Med en ny vattenreningsdel vill Kalmar Vatten AB (KVAB) sänka sina utsläpp av näringsämnen i Kalmarsund. KVAB har vid tidigare tillfällen uppgraderat det befintliga reningsverket och för att klara framtida energi- och klimatmål planeras därför en nybyggnation. Uppdraget var att framföra olika pumpalternativ till den framtida pumpstationen och ge en LCC-analys för varje alternativ. Två helt skilda pumptyper har utretts, Arkimedespumpen och centrifugalpumpen. Två alternativ för Arkimedespumpen och ett alternativ för centrifugalpumpen har tagits i beaktande. Under projektet har Kalmars inkommande dygnsflöde under åren 2011, 2012 och 2013 legat till grund för dimensionering av pumparna till den planerade nybyggnationen. Syftet var att ge KVAB beslutsunderlag för val av pump till den kommande pumpstationen. Resultatet redovisar att centrifugalpumpen har lägre energiförbrukning och får därför en lägre kostnad vid drift. Eftersom mer kringutrustning och underhåll krävs för centrifugalpumpen jämfört med Arkimedespumpen kan dock det verkliga resultatet bli annorlunda.

Det här projektet är utfört samarbete med maskinbesättningen på sjöfartsverketsisbrytare. Syftet med detta arbete är att belysa fördelarna av konvertering frånstrypreglering till varvtalsreglering, av sjökylvattenpumparna på deras isbrytare. Dettamed hjälp av frekvensomriktare.Energieffektivisering är något som prioriteras på dagens fartyg, där allting byggs ochoptimeras för att vara så kostnadseffektivt som möjligt. Gamla fartyg har ofta äldresystem som är ineffektiva ur energisynpunkt då tekniken vid byggnadstillfället varbegränsad. Dagens teknik blir billigare och billigare vilket gör att fler är villiga till attfasa ut de gamla ineffektiva systemen med strypreglering mot nya varvtalsregleradesystem.Resultatet blev att redan efter tre till fyra år så lönar det sig att installerafrekvensomriktare. Bränslekostnaderna för att köra två kylvattenpumpar medfrekvensomriktare vid 60 % last, ger en besparing på 16961 kronor ibränsleförbrukning. Att köra sjökylvattenpumparna med frekvensomriktare kommer attbidra till ett minskat slitage på pump och rörsystem, det kommer även att generera ettminskat CO2 utsläpp vilket är gynnsamt ur miljösynpunkt.Slutsatsen blev att det var lönsamt att installera frekvensomriktare, både ur miljö- ochkostnadssynpunkt. / This project has been conducted in cooperation with the engine crew onboard theSwedish Maritime Administration's icebreakers. The purpose of this work is to highlightthe benefits of conversion from throttling control to frequency control, of the sea waterpumps on their icebreakers. This by means of a frequency converter.Energy efficiency is something that is prioritized on modern ships, where everything isbuilt and optimized to be as cost-effective as possible. Old ships do often have oldersystems that are inefficient from an energy point of view, as the technology at the timeof construction was limited. Today's technology is getting cheaper and cheaper, whichmakes more people willing to phase out the old inefficient systems with throttleregulation, against new frequency-controlled systems.The result was that after three to four years, it would be worth installing a drive. Thefuel costs for running two cooling water pumps with a 60% load drive will generate asaving of 16961 SEK in fuel consumption. Running the sea water pumps withfrequency drives will help reduce wear and tear on pump and pipe systems, it will alsogenerate a reduced CO2 emission, which is beneficial from an environmental point ofview.The conclusion was that it was profitable to install frequency converters, both from anenvironmental and cost point of view.

