Uw merk voor toptechniek

(1)

Uw merk voor toptechniek

(2)

Energiedag

Life Cycle Cost 26 november 2019

Bert den Hollander November 2019

(3)

KSB is een leidende aanbieder van pompen, appendages, systeem- oplossingen en service.

Ons merk staat voor kwaliteit, competentie, zekerheid en internationaliteit.

Concern en merk KSB

Over ons

(4)

Met de uitvinding van de

„Ketelvoedingautomaten“

legde Johannes Klein 140 jaar geleden de basis voor de

wereldwijd opererende KSB onderneming.

Fabricage van

 Appendages sinds 1872

 Pompen sinds 1873 Alles begon met een idee

Ervaring sinds 1871

(5)

KSB AG

De actuele

concerncijfers

Boekjaar 2018 Orderontvangst:

Mio € 2.303,5 Omzet:

Mio € 2.249,9 Resultaat (voor belastingen):

Mio € 74,7 Medewerkers:

15.713

(6)

Energietechniek

Efficiëntie en

bedrijfszekerheid

Bij ketelvoedingpompen en appendages is KSB leidend in de wereld. Het product-

programma omvat producten voor hoofd- en hulpcircuits in centrales.

Werkgebied:

 Conventionele centrales

 Combi installaties

 Kerncentrales

(7)

De grootste ketelvoedingpomp ter wereld met 40 MW-vermogen

(8)

Gebouwentechniek

Competentie tot het grootste object

KSB rust woonboten, kantoor- gebouwen, datacentrales, beurshallen en vliegvelden met pompen, appendages en installaties uit.

Toepassingsgebieden:

 Watervoorziening

 Afvalwater

 HVAC

 Drukverhoging

(9)

Afvalwatertechniek

Waterafvoer in focus

KSB-pompen helpen daarbij afvalwater te transporteren en te reinigen. In zuiverings-

processen komen pompen in droge en natte opstelling, mixers en voortstuwers voor.

 Zuiveringen voor industrie en overheden

 Afvalwater-pompstations

(10)

Water

Know-how voor watervoorziening

KSB-producten spelen een belangrijke rol wanneer het er om gaat om huishoudens, industrie en landbouw te verzorgen van water.

 Waterwinning

 Waterproductie

 Watertransport

(11)

Industrietechniek

Breed productspectrum

Extreme temperaturen, hoge drukken, abrasieve, corrosieve en vastedelenhoudende media:

KSB heeft producten voor nagenoeg elke toepassing Toepassingsgebieden:

 Chemie

 Olie/Gas

 Algemene industrie

 Rookgasontzwaveling

 Heetwater

 Levensmiddelen/Pharma/

Biotechnologie

(12)

 Verkoop

 Ondersteuning

 Service

KSB Nederland

Locatie Zwanenburg

(13)

Energiedag

Life Cycle Cost bij pompen Ontwerp

(14)

Het hart van elke centrifugaalpomp: de waaier

(15)

De Q/H-Curve

(16)

20 40 60 80 100 Q [%]

Grafiek: pompen vermogenscurve

Grondbeginsel I

Capaciteitsaanpassing met bypass

Schema bypassregeling

 Toepassen van een bypassleiding parallel over een pomp

 Verdeling van volumestroom in benodigde- en bypasscapaciteit

 Terugvoeren van bypasscapaciteit naar zuigzijde van de pomp

 Continu vollastbedrijf

Geen vermogensbesparing!

P_W[%]

120 100 80 60 40 20

0

20 40 Q [%]

H [%]

160 140 120 100 80 60 40 20

0 60 80 100

Pompcurve

Systeemcurve (vollast)

B₁

Constant asvermogen (geen besparing)

PW1

Systeemcurve (deellast)

B2

Opverschot opvoerhoogte

Benodigde opvoerhoogte Benodigde capaciteit Bypass volume

(17)

Grondbeginsel II

Capaciteitsaanpassing door smoren

Schema druk smoren

 Inbouw van een smoorafsluiter in de installatie (meestal aan de perszijde)

 Beïnvloeden van de systeemcurve door doelbewust de systeemdruk te verhogen

 Pomp draait bij constant toerental

Geringe vermogensbesparing in vergelijk met vollastbedrijf!

Grafiek: pompen vermogenscurve

20 40 Q [%]

H [%]

160 140 120 100 80 60 40 20

0 60 80 100

20 40 Q [%]

P_W[%]

120 100 80 60 40 20

0 60 80 100

Pompcurve

B₁ Systeemcurve

(deellast)

B₂ smoren

Overschot opvoerhoogte

Benodigde opvoerhoogte

Vermogensbesparing

P_W2

P_W1

(18)

Grondbeginsel III

Capaciteitsaanpassing door toerenregeling

 Doel is om exact de druk te leveren die voor het gewenste bedrijfspunt nodig is

 Met reduceren van de capaciteit, door het toerental te verlagen, loopt het

bedrijfspunt langs de systeemcurve van B1 naar B2

Er is een vermogensbesparing tot 60% haalbaar!

