水泵节能

水泵节能（共11篇）

水泵节能 篇1

1 立项背景和意义

火力发电厂中, 厂用电约占总发电量的8%~10%, 泵与风机的耗电量约占厂用电的70%~80%, 因此, 降低泵与风机的功耗对于提高电厂经济效益有很大作用。循环水泵的耗电量与季节和负荷都有关系, 对其进行变频改造, 既可以保证其有效地工作, 又可以保证其在低负荷和不同季节的最低功耗, 运用灵活、节能效果明显。

2 项目研究主要内容

循环水泵变频改造在德平热电厂的应用属首创, 全国大型火电厂对循环水泵变频应用安全性的质疑声较大均未进行循环水泵变频改造。对此, 德平热电厂专门组织技术人员对循环水泵变频改造进行充分研究, 全面确定改造的可靠性, 并利用施耐德公司成熟的高压变频技术和设备, 对电厂所有的循环水泵进行变频改造, 现全部运行正常, 循环水系统安全稳定, 节电效果非常显著。利用高压变频器对循环水泵电机进行变频控制, 实现了水量的变季节变负荷调节。不仅解决了春秋冬三季循环水量过大不能调节以致浪费厂用电的缺点, 而且因转轴转速下降后稳定运行大幅度提高了电机和泵转轴的寿命 (转速每下降5%, 转轴寿命提高100%) , 提高了系统运行的可靠性;更重要的是循环水系统灵活可控, 改善了系统的经济性, 节约能源, 为降低厂用电率提供了良好的途径。

2.1 节能原理

根据泵与风机的相似定律可知, 泵的功率与转速的三次方成正比, 即:

P1/P2= (n1/n2) 3

因此, 降低泵的转速, 泵的功率就会下降很多。比如说, 将循环水泵的频率由50HZ降低到40HZ, 那么功率:

P40/P50= (40/50) 3=0.512

即:功率就降低为原来的51.2%, 节能效果明显。

2.2 变频调速的基本原理及特性

异步电机的调速公式:

N=60f (1-S) /P

N:表示转速;f:表示频率;S:表示滑差率;P:表示电机极对数。

因此利用变频技术, 调整电机的供电频率, 使电机得到任意转速。

从电机的设计特性, 如单纯改变频率, 会造成严重的磁过饱和或转矩变软, 根据电机转矩特性以下可知只要在频率F变化时, 电压V跟踪变化, 保持压频比V/F为常数, 即可保证电机在变频调速的同时, 保证恒转矩输出。

2.3 循环水泵变频逻辑的修定

因循环水泵变频改造在德平热电厂的应用属首创, 逻辑修定无先例可寻, 而对变频运行逻辑的修定是循环水系统安全运行的关键, 是控制中的核心。在经过循环水泵变频试运的动态过程和系统化论证后, 德平热电厂技术人员提出以下逻辑并组态完毕。逻辑调试成功, 经多次试验, DCS控制可靠、简单。

(1) 顺启逻辑。1) 循泵高压开关合闸;2) 待变频器启动条件满足, 启动循泵变频器;3) 自动设定循泵变频目标值80%;4) 当循泵变频反馈值大于65%且循泵出口压力大于0.12MPa时, 开启循泵液控蝶阀。

(2) 顺停逻辑。1) 判断单元机组另一台循泵变频器是否已启动;2) 当另一台循泵变频器已启动时, 自动设定另一台循泵变频目标值95%。 (当另一台循泵变频器未启动时, 跳过此步骤) 3) 自动设定待停循泵变频目标值80% (当待停循泵变频目标值低于80%时, 跳过此步骤) ;4) 关闭待停循泵液控蝶阀;5) 待停循泵液控蝶阀关闭到位后, 停止待停循泵变频器;6) 待停循泵变频器已停止后, 待停循泵高压开关分闸。

(3) 循泵跳闸保护逻辑。一台循泵高压开关跳闸或循泵变频器跳闸, 任一动作时, 关闭液控蝶阀且自动设定另一台循泵变频目标值95%。

(4) 运行方式:单元机组双循环水泵变频同时运行。

(5) 循泵变频器反馈值低限设定。需在就地循泵变频器设定循泵变频器反馈值最低限为80% (40Hz) 。另注明:根据季节性环境温度的变化可适时修改反馈值最低限。单泵运行时变频70% (35Hz) 为最低连续回水频率, 双泵运行时变频60% (30Hz) 为最低连续回水频率。修改时不能低于循泵运行工况的最低连续回水频率, 并满足凝汽器热负荷。