I industrin finns det många pumpar som inte kör i de optimala driftfall som de är skapade för. Detta bidrar till stora och onödiga kostnader för fabriker och industrier. Det finns olika reglermetoder för att få pumpen att köra så optimalt som möjligt, det vanligaste är att avända sig av en reglerventil som stryper bort flödet. Ett annat sätt är att investera i en frekvensomriktare. En frekvensomriktare kan reglera varvtalet på pumpen och göra så driften blir så optimal som möjligt för det driftfall som körs. Blir driften så optimal som möjligt kommer kostnaden att reduceras. För att lätt kunna beräkna om det är lönsamt att investera i en frekvensomriktare behövs ett standardiserat beräkningsprogram. Detta arbete har gjorts för ÅF Pöyry i Karlstad i samverkan med BillerudKorsnäs AB, Gruvön. Datainsamling har skett på BillerudKorsnäs AB på en MC-pump (423P008) denna sitter på SK 2, som även kallas barrlinjen, där man behandlar barrträd. Resultatet är ett standardiserat beräkningsprogram för att kunna beräkna både MC-pumpar och centrifugalpumpar i pappersmassaindustrin. Detta beräkningsprogram kan bland annat beräkna den totala tryckhöjden för respektive pump för att sedan kunna beräkna payoff-tiden, alltså om det är lönsamt att investera i en frekvensomriktare. Vid beräkning med hjälp av beräkningsprogrammet på MC-pump 423P008 visas det att ca 120 000 SEK/år är de kostnader som ”stryps” bort med den nuvarande reglermetoden, detta är också den besparingspotetnial som kan göras vid investering av en frekvensomriktare och detta är endast för en pump på ett bruk. Slutsatsen man kan dra med hjälp av beräkningsprogrammet är att det finns stora kostnader att spara i industrin genom att optimera drifterna hos de pumpar som finns. / In the industry, there are many pumps that do not running in the optimal operating conditions that they are created for. This contributes to large, unnecessary costs for industries. There are some different “control methods” to make the pump run as optimally as possible. One way is to invest in a frequency converter. A frequency converter can regulate the speed (rpm) of the pump and make the operation as optimal as possible for the running case. If the operation becomes as optimal as possible, money will be saved. In order to easily calculate whether it is profitable to invest in a frequency converter, a standardized calculation program is needed. This work has been made for ÅF Pöyry in Karlstad in a collaboration with BillerudKorsnäs AB, Gruvön. Data collection has taken place at BillerudKorsnäs AB on an MC-pump (423P008), which is stationary at SK 2, which is also called the coniferous-line, where you process conifers. The result is a standardized calculation program for calculating both MC-pumps and centrifugal pumps in the pulp industry. This calculation program can calculate the total pump head for each pump in order to then calculate the payoff time, i.e. whether it is profitable to invest in a frequency converter, or not. When using the calculation program for the MC-pump named 423P008, it is shown that about SEK 120,000 SEK / year are the costs that are "throttled" away with the current “control method”. This is data for just one pump out at BillerudKorsnäs. The conclusion is that with the help of the calculation program you can see there are large costs to save in the industry by optimizing the runs of the pumps that are available. / Nej

The use of variable frequency drives in centrifugal pump applications has raised the question of how to select a drive. Clogging obstacles in waste water applications create unknown transient loads for the pump system. A sudden load increase occurrence can clog the pump if the drive cannot supply enough current to reach the motor’s torque demand. In order to select a suitable drive, an empirical approach has been implemented, investigating three different drives. Results have shown that selecting a drive with the highest possible overload capabilities, even if for a short time is most suitable. Operation in vector speed control gives the most reliable operation if an automatic parameter tuning is performed by the drive. / Användningen av frekvensomriktare i centrifugalpumpar har väckt fr ågan om hur en omriktare skall väljas. Igensättande objekt i avloppsvatten kan ge upphov till transienta laster i pumpsystemen. En oförutsedd lastökning kan sätta igen pumpen om frekvensomriktaren inte kan förse motorn tillräckligt med ström för att möta momentbehovet. För att välja en lämplig omriktare har ett empiriskt tillvägag ångssätt valts i en undersökning av tre olika omriktare. Resultat har visat att det är lämpligast att välja en omriktare med högst överbelastningskapacitet, även om under en kort tid. Vektor hastighetskontroll är metoden som ger stabil körning om omriktaren f ått automatiskt ställa in motorparametrarna.

