Definitie en normen van de energie-efficiëntie van centrifugaalpompen, en hoe de energie-efficiëntie van centrifugaalpompen kan worden verbeterd.

Energie-efficiëntie is een van de belangrijkste technische indicatoren gedurende de gehele levenscyclus van centrifugaalpompen, en heeft een directe invloed op de bedrijfskosten, het energieverbruik en de -brede groene en lage- koolstofvereisten voor de sector. Of het nu gaat om industriële omgevingen zoals thermische energie, petrochemie en conventionele kerncentrales, of om publieke sectoren zoals gemeentelijke watervoorziening en -afvoer en waterzuivering, centrifugaalpompen, als kernapparatuur voor vloeistoftransport, bepalen niet alleen de efficiëntie van het energieverbruik, maar ook de economische levensvatbaarheid en betrouwbaarheid van hun werking op lange termijn. Deze lezing, als afsluitende kerninhoud van de serie basisprincipes van centrifugaalpompen, analyseert systematisch de belangrijkste kennispunten van de energie-efficiëntie van centrifugaalpompen vanuit vier dimensies: definitie van energie-efficiëntie, beïnvloedende factoren, standaardvereisten en praktische methoden voor het verbeteren van de energie-efficiëntie. Het zal technische ervaring combineren om technische technici te helpen de belangrijkste punten van energie-efficiëntiebeheer nauwkeurig te begrijpen.

 

 

• Definitie van energie-efficiëntie van centrifugaalpompen

De energie-efficiëntie van centrifugaalpompen verwijst in wezen naar de verhouding tussen het effectieve vermogen van de pomp en het ingangsvermogen, wat het vermogen van de pomp weerspiegelt om elektrische energie (of mechanische energie) om te zetten in vloeibare mechanische energie. Een hoger rendement betekent een lager energieverlies en een lager energieverbruik per eenheidsdebiet en opvoerhoogte. Om verwarring te voorkomen moeten twee kernconcepten van macht worden verduidelijkt:

 

1. Effectief vermogen (Pu):Dit vermogen, ook wel uitgangsvermogen genoemd, is het vermogen dat daadwerkelijk door de pomp aan de vloeistof wordt overgedragen, dat wil zeggen de mechanische energie die de vloeistof door de pomp verkrijgt en wordt gebruikt om de weerstand van de pijpleiding te overwinnen en de vloeistofhoogte of -druk te verhogen. De berekening volgt de basisprincipes van de vloeistofmechanica en de formule is: Pu=ρgQH/1.000 (eenheid: kW). Waarbij ρ de dichtheid van het verpompte medium is (kg/m³), g de versnelling als gevolg van de zwaartekracht (m/s²), Q de werkelijke stroomsnelheid (m³/u) en H de werkelijke opvoerhoogte (m). Opmerking: Als het debiet gewoonlijk wordt uitgedrukt in m³/h, moet het worden gedeeld door 3.600 om het om te rekenen naar m³/s voordat het in de formule wordt vervangen.
2. Ingangsvermogen (Pa):Ook wel asvermogen genoemd, dit is het vermogen dat van de motor naar de pompas wordt overgebracht. Het is de bron van het totale energieverbruik van de pomp en er moet rekening worden gehouden met het motorrendement, transmissieverliezen (zoals koppelingstransmissie) en extra mechanische verliezen. In de praktijk kan het indirect worden berekend via motorstroom, spanning en arbeidsfactor.

 

Het totale rendement (η) van een centrifugaalpomp is de verhouding tussen effectief vermogen en ingangsvermogen, berekend als: η=(Pu / Pa) × 100%. Dit is de kernindicator voor het meten van de energie-efficiëntie van een centrifugaalpomp en de basis voor de daaropvolgende beoordeling van de energie-efficiëntie en optimalisatie van de energiebesparing-. Het is belangrijk op te merken dat de energie-efficiëntie van een centrifugaalpomp geen vaste waarde is, maar dynamisch verandert afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden, mediakenmerken en apparatuurstatus. Het hoogste efficiëntiepunt (hoge-efficiëntiezone) komt overeen met het optimale bedrijfspunt van de pomp (ontwerpwerkpunt), dat doorgaans een bedrijfsbereik van ±10% van het ontwerpwerkpunt bestrijkt.