2.4 节能效益

根据泵与风机的相似定律, 泵的流量 (Q) 、扬程 (H) 及功率 (P) 与泵的转速 (n) 有以下关系:Q1/Q2=n1/n2;H1/H2= (n1/n2) 2;P1/P2= (n1/n2) 3。

(1) 每台机组冬季一台循环水泵, 保证最低回水及真空的情况下, 变频频率最低可以40HZ, 按照变频调速的基本原理及相似定律可知, 改造后循泵消耗的功率为改造前的 (40/50) 3, 即51.2%, 每台机组改造前为冬季 (按三个月) 一台循泵运行耗功为:800×90×24=172.8万kwh (万度) 。

按一度电0.6元计算, 冬季节约至少: (1-51.2%) ×172.8=84.3264万kwh (万度) ; (1-51.2%) ×172.8×0.6=50.60万元。

(2) 每台机组春秋二季, 两台循环水泵白天最低频率可以是40HZ, 功率为改造前的 (40/50) 3, 即51.2%, 晚上频率可以是35HZ, 功率为改造前的 (35/50) 3, 即34.3%, 每台机组改造前为春秋二季 (6个月) 两台循泵运行耗功为:800×180×24×2=619.2万kwh (万度) 。

按一度电0.6元计算, 春秋二季节约:白天:619.2× (1-51.2%) ×2/3=224.8702万kwh (万度) ;晚上:619.2× (1-34.3%) ×1/3=151.3712万kwh (万度) ;白天:619.2× (1-51.2%) ×2/3×0.6=134.92万元;晚上:619.2× (1-34.3%) ×1/3×0.6=90.82万元。

春秋二季共节约:224.8702+151.3712=376.2414万kwh (万度) ;134.92224+90.82368=225.74万元。

(3) 因夏季根据气温条件, 节约效果不明显, 因此每台机组全年节约:84.3264+376.2414=460.56万kwh (万度) ;50.60+225.74=276.34万元。

(4) 另外, 因转轴的转速下降带来的寿命大幅度提高也能产生一定的节约效益。

3 解决的关键问题和创新点

循环水泵变频改造在德平热电厂的应用属首创。德平热电厂所有的循环水泵都进行变频改造, 现全部运行正常, 循环水系统安全稳定, 节电效果显著。利用高压变频器对循环水泵电机进行变频控制, 实现了循环水水量的变季节变负荷调节, 这一技术的实现在全国大型火电厂属于首次。不仅解决了春秋冬三季循环水量过大不能调节以致浪费厂用电的缺点, 而且因转轴转速下降后稳定运行大幅度提高了电机和泵转轴的寿命 (转速每下降5%, 转轴寿命提高100%) , 提高系统运行的可靠性;更重要的是循环水系统灵活可控, 改善了系统的经济性, 节约能源, 为降低厂用电率提供了良好的途径。

4 推广应用情况:

德平热电厂四台循环水泵已全部变频改造完毕, 现循环泵变频正常运行。

按一度电0.6元计算, 每台机组全年节约:84.3264+376.2414=460.56万kwh (万度) ;50.60+225.74=276.34万元。

按一度电0.6元计算, 两台机组全年节约:460.56×2=921.12万kwh (万度) ;276.34×2=552.68万元。

推广前景十分巨大, 经济效益显著。

摘要：利用高压变频器对循环水泵电机进行变频控制, 实现了水量的变季节变负荷调节。提高了系统运行的可靠性;更重要的是循环水系统灵活可控, 改善了系统的经济性, 为降低厂用电率提供了良好的途径。

关键词：循环水泵,变频改造,节能

水泵节能 篇2

水泵广泛应用于工农业生产和居民生活的各个领域，每年消耗在水泵机组上的电能占全国总电耗的21％以上。水泵也是造纸企业必需的辅助生产设备，如用于制浆供水、碱炉给水、燃煤锅炉供水等，是造纸企业的主要耗能设备之一。当前，造纸企业的水泵效率普遍偏低；泵组选型过大、运行控制方式落后。多数企业仍然采用定速驱动，水泵的流量主要通过阀门调节。受季节、气候、工作负载等诸多因素的影响，水泵经常处于较低负载甚至节流50％以上运行，由于存在节流损失及偏离高效区运行，能量浪费非常严重。因此，探讨造纸企业水泵节能的技术和方法，提高水泵的工作效率，对提高企业的经济效益和社会效益具有重要意义。