Grafiek: pompen vermogenscurve Schema van de toerenregeling

~ M

~ ~

~

20 40 Q [%]

P_W[%]

100 80 60 40 20

0 60 80 100

20 40 Q [%]

H [%]

160 140 120 100 80 60 40 20

0 60 80 100

50 % 60 %

70 % 80 %

90 %

n = 100 %

Vermogens- besparing

P₁

P₂

B₁

Benodigde opvoerhoogte B₂

n = 100 %

80 % 90 %

70 % 60 % 50 %

(19)

Grondbeginsel III

Wetmatigheid bij traploze toerenregeling van centrifugaalpompen



Q

₂

 Q

₁

 n

₂

n

₁



  

 

Capaciteit



H

₂

 H

₁

 n

₂

n

₁



  

 

2

Opvoerhoogte



P

₂

 P

₁

 n

₂

n

₁



  

 

3

Opgenomen vermogen

Affiniteitsregels :

 Lineaire toename/afname

van capaciteit bij oplopend/dalend toerental

 Kwadratische toename/afname van de opvoerhoogte bij lineair oplopend/dalend toerental

 Toename/afname tot de derde macht van het opgenomen vermogen bij lineair

oplopend/dalend toerental 80% toerental levert 80% capaciteit

64% opvoerhoogte

En slechts 51% vermogensopname

(20)

Stelling:

Wij kopen pompen op basis van Life Cyce Cost

Ja Nee

(21)

Stelling:

Aanschafprijs is meer dan 15% van de Life Cycle Cost

Ja Nee

(22)

Het ontwerp

Total Cost of Ownership

Direction „d“

 Aanschaf kosten; 10% van TCO

Kiezen voor lage mechanische belasting, 4 polig voorkeur boven 2 polig

 Energieverbruik; aandeel 31%

Beoordelen op werkgebied en belastingprofiel

 Onderhoud; aandeel 25%

Keuzes in selectiefase bepalend Kosten moeilijk vooraf te begroten Welke onderhoudsstrategie?

=> Kies op lange termijn de gunstigste en efficiëntste oplossing

Environment

7% Costprice 10%

Maintenance Energy 25%

31%

Operation 9%

Downtime 9%

Installation 9%

(23)

 Fluid Future

 Selectie

 Frequentieregeling

 Motorkeuze

Energy Efficiency by KSB

Van tekentafel tot

commissioning

(24)

Case

Nieuwe melkfabriek

 CIP systeem

 3 stuks elk 750 m3/h

 Druk 5 bar

 Toerenregeling

(25)

Case

 Selectie

 Debiet 750 m3/h

 2 pompen 375 m3/h

 Druk 5 bar

 Toerenregeling

Etanorm R 150-500.1

motor 75 kW

(26)

Het ontwerp

Werkgebied

Case:

Dialoog met opdrachtgever voor beste LCC

 Overstap van selectie van werkpunt naar werkgebied

 Bij welk werkpunt meeste draaiuren?

 Grip op reserves!

(27)

Stelling:

Wij berekenen het werkpunt van een nieuwe pomp

Ja Nee

(28)

Stelling:

Wij berekenen het werkgebied van een nieuwe pomp

Ja Nee

(29)

Analyse van het systeem

 Ontwerpen met betrouwbare gegevens

 Weerstandsberekeningen maken met beste en

slechtste situatie

 Grip op reserves

 Voer metingen uit indien mogelijk

(30)

Case

 Variatie opvoerhoogte

* Afhankelijk vulling tanks

* Afhankelijk van afname

 5 bar einddruk blijkt bij 0,5 bar voordruk.

 Opvoerhoogte maximaal 45 m

 Variatie 30 - 45 m

 Maximaal debiet 500 m3/h

(31)

Case

 Werkgebied in curve van geselecteerde pomp

 Werkpunten tegen Q min

 Regelgebied in vlakke deel van de curve

Etanorm R 150-500.1

motor 75 kW

(32)

Het ontwerp

Werkgebied vaststellen

Selectie n.a.v. dialoog

 maximaal 750 m3/h bij 45 m

 Regulier 150 – 300 m3/h

 Hoog rendement bij regulier debiet

 Motor 45 kW i.p.v. 75 kW

 Besparing energieverbruik op basis van theoretisch

belastingprofiel 20%

(33)

Het ontwerp

Resulaat

Selectie n.a.v. dialoog

 Pompen draaien in optimaal werkgebied

 Hoog rendement

 Niet in de buurt van minimaal toegestaan debiet

(34)

 Fluid Future

 Selectie

 Frequentieregeling

 Motorkeuze

Van tekentafel tot

commissioning

(35)

Stelling:

Een frequentie omvormer op een pomp zorgt altijd voor

energiebesparing

Ja Nee

(36)

Het ontwerp

Belastingprofiel

Wanneer een frequentie- omvormer toepassen?