 

• Energie-efficiëntieklasse en standaardvereisten van de centrifugaalpomp

Om het energie-efficiëntiebeheer van centrifugaalpompen te standaardiseren heeft de staat GB 19762-2025 uitgegeven, "Minimum Allowable Values of Energy Efficiency and Energy Efficiency Grades for Centrifugal Pumps", die officieel van kracht wordt op 1 maart 2026. De belangrijkste verandering in de versie van 2025 is de consolidatie van twee normen: GB 19762-2007 (schoonwaterpompen) en GB 32284-2015 (petrochemische pompen). Dit markeert een nieuwe fase in het beheersysteem voor de energie-efficiëntie van mijn land met centrifugaalpompen, waarbij de overgang plaatsvindt van een gefragmenteerde aanpak op basis van toepassingsgebieden naar een uniform technisch systeem. Dit vergemakkelijkt de standaardisatie van technisch taalgebruik, testmethoden en evaluatiekaders voor energie-efficiëntie, waardoor cognitieve vooroordelen en operationele verwarring bij fabrikanten, testinstellingen en gebruikers bij het implementeren van de standaard aanzienlijk worden verminderd. De standaard verbetert tegelijkertijd ook de berekeningsmethode voor de energie-efficiëntieklasse, door een polynoom wiskundig model van hoge orde toe te voegen om de nauwkeurigheid van de evaluatie van de energie-efficiëntie te verbeteren.

 

1. Toepassingsgebied: Deze norm is van toepassing op centrifugaalpompen met een specifieke snelheid (ns) van 20~300, inclusief enkel-traps enkel-aanzuigpompen voor schoon water, enkel-traps dubbel-aanzuiging schoonwaterpompen, meer-traps schoonwaterpompen, pijpleidingpompen en petrochemische pompen (voor het transporteren van schone vloeistoffen). Het debietbereik bestrijkt 5~20.000 m³/h (varieert afhankelijk van het pomptype). Het is niet van toepassing op niet-metalen pompen of asloze rotatiepompen.
2. Classificatie van energie-efficiëntie: Centrifugaalpompen worden geclassificeerd in drie energie-efficiëntieniveaus, waarbij niveau 1 het hoogste is en niveau 3 het minimaal toegestane rendement. Voor verschillende typen en stroomsnelheden worden de efficiëntiewaarden voor elk energie-efficiëntieniveau berekend met behulp van een polynoom wiskundig model (formule) van hoge- orde (inclusief de energie-efficiëntieniveaucoëfficiënt) of bepaald door te verwijzen naar een energie-efficiëntieniveaucurve. Voor een schoonwaterpomp met één-traps-aanzuiging en een debiet van 100 m³/u is het rendement bijvoorbeeld groter dan of gelijk aan 78,4% voor niveau 1, groter dan of gelijk aan 73,7% voor niveau 2 en groter dan of gelijk aan 56,4% voor niveau 3. Het is ten strengste verboden pompen onder niveau 3 te produceren, te verkopen en te gebruiken, en pompen die al in gebruik zijn, moeten uitgefaseerd.
3. Belangrijkste veranderingen: De nieuwe standaard verwijdert de 'energie-besparende evaluatiewaarde' en 'basisvereisten' uit de oorspronkelijke standaard, voegt een berekeningsformule voor energie-efficiëntieklassen en een berekeningsmethode voor de energie-efficiëntiecoëfficiënten toe, vervangt het basisrendementgrafiek door een energie-efficiëntieklassecurve, scheidt pijpleidingpompen van enkel-traps enkel- schoonwaterpompen, stelt afzonderlijke energie-efficiëntielimieten en energie-efficiëntieklassen in, en breidt het bereik van de pompstroom op passende wijze uit om beter te voldoen aan de huidige toepassingsbehoeften van industriële pompen.