1、提高系统的效率

水泵装置的效率可表示为

η=ηb.ηd.ηc.ηg

（1）

式中：ηb—水泵效率，%；ηd —电动机功率，%；ηc—传动装置的效率，%；ηg—管路的效率，%。

由式（1）可见，水泵装置的效率受各个局部效率的直接影响，大小由他们共同决定。1.1提高电机的效率

开发使用节能电机，降低铜、铁损耗，节能电机采用损耗低，导磁性较好的磁性材料，同时还改进了结构设计及制造工艺来降低杂散损耗。另一方面，注意选型的配套合理，做好运行中的检查、维护、保养工作，这对提高电机的效率也很重要。1.2提高传动装置的效率

水泵与电机之间多采用V带（三角胶带）传动。保证V带传动的效率主要是保证胶带具有一定的转动包角和保持胶带合适的松紧度。运行一段时间后胶带发生塑性变形而伸长，导致包角减小和张力降低，此时要及时通过中心距进行调节。另外，由于带轮的加工误差，或者新旧胶带混用容易造成各根胶带的松紧不一，受力不均，降低了传动效率。因此，应选择加工精度高、质量好的带轮和胶带，更换胶带要做到一次全部更换。对于直接采用联轴器联接的水泵，其传动效率明显高于V带传动，但只有保证水泵与电动机之间的同轴度精确、连接螺栓松紧固定，才能进一步提高传动装置的效率。1.3提高管路的效率 管路效率受管径大小、管道长度、管道弯度和数量、进出水阀门型式的影响。水管的阻损失与管径的5次方成反比，因此，管径不宜过小，一般出水管的经济管径为 D=(0．65—0．80)√v，进水管的经济管径为D=(0.80—0.95)√v；管道长度和管道弯度及数量主要由工艺条件决定，管道越长、弯度越大，阻力越大。在满足工艺要求的前提下，应尽量减少管道长度，避免或减少采用弯管；进、出水阀门不宜选得太大，过大的阀门阻力过大特别是泵前后和干管上的阀门，因阻力过大往往消耗水泵2％～ 6％的动力。此外，及时做好阀门的检修和维护工作，保证运行中开启和关闭灵活、到位，也可减小水力损失。

2、合理选择水泵

水泵的类型和型号一般根据工作要求的流量和扬程确定。为了达到节能的目的，一是要注意选用节能水泵，二是要合理确定水泵的工况点。

3、提高水泵的效率

3.1 提高水泵的机械效率（1）减小轴承损失（2）减小填料函损失

①根据水泵的用途和工作场所选择适合的填料。②保持填料压盖合适的松紧程度。（3）减小水泵内部的摩擦损失

水泵内部的摩擦损失包括：①水流与泵体泵盖表面产生的摩擦损失；②水流与叶轮高低压两侧流道的表面产生的摩擦损失；③水泵内部各转动部件配合面之间的摩擦损失。减小摩擦损失对于前两项而言，若是零件表面粗糙度大，可进行先磨光后涂护，涂护按面积大小采用环氧树脂等易涂、耐磨材料做涂敷处理；若因汽蚀原因造成流道表面局部损伤，应先除锈再涂护，面积小时，可进行焊补、磨光处理。至于第三项，水泵内部各转动部件配合面关键是严把配件的加工质量关和装配质量关，确保有理想的水流流态，以降低水泵内部的摩擦损失。

3．2提高水泵的容积效率

水泵的容积损失主要体现在密封环间隙处的水量损失。若采取密封环结合面加镶钢圈，并加装“O”型橡胶密封圈等的处理措施，可明显提高密封效果，且比同型号密封环寿命大为提高，在提高水泵效率和降低维修费用方面效果显著。

3．3提高水泵的水力效率

水泵的水力损失是水流经过水泵的通道时互相撞击以及与过流壁面发生摩擦而产生的。提高水泵的水力效率主要途径是选择合适的工况点、提高水泵的抗汽蚀性能和抗磨蚀性能、减少过流部件表面的绝对粗糙度。降低粗糙度可通过在泵的通道内涂敷光滑涂层实现。