Dagens behov för energieffektivisering ställer höga krav på industrisektorn som anses vara den största energikonsumenten. Holmen AB är verksam inom massa- och pappersindustrin som är en energiintensiv bransch där sådana stora energianvändare som pumpapplikationer spelar en nyckelroll i produktionen. Denna studie genomfördes för att hjälpa företaget att undersöka vilka energi- och kostnadsbesparingar som kan förväntas om det befintliga pumpreglersättet ändras. Syftet med arbetet var att ta fram en metod för uppskattning av pumpenergiförbrukning, som skulle producera ett underlag för en jämförelseanalys av energiförbrukningen vid olika reglersätt. Studien fokuseras mest på centrifugalpumpar, som dominerar i industriell miljö på grund av sin robusta konstruktion, höga effektivitet och relativt låga behov för underhåll. Men det tillvägagångssätt som har använts i studien kan användas för bedömning av olika typer av pumpar och reglersätt eftersom det byggs på de grundläggande fluidmekanikslagarna. Tidigt i arbetet identifierades de viktiga parametrar som mest påverkar energiförbrukning i centrifugalpumpar och som krävs i beräkningar. Olika reglersätt diskuterades utifrån den befintliga litteraturen och forskningen. Uppskattning av energiförbrukning och energikostnader utfördes för två olika reglersätt, strypreglering och frekvensreglering. I arbetets sista skede jämfördes resultaten för de två reglersätten för att avgöra om det finns en potential för energi- och kostnadsbesparingar vid byte från strypreglering till frekvensreglering. Studiens resultat visar att övergång till frekvensreglering kommer att medföra energibesparingar och som följd besparingar i årliga driftkostnader samt LCC-kostnader. Storleken på besparingarna beror på minskning i varvtalet. Frekvensregleringen är mest lönsam då det önskade flödet skiljer sig mycket från det nominella flödet i systemet, men eventuell försämring av motor- och pumpverkningsgrad måste tas i beaktande. En mer utförlig analys av energiförbrukning vid olika flöden och olika typer av medier rekommenderas att utföras med användning av praktiskt uppmätta effektförbrukningsvärden. / Today's need for energy efficiency places high demands on the industrial sector, which is considered to be the largest energy consumer. Holmen AB is a pulp and paper producer. Pulp and paper production is an energy-intensive branch where pump applications consume large amounts of energy while playing a crucial role in the production process. This study was conducted to help the company investigate what energy and cost savings can be expected if the existing pump control method is changed. The purpose of the study was to develop an approach for estimating pump energy consumption, which would produce a basis for comparative analysis of energy consumption for different control methods. The study focuses mainly on centrifugal pumps, which dominate the industrial environment due to their robust construction, high efficiency, and relatively low maintenance needs. However, this study's approach can be used to assess different types of pumps and control modes as it is based on the fundamental fluid mechanics laws. At the beginning of the study, the key parameters that affect energy consumption in centrifugal pumps were identified to be later used in calculations. Pump control methods were discussed based on the existing literature and research. Estimation of energy consumption and costs was performed for two different control methods, throttle control, and frequency control. In the last stage of the study, two control methods were compared based on the energy consumption calculation to determine whether there is a potential for energy and cost savings when switching from throttle control to frequency control. The results show that usage of frequency control would lead to energy savings and, therefore, to savings in annual operating costs and LCC costs. The amount of the savings depends on the reduction in the rotational speed of the motor. The frequency control is most advantageous when there is a significant difference between the desired flow and the nominal flow in the system. But the potential reduction of motor and pump efficiency must be taken into consideration. A more detailed analysis of energy consumption for different flows and different types of pulp is recommended, with practically measured energy consumption values.