 Keuze wordt bepaald door belastingprofiel

 Belasting constant koeltoren koelmachine

 Variabele belasting

klimaatsystemen koelwatersystemen

(37)

Motormontage tot 45 kW

 Minder projectkosten (Schakelkast, kabel, ...)

 Minder installatiekosten (compleet pompenaggregaat)

 Plaatsbesparende oplossing

 Optimale afstemming van aandrijving en pomp

 Bedrijfsgereed aggregaat

 EMC gunstig door korte motorkabels Het ontwerp

Frequentieregeling

(38)

Compensatie leidingverliezen

 Niet meer druk dan strikt noodzakelijk

 Energiekosten bij 8.000 draaiuren en 0,08 €/kWh bedragen € 2.168,-

 Besparing € 1.266,- (~30%) Het ontwerp

Frequentieregeling

920 1/min

m³/h m

25 100

20

6

50 75

Best efficiency Verschildrukregeling met capaciteitsafhankelijke instelwaarde

DFS regeling

1450 1/min

(39)

Het ontwerp

Frequentie regeling

 Draaien bij de benodigde opvoerhoogte

 Regelaar moet het werk doen (niet de kleppen)

 Meten feedbacksignaal op

“slechtste” punt systeem

(40)

 Fluid Future

 Selectie

 Frequentieregeling

 Motorkeuze

Van tekentafel tot

commissioning

(41)

Stelling:

Wisselen van oude motoren naar IE4/IE5 klasse levert

grote besparingen

Ja Nee

(42)

Het ontwerp

Keuze van de motor

Welke motor toepassen?

 Keuze wordt bepaald door belastingprofiel en aantal draaiuren

 Nominaal toerental IE3 asynchroon

 Frequentie geregeld

IE5 synchroonreluctantie

IE5 Synchronous reluctance motor

Permanent magnet Synchronous motor IE2 with Frequency

converter IE3

Asynchronous motor IE4

Asynchronous motor

(43)

Synchroontechniek

Wijziging in techniek

 Hogere rendementsklasse bij asynchroonmotoren niet

realiseerbaar

 Gewone synchroonmotor

=> permanent magneetmotor + frequentie-omvormer

 Innovatieve synchroonmotor gebaseerd op „oud“ principe

=> KSB SuPremE®

(44)

Synchroontechniek

KSB SuPremE-Motor

 Synchroonreluctantiemotor

 Magneetvrij

+ beschikbaarheid + milieu belasting

 Hoog rendement in deellast

 IEC uitwisselbaar

 Voorzien van toerenregeling

 Onderhoudsvriendelijk

 Rendementsklasse IE5

(45)

(46)

Synchroontechniek

KSB SuPremE motor

 IE3; high efficiency

 Vrijwel alle pompen worden bedreven bij lage capaciteit

 Werkgebieden liggen tussen 30 en 40 Hz

 Onder 50% belasting daalt rendement zeer sterk

Rendementsgrafiek IE3 asynchroonmotor

(47)

Synchroontechniek

KSB SuPremE motor

 Het voordeel van synchroon- motoren is hun rendement bij lage capaciteiten

 Bij deellast blijft rendement nagenoeg constant (>90%)

 Rendementswinst 10-20%

Rendementsgrafiek KSB SuPremE motor

(48)

Het ontwerp

SuPremE motor

Case

 Hoog rendement in deellast

 Alle toerengeregelde

systemen draaien in deellast!

 Besparing ca. 10-12% op energieverbruik

 Additionele kosten € 0,-

(49)

De inbedrijfname

Kritische stap bij optimaliseren

 Werktuigbouwkundig

 Elektrotechnisch

 Automatisering

(50)

De inbedrijfname

Werktuigbouwkundig

 Opstellingscontrole

- spanningsvrij aansluiten - degelijke fundatie

 Ondersteuningen - niet alleen statisch

 Uitlijnen

(51)

Stelling:

Bij ingebruikname controleren wij het werkgebied

Ja Nee

(52)

De inbedrijfname

Elektrotechnisch

 Draairichting

 Parameters instellen

 Storingen en alarmen testen

 Werking (regeling) testen - druk niet te hoog instellen - leidingverlies compensatie

 Controle werkgebied

 Bepalen welke data wordt gearchiveerd

(53)

De inbedrijfname

Case 10: regeling

 Ketelvoeding voor verwarming met stoom

 Ontwerpdruk 110 m

 Debiet 4 m3/h

 Keteldruk 2-5 bar

=> levensduur pomp 3 maanden

(54)

(55)

Energiedag

Life Cycle Cost van pompen Gebruik

(56)

 Werkgebied

 Temperatuur

 Vervuiling

 Medium

Gewijzgde bedrijfs-

omstandigheden

(57)

Bedrijfsuren in h.

