Digitalisering voor efficiency

Bevolkingsgroei, verstedelijking, klimaatverandering, energietransitie – het zijn slechts enkele trends die stuk voor stuk uitdagingen vormen voor de pomptechniek. Techniek die mechanisch de afgelopen decennia volledig werd geperfectioneerd. Daarom wordt steeds vaker en steeds meer ingezet op de elektronica van de pomptechniek. In combinatie met de digitaliseringsgolf die binnen deze industrietak is ingezet, kan zo aan de uitdagingen worden voldaan én wordt een bijdrage geleverd aan een beter milieu.

De trend om meer in te zetten op elektronica werd al zo’n tien jaar geleden duidelijk zichtbaar met de introductie van (elektronische) monitoringunits voor pompen. Deze worden ingezet als vervanging voor manometers voor en na de pomp, druktransmitters, regelingen en aanvullende monitoringsvoorzieningen. Met behulp van gestandaardiseerde interfaces komen sindsdien meetgegevens ook beschikbaar op bijvoorbeeld de PC of een centraal besturingssysteem.

Pompmeter

Een voorbeeld van zo’n unit is de PumpMeter die drukopnemers en een meet- en analyse-unit omvat en op de pomp wordt bevestigd. Hiermee worden zuigdruk, einddruk en verschildruk gemeten. Deze pompbedrijfsgegevens worden voortdurend geanalyseerd en ‘vertaald’ naar een belastingsprofiel dat de gebruiker er op wijst of hij door toepassing van een toerentalregeling of door andere maatregelen al dan niet energie kan besparen. Op het display van de unit worden afwisselend de gemeten en berekende waarden gepresenteerd. In een heldere grafiek krijgt de gebruiker zicht op het bereik waarin de pomp op een bepaald moment werkt. In één oogopslag is zo duidelijk of de beschikbaarheid van de pomp in gevaar komt en of de pomp wel efficiënt en dus kostenbesparend werkt. Bovendien worden de gegevens langdurig opgeslagen en zijn ze beschikbaar voor verdere analyse van het pompgebruik.

Van monitoringunit naar app

De voortschrijdende digitalisering in de branche en de inzet van tablets en smartphones in het servicewerkveld, maakten het interessant om het algoritme achter deze pompmonitoringsunit ook op andere manieren te gaan inzetten. Zo werd een app ontwikkeld voor smartphones en tablets waarmee in 20 seconden de efficiëntie van ongeregelde pompen kan worden bepaald. Hiervoor kan worden volstaan met het invoeren van het nominale motorvermogen en -toerental alsmede de opvoerhoogte en de capaciteit. Deze vereiste informatie is af te lezen van het typeplaatje, dat op elke pomp is aangebracht.

Werking

Nadat de meting begonnen is, neemt de gebruiker met de smartphone- of tabletmicrofoon gedurende circa 20 seconden de uitgaande geluiden aan de ventilator van de elektromotor op. Uit het geluidsspectrum filtert de applicatie het juiste toerental van het aggregaat en stelt het koppel vast. In combinatie met de ingevoerde vermogensgegevens en met behulp van een ‘hydrauliek-databank’ kan zo worden vastgesteld of de pomp in deellast werkt. De app laat de gebruiker zien of door optimalisering van de hydrauliek of van de aandrijftechniek energie kan worden bespaard. Een toepassing als deze Sonolyzer app leent zich uitstekend voor omgevingen waarin installaties een lange levensduur hebben. Pompen zijn daar lang niet altijd gekoppeld aan het internet en in veel gevallen is de bedrijfstoestand van de pompen bij de gebruiker niet bekend. Door de energetische optimalisering van pompen via de app zijn ook hier forse energiebesparingen mogelijk.

Koppeling Internet of Things

Die energiebesparingen zijn uiteraard nog gemakkelijker en beter mogelijk wanneer die koppeling met internet er wel is. De Duitse pompenproducent KSB biedt hiervoor sinds kort een interface die ook achteraf kan worden gemonteerd. Direct op de pomp gemonteerde en aan het netwerk gekoppelde trillings- en temperatuursensoren zorgen voor volledige transparantie van de beschikbaarheid op systeemniveau.