4、无功补偿节能

水泵常采用异步电动机驱动，异步电动机属感性负载，功率因数较低，且随负载变化。处于额定负载时功率因数较高，而轻载时功率因数较低，一般在0.2～0.85之间，能量损耗大。异步电动机的无功补偿，是指在保证电动机正常工作的前提下，通过补偿提高用电线路的功率因数，减少供电线路和变压器的能量损耗。平衡的三相三线系统的功率可表示为 ：

（2）

由式(2)知，在负荷功率P和电压不变的情况下，电流，与功率因数cosφ成反比，若输送同样的功率，则配电线路电阻的热损失与电流的平方成正比。因此，功率损耗与功率因数的平方成反比，即功率因数越大，功率损耗越小。

由于电机正常运行时所吸收的有功功率和无功功率都是通过配电线路输送的，为减少配电线路的无功损耗，可在电机端部加装电容器来改善功率因数。这样，作为感性负荷的电机所吸收的无功功率，可以由电容器所输出的无功功率得到补偿。无功补偿的节电原理如图2所示。图中Q为电感性负荷从电源吸收的无功功率，Qe为无功补偿功率，则电源输送的无功功率减少为Qt=Q-Qe，功率因数

由cosφ提高到cosφt，视在功率由S减少到St。一般补偿后功率因数在0．95 ～0．97之间。无功补偿以低压中型电机为主要对象，尤其适合经常处于连续运行的水泵电机，且电机极数越多，越能体现无功补偿的经济性。

5、速度调节

6、变频调速节能

常用的水泵节能调速方式有级串调速、变压调速、液力偶合调速和变频调速，而变频调速是最先进和应用最广泛的节能调速方法。

7、结束语

自来水厂水泵变频器节能改造分析 篇3

【关键词】自来水厂；水泵变频器；节能改造

根据相关数据显示：我国70%以上的发电总量都损耗在电动机上，水泵、风机占整个消耗总量的40%。通过电机变频能代替原有流量调节，平均每个小时可以节约300到400亿千瓦。在自来水厂中，变频器主要用来泵房取水、送水，除了节电，它还可以调整平滑取水的流量以及送水压力，进而满足供水工艺与制水要求。

一、自来水厂水泵变频节能原理

在大多数改建、新建的自动化水厂泵房中，都配备了变频器，在改善工艺的同时，进一步降低能耗。在这过程中，变频器控制方式与PLC、手动运行模式基本上一致，通过控制箱就能现场切换。在水厂泵房送水中，通过PLC自控系统以及PID调节，不仅能让变频器进行自动调速，还能保障恒压供水，即使在无人值守的泵房，也能进一步提高水厂生产效率与安全性。在变频器取水中，通过PID以及PLC调节，不仅能让变频器实现自动调速，还能让清水始终处于稳定的状态，在无人值守的泵房中，进行优质、高效的供水。在自动化水泵房控制设计中，通常由清水位控制送水泵房压力控制和变频器频率，通过改变送水泵房变频器工作状态，影响水压力，它清水池时间滞后影响尤为突出，同时还会絮凝池、平流池、滤池水流量对水位的影响也很大。因此，用清水池水位对水泵房机组节能的方法对节能改造没有太理想的效果。

负载转矩和转速的平方以正比例关系呈现是水泵的主要特点，同时，轴功率和转速的立方额成正比例关系。Q：Qo=n：no，H：Ho=（n：no）2，P：Po=（n：no）3，其中no为额定基准转速，n是运行转速，Ho是no的扬程，Qo是no的流量，H是n的扬程，Po是no的功率，同时P也是n的功率。对于现实中的泵负载，有一个和高低差具有实际联系的扬程，在变频运行或者调速中必须特别注意。

在实际工作中，运行点一般由管路对曲线进行阻挡，H到Q之间的交点对其也有重要作用。如：80%以上的运转点不会在C区域，而在D区域。同时，轴功率必须考虑相似的问题，也就是说工作点不能和立方曲线直接交叉。也就是说，在相同的转速下，扬程越大，流量降低的比例就会越大，当转速范围缩小到一定范围时，节能效果也会随之降低。

在转速节能效果控制与阀门控制中，如果自来水厂流量从1.0转换成0.5，在阀门控制中，利用关小阀门让相关曲线的阻抗由R1变成R2，此时的工作点也会从原来的A点移动到B点；如果使用的是转速控制，在同一阻抗曲线中，R1就会从A点直接移动到B点。在P到Q轴功率特性曲线不变的情况下，100%的阀门转速就会直接从A点移动到B点；在转速控制中，它会在实际扬程的控制功率上，從A点运动到D点，和阀门控制结果相比，它能得到相当于BD一样的节电。如果使用的是变频调速，由于实际扬程相对较小，所以轴功率会越来越接近曲线立方关系，此时调速产生的节能效果就会更大。

