Verdt å lese: I det forvrengte speilet som heter nominell effekt og servicefaktor

Verdt å lese: I det forvrengte speilet som heter nominell effekt og servicefaktor

Ved valg av vakuumpumper, forsøker anleggsdesignere ofte å oppnå lavest mulig nominell effekt på drivmotorene. De ser på dette som en måte å spare strøm. Men når det kommer til energieffektivitet kan kilowattspesifikasjonen på typeskiltet være ganske misvisende. Dette fordi det faktiske strømforbruket bare delvis reflekteres i motorens nominelle effekt. Ytterligere forvirring er forårsaket av "servicefaktoren", som er inkludert på noen typeskilt, og som setter den faktiske nominelle effekten i en annen kontekst. Dens signifikans er ofte misforstått. Den høyest mulige energieffektiviteten kan kun oppnås med systematisk analyse.

De essensielle variablene for valg av en vakuumpumpe er det ultimate trykket og pumpehastigheten. Disse faktorene bestemmer vakummnivået som vil bli oppnådd i en bestemt tidsperiode, eller hvilken "vakuumytelse" som dermed er tilgjengelig i applikasjonen. Sammenlignbare ytelser kan oppnås med vakuumpumper som har svært forskjellige driftsprinsipper. Hastigheten kan også avvike dramatisk avhengig av prosessen. Dette blir for eksempel tydelig ved å se på motorhastigheten: en lamellvakuumpumpe, som i dag er den mest vanlige formen for vakuumteknologi, bruker 1.000 o/min for å oppnå en lignende vakuumytelse som en oljesmurt skruevakuumpumpe med opp til 7.000 o/min.

Nominell effekt ≠ effektforbruk
En annen forskjell kan vise seg ved å se på typeskiltet: for eksempel, en skruevakuumpumpe kan indikere lavere nominell effekt enn en lamellvakuumpumpe. Når man velger enheter, gjøres det ofte feil ved at man antyder strømforbruket ut fra den nominelle effekten. Det betyr imidlertid ikke på noen måte at motoren med det laveste tallet foran kW-spesifikasjonen nødvendigvis bruker mindre strøm enn den "større" motoren. I praksis er ofte det motsatte faktisk tilfelle. På amerikanske typeskilt, er den virkelige nominelle effekten gjerne kamuflert av "servicefaktoren".
Det snevre fokuset på den nominelle effekten skjuler effektiviteten til vakuumpumpen og motoren.

Forholdet mellom strømforbruk og ytelse (akselkraft) er ikke lineær for elektriske motorer. De oppnår vanligvis optimal ytelse et sted mellom 50 og 100 prosent av sin nominelle effekt. Generelt kan du gå ut fra at den ideelle ytelsen eller høyeste effektivitetsnivå oppnås i et mer eller mindre bredt område rundt 75 prosent av nominell effekt. Under dette området forbruker motoren mer kraft i forhold til avgitt ytelse; og det relative strømforbruket øker.

Villedende "servicefaktor"
Dette gjelder også når det optimale området overskrides hvorved mer enn 100 prosent av merkeeffekten også er mulig. Det er her servicefaktoren (SF) kommer inn i bildet. Den er definert som en standard av US American National Electrical Manufacturers Association i håndboken NEMA MG1-2011. Servicefaktoren er spesifisert på typeskiltet (fig. 1). Den indikerer i hvilken grad motoren kan belastes utover den nominelle effekten. For å beregne tillatt grad av overbelastning, multipliseres nominell effekt med SF-verdien. For eksempel, hvis en nominell effekt på 15,0 kW er indikert med en servicefaktor på SF 1,25, er maksimal tillatt nominell effekt 15 x 1,25 = 18,75 kW. Som betyr at den er 25 prosent høyere enn den virker ved første øyekast.
 

Fig. 1: Typeskiltet angir en servicefaktor på 1,25. Så den nominelle effekten kan midlertidig overskrides med opp til 25 prosent.

Selv om NEMA påpeker at SF-området kun skal brukes midlertidig, blir den i praksis ofte inkludert i beregningene for normal drift for vakuumgenerering. Dette er fordi hurtig start av vakuumpumpen fra standby-modus eller korte toppbelastninger, selv om de oppnås regelmessig i hurtige sykluser, kan registreres som "midlertidig" overbelastning. Den relativt lave nominelle effekten uten beregnet servicefaktor antyder lavt strømforbruk. Men den aktuelle ytelsen som brukes er ikke bare høyere; motoren arbeider også vanligvis utenfor sitt effektivitetsoptimum i SF-området. Regelmessig overbelastning kan også forkorte dens levetid.

Testing av faktisk strømforbruk
For å kunne sammenligne reell energieffektivitet på forskjellige vakuumpumper, må strømforbruk og ytelse måles i praksis. Vakuumpumpeprodusenten, Busch, gjennomførte en praktisk måling mellom en hastighetsstyrt, oljesmurt skruevakuumpumpe fra en annen produsent med nominell effekt på 15 kW og en servicefaktor på SF 1,25 med en lamellvakuumpumpe fra sitt eget utvalg med en nominell effekt på 18,5 kW på typeskiltet. Resultatet av testen var at strømforbruket til den "minste" motoren i henhold til den nominelle effekten var nesten dobbelt så høy som den til sammenligningsmodellen i området ved hovedbelastning. Lamellvakuumpumpen, som arbeider ved en lavere hastighet, oppnådde betydelig bedre energieffektivitet til tross for sin "større" motor (fig. 2).


Fig. 2: Praktisk sammenligning med en hastighetskontrollert oljesmurt skruevakuumpumpe med nominell effekt på 15 kW / SF 1,25 og en lamellvakuumpumpe med nominell effekt på 18,5 kW: i det viktigste driftsområdet rundt 10 mbar, bruker pumpemotoren med laveste nominell effekt mer effekt enn den "større" motoren til lamellvakuumpumpen.

Konklusjon
Den totale effektiviteten til en vakuumforsyning krever mer kompleks vurdering enn kun å sammenligne energiforbruk. I tillegg til det ultimate trykket og pumpehastigheten til en vakuumpumpe eller et -system, må driftsprinsippet, enten oljesmurt eller tørr komprimering, evalueres inngående og man må sjekke kompatibiliteten med prosessen. Installasjonslokaliseringen, styringen eller koblingen mellom prosessen og vakuumgenerering kan også være parametere som virker inn på energieffektiviteten og økonomisk effektivitet til en vakuumforsyning. I mange tilfeller trengs en kvalifisert vakuumspesialist for å velge riktig pumpe og design. I denne prosessen skal man alltid ha fokus på kritisk vurdering av det virkelige energiforbruket.

Kilde: klartext: von pekker!


„Efficiency in Vacuum" er også tilgjengelig som nyhetsbrev!

Abonner nå, og lær nye og interessante ting om effektiv vakuumgenerering.

ABONNER

Vil du vite mer?
Kontakt oss direkte i (Busch Norge):
+47 64 98 98 50 Kontakt oss