流程泵是工廠zui大的能源消耗之一，提高泵送系統(tǒng)的使用效率是降低工廠運行成本的一條新捷徑。
　　
　　日新月異的商業(yè)環(huán)境正在促使各個企業(yè)對其傳統(tǒng)的經(jīng)營慣例作出眾多改變。市場化、需求調(diào)整以及股東利益都要求工廠尋找能進一步降低生產(chǎn)成本的新途徑。
　　
　　近年來，雖然企業(yè)越來越多地運用信息技術(IT)來提高生產(chǎn)力，例如企業(yè)資源規(guī)劃和供應鏈的管理。但是，就在工廠為其業(yè)務系統(tǒng)配備了的IT工具的同時，他們卻仍舊在使用著過時的、低效的電機驅動泵送系統(tǒng)來運行生產(chǎn)流程。
　　
　　今天，低效的電機驅動泵送系統(tǒng)是生產(chǎn)過程管理中的一個薄弱環(huán)節(jié)。更明確地說，電機驅動的泵系統(tǒng)的效率可以在優(yōu)化生產(chǎn)流程中扮演重要角色。盡管它經(jīng)常被忽視，但通過使用能提高其效率的相關技術，便可大幅的降低能耗、減少維修和原材料消耗。
　　
　　例如：在整個紙漿造紙管路及工藝流程中，泵送液體通常消耗了工業(yè)電機能耗的zui大部分。優(yōu)化泵送系統(tǒng)的效率可增加泵和工藝流程的穩(wěn)定性，同時在節(jié)能和減少維修成本方面可獲得20%～50%的改進潛力。低效的泵送性能除了阻礙整個生產(chǎn)效率的提高，還會導致產(chǎn)品質(zhì)量的降低、生產(chǎn)時間的浪費，對設備的間接損害和過高的維修成本。
　　
　　更大并不總是更好
　　
　　整個工廠的生產(chǎn)效率往往受約于泵系統(tǒng)的正確選型、安裝和維修。標準的工業(yè)慣例通常是增大泵的選型尺寸以確保滿足工藝峰值期間的需求。在過去，這種做法曾被接受，當時造紙廠有對其所有林業(yè)基礎產(chǎn)品的持續(xù)的訂單需要。
　　
　　但是今天，情況有所不同。市場的化直接導致了過高的漿產(chǎn)品儲量和過剩的生產(chǎn)能力。這種局勢變化決定了對泵的偏大的選型慣例應該被重新審視。
　　
　　1996年，一家芬蘭技術研究中心發(fā)布的一份題為“離心泵性能診斷專家分析報告”中顯示：通過分析20個工廠1690臺泵，發(fā)現(xiàn)泵的平均效率小于40%，有10%的泵的運行效率低于10%。泵選型過大和節(jié)流控制閥被認定為是消耗過多能量的兩大主要原因。
　　
　　提升泵效率的策略
　　
　　一臺流程泵的zui初購買價格一般小于其生命周期成本（LCC）的15%。一臺50馬力的泵，其生命周期成本包括安裝、操作、維修和系統(tǒng)的停用成本，這些費用是zui初購買成本的幾倍。一般來說，能量消耗會占泵的生命周期成本約30%，維修費用更是高達40%。如果使用超過20年，能耗和維修費用將超過10倍的初始購買費用，而這部分成本可以通過效率的提高來顯著的降低。
　　
　　泵系統(tǒng)性能受以下幾個因素影響
　　
　　·泵和其系統(tǒng)組成部分的各自效率
　　
　　·整個系統(tǒng)的設計
　　
　　·泵送控制的效果
　　
　　·驅動部分的效率
　　
　　·適當?shù)木S修周期
　　
　　工廠的系統(tǒng)評估有助于確定和量化改進泵送系統(tǒng)效率的*方案。
　　
　　潛力的提率的系統(tǒng)改進方案如下
　　
　　·通過更換和產(chǎn)品升級來提高電機效率
　　
　　·*匹配各部件選型和負載需求
　　
　　·通過改進工藝和系統(tǒng)設計降低電機的負載
　　
　　·用泵的轉速調(diào)整替代節(jié)流控制閥或回流裝置
　　
　　并且，當進行泵系統(tǒng)評估時，以下特征說明該系統(tǒng)效率提升存在潛能：節(jié)流閥、常開的回流管線、多泵并行系統(tǒng)中所有的泵一直在運行、在間歇工藝中不變的泵操作、汽蝕噪音的存在。
