まず始めに、インバータの省エネ計算を確認したいので質問しました。何卒

質問

まず始めに、インバータの省エネ計算を確認したいので質問しました。何卒皆様ご指導ご指摘
　宜しくお願いいたします。

　　　＜現状＞

現在、生産設備の冷却水を使用するためにクーリングタワーを使用しています。

クーリングタワーで冷やされた冷却水を再び生産設備の冷却水として循環ポンプ(渦巻きポンプ)

にて生産設備に送っています。

その際にポンプの吐出し量が多いので、ポンプの先にあるバルブで流量を調整しています。

また、性能曲線と実測によって3670L/mmin→2420L/minへ調整をしています。

一年中絞っていますので、インバータでバルブを全開にして、バルブ調整時の流量まで抑えると

どのぐらい省エネ効果がでるのか？省エネ効果を算出しました。

　　　　　　　＜計算＞

まず、X軸が吐出し量,y軸が全揚程を示した、ポンプ揚程曲線と配管抵抗曲線からポンプ設計仕様時の運転点の数値を確認。

現在のバルブ調整時の運転状態を実測によって数値を確認。

これらの数値と稼動時間、1kwの単価を確認して計算を行った。

計算においては６つ行った。この順番で計算を行ってみました。

(1)現在の年間消費電力費を計算

(2)インバータ使用時で何％に回転数をカットできるか？計算。

(3)インバータ使用時の全揚程を計算。

(4)インバータ使用時の消費電力(軸動力のこと)はどのぐらいまで落とせばよいのか計算。

(5)インバータ使用時の年間消費電力費を計算

(6)１と５の差し引きで省エネ効果を算出。

まず、数値から

設計仕様時の運転状態：　吐出し量 → ３６７０L/min
　　　　　　　　　　　　全揚程　　　　　 → ３５ｍ
　　　　　　　　　　　　消費電力（軸動力) → ３７ｋｗ

現在のバルブ調整時　：　吐出し量 → ２４２０L/min
揚程　　　　　　→ ４０ｍ
　　　　　　　　　　　　消費電力(軸動力)　→ ２２．４ｋｗ

稼働時間、ｋｗ単価　：　　２４ｈ/日×２４０日/年　　１kw＝１３．５８円

上記で示した計算手順で計算を行ってみました！

　　　　　　　　　　　　　＜計算＞

(1)（ポンプ自身は電力を約１０％消費するといわれているので、ｋｗに÷０．９を行いました）

　よって現在の電力費は（２２．４ｋｗ÷０．９）×２４ｈ/日×２４０日/年×１３．５８円
　　　　　　　　　　　　　　　　＝１９４万６８２９円

(2)何％に回転数をカットできるか？
流量を３６７０→２４２０L/minまで落としているので、つまり流量６６％に落としている。流量を落とすということは回転数を落とすということでもあるので、６６％に落とせばよいと分かった。

(3)インバータ使用時の全揚程
全揚程は回転数の２条に比例するといわれているので、

６６％×６６％×３５ｍ＝１５．２ｍ

(4)インバータの軸動力は？
消費電力は削減流量の３乗に比例するので、

６６％×６６×６６×３７ｋｗ＝１０．６ｋｗ

(5)（１０．６ｗ×０．９）×２４ｈ/日×２４０日/年×１３．５８円＝９２万１２６７円

差し引きで１０２万５５６２円が省エネ効果。

しかし、「インバータ使用時の全揚程が１５．２ｍでは駄目でしょ！！送れないだろ」と言われました。

でも、計算で原理も全揚程は回転数の２条に比例するということを考えて計算しているのでこれが安全揚

程だと解釈していました。　　　　とにかく計算の考え方及び計算はあっているのでしょうか？

　　何卒教えてください！宜しくお願いいたします。

回答No.4

oi7ka4wa5 · ベストアンサー

省エネ関係の経験のまったく無い設備管理屋ですが、以下のサイトで計算してみました。
最近は電気の計算もやらないものですから、これで良いのか自信ないです、はずれてたらごめんなさい。
http://www.jeea.or.jp/course/contents/09202/