对于自来水厂的水泵，由于需要随时向供水系统补水，所以在不同的时段区域以及不同的季节，用水量存在很大不同，需要补充的系统和流量压力也存在很大差异。传统的节能方法是，调节扬程压力与节水流量，不仅浪费资源，流程也相当麻烦，需要较高的成本，同时还会造成大量的机械损耗。

二、自来水厂水泵变频器节能改造的工艺要求

在自来水厂水泵变频器节能改造中，变频器一般使用远程控制与本地控制相结合的方式进行。其中远程控制又包括压力负反馈和频率控制，一般频率调节都在0到50HZ之间。而直接频率控制和压力负反馈远程控制都有PLC进行选择，在运行过程中，也可以根据变频器具体的控制方式选择。本地控制是对面板进行的控制，控制方式调整成LOCAL；在频率调节时，通过手动频率控制，进而保障出厂压力与流量。在对自来水厂变频器改造中，为了保障改造质量，必须根据节能目标满足基本的节能要求，在这过程中，价格合理尤为重要；其次是水泵必须达到高强度的连续、可靠运转，进而保障系统由工频到变频，以及由变频到工频之间的转换，一旦出现瞬时停电现象，通过自动再启动的系统就能正常运行。

在某自来水厂水泵变频器中，该系统拥有三台水泵，并且每台电机容量都能达到75KW，一台作为备用，另外两台正常工作。具体情况如下：在三台水泵中，对其分别进行定速和调速运行，并且变频器智能作为一台电机的电源。所以每台电机的停止、启动都会相互相应，通过这种逻辑性电路控制，不仅可以保障电路切换，还能达到节能目标。

在外部接线以及变频器选型中，一般选用风机、水泵类专用的变频器，用PLC进行控制。在变频器接线中，水泵运行中的管压会直接影响水泵运行状况。如果管压高于0.8时，定速、变速、备用各一台；当管压低于0.64时，两台备用，一台变速或者定速；当管压低于0.52时，两台备用，一台作为变速。这三种情况都是根据管道流量以及压力传感器信号，通过函数发生器将其演变成控制信号，进而启动阀门与电动机。对于运行状态的电机，压力信号一般由三种不同的速度进行切换。

在变频器接线中，电机转向和电源相序连接没有直接关系，一般根据电机连接的方式达到电机转向。在这过程中，需要注意的是：电机端和电源端绝对不能反接，否则就会损坏变频器。对于电源开关、KM1接触器、QF容量则根据自来水厂水泵变频器具体要求选择。通过在变频器上安装功率表、电压表、功率因素表、电流表等模拟类电表，对电机进行细致的监控；对于CM、FWD、C1V1等继电器连接，通常使用灵敏度很高的微型双触点继电器。在频率设置中，可以根据流量、压力对其进行手动切换，为了转换功率因素，必须安装DK线圈，设置报警电路，一旦出现故障，通过声光就能达到报警效果。

结束语

循环水泵技改节能分析 篇4

随着电力体制改革的逐步深化,厂网分开和竞价上网成为必然趋势,发电厂改制为发电有限公司,成为独立核算、自负盈亏的经济实体。面对这一新形势,如何进一步深化发电厂的节能工作,是摆在每个发电企业面前的课题。在市场经济条件下,发电厂为了提高企业的经济效益,积极参与发电市场竞争,综合发电成本是企业的竞争能力的主要指标。发电厂节能工作的主要目的就是降低企业的综合发电成本,为企业获取最大利润。

其中循环水泵是电厂仅次于给水泵的耗电设备。因此,对循环水泵的改造不仅可以提高机组效率,同时可以降低厂用电率。对提高发电厂经济性有着举足轻重的作用。

循环水采用单元制供水的机组进行循环水泵的双速改造,根据季节的变化采用灵活运行方式,即在夏季,双泵高速运行;冬季,双泵低速运行;春秋季,一泵高速、一泵低速的运行方式。这样,既可以满足不同季节循环水流量的要求,又可以在环境温度较低的情况下起到节约厂用电、降低综合发电成本的作用。而鹤煤热电厂为供热机组,冬季从11月15日至次年3月15日共四个月为供热期,这段期间低压缸排汽量比较小,所以用来冷却排汽的循环水量就可以适当的减小,因此鹤煤热电厂循环水泵进行双速改造节能潜力比较大。

