效率和可用性取决于设计数据的质量

．.．零排放，最重要的是，如何以最具成本效益的方式实现这一目标。预计将有来自100个国家的约20万名参观者参加此次展会，其中包括4万名潜在的决策者。

水泵制造商KSB正在向中国玉环的一个新燃煤电厂供应其有史以来最大的冷却水泵，这是一个公认的极端案例。这8个130吨的机组每一个每秒可以泵1.6万升的冷却水，从电网中获得4.6兆瓦的电力。但即使是小型工业泵也会消耗大量能源。那些过去没有意识到或根本不想知道这一点的运营商，现在看到他们螺旋式上升的公用事业账单时，一定会感到震惊。自2002年以来，德国的电价一直以两位数的速度稳步上涨(尽管放松了管制)。整个欧洲的电费持续上涨。鉴于这些发展，泵系统运营商正在更加密切地关注泵和电机的整体效率。

即使是老旧的泵，也值得观察泵和运行环境，以找到抵消电力成本增加的方法。德国工程联合会(VDMA)的泵+系统协会认为，该地区节能20% - 30%是现实的。集团现已与德国能源署(dena)合作推出“系统效率”活动。

一个框架正在到位，以帮助工业和商业运营商分析和减少他们的泵系统的能源使用量。工业合作伙伴为该项目做出了贡献，包括泵制造商格兰富、KSB、苏尔寿和威乐。目标是确定节约能源的方法，并展示节约能源措施的经济回报，提供信息，分析生命周期成本，并生成广泛的情况说明。在5月15日至19日于美因河畔法兰克福举行的ACHEMA 2006上，泵制造商将提出一系列降低工业泵能耗的策略和实际解决方案。

确保可用性

节约能源很重要。然而，泵和其他“辅助”设备在工业过程中首先必须做一件事，即它们必须不停地运转。从流程工程的角度来看，可用性是至关重要的，它掩盖了其他考虑因素。

那么，设备生产商和运营商如何防止停机呢?冗余是一个可能的答案，例如备用泵。现在有更多更好的解决方案，越来越多地使用电子设备和传感器。移动的机械部件也会受到磨损，不管这些部件有多好、多耐用。这使得尽早发现磨损变得更加重要。

同样重要的是，作业者在早期阶段就与供应商坐下来讨论操作要求，以确保供应商了解负载和压力因素。通过对整个系统进行良好的预先规划来避免临界操作条件总是比简单地找到一种可靠的方法来检测“坏”系统要好。

实践经验一次又一次地表明，坏演员通常是体积太大的泵。原则上没有人否认这一点，但每个人都知道，当制定泵规格时，没有关于介质和工艺的基本信息时，“良好的规划”是一个非常重大的挑战。

节能并不是离心泵在工作点或工作点附近运行的唯一原因。机械应力也是一个重要的考虑因素。当泵不在工作点附近工作时，径向力开始对轴承和机械密封施加压力，空化问题日益严重。这使得避免在泵规格中添加安全系数变得很重要。

如果泵的设计正确，故障只会由于早期或随机故障或由于超出规格的操作条件而发生。正常磨损是故障(寿命结束)的另一个可能原因。

监控和早期故障检测

每个工艺工程师和维修技术人员的愿望是在停机发生之前有一种检测设备故障的方法。行动而不是反应才是目标。一系列振动、压力、温度和结构传感器以及相关的分析设备现已上市。还有机械密封和轴承的诊断系统，在控制系统中内置了自我监测功能。

传统的传感器捕捉一个值，然后触发操作员不想看到的东西，即故障警告。早期预警系统更早地启动，在泵失效或损坏之前发出问题信号。

复杂的监控系统在大型泵上很有意义。通过监测振动水平、电流和电压波动以及工艺参数(温度、压力和流量)的变化，这些系统能够对非正常操作或磨损引起的潜在问题提供可靠的早期预警。

然而，没有人仅仅因为轻微感冒就被送进急诊室。投入监测的成本和精力必须与泵的风险和价值相称。并不是所有的泵都一样重要。如果次要设备出现意外故障，并不总是一个大问题。下一层是部件监控，这意味着要密切关注隔膜、阀门、罐头和轴承。专家们只建议在这种复杂程度确实有必要时使用智能预警系统。

