁

55 kW ေမာ္တာတပ္ဆင္ထားေသာ Pump တစ္လံုးသည္ တစ္မိနစ္လွ်င္ အပတ္ေရ ၁၄၀၀ (1400 rpm) ႏွင့္လည္ပတ္ေနၿပီး တစ္စကၠန့္လွ်င္ လီတာ flow rate =120 L/s တြန္းပိုနုိင္စြမ္းရွိသည္။ အကယ္၍ထုိ ပန့္သည္ တစ္မိနစ္လွ်င္ အပတ္ေရ ၁၁၂၀ (1120 rpm) သို့က်သြားလွ်င္ တစ္စကၠန့္လွ်င္ လီတာမည္မွ်သာ တြန္းပို့နုိင္မည္နည္။  (new flow rate ကိုရွာပါ)။ power consumption မည္မွ်ၿဖစ္မည္နည္း ။
Q1 _ 120 L/s
P1 _ 55 kW
N1 _ 1400 rpm
N2 _ 1120 rpm
Q2 = Q1 x (N2/N1) =  120 x (1120/1400) = 96 L/s
P2 = P1 x (N2/N1)3 = 55 x (1120/1400)3 = 28 kW

အထက္ပါ ဥပမာ၏ အဓိပါၸယ္မွာ ပန့္သည္ တစ္မိနစ္လွ်င္ အပတ္ေရ ၁၄၀၀ မွ တစ္မိနစ္လွ်င္ အပတ္ေရ ၁၁၂၀ (1400 rpm to 1120 rpm) သို က်ဆင္းသြားလွ်င္ ထုိပန့္၏ စြမ္းအင္သံုးစြဲမွဳ (power consumption) သည္ ၅၀% က်ဆင္းသြားလိမ့္မည္။ တနည္း ၅၅ကီလိုဝပ္ သံုးစြဲေနသည္မွ ၂၈ကီလိုဝပ္ သာသံုးစြဲလိမ့္မည္။  (55 kW to 28 kW). သတိၿပဳရန္ အခ်က္မွာ ပန့္ မွ တြန္းပို့နုိင္ေသာ Pressure Head သည္ လည္း speed က်ဆင္းမွဳ၏ ႏွစ္ထပ္ကိန္း အတိုင္းက်ဆင္းသြားလိမ့္မည္။ ထုိေၾကာင့္ Pump Affinity Laws သည္ Energy Saving အတြက္ အလြန္အသံုးဝင္ေသာ Formula ၿဖစ္သည္။ ထို Affinity Lawsကို “cube law” ဟုလည္းေခၚတတ္ၾကသည္။ အဓိပါၸယ္မွာ ပန့္ သို့ Fan ၏ သံုးစြဲေသာ ပါဝါသည္ ထုိ ပန့္ သို့ Fan ၏ လည္ပတ္နွန္းသံုးထပ္ကိန္းႏွင့္ တုိက္ရုိက္ အခ်ိဳးက်သည္။ (power & speed3).

ဥပမာ၂

ပန့္တစ္လံုး၏ ေမာ္တာသည္ 1400 rpm ႏွင့္ေမာင္းေနသည္အခ်ိန္တြင္ Flow rate 10 L/s ရရွိရန္ဒီဇုိင္းလုပ္ထားသည္။ သို့ေသာ္ pipe system တြင္ တပ္ဆင္၍ အသံုးၿပဳသည့္အခါ အမွန္ရရွိေသာ Flow rate မွာ 15 L/s ၿဖစ္ၿပီး ပန့္ေမာ္တာသည္ 15 kW ကို သံုးစြဲသည္။ ထုိပန့္အား ဒီဇုိင္း Flow rate ၿဖစ္ေသာ 10 L/s ကို ေရာက္ေအာင္ pump speed ကို VSD အသံုးၿပဳ၍ က်ဆင္းေအာင္ၿပဳလုပ္ခဲ့လွ်င္ ပန့္ Power သံုးစြဲမွဳမည္မွ်က်ဆင္းသြားမည္နည္။

Pump affinity laws အရ
From pump affinity laws, the pump speed can be reduced to give the design flow
as follows:
New pump speed _ 1400 ထ (10/15) = 933 rpm
New power consumption = 15 ထ (10/15)3 = 4.5 kW
Reduction in pump power consumption =15 – 4.5 = 10.5 kW