Meldingen

Als de gemiddelde trillingssnelheid of de temperatuur een voor-geconfigureerde of door de gebruiker ingestelde grenswaarde overschrijdt, genereert deze KSB Guard een waarschuwings- of alarmmelding. Deze kan naar wens als e-mail of push-bericht worden verzonden, zodat in geval van nood snel kan worden gereageerd. Naast actuele statusinformatie en geregistreerde trends kan met enkele clicks ook andere informatie over de pomp – zoals de gebruiksaanwijzing of een overzichtstekening - worden opgeroepen. Daarmee heeft de gebruiker snel en eenvoudig een compleet beeld van de technische toestand van zijn pompenbestand. Ook in geval van onderhoud heeft de gebruiker zo alle benodigde gegevens snel en eenvoudig bij de hand.

Industrie 4.0

Deze ontwikkelingen sluiten naadloos aan op de introductie van Industrie 4.0 of Smart Industry waar intelligente oplossingen niet alleen meer inzicht geven in processen om sneller en beter te produceren maar ook bijdragen aan verbetering van de efficiëntie en milieubesparing. Zo’n nieuwe, slimme aandrijfoplossing voor ongeregelde pompen is bijvoorbeeld de MyFlow Drive waarmee het vaste toerental op de motor individueel kan worden ingesteld. De MyFlow Drive wordt gecombineerd met een IE5-synchroon reluctantiemotor. Samen zorgen ze niet alleen voor energie-efficiëntie, maar ook voor wezenlijke voordelen bij de installatie en inbedrijfstelling van pompen.

‘Virtuele waaieraanpassing’

Zo worden de capaciteit en de opvoerhoogte van ongeregelde pompen gewoonlijk aangepast aan het berekende bedrijfspunt door de waaier af te draaien. Dat kan nu worden gedaan door ‘virtuele waaieraanpassing’: bij veranderingen in de installatie kan het toerental voor de optimalisering van de energie-efficiëntie eenvoudig door middel van een smartphone (via een Bluetooth gateway) individueel worden aangepast. Daarbij is, anders dan bij de mechanische aanpassing van de waaier, geen ingreep in de bedrijfsvoering nodig én kan het bedrijfspunt binnen het kader van de vermogensgrenzen ook naar boven worden gecorrigeerd. Dat verhoogt de planningszekerheid en maakt het verbeteren van de energie-efficiëntie eenvoudiger.

Circulaire economie

Een trend die niet ongenoemd mag blijven, is die van duurzaamheid en circulariteit. Een goed voorbeeld daarvan biedt de toegepaste IE5-SuPremE-motor. De aandrijving bevat geen magneetmaterialen, zoals zeldzame aardmetalen, die bestempeld zijn als kritieke grondstoffen en waarvan de winning in de landen van herkomst een grote milieubelasting met zich meebrengt. Door de toepassing van niet-kritieke, herbruikbare materialen zijn de motoren extreem robuust en duurzaam.

Synchrone reluctantiemotoren

Met de technologie van deze zogenoemde synchrone reluctantiemotoren kan ook worden voldaan aan toekomstige eisen die aan zuinige aandrijvingen van pompen worden gesteld. De uitvoering in IE5, momenteel de hoogste energie-efficiëntie classificering, is sinds begin van dit jaar leverbaar en heeft ten opzichte van IE4-motoren 20 procent minder verliezen. SuPremE-motoren met een gemeten toerental van 3.000 omwentelingen per minuut in de efficiëntieklasse IE5 zijn leverbaar met een vermogen tot 18,5 kW. De uitvoeringen met een gemeten toerental van 1.500 omwentelingen per minuut voldoen tot aan een vermogen van 15 kW grotendeels aan de klasse IE5. In de loop van dit jaar worden overigens ook de resterende types in dit vermogenstraject op IE5 omgezet 
Auteur: Roland van Vuure, Manager Building Services/OEM bij KSB Nederland