 

Hoewel relevante internationale normen (zoals API 610 en ISO 13709) niet direct energie-efficiëntieklassen specificeren, bieden ze bovendien duidelijke eisen voor testmethoden voor pompefficiëntie en prestatieborging, als aanvulling op binnenlandse normen en gezamenlijk het reguleren van het energie-efficiëntiebeheer van centrifugaalpompen.

 

• Praktische methoden voor het verbeteren van de energie-efficiëntie van centrifugaalpompen

Om daadwerkelijk verbeteringen in de energie-efficiëntie te implementeren, kan de kernaanpak worden samengevat als 'elke stap goed doen, van het eerste ontwerp tot de dagelijkse bediening en het onderhoud'. Dit vereist doorgaans dat vier hoofdgebieden worden aangepakt: ontwerpselectie, operationele aanpassing, technologische upgrades en onderhoudsbeheer. Het maakt het noodzakelijk om een ​​geschikte oplossing te kiezen op basis van de specifieke technische vereisten, waarbij energie-besparende effecten in evenwicht worden gebracht met economische efficiëntie.

 

Nauwkeurig ontwerp en wetenschappelijke selectie

Dit is de eerste en meest cruciale stap in energiebesparing, waarbij inherent energieverspilling fundamenteel wordt vermeden.

1. Vasthouden aan de nieuwe nationale norm en prioriteit geven aan hoog rendement: Sinds 1 maart 2026 is de nieuwste nationale norm GB 19762-2025, "Minimaal toegestane waarden van energie-efficiëntie en energie-efficiëntieklassen voor centrifugaalpompen", officieel geïmplementeerd. Deze norm integreert de vereisten voor schoonwaterpompen en petrochemische pompen en biedt een gezaghebbende basis voor het evalueren van de energie-efficiëntie van producten. Bij de aanschaf of het ontwerp van nieuwe systemen moet prioriteit worden gegeven aan producten die voldoen aan de energie-efficiëntienormen van niveau 1 of niveau 2.
2. De valkuil van ‘overkill’ vermijden: dit is de meest voorkomende valkuil voor energieverbruik. Veel mensen kiezen voor verzekeringsdoeleinden-pompen met een hoog vermogen, wat leidt tot langdurige werking in inefficiënte zones. De wetenschappelijke benadering is gebaseerd op nauwkeurige berekeningen van de bedrijfscondities, waarbij de nominale bedrijfsomstandigheden van de pomp (dat wil zeggen het optimale efficiëntiepunt) worden afgestemd op de daadwerkelijke operationele behoeften, waardoor wordt gegarandeerd dat de pompeenheid gedurende langere perioden binnen het hoge- efficiëntiebereik blijft werken.
3. Verbeter de hydraulische efficiëntie door geavanceerd ontwerp: tijdens de ontwerp- en selectiefasen kunnen geavanceerde- technologieën worden gebruikt om het hydraulische model van de pomp verder te optimaliseren. Hulpmiddelen zoals CFD-simulatie en 3D-printen kunnen worden gebruikt om waaiers met superieure stromingskanalen te vervaardigen, waardoor voor sommige centrifugaalpompen een hydraulisch rendement van meer dan 91% wordt bereikt.
4. Introduceer intelligent ontwerp en systeemdenken: als de financiering en de technische omstandigheden het toelaten, overweeg dan om een ​​optimalisatieontwerpplatform te gebruiken dat kunstmatige intelligentie (AI) integreert, of om ‘volledige levenscyclus’-diensten te introduceren tijdens de ontwerpfase. Dit maakt coördinatie op systeemniveau- mogelijk van het afstemmen van pompen, pijpleidingen en aandrijfapparatuur, waardoor algemene energiebesparingen worden gerealiseerd.

 

Verfijnde bediening en intelligente aanpassing

Het kiezen van de juiste apparatuur is belangrijk, maar hoe deze dagelijks wordt gebruikt, is net zo cruciaal. Wetenschappelijk onderzoek kan onmiddellijke energiebesparingen opleveren zonder dat daarvoor aanzienlijke extra investeringen nodig zijn.

