فوائد تحويل مجمعات المياه باستخدام أنظمة مضخات المياه المتغيرة

في منتزه شليتر بان المائي في جزيرة جالفستون خارج هيوستن، يحب رواد المنتزه زلاجة ماسيف مونستر بلاستر التي يبلغ ارتفاعها 81 قدمًا، والتي تلتف وتنعطف وتنخفض لأكثر من 900 قدم. لا تقتصر متعة هذه الزلاجة على المتعة فحسب - بل تستفيد أيضًا من تكنولوجيا موفرة للطاقة تقلل من البصمة الكربونية للحديقة وتقلل من فواتير المرافق.

تقليدياً، تعمل النفاثات التي تشغل الضيوف صعوداً في ألعاب مثل ماسيف مونستر بلاستر بشكل مستمر وتضخ المياه دون توقف. وفي محاولة لتقليل تأثير النفاثات، أدخلت شركة WhiteWater خوارزمية خاصة موفرة للطاقة واستفادت من محركات التردد المتغير (VFDs) المتاحة بسهولة لضبط سرعات المضخة ديناميكيًا أثناء تشغيل اللعبة. هذا الانفجار الذكي يقلل من استهلاك الطاقة بأكثر من 50%.

تقول كيلي ويليامز، مديرة أنظمة منتجات WhiteWater، "يوفر النظام الجديد طاقة كبيرة من خلال زيادة سرعة المحرك فقط عندما تكون هناك حاجة إلى دفع الركاب إلى أعلى. "كما أنه يقلل من التآكل والتلف في المعدات الميكانيكية وهو أكثر كفاءة في استخدام الطاقة لأن المحرك لا يعمل باستمرار بسرعة قصوى محددة."

يعد Smart Blast من WhiteWater نظامًا خاصًا لركوب ألعاب معينة. وقد فاز هذا الابتكار بجائزة IAAPA Brass Ring لأفضل تقنية منتج جديد مطبق في الملاهي في عام 2016. لكن التكنولوجيا الأساسية - مضخات متغيرة السرعة (VSPs) - هي أنظمة جاهزة يمكن لأي مرفق ترفيهي أن يستخدمها لتقليل استهلاك الطاقة والمياه. يمكن تركيبها في عمليات الشراء الجديدة وتعديلها في المنزلقات القديمة وتركيبها في أحواض الأمواج.

يؤكد دان توماس، مدير تطوير المنتجات في ProSlide، قائلاً: "توفر المضخات متغيرة السرعة ومحركات التردد المتغير نهجًا تحويليًا لكفاءة الطاقة والاستدامة". "فالاستثمار في المضخات ذات السرعات المتغيرة أو محركات التردد المتغير يوفر التكاليف ويظهر الالتزام بالإشراف البيئي والإدارة المسؤولة للموارد."

توفير المال صديق للبيئة

تضخ معظم أنظمة التزلج على الماء بسرعة ثابتة. يقول ويليامز: "يمكنك فقط خنق المخرج". تقوم بعض المتنزهات بتركيب صمامات الفراشة لتقييد تدفق المياه، لكن ويليامز يشبه ذلك "بالضغط على دواسة البنزين والفرامل في نفس الوقت."

وعلى النقيض من ذلك، تعتمد أجهزة VFDs وVSPs على مغناطيسات مثبتة على دوار لتوليد مجال مغناطيسي ثابت. وهي تضبط سرعة المحرك لتتناسب مع الطلب وتتيح التحكم الدقيق في تشغيل المعدات.

ويوضح ويليامز قائلاً: "يمكنك الحصول على مزايا محرك التيار المتردد (التيار المتردد) من حيث كثافة الطاقة والموثوقية، بالإضافة إلى مزايا محرك التيار المستمر (التيار المباشر) من خلال القدرة على تغيير السرعة". "وهذا يؤدي إلى توفير كبير في الطاقة على مدى العمر الافتراضي للجاذبية."

تقدم أنظمة السرعة المتغيرة العديد من المزايا الإضافية أيضًا. فهي أكثر هدوءًا وتساعد في إدارة ذروة الطلب على الطاقة من خلال تقليل الارتفاع المفاجئ في استهلاك الطاقة. كما أن الأجزاء والأنظمة تدوم لفترة أطول لأن هناك ضغطًا أقل على موانع التسرب وعزم دوران أقل للمحرك وتيارًا أقل. المضخات نفسها تتآكل بسرعة أقل لأنها تضغط على مقاومة أقل. بالإضافة إلى ذلك، هناك حرارة أقل وغازات دفيئة أقل.