まず、流量調整が2420L/ｍ÷3670L/ｍ＝0.66として

(1)　Ｐｂ＝ｋ*0.66*（1.4-0.4*0.66（2乗））*1/ηｐ
　　　　＝ｋ*0.66*1.22576＊1/ηｐ＝0.809Pｎ
　　　　　1-0.809＝19.1　全量に対して19.1％の省エネ
(2)　Ｐｃ＝ｋ*0.66*（0.3+0.7*0.66（2乗））*1/ηｐ
　　　　＝ｋ*0.66*0.60492*1/ηｐ＝0.399Pｎ
　　　　　1-0.399＝60.1　全量に対して60.1％の省エネ
(3)バルブ調整に対しては、0.399÷0.809＝0.493
　　　2420L/ｍでは1-0.493＝50.7％の省エネになります。

　∴194.6829*0.507≒98.7　　98.7万円の省エネになる。

　＞しかし、「インバータ使用時の全揚程が１５．２ｍでは駄目でしょ！！送れないだろ」と言われました。

これに関してはバルブが全開状態だから、管路抵抗が以前より減るので、全揚程が少なくなっても大丈夫なのでは？

お礼

計算を紹介していただいてありがとうございます。現在分かっている数値で計算できるのですね＾＾

　よかった・・・。削減流量は削減回転数は同じではないと言われてすごく困っていました＾＾；

　他の方の回答のレベルが高くて私には・・・・。（生産現場の専門卒です＾＾；）

　入社３年目にはきつい課題です＾＾；；；

　助かります！！！

回答No.3

anachronism

大事なことは、「ポンプ＋バルブ」を「インバータ＋ポンプ」とするということです。これを本当に理解しているか、わかっているようでわかっていないか、それが分かれ道です。

よい参考ＵＲＬがありましたので挙げておきます。

http://www.hitachi.co.jp/Div/omika/solution/direct/direct_4.htm

最低限、「性能曲線」「抵抗曲線」を理解する必要があります。

その上で、「バルブ出口の」圧力と流量が、インバータ採用前も、採用後も同じになるということが理解できると、この問題に答えが出ます。

今日は時間がないのでこの辺で。

回答No.2

foobar

手順としては、
1. バルブを全開にした状態で所定の流量を流すのに必要な全揚程を算定する。
2. 所定の流量、必要な全揚程の動作点が動作特性上に来るように、ポンプの回転数を決定する。
になるかと思います。
ここで、1. のためには、何らかの方法で、負荷の全揚程-流量の特性（今回欲しい動作点の一点でも良いですが）が必要です。
これには、いくつか方法があるかと思いますが、例えば、
a. バルブ全開時のバルブでの圧力損失、バルブを絞って所定の流量にしたときのバルブの圧力損失とその時のポンプの全揚程から、動作点の全揚程を算出する。
b. クーリングタワーの開口部、下部の水面の高さの差から、揚程（流量0のときの全揚程に相当）を算出し、バルブ全開時の動作点との間を補完して全揚程-流量の特性を算定する。その特性から、動作点を見つけ出す。
といった方法があるかと思います。

回答No.1

foobar

「(2)何％に回転数をカットできるか？
流量を３６７０→２４２０L/minまで落としているので、つまり流量６６％に落としている。流量を落とすということは回転数を落とすということでもあるので、６６％に落とせばよいと分かった。」
ここに問題があります。
流量は、ポンプの特性と負荷（配管やタンクなど）の特性（全揚程ー流量の関係）で決まります。
バルブを全開にしたときの負荷特性とポンプを可変速運転したときの特性の交点が所定の流量になるような回転数に設定する必要があります。

お礼

ええーと。インバータを取り付けてから回転数を所定の流量に抑えて確認しろと解釈しま

　すが、インバータを取り付ける前に計算では出せないのでしょうか・・・。