人们普遍认为，结构噪声是判断旋转部件故障的可靠指标。传感器的唯一问题是财务方面。关键问题是标准提取。操作员如何以及何时意识到存在问题?目标是将一个唯一的频率与每个故障关联起来。这种方法已经适用于隔膜泵振荡泵头的功能部件。这些状态监测系统可以检测大多数可能的故障，例如泄漏的流体阀门(这些高度敏感的系统监测基于结构的噪声信号与进气和压力行程之间的时间)。现在可以可靠地检测泄漏量大于1%。根据供应商的说法，基于结构的噪声和压力信号的组合分析可以检测出90%的可能故障。

当你从成本的角度权衡智能预警系统的利弊时，你应该记住，当你使用这些系统时，服务间隔总是增加的，回收期通常相对较短。您经常听说监控系统的成本不应超过泵价值的10%，但您应该对此保持开放的心态。系统对客户的重要性比监测方案和泵之间的成本比更重要。

冗余:备用泵的优点和缺点

化学工业中经常使用冗余泵来保证系统的可用性(A泵和B泵)。增加的成本不可避免地导致人们问，在什么情况下，多余的泵可以被消除。事实上，这个困境没有简单的解决办法。当作业者考虑对连续运行的泵不进行备用时，必须将系统启动和关闭的成本以及故障导致的生产损失成本与备用泵的额外成本进行比较。

如果决定不使用备份，运营商和供应商将承担大量责任。产品必须满足非常高的质量标准，泵的规格也必须更加精确。监测和预警系统在这些应用中是必不可少的。专家建议操作人员在稍后使用的过程中运行泵，以确保规格正确。在调试阶段验证泵的工艺适用性，使操作人员有机会升级泵，供应商也有机会进行改进。

当泵价格昂贵，交货期非常长时，质量保证尤为重要。当你看质量的时候，你必须看泵本身的质量，过程数据的质量和机器诊断/预警系统的质量。工艺和规格数据必须是可靠的和可重复的，以确保泵运行无故障。

必须特别注意在铸造厂或锻造厂的泵壳生产过程。经营者抱怨铸件质量不合格并不少见。低成本国家的铸件外包过去没有，现在也不总是伴随着合适的供应商资格认证过程。这就是我们为全球化所付出的代价吗?遇到问题的水泵生产商需要迅速采取行动。

无轴封的密封泵:一个2亿欧元的市场

操作人员必须使用具有精密机械密封的泵或没有轴密封的泵(磁力驱动或屏蔽电机泵)来安全处理危险或有害环境的介质，并避免排放。

操作人员有以下选择来消除泄漏风险:

• 采用屏蔽电机驱动的密封泵(绝对防泄漏的一级和二级流体容器，不需要缓冲介质)
• 磁力泵(单壳体，二次机械密封需要监控;缓冲液必须再处理)
• 多台带缓冲液的机械密封泵(缓冲液必须再处理)
• 多台采用干式密封的机械密封泵(缓冲液必须再处理)

屏蔽电机驱动器和磁力驱动器之间的关键区别是屏蔽电机具有二级流体密封的事实。接线盒和电缆接头必须不受气体和液体的渗透，并且必须根据子系统的额定压力进行设计。如果易拉罐因轴承损坏或腐蚀而损坏，则没有有害物质可以释放到大气中。如果磁力泵发生故障，可能会造成安全隐患。双层墙可以在很大程度上减少风险，但墙壁之间的空间必须不断监控。

密封泵(屏蔽电机驱动和磁力驱动泵)的市场有多大?业内认为，全球需求在2亿欧元左右。欧洲市场估计为6000万欧元，其中2000万欧元在德国。磁驱动器与屏蔽电机驱动器的比例约为2:1。

随着ATEX 100a的引入，也适用于非电动泵，预计这一比例将转向屏蔽电动泵。为了符合新规定，标准泵(包括磁力泵)需要更多的监测，以检测干燥运行和温度过高。屏蔽电机驱动器是已经具有适当安全特性的电气设备，这使得它们固有地符合ATEX 100标准。泵生产商将在ACHEMA 2006上展示一系列新型和增塑型密封泵。