　　
　　表1：控制閥與轉速調(diào)節(jié)在同流量條件下對比
　　
　　智能流量控制
　　
　　變頻器（VFDs）的發(fā)展應用，特別是用于泵送控制的智能控制驅動器的應用，使以控制閥作為流量主控方式的操作慣例發(fā)生了重大變化。而過去，變頻器（VFDs）應用于降低能耗或常規(guī)的控制效果不太好的場合。實際上，智能泵送系統(tǒng)是針對泵系統(tǒng)的優(yōu)化方案，其智能軟件集成在驅動器的微處理芯片中。
　　
　　智能驅動器可以讓泵的運行接近其*效率點（BEF），并且當泵運行偏離了*效率點時可以保護泵避免機械損壞，的研究表明，泵運行在*效率點附近可以使泵的效率和運行可靠性獲得驚人的改善。表一中比較了不同流量需求下的控制閥的壓差、泵轉速和效率的波動情況。
　　
　　智能變頻驅動器允許泵運行在*葉輪直徑和較低的轉速下，這可以進一步增加泵的可靠性并使平均故障間隔時間(MTBF)得到相當?shù)母挠^。在新的項目中，可節(jié)省控制閥的購買和安裝成本，隨后再加上節(jié)約的能量和維修費用，泵送系統(tǒng)總的生命周期成本會得到顯著的降低。
　　
　　一旦投入使用，智能變頻驅動器技術可以提供下列改變
　　
　　·自動調(diào)節(jié)適應工藝變化
　　
　　·自動調(diào)節(jié)適應泵系統(tǒng)的變化
　　
　　·系統(tǒng)故障時保護泵
　　
　　·提供實時的狀態(tài)監(jiān)控
　　
　　已配置傳感器和控制軟件智能泵送系統(tǒng)的可以提供順利的開車和產(chǎn)能變化，持續(xù)生產(chǎn)時更加嚴格地控制，并在對產(chǎn)品質(zhì)量或工藝操作沒有產(chǎn)生消極影響時，就對系統(tǒng)潛在的問題提供提更迅速的診斷。如圖1所示。
　　
　　圖1：泵系統(tǒng)原理圖，比較了傳統(tǒng)的泵送系統(tǒng)與智能泵送系統(tǒng)的區(qū)別。
　　
　　節(jié)能
　　
　　如表2所示，在紙漿造紙行業(yè)，泵消耗了大部分的電機耗能。實際上流程泵的能量集中消耗使他們成為節(jié)能降耗的主要選擇對象。
　　
　　表2：泵送系統(tǒng)是集中耗能的源地。
　　
　　不同的型號的流程泵的機械設計都會考慮運行。實際應用中，設計的目的是在正常的操作條件下確定泵的尺寸使之運行在*效率點。但是工藝需求和產(chǎn)量要求經(jīng)常隨時間有較大的變化。結果，找一個常速泵使之運行在*效率點的選型過程就好像“射擊一個移動的靶子”。
　　
　　工廠所有的旋轉設備中流程泵在節(jié)能方面具有zui大的潛能。通過智能化地實時控制電機轉速，智能泵送系統(tǒng)可以根據(jù)需求調(diào)節(jié)能量使用。通過電機轉速的調(diào)節(jié)滿足的工藝需求，并避免不必要的能量消耗。
　　
　　案例研究顯示，通過優(yōu)化泵的性能zui大可節(jié)約50%甚至更多的能量。另外，消耗在常速泵上過多的能量并沒有用在泵送液體上，而是浪費在泵體上并導致泵系統(tǒng)的可靠性下降。
　　
　　除了能耗降低外，智能泵送系統(tǒng)zui大優(yōu)點是解決和消除工廠生產(chǎn)、維修和工程部門遇到的復發(fā)性的操作運行故障。一般情況下，設備中故障率zui高的是離心泵，其密封泄漏是其中停產(chǎn)時間zui長和維修費用zui高的故障。泵系統(tǒng)的優(yōu)化有助于減少計劃外停車并增加產(chǎn)量。
　　
　　泵系統(tǒng)的優(yōu)化有助于減少計劃外停車并增加產(chǎn)量。
　　
　　提高設備管理水平
　　
　　一個用于電機驅動泵送系統(tǒng)的成功的、可預報式的維修策略應該包括對于智能泵送系統(tǒng)的在線監(jiān)控功能的應用。相關監(jiān)控信息可以傳到集成在過程控制系統(tǒng)的設備管理軟件中，或者發(fā)送到微機維修管理系統(tǒng)（CMMS）用于報警和歷史存檔。
