Vaikka pumput ja kestomagneettimoottorit näyttävät ulospäin tavanomaisilta, niiden avulla saavutetaan yli 20 prosentin energiansäästö pumpattua jätevesikuutiota kohti. Kun sähkö muodostaa pumpun elinkaarikustannukset lähes kokonaan, saavutettu kumulatiivinen hyöty on hyvin merkittävä.

Vaikka uuden polven kestomagneeteilla on ikää jo noin neljännesvuosisata, niiden suomat mahdollisuudet ovat vasta osittain käytössä. Rauta-neodyymi-boorimagneetit ovat antaneet esimerkiksi sähkömoottoreiden suunnittelijoille uusia vapauksia.

Kun moottorin roottori toteutetaan kestomagneetein, ei tarvita käämitystä taikka oikosuljettua häkkiä. Roottorihäviöt käytännöllisesti katsoen poistuvat, joten näin saavutetaan korkeampi hyötysuhde. Toisaalta tällainen moottori vaatii aina sähkönsyötön taajuusmuuttajan kautta.

Kestomagneettikoneiden ominaisuudet ovat erityisen hyvät pienillä pyörimisnopeuksilla, sillä moninapaisen kestomagneettikoneen ominaisuudet eivät huonone yhtä voimakkaasti kuin vastaavalla induktiokoneella. Tämä ominaisuus on mahdollistanut suoravetokäyttöjen rakentamisen.

Suoravedossa induktiokone ja alennusvaihde tai mahdollisesti aikaisempi tasavirtamoottori on voitu korvata suoraan käytettävän laitteen akselille liitetyllä kestomagneettimoottorilla. Kunnossapidon kannalta alennusvaihteen tai tasavirtakäytön poistaminen on selvä etu sekä huoltokustannusten että toimintavarmuuden kannalta.

Pidemmät huoltovälit

Myyntipäällikkö Tommi Suomela SKS Control Oy:stä muistuttaa, että sähkömoottorit käyttävät noin 65 prosenttia teollisuuden kuluttamasta sähköstä, ja sähkön osuus moottorin elinkaarikustannuksista on yli yhdeksän kymmenesosaa. Hankintahinta muodostaa vain 1-2 prosenttia kokonaiskustannuksesta, ja se on yleensä verrannollinen 8 – 12 viikon sähkönkulutukseen.

– Korkean hyötysuhteen moottoreilla on myös pienemmät huoltokustannukset, sillä ne käyvät yleensä viileämpinä. Tämä pidentää sekä käämityksen että laakereiden käyttöikää, ja jo 15 asteen pudotus käyntilämmössä kaksinkertaistaa laakerin voiteluvälin, toteaa Suomela.

Suomela kertoo myös, että EU ajaa eteenpäin direktiivejä, joiden avulla huonon hyötysuhteen sähkömoottoreja ei enää asenneta. Vuoden 2015 alusta 7,5 – 375 kilowatin moottoreiden on täytettävä hyötysuhdeluokka IE3 tai IE2-luokan moottoreiden syöttö pitää kytkeä taajuusmuuttajan kautta. Kahta vuotta myöhemmin rajoituksen piiriin tulevat myös 0,75 kW moottorit.

Pumppaamo on edullinen

Jätevesipumppaamoissa on huomattavia säästömahdollisuuksia, sillä moottorien käyntiajat ovat pitkiä ja käyntiaste siis korkea. Esimerkiksi tanskalainen Horsens Vand vaihtoi pumput ja otti niitä pyörittämään 750 minuuttikierrokselle suunnitellut, 75 kW kestomagneettimoottorit. Hyötysuhde parani vajaasta 86 prosentista yli 93 prosenttiin, ja säästöä koitui noin 34 MWh moottoria kohden. Säästöprosentti on 20,5, kun se mitataan kulutettuina kilowattitunteina tilavuusvirtaamaa kohden.

Ratkaisussa uusittiin kolme vanhaa pumppua Hidrostalin erikoispinnoitetuiksi ruuvikeskipakopumpuiksi. Niiden hyötysuhde on korkea muiden muassa erikoispinnoituksen johdosta. Kestomagneettimoottoreita pyörittää tähän käyttöön optimoidut taajuusmuuttajat.

Tyypillinen saneerauskohde, jossa saavutetaan nopea takaisinmaksuaika, löytyy myös muoviteollisuudesta. Ekstruuderi sulattaa ja pursottaa muovia putkiksi tai profiileiksi. Sula muovi pakotetaan suulakkeen läpi syöttöruuvilla, jonka pyörimisnopeutta säätämällä saadaan kulloinkin sopiva valmistusnopeus.

Tanskalainen Letbæk Plast uusi vanhan tasavirtakäytön 150 kW Leroy-Somer -kestomagneettimoottoriksi, jonka nimelliskierrosluku on 1800 rpm. Pelkkä energian säästö on 26,5 prosenttia ja siitä laskettu takaisinmaksuaika 2,2 vuotta.

Kunnossapidon kannalta oleellista on uuden moottorin parempi luotettavuus, joka poistaa tuotantokatkot lähes kokonaan. Vanhan tasavirtakäytön ongelmia oli muiden muassa hiiliharjojen vaihtotarve, joka seisautti valmistuksen ja aiheutti huoltotyöstä johtuvia kustannuksia.

Lauri Lehtinen, lehtinen.lauri@kolumbus.fi