1. Variabele frequentieaandrijving (VFD): Wanneer de belasting verandert, is VFD de meest efficiënte aanpassingsmethode. Door het motortoerental aan te passen aan de werkelijke bedrijfsomstandigheden en door de pompgelijkeniswet te volgen, kan een snelheidsvermindering van 10% het asvermogen met 27,1% verminderen, wat resulteert in een uitgebreide energiebesparing van 20% -35%.
2. Praktische voordelen van VFD: In de Yongping-olieterminaltoepassing kan een enkele pomp, na stabilisatie van de werkfrequentie op 40 Hz via VFD, tot 21,96 kWh per uur besparen, wat resulteert in een jaarlijkse energiebesparing van 192.000 kWh. Tegelijkertijd worden trillingen en geluid van de apparatuur aanzienlijk verminderd, waardoor de levensduur van de unit effectief wordt verlengd.
3. "Multi-Pump Collaboration" en "Single-Pump Replacement": In multi-pompsystemen kan het aantal pompen dynamisch worden gestart en gestopt op basis van de belasting. Het vervangen van twee oudere pompen door één enkele pomp met hoog-debiet en hoog-rendement is ook een effectieve operationele optimalisatie. Eén project realiseerde bijvoorbeeld een verlaging van de energieverbruikskosten per eenheid met ruim 18% door twee pompen te vervangen door één enkele pomp, terwijl tegelijkertijd de efficiëntie werd verbeterd.
4. Voorkom onjuiste bediening: Vermijd overmatige afstelling van de uitlaatklep en het onvermogen om lucht te verwijderen vóór het opstarten. Deze ongepaste praktijken kunnen het energieverbruik met 8% tot 12% verhogen en de slijtage van de pompen versnellen, waardoor de levensduur van de apparatuur wordt verkort.

 

Gerichte uitrusting achteraf inbouwen

Voor bestaande, oudere apparatuur is gerichte aanpassing een kosteneffectieve oplossing-, waarbij verbeteringen in de energie-efficiëntie worden bereikt zonder dat volledige vervanging van de apparatuur nodig is.

Waaiersnijden: bij pompen met een vaste snelheid kan, als de opvoerhoogte te hoog is, een kleine hoeveelheid bewerking aan de buitendiameter van de waaier de prestatiecurve verlagen, waardoor deze terugkeert naar het hoge- efficiëntiebereik.

Oppervlaktecoatingtechnologie: het spuiten van speciale materialen op de binnenwand van de waaier of de pompkamer is een effectieve methode om slijtage te herstellen en de efficiëntie te herstellen. Verschillende coatings zijn geschikt voor verschillende bedrijfsomstandigheden:

• Polyurethaancoating: Wordt gebruikt in hydraulische pompprojecten en is effectief bestand tegen slijtage door slib en cavitatie, waardoor een soepel stromingspad wordt gehandhaafd.
• Keramische/gelegeerde coating: het spuiten van slijtvaste- materialen zoals siliciumcarbide of legeringen met een hoog- chroomgehalte op mijnbouwpompen pakt effectief hoge- slijtageomstandigheden aan.
• Nanocoating: geavanceerde- technologieën zoals grafeen-nanocoatings bezitten een bepaald zelf-herstelpotentieel.

Volledige pompvervanging: als de efficiëntie van de oude pomp aanzienlijk is afgenomen als gevolg van ouderdom en ernstige slijtage, is vervanging door een gloednieuwe, hoog-efficiënte, energie-besparende pomp meestal een zuinigere keuze.

 

Systematisch onderhoud en monitoring

Zorgvuldig onderhoud kan verborgen efficiëntieverliezen voorkomen, en naleving op de lange- termijn kan de hoge- werking van de pomp in stand houden en het energieverbruik verminderen.