　　
　　過去，設備信息需要手工的搜集和歸檔，或頻數(shù)不多地手工錄入微機維修管理系統(tǒng)。經(jīng)過這些年發(fā)展，自動的設備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成熟，特別是應用在象渦輪機等大型轉動設備上，但其較少用在預報式維修上。工廠一般仍是依靠既定的預測性的大修計劃和應急補救性維修。
　　
　　通過發(fā)展預報式維修的能力，維修保養(yǎng)部門可以實時持續(xù)地檢查和更新設備狀態(tài)信息。設備數(shù)據(jù)的實時分析提供切實可行的信息來計劃維修作業(yè)，這樣比執(zhí)行一份自上次停車維修后的既定時間計劃更加有效。較之既定計劃維修主要的優(yōu)點是延長了連續(xù)運行時間，增加了運行機動性，更重要的是降低了維修量。圖2顯示了預報式維修方式較之既定預防維修方式或補救式維修方式，其費用顯著降低。
　　
　　圖2：預測維護可節(jié)省費用。
　　
　　在預報式維修狀況下，切實的設備狀態(tài)信息替代了對設備狀態(tài)的推測，這就讓工廠可以在接到設備狀態(tài)下降預報后就開始計劃和安排作業(yè)時間。工廠再也不必被迫搶修已經(jīng)損壞的設備。這樣一來，過去主要依靠對設備的歷史記錄、經(jīng)驗、和直覺等人工技能的維修作業(yè)，現(xiàn)在已經(jīng)變?yōu)楣收媳鎰e的科學流程。
　　
　　結論
　　
　　過去，制造業(yè)廣泛的使用過程儀表用來測量工藝中的物理和化學變量，盡管也使用傳感器來監(jiān)控設備如泵、壓縮機和其他的旋轉設備，但于一些價值非常昂貴的設備。今天，隨著智能化設備和數(shù)字通訊的發(fā)展成長，傳統(tǒng)的過程控制和設備管理職能正漸漸的融合進過程管理系統(tǒng)。
　　
　　智能泵的出現(xiàn)成為過程管理的進一步發(fā)展中決定性的一步。在加入智能功能以后，在同一變頻驅動平臺上不僅提供控制，而且可提供泵的保護和狀態(tài)監(jiān)控。
　　
　　盡管具有節(jié)能和操作上的優(yōu)勢，但當對電機驅動泵送系統(tǒng)實行提率的新技術時，工廠還要面臨許多障礙。這主要源于、工程師、以及新技術和方案的分銷商對改進泵系統(tǒng)的性能方面缺乏了解。
　　
　　在對新技術了解后，由于需要改變長期建立起來的生產(chǎn)慣例而感到冒險，這經(jīng)常會延遲決定和項目執(zhí)行。另外，在維修、生產(chǎn)和工程部門，低效的人員配置也限制了新技術的評測和應用。鑒于這些約束條件，在工廠部門中普遍存在一種態(tài)度：“設備沒壞就別改”。
　　
　　另一方面，還有供貨商這邊的因素，在改進系統(tǒng)效率和實施中有與之相矛盾的動機。例如，泵的分銷商更愿意賣更多的泵來滿足客戶生產(chǎn)需要的增長，而不會建議客戶怎樣通過更有效的泵操作來滿足生產(chǎn)量的增長。有趣的是，甚至當分銷商發(fā)現(xiàn)機會并說明潛在的優(yōu)勢后，很多zui終用戶還愿意在原始投資的基礎上繼續(xù)作出購買決定，而不是為了實現(xiàn)長期的節(jié)能而增加投資。
　　
　　為了能獲得泵系統(tǒng)優(yōu)化后的眾多效益，zui終用戶，制造商以及分銷商，還有設計工程師，必須共同奮斗。廠級的綜合評估可為項目合理性提供一種有效的方法來鑒別發(fā)現(xiàn)的改進機會。一個實施后，就會有下一個更好的應用被發(fā)現(xiàn)，這為重大項目提供了穩(wěn)定的發(fā)展渠道來實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。