ويشرح توماس قائلاً: "إن التشغيل بسرعات أقل يقلل من الضغط على مكونات المضخة، مما يطيل من عمرها الافتراضي ويقلل من احتياجات الصيانة."

"يمكن أن تساعد المضخات ذات الترددات المنخفضة أيضًا في تنظيم تدفق المياه بكفاءة أكبر، مما يقلل من الهدر ويعزز استخدام المياه بشكل مستدام."

يقول ويليامز: "يمكن تعديل أجهزة VFDs ذات الترددات المتغيرة على كل منتج تقريبًا، من كل مورد، مع تقليل الطاقة بشكل فوري". "من خلال البحث عن طرق لتطبيق التكنولوجيا الجديدة على المنزلقات القديمة، يمكن للمتنزهات أن تجد فرصًا لتقليل استخدام الكهرباء من خلال التخلص من صمامات الخانق. وللمضي خطوة أخرى إلى الأمام، يمكن للمنتزهات تقليل استهلاكها للمياه من خلال تدوير المضخة إلى الحد الأدنى من التدفق عندما تكون نقطة الجذب في حالة خمول وانتظار الركاب."

مطارق المياه

من العيوب المحتملة لتركيب أجهزة VFDs هو أن ارتفاع الضغط يمكن أن يحدث عند استخدام مضخة واحدة لتزويد المياه إلى عدة فوهات أو حاقنات أو ألعاب متعددة. إذا تم إيقاف تشغيل أي من منافذ المياه فجأة أو تباطأ بشكل كبير، يدخل الهواء إلى النظام. عند إعادة تشغيله مرة أخرى، يمكن أن تحدث موجة صدمة ضغط أو "مطرقة مائية" عندما يصل الماء إلى المخرج مرة أخرى ويخرج الهواء من النظام. يمكن أن يؤدي ذلك إلى كسر الأنابيب وتلف موانع التسرب.

ويوضح ويليامز قائلاً: "لا تزال أجهزة VFDs مفيدة في التطبيقات المشتركة. "ولكن هذا يحد من قيمتها لأن الماء يجب أن يستمر في التدفق عبر كل مخرج. وهذا هو السبب في أننا نميل إلى التوصية بمضخة واحدة لكل فوهة في التطبيقات ذات المخرجات العالية."

النفقات الرأسمالية

على غرار العديد من الاستثمارات الخضراء - من المرشحات الموفرة للوقود إلى طلاءات الأسقف الانكسارية - فإن أكبر عيب في الأنظمة متغيرة السرعة هو التكلفة الأولية في كثير من الأحيان، والتي يمكن أن تكون أعلى بكثير من المضخات التقليدية ذات السرعة الثابتة. في حالة أنظمة السرعة المتغيرة، يعتمد تحديد هذه الوفورات على عدة عوامل، بما في ذلك حجم المضخات وساعات التشغيل وارتفاع البرج وتكلفة الكيلوواط/ساعة في المكان الذي توجد فيه منطقة الجذب المائي.

قد تكون حالة تركيب أنظمة متغيرة السرعة في أحواض الأمواج وركوب الأمواج أقوى. في مناطق الجذب هذه، تقوم المضخات بتوجيه الهواء المضغوط إلى غرفة الأمواج لدفع المياه إلى الأسفل وإنشاء أنماط موجية. يقول ويليامز: "لا تحتاج إلى تشغيل المضخة بشكل ثابت"، على الرغم من أن هذا هو المعيار في أحواض السباحة التي لا تحتوي على أنظمة متغيرة السرعة. "مع نظام VFD ونظام التحكم، يمكنك أن تقلل من سرعة المضخة. إنه توفير فوري في الطاقة. ستلاحظ انخفاضًا كبيرًا في فاتورة الطاقة الأولى."

"لقد فقدت عدد المرات التي أخبرني فيها العملاء، "لا أصدق أننا لم نفعل ذلك في وقت مبكر!" يقول مهندس الميكاترونكس في WhiteWater المتقاعد الآن كيث كامبين. "هناك حجة مقنعة جدًا لتعديل أحواض الأمواج بأجهزة VFDs."

على الرغم من هذه الوفورات، قد تتردد فرق الشراء في زيادة النفقات الرأسمالية. والأمر نفسه لا ينطبق على فرق العمليات. فغالباً ما تكون هذه الفرق مسؤولة عن التكاليف المتكررة، وبالتالي من المرجح أن تتبنى وجهة نظر مختلفة. ولهذا السبب، ينصح ويليامز بأن تكون فرق العمليات وفرق المشتريات في نفس الغرفة عند اتخاذ قرارات الشراء الرئيسية.