1. Voer professionele energie-efficiëntie-audits uit: Voordat u de installatie achteraf inbouwt, wordt aanbevolen een professionele organisatie de opdracht te geven een uitgebreide beoordeling uit te voeren. Uit een internationale servicecase blijkt dat de klant door professionele audits en optimalisatie de energie-efficiëntie van de pompset heeft verhoogd van 72% naar 83%, waardoor jaarlijks miljoenen aan energiekostenbesparingen zijn gerealiseerd.
2. Zorg voor onderhoud gedurende de hele levenscyclus: De efficiëntie van apparatuur neemt af als gevolg van slijtage, mogelijk met 2% tot 5% per jaar. Daarom moet er een gestandaardiseerd onderhoudsplan worden opgesteld, zoals het regelmatig reinigen van de waaier, het vervangen van afdichtingen en het aanpassen van de slijtringspeling, waardoor de pompefficiëntie met 5% tot 8% kan worden hersteld.
3. Pas intelligente monitoringtechnologie toe: Door gebruik te maken van sensoren en IoT-technologie, gecombineerd met voorspellende AI-analyse, kunnen de bedrijfsparameters van de pomp (debiet, opvoerhoogte, trillingen, temperatuur, enz.) in realtime worden gemonitord, waardoor vroegtijdige waarschuwingen voor fouten worden gegeven en pieken in het energieverbruik als gevolg van defecten aan apparatuur worden voorkomen, terwijl ook de ongeplande uitvaltijd wordt verminderd.

 

Optimalisatie vanuit het "Pompsysteem"

Soms liggen energieverbruikproblemen niet in de pomp zelf, maar in het leidingsysteem. Het optimaliseren van de leidingen kan aanzienlijke energiebesparingen opleveren en de aanpassing is relatief eenvoudig.

1. Optimaliseer het leidingontwerp: het verminderen van onnodige bochten en kleppen, of het op passende wijze vergroten van de leidingdiameter, kan de systeemweerstand en het energieverbruik aanzienlijk verminderen.
2. Let op cavitatie: Cavitatie beschadigt niet alleen apparatuur, maar vermindert ook de pompefficiëntie ernstig. De sleutel tot het voorkomen van cavitatie is ervoor te zorgen dat de effectieve netto positieve zuighoogte (NPSH) van het systeem groter is dan de vereiste NPSH van de pomp. Momenteel kunnen nieuwe technologieën de kritische waarde voor pompcavitatie met meer dan 20% verminderen, waardoor de schade veroorzaakt door cavitatie aanzienlijk wordt verminderd.

 

De energie-efficiëntie van centrifugaalpompen is het resultaat van de gecoördineerde inspanningen van meerdere fasen, waaronder ontwerp, productie, bediening en onderhoud. De kern is het beheersen van de drie grootste verliezen: hydraulisch, volumetrisch en mechanisch, waardoor wordt verzekerd dat de pomp gedurende langere perioden in het hoge- efficiëntiebereik blijft werken. In overeenstemming met de nieuwe nationale normen moeten technische technici zich concentreren op drie belangrijke punten: ten eerste, een duidelijk begrip van de specificaties voor de berekening van de energie-efficiëntie en de kwaliteitsvereisten om ervoor te zorgen dat de apparatuur voldoet; ten tweede, het identificeren van de belangrijkste factoren die leiden tot een daling van de energie-efficiëntie, zoals afwijkingen in de bedrijfsomstandigheden en slijtage van componenten, en het snel ingrijpen; en ten derde, het selecteren van geschikte programma's ter verbetering van de energie-efficiëntie op basis van de specifieke projectvereisten, waarbij de energiebesparingseffecten in evenwicht worden gebracht met economische efficiëntie.

Vanuit een praktisch technisch perspectief is de hoofdoorzaak van de daling van de energie-efficiëntie bij de meeste centrifugaalpompen "afwijkingen in bedrijfsomstandigheden" en "onvoldoende onderhoud". Door de bedrijfsomstandigheden wetenschappelijk aan te passen en het dagelijks onderhoud te versterken, kan een energie-efficiëntieverbetering van 5% tot 15% worden bereikt, wat aanzienlijke energiebesparingen oplevert zonder substantiële investeringen. Voor oudere pompen kan de energie-efficiëntie verder worden verbeterd door modificatie van hydraulische componenten en upgrades van frequentieconversie, in lijn met de huidige vraag naar groene en koolstofarme industriële ontwikkeling-.