بخشی از مقاله
چکیده
صنعت برق به عنوان یکی از مهمترین و اساسی ترین صنایع کشور، بسیاری از صنایع چون نفت، گاز، پتروشیمی، کشاورزی، فولاد و معدن را تحت شعاع قرار می دهد. با توجه به افزایش هزینه های تولید انرژی، محدودیت تولید، تعیرات و نگهداری واحدها و همچنین افزایش مصرف برق در کشور، یافتن راه کار های اساسی و نوین جهت بهینه سازی و کاهش مصرف از اهمیت بسزایی برخوردار است.
همچنین مطابق با آمار تفصیلی صنعت برق ایران سال 1394 میانگین قدرت عملی نیروگاه های کشور معدل 64707 مگاوات می باشد که 20 درصد این انری معادل 12941 مگاوات صرف انرژی پمپ ها می شود. آنچنان که بیان شد در صورت انتخاب صحیح پمپ ها بین 30 ای 50 درصد معادل رقمی بالغ بر 3882 مگاوات صرفه جویی در انرژی الکتریکی خواهیم داشت.
در مقاله پیش رو الگوریتمی جهت بهینه سازی انتخاب سیستم پمپ جهت به حداقل رساندن هزینه های چرخه عمر بر اساس آنالیز های عددی و آماری و همچنین با استفاده از قید های استخراج شده جهت عملکرد پمپ ارائه شده است. روش بکار گرفته شده نقطه ای از کارکرد پمپ را ارئه می دهد که در این مقاله با عنوان OPSS نامگذاری می شود.
در واقع این نقطه با توجه به مشخصات هزینه ای پمپ شامل هزینه اولیه، هزینه تعمیرات و نگهداری، هزینه انرژی، هزینه نصب و راه اندای، هزینه محیط زیست در طول زمان کارکرد پمپ تعیین می گردد. تا کنون با توجه به عدم در دسترس بودن آمار مناسبی از هزینه تعمیرات و نگهداری پمپ ها در محاسبات چرخه عمر این تجهیزات، تنها از هزینه انرژی صحبت شده است در حالی که در این مقاله با استفاده از مدل ریاضی تعریف شده قادر به محاسبه هزینه های تعمیرات و همچنین تعریف اولویت بندی اهمیت هر یک از این هزینه ها متناسب با توان هیدرولیکی سیستم خواهیم بود. همچنین در این مقاله نتایج محاسبات و چگونگی افزایش هزینه تعمیرات و نگهداری در اثر فاصله گرفتن نقطه کاری سیستم از BEP از طریق آنالیز های آماری مطرح شده است.
مقدمه
زمانی که صحبت از طراحی سیستم پمپاژ می شود، اغلب تمایل چشمگیری به تمرکز بر هزینه سرمایه گذاری اولیه با توجه به کارکرد و عملکرد وجود دارد. یکی از راه های جهت اجتناب از این اشتباه و در یافت تصویر دقیق تر از "هزینه واقعی" در طول زمان، استفاده از روش محاسبه هزینه چرخه عمر پمپ می باشد. این مقاله به بررسی هزینه های تحمیلی بر سیستم پمپ در طول چرخه عمر آن، تاثیر عوامل مختلف بر روی این هزینه ها و در نهایت ارائه راهکاری در غالب الگوریتم جهت کاهش هزینه های تحمیلی همراه با ارتقائ کارایی سیستم جهت بهره برداری بلند مدت خواهیم پرداخت.
آنالیز چرخه عمر محصول قابل کاربرد بر روی هر گونه تجهیز یا سیستم جهت تخمین هزینه تهیه، کارکرد، تعمیرات و اوراق سازی در طول مدت عمر آن می باشد. امروزه بسیاری از سیستم های پمپ بر اساس دستیابی به نیازمندی های فنی و حداقل هزینه اولیه ممکن برای کارفرما طراحی و ساخته می شوند. اگر چه اینها قطعا معیار های مهمی هستند اما باعث ایجاد یک دید بسیار کوتاه و همچنین منحرف کردن ذهن نسبت به عوامل عمیق تر که منجر به هزینه های بیشتر در طول عمر کل محصول می گردد می شود.