Operationeel werkgebied

 Slechts weinig pompen worden in het optimum gebruikt

 Bron: Projekt ReMain Meting aan 65 pompen 21.05 – 10.06.2009

(58)

Draaien in optimum bespaart energie en verhoogt levensduur

Bron: Judy Hodgson (Du Pont): “Predicting Maintenance Costs Accurately”, Pumps & Systems, April 2004

53 92

Opvoerhoogte [%]

Capaciteit [%]

Deellast- wervels Slijtage waaier

Kortere levensduur

lagers en seals Cavitatie

Oververhitting

Kortere levensduur lagers en seals

Pompcurve

Cavitatie

Normaal: -30%..+15%

goed:

-20%..+10%

Ideaal =-10% ..+5%

van optimum

Levensduur [%]

10 100

rendements- kromme

(59)

 Bad actors

 Energiebesparing

Efficiënt bedrijf

(60)

 Lage betrouwbaarheid

 Korte levensduur

 Hoge onderhoudskosten

=> Oorzaak achterhalen!

Het hoogefficiënte bedrijf

Bad actors

(61)

Stelling:

Bad actors hebben wij niet

Ja Nee

(62)

Case 1: werkpunt

 Koelwater

 Ontwerp 300 m3/h bij 30m

 Weerstand 10-13 m

=> Overmatige slijtage en uitval Energy Efficiency by KSB

Bad actors

(63)

Bad actors

Case 2: regeling / medium

 Medium: Moederloog

 Ontwerp 100 m3/h bij 15 m

 Semi handbediend

 Handbediende afsluiters

=> sealschade

(64)

Bad actors

Case 3: regeling

 Medium ketelvoedingwater

 2 ketels, 2 pompen IN

 Complete uitval en sealschade

 Problemen met nullastkleppen

(65)

 Bad actors

 Energiebesparing

Het hoogefficiënte

bedrijf

(66)

Stelling:

Wij kunnen besparen op

energieverbruik van de pompen

Ja Nee

(67)

Efficiency verbetering

Case 4

 Medium koelwater

 Motorvermogen 38 kW

 Wisselende afname

 Hoge onderhoudskosten

=> Potentie besparing energiekosten

(68)

Efficiency verbetering

Case 4

 Bypass, pomp draait altijd op 100%

 Gemiddelde debiet 120 m3/h

 Benodigde druk 7 m

 Kleinere pomp met frequentie omvormer

 Besparing energie kosten

>65%

(69)

Case 5

 Ontwerp: 120 m3/h bij 788 m

 Actueel: 22 m3/h bij 965 m vermogen uit net 190 kW

 Na optimalisatie:

22 m3/h bij 630 m

vermogen uit net 120 kW

=> besparing 60%

Synchroontechniek

KSB SuPremE motor

(70)

Efficiency verbetering

Case 6

 4 sets van 2 pompen motorvermogen 75 kW

 Ontwerp:

debiet 408 m3/h opvoerhoogte 41 m

 Regelklep en bypass

=> Besparingspotentie 55-60%

(71)

Efficiency verbetering

Case 6

 Ombouw 4 pompen

 Energiebesparing 45%

 Reductie onderhoudskosten afsluiters

 Terugverdientijd 1,1 jaar

(72)

 Verbeteren

betrouwbaarheid

 Reductie energieverbruik

Analyse van het

systeem

(73)

Waarom analyseren?

 Energie en CO² reductie

 Overdimensionering

 Gewijzigde omstandigheden

 Bad actor

 Uitbreiding Energy Efficiency

Analyse van het

systeem

(74)

Analyse van het systeem

KSB PumpMeter

 Informatie over werkgebied

 Inzicht in energieverbruik en de belasting

(75)

Analyse van het systeem

System Efficiency Service

 Systeeminspecties uitvoeren

 Analyseren

 Opstellen maatregelen tot reductie van energie- en onderhoudskosten voor

 Implementatie

 Controlemeting van resultaat

(76)

KEEA

 Kennisnetwerk voor Efficiënte Elektrische Aandrijfsystemen

 Reduceren energieverbruik elektrische aandrijvingen

 CO2 reductie bij industriële bedrijven

 Audits met voucher regeling

 Info: http://keea.nl/

 Aanvragen scan: infonl@KSB.com o.v.v.: Scan KEEA

(77)

(78)

Contact en Copyright

KSB Nederland BV Bert den Hollander Wilgenlaan 68

1161 JN Zwanenburg Tel. +31 20 4079800 E-Mail: infonl@ksb.com