ဤနည္းသည္ Estimation ခန့္မွန္းမွဳမ်ားၿပဳလုပ္ရန္အတြက္သာ အသံုးဝင္သည္။ တိက်ေသခ်ာေသာ ရလာဒ္မ်ားရရွိရန္အတြက္ ပန့္ထုပ္လုပ္သူမ်ား (Pump Manufacturer) ထံမွရရွိသည္ pump curves ကို အသံုးၿပဳၾကသည္။ Pump Manufacturer သို့ ပန့္ model ကြဲၿပားသလုိ ပန့္တစ္လံုးၿခင္းစီ၏ performance သည္လည္းကြဲၿပားသည္။

ပန့္တစ္လံုး၏လက္ရွိေမာင္းေနသည့္ flow rate ႏွင့္ pressure ကို တုိင္း၍ pump curves ေပၚတြင္ လက္ရွိ operating point ကို မွတ္သားနုိင္သည္။ ထို တုိင္း၍ရသည့္ flow rate ႏွင့္ pressureသည္ပင္ အသံုးၿပဳ၍ system curve ကိုလည္းခန့္မွန္းနုိင္သည္။  system curve သည္ parabolic relationship ရွိေသာ curve ၿဖစ္သည္။ သို့ parabolic curve ဟုခန့္မွန္းဆြဲနုိင္သည္။

ထုိကဲ့သုိ့ pump curves ေပၚတြင္ လက္ရွိ operating point ႏွင့္ system curve ကိုဆြဲသားၿပီးေနာက္က်န္ ဆက္စပ္ေနသည့္ Parameter မ်ားကို တြက္ယူရရွိနုိင္သည္။

ပန့္ ပုစၦာမ်ား

၁. ပန့္တစ္လံုးသည္ 1200 rpm ႏွင့္ေမာင္းေနသည္အခ်ိန္တြင္ Flow rate 200 L/s ကိုတြန္းပို့နုိင္ၿပီး ထုိ ပန့္၏ေမာ္တာသည္ 45 kW ပါဝါကို consumesလုပ္သည္။

ထုိပန့္ ၏ speed သည္ 1100 rpm သို က်ဆင္းသြားလွ်င္ new flow rate and power consumption ကို ရွာပါ။

၂. ပန့္တစ္လံုး၏သည္ 1200 rpm ႏွင့္ေမာင္းေနသည္အခ်ိန္တြင္ Flow rate 20 L/s ရရွိရန္ဒီဇုိင္းလုပ္ထားသည္။သို့ေသာ္ pipe system တြင္ တပ္ဆင္၍ အသံုးၿပဳသည့္အခါ အမွန္ရရွိေသာ Flow rate မွာ

35 L/s ၿဖစ္ၿပီး ထုိပန့္သည္ ၏ ေမာ္တာသည္ 25 kW ပါဝါကို consumes လုပ္သည္။ အကယ္၍ water flow ကို ဒီဇုိင္းလုပ္ထားသည့္ 20 L/s သို့ ေရာက္ေအာင္ Speed ကို ေလွ်ာ့ခ်လိုက္လွ်င္ မည္မွ် pump power consumption ေလ်ာ့က်သြား သည္ကို ရွာပါ

၃. Cooing capacity တူညီေသာ Chiller ႏွစ္လံုး၏ condensers မ်ားသည္ မတူညီေသာ pressure
drops ရွိၾကသည္။ Chiller A ၏ pressure drops မွာ 80 kN/m2 ၿဖစ္ၿပီး Chiller B ၏ pressure drops မွာ 40 kN/m2 ၿဖစ္သည္။ Chiller ႏွစ္လံုး၏ condensers water flow rate မ်ားသည္ 150 L/s ၿဖစ္ၾကသည္။ အကယ္၍ pressure drops မ်ားသည့္ Chiller A ကို သံုးမည့္အစား pressure drops နည္း သည့္ Chiller B ကိုသံုးလွ်င့္ ထို Chiller ႏွင့္ တြဲ၍တပ္ဆင္ထားေသာ condenser water pumpမ်ား၏ pump power saving ကို တြက္ပါ။

၄. A pumping system တစ္ခုအတြက္လုိအပ္ေသာ ပန့္၏ Flow 40 L/s လုိအပ္ၿပီး pressure head သည္ 120 kN/m2လိုအပ္သည္။ ထို application အတြက္ 65 percent efficiency ရွိသည့္ ပန့္ကို ေရႊးမည့္အစား ပိုေကာင္းသည့္ 85 percent efficiency ပန့္ကိုေရြးခ်ယ္လုိက္လွ်င္ power မည္မွ်သက္သာ နုိင္မည့္နည္။ (ေခြ်တာနုိင္မည္နည္း)