计量泵:迁移到系统解决方案

有很少的工业应用，离心泵本质上是一个糟糕的选择。然而，计量泵是一个例子，这实际上是情况。容积泵是这些应用中最受欢迎的解决方案。制造商现在显然更加关注外围设备。看看目前市场上的产品，就会发现系统解决方案的趋势。其主要优点是一站式采购，单点接触，消除了组件之间的接口问题，并消除了组装工作。交钥匙系统提供完全组装。根据要求，系统可在现场安装和调试。这消除了大多数潜在的错误来源。

市场似乎已经准备好接受单个模块。原因是介质的性质和工艺所需的精度程度在任何给定的应用中都是重要的标准。即使是看起来简单的计量应用程序也总是有一个整体的方面，使得系统方法优于安装单独的组件。

配件:降低自动化成本

2005年上半年，德国工业配件生产商的营业额增长了7%(出口部门增长13%)。在不同的产品类别之间存在显著差异。截止阀的营业额增长最强劲，达到10%(国内市场增长4%，出口市场增长18%)。安全和监控设备增长5%(国内:- 5%;出口增长16%)。控制阀部分的国内外营业额增长了2%。

尽管控制阀的需求在此期间有所下降，但自动化阀门和配件的比例继续增加。

两种类型的需求概要在自动化应用程序中很常见。有些阀门完全在开关模式下工作，阀门只移动到一个结束位置。在控制模式下，监控管道中的流速以检测与设定值的偏差。当你考虑自动化成本时，涉及的不仅仅是配件本身的选择。执行机构的类型(手动、电动、气动或液压)也会影响自动化项目的成本。不同的组合会产生不同的投资、运营和能源成本。参加ACHEMA 2006的参观者将有机会参观一系列阀门和配件供应商提供的产品和解决方案。

与线性控制(阀门和滑块)相比，操作90°控制(襟翼和旋塞)所需的力更小，因此执行器可以更小、更便宜。

这里有一个实际的例子，它说明了“更便宜”的含义。2005年10月，一家大型化工厂的蒸汽裂解装置因技术故障中断了生产。安全系统的反应如预期的那样，原始气体被火炬燃烧掉了。问题的原因可以追溯到一个特殊阀门上的“执行器的非典型机械损坏”，由此产生的成本是巨大的。蒸汽裂解炉上的照明弹每燃烧一小时，该公司就损失数万欧元，而照明弹在几个小时后才熄灭。这是一个典型的例子，说明一个相对“便宜”的组件如何造成巨大的破坏。

在ACHEMA 2006上，生产商和用户肯定会想到一个话题。到2007年，德国的所有工业工厂都必须遵守欧洲法规(IPPC指令96/61/EC)和国家立法(空气质量等)。这会影响阀门主轴和外壳密封。成功的实施取决于密封部件的质量和现有阀门的状态(可能需要返工)。密封件的正确安装也很重要。其他措施，例如在压盖上使用圆盘弹簧，可在困难的主轴密封应用中提供额外的安全裕度。然而，与法规遵从相关的增量成本并非没有好处。正确的规划和实施可以延长使用寿命和维护间隔。

以单元为基础的解决方案的趋势在阀门行业也很明显，例如减压机和温度控制站。对于用户和工厂工程师来说，当子系统可用时，需要采购的组件数量将大大减少。供应商负责装置中安装的阀门、配件、管道等的详细设计，这些设计必须符合适用的法规和标准。供应商还负责认证并提供一套完整的文件。

对于作业者来说，在评估泵和配件时深入研究生命周期成本的潜在优势不仅仅是降低能源成本。较低的生命周期成本表明泵或配件与系统和工艺兼容，并且它们不太可能发生故障。有时有必要考虑替代方案，最近发表的一项研究声称，在某些情况下，新的解决方案可能是一项不错的投资。生命周期分析为比较不同的泵设计提供了良好的基础，可能存在相当大的差异。另一方面，对于由不同制造商生产的设计相似的泵，其生命周期成本不太可能有显著差异。

超过850家公司将在今年的ACHEMA 8号和9号展厅展示他们最新的技术和经过验证的设计。