Märkeffekt och servicefaktor: den förvrängda spegelbilden

Märkeffekt och servicefaktor: den förvrängda spegelbilden

Anläggningskonstruktörer utgår i regel efter lägsta möjliga märkeffekt hos drivmotorerna när de ska välja vakuumpumpar. De ser detta som ett sätt att spara energi. När det gäller den faktiska energieffektiviteten kan dock kilowattuppgifterna på typskylten vara missvisande. Detta eftersom den faktiska energiförbrukningen endast delvis framgår av motoreffekten. Än mer förvirrande blir det med begreppet ”servicefaktor” som anges på en del typskyltar och som sätter den faktiska märkeffekten i en annan kontext. Dess betydelse missförstås ofta. Högsta möjliga energieffektivitet blir möjlig endast genom systematisk analys.

De kritiska variablerna vid val av vakuumpump är ultimat tryck, sluttryck, och pumphastighet. Dessa faktorer avgör vilken vakuumnivå som uppnås under en viss tid, eller vilken "vakuumprestanda" som därmed är tillgänglig under användning. Jämförbara resultat kan uppnås med vakuumpumpar med helt skilda driftsprinciper och olika rotationshastigheter. Detta blir tydligt om vi studerar motorvarvtal: en lamellvakuumpump, som för närvarande är den vanligaste typen av vakuumteknik, använder 1000 v/min för att uppnå samma vakuumprestanda som en oljesmord skruvvakuumpump med upp till 7000 v/min.

Märkeffekt ≠ energiförbrukning
En annan skillnad som kan framkomma vid en närmare titt på typskylten: exempelvis kan en skruvvakuumpump indikera lägre märkeffekt än en lamellvakuumpump. Vid val av anordningar görs ofta misstaget att förväxla energiförbrukning med märkeffekt. Detta betyder inte att motorn med lägre siffror framför kW-uppgiften på något sätt förbrukar mindre energi än den "större" drivenheten. I praktiken gäller ofta exakt omvänt förhållande. På amerikanska typskyltar döljs den faktiska märkeffekten dessutom av "servicefaktorn". För hög fokus på märkeffekten är missvisande på effektiviteten hos vakuumpump och motor.

Förhållandet mellan energiförbrukning och tillgänglig prestanda (axeleffekt) är inte linjärt för elmotorer. De uppnår vanligen optimal prestanda någonstans mellan 50 och 100 procent av sin märkeffekt. I allmänhet kan man anta att ultimat prestanda eller högsta effektivitet uppnås i ett mer eller mindre brett intervall kring 75 procent av märkeffekten. Vid värden som understiger detta intervall förbrukar motorn mer energi i förhållande till sin prestanda, vilket leder till att den relativa energiförbrukningen ökar.

Missvisande "servicefaktor"
Detta gäller också när det optimala intervallet överskrids, då över 100 procent av märkeffekten är tillgänglig. Det är här servicefaktorn (SF) spelar in. Servicefaktorn definieras som en standard av amerikanska branschorganisationen NEMA (American National Electrical Manufacturers Association) i handboken NEMA MG1-2011. Denna anges på typskylten (fig. 1). Servicefaktorn indikerar graden med vilken en motor kan lastas över sin märkeffekt. För att beräkna den tillåtna överbelastningsgraden multipliceras märkeffekten med SF-värdet. Om till exempel märkeffekten 15,0 kW indikeras med en servicefaktor på SF 1,25 uppgår den maximalt tillåtna märkeffekten till 15 x 1,25 = 18,75 kW. Den är alltså 25 procent högre än vid en första anblick.
 

Fig. 1: Typskylten indikerar en servicefaktor på 1,25. Märkeffekten kan därför tillfälligt överskridas med upp till 25 procent.

Även om NEMA påpekar att SF-intervallet endast bör användas tillfälligt ingår det i praktiken ofta i beräkningar av normal drift för vakuumgenerering. Detta beror på att om vakuumpumpen snabbstartas från viloläge eller vid kortvariga toppbelastningar, även om detta sker regelbundet under snabba cykler, kan det anses som "tillfällig" överbelastning. Den förhållandevis låga märkeffekten utan den beräknade servicefaktorn tyder på låg energiförbrukning. Själva effektuttaget blir inte bara högre. Motorn arbetar ofta betydligt över sin optimala effektivitet i SF-intervallet. Regelbunden överbelastning kan också förkorta dess livscykel.

Test av den faktiska energiförbrukningen
För att verkligen kunna jämföra den faktiska energieffektiviteten hos olika vakuumpumpar måste energiförbrukning och prestanda mätas i praktiken. Vakuumpumpstillverkaren Busch utförde den här typen av jämförelse mellan en varvtalsreglerad och oljesmord skruvvakuumpump från en annan tillverkare med den specificerade märkeffekten 15 kW och en servicefaktor på SF 1,25 och en lamellvakuumpump från det egna sortimentet med en märkeffekt på 18,5 kW på typskylten. Resultatet av testet var att energiförbrukningen hos den "mindre" motorn utifrån märkeffekten nästan var dubbelt så hög som hos den andra modellen inom huvudbelastningsintervallet. Lamellvakuumpumpen, som arbetar med lägre varvtal uppnådde betydligt bättre energieffektivitet trots sin "större" motor (fig. 2).


Fig. 2: Praktisk jämförelse mellan en varvtalsreglerad oljesmord skruvvakuumpump med en märkeffekt på 15 kW/SF 1,25 och en lamellvakuumpump med en märkeffekt på 18,5 kW: I det viktigaste arbetsområdet kring 10 mbar förbrukar pumpmotorn med den lägre märkuteffekten mer energi än den "större" motorn hos lamellvakuumpumpen.

Sammanfattning
Den sammantagna effektiviteten hos vakuumförsörjning kräver en mer komplicerad eftertanke än att enbart jämföra själva energiförbrukningen. Utöver det ultimata trycket och pumphastigheten hos en vakuumpump eller ett vakuumsystem måste driftprincipen, om den är oljesmord eller torrkomprimerande, utvärderas på djupet och dess kompatibilitet med processen behöver kontrolleras. Men installationsplats, reglering och koppling mellan process och vakuumgenerering kan också vara parametrar som påverkar energieffektiviteten och den ekonomiska effektiviteten i fråga om vakuumförsörjning. Ofta krävs en kvalificerad vakuumspecialist för att välja rätt pump och utförande. I denna process gäller dock att fokus läggs på kritiskt betraktande av den faktiska energiförbrukningen.

Källa: klartext: von pekker!


"Efficiency in Vacuum" finns nu också som nyhetsbrev!

Prenumerera nu så får du ständigt ny och intressant information om effektiv vakuumproduktion.

PRENUMERERA

Vill du veta mer?
Kontakta oss direkt (Busch Sverige)
+46 (0)31 338 00 80 Kontakta oss