شکل :1 توزیع هزینه چرخه عمر برای یک نمونه معمول پمپ فرایندی
آنچنان که در شکل 1 مشاهده می شود، هزینه های چرخه عمر یک پمپ شامل هزینه اولیه، هزینه انرژی، هزینه تعمیرات و نگهداری، هزینه های عملکردی، هزینه از کار افتادگی، محیط زیستی، نصب و راه اندازی و همچنین معدوم سازی می باشد. در تمامی پمپ ها بیش از 60 درصد از هزینه چرخه عمر محصول صرف تعمیرات و نگهداری و همچنین انرژی مورد نیاز کارکرد می گردد که البته درصد اختصاص یافته به هریک با توجه به حجم پمپ و همچنین صحت انتخاب پمپ متفاوت می باشد.
با توجه به شکل 2 مقدار هزینه مربوط به خرید تجهیز و متعلقات در پمپ های سایز پایین تنها 16 درصد از کل هزینه چرخه عمر یک پمپ را شامل می شود که علی رغم نگاه اولویت اول ما در انتخاب پمپ ها رده سوم اهمیت را در میان 4 رده نشان داده شده به خود اختصاص میدهد که آنچنان که نشان داده شده است در مقایسه با سایر هزینه های تعمیرات و انرژی بسیار کوچک می باشد.
شکل :2 هزینه های چرخه عمر نمونه پمپ های کوچک
و اما برای پمپ های بزرگ آنالیز هزینه چرخه عمر بسیار پررنگ تر نمایش دهنده اشتباه تمرکز بر هزینه اولیه پمپ می باشد چرا که نمودار چرخه عمر به مانند شکل 3 می باشد. همانطور که مشخص می باشد در این پمپ ها اولویت اول و البته بسیار مهم هزینه انرژی می باشد که باید با افزایش راندمان پمپ کاهش یابد. و هزینه تعمیرات اولویت دوم و هزینه خرید و زیست محیطی به ترتیب سوم و چهارم می باشد.
شکل :3 هزینه چرخه عمر نمونه پمپ های بزرگ آنچنان که از نمودارهای بالا برداشت می شود بیشترین هزینه در چرخه عمر پمپ ها مربوط به هزینه های تعمیرات ونگهداری و انرژی پمپ ها می باشد. لذا آنچه که در هنگام طراحی و انتخاب سیستم های پمپاژ باید به طور جدی مورد توجه قرار گیرد این دو مورد می باشد.
بررسی لزوم و تاثیرات ناشی از اجرای این عامل
پتانسیل صرفه جویی در جنبه های هزینه ای و انرژی در پمپ ها بسیار زیاد است. مطالعات اخیر نشان داده اند که سیستم های پمپاژ حدود 20 درصد از مصرف انرژی جهان را به خود اختصاص می دهند - شکل - 4 که این مقدار با انتخاب مناسب این سیستم ها قادر به صرفه جویی 50-30 درصد انرژی خواهیم بود. تلاش جهت به حداقل رساندن انرژی هدر رفته در این سیستم ها نه تنها صرفه جویی اقتصادی قابل توجهی ایجاد می نماید بلکه به همان اندازه تاثیرات مهم زیست محیطی را نیز ایجاد می نماید.
شکل20 : 4 درصد از انرژی کل جهان صرف سیستم های پمپاژ می شود
همچنین مطابق با آمار تفصیلی صنعت برق ایران سال 1394 میانگین قدرت عملی نیروگاه های کشور معدل 64707 مگاوات می باشد که 20 درصد این انری معادل 12941 مگاوات صرف انرژی پمپ ها می شود. آنچنان که بیان شد در صورت انتخاب صحیح پمپ ها بالغ بر 3882 مگاوات صرفه جویی در انرژی الکتریکی خواهیم داشت.