另外,由于我厂循环水未采用深井水,所以夏季气温高的时候就会出现由于循环水温高而使得机组真空低影响增加负荷的情况,因此,除了解决冬季循环水泵能量浪费的同时我们也考虑了循环水泵叶轮进行改造的可能性。为此我们专门与循环水泵生产厂家山东鲁能节能设备开发有限公司进行了联系,生产厂家根据我厂机组实际情况核算认为改造是可行的。

1 项目的确立

鹤煤热电厂总装机容量2×135MW机组,每组机动配置两台循环泵,其出口节门采用蝶阀,只有全开全关两个位置,冷却水流量的调节采用开泵台数进行控制,由于季节温差大,日常出现开一台流量不够,开两台流量过大的情况,既浪费大量电能又浪费水资源,致使厂用电率高,发电煤耗高,发电成本高,选择合适的调速方式对循环水泵进行节能改造成为当务之急。

目前,较为常用的改造方法有两种,即加装变频调节装置和对电机进行双速改造。

第一种:加装高压变频器对循环水泵电机转速进行调速控制。这种方法是要添加变频设备,设备的优点是调速作用明显,但费用投入大,施工工期长。

第二种:将循环水泵电机进行变极改造。这种方法是利用电机本身条件,将电机进行单速改双速,经验成熟且费用低、工期短,但带来的经济效益不如变频装置

上述两种改造方法都能做到对循环水泵的转速进行调控,保证在改造后的循环水泵的可调性能够提高,达到节能降耗的目标。

经充分论证和分析,针对鹤煤热电厂设备运行状况及工程造价等情况,认为第二种方法比较符合鹤煤热电厂实际,决定对两台机组给一台进行单速改双速的改造方案。

改造时对两台机组各一台循环泵电机进行了变速改造,同时将四台循环水泵的叶轮均进行了更换,在保证其他零部件基本不变的前提下,增加叶轮直径、优化进出口角度、增加通流面积,提高水泵的流量和压力。提高叶片的光洁度、减薄和优化叶片进口型线,提高水泵的抗汽蚀性能。

2 双速电机的应用原理

进行电机单速改双速改造,是利用电机原有绕组结构,在不更换定子绕组和不降低原绝缘等级的情况下,将电机原单一极相组接线拆开引出至附加接线盒中,通过改变电机内部绕组接线方式(在电机附加接线盒中进行极相组连接),形成750/600rpm两种转速,达到改变循环水泵转速的目的。

根据离心泵相似定律,在一定范围内改变泵的转速,泵的效率近似不变,其性能近似关系式为:

Q1/Q2=n1/n2,H1/H2=(n1/n2)2,P1/P2=(n1/n2)3

其中Q1.H1.P1.Q2.H2.P2分别表示在转速n1和n2情况下水泵的流量、扬程和所需的轴功率。

根据上述关系式,若将710k W 8P循泵电动机改为8/10P双速电动机,则电机在10极运行时,水泵流量为8极运行时的0.80倍,扬程为8极运行时的0.64倍,轴功率为8极运行时的0.51倍,相当于水泵流量减少20%时,电机输出功率可减少49%。因此,采用转速差不大的相邻极数的双速电动机驱动水泵,根据各季节水温的变化选择驱动转速,调节供水量,能有效的节约电能。

3 泵体改造方案

每机一台循环水泵电机改造为双速,即高速同步转速为750rpm,低速同步转速为600rpm,冬季供热最冷季节泵低速运行,以节省厂用电。

将两台机四台循环泵全部叶轮进行更换,提高夏季供水流量。改造后基本参数为:

在保证其他零部件基本不变的前提下,增加叶轮直径、优化进出口角度、增加通流面积,提高水泵的流量和压力。提高叶片的光洁度、减薄和优化叶片进口型线,提高水泵的抗汽蚀性能。

改进密封状况:针对泵的特点,在密封环部位加装密封条,减少内部密封泄漏,提高水泵的运行效率。

4 改造费用

循环水泵不锈钢叶轮,单价13.5万元,共计54万元。

双速电机改造,单台7.5万元,共计15万元。

焊条等辅材费用总计1万元,工程安装及人工费10万元,工程总费用为80万元。

5 成本回收周期

改造总费用大约80万元,根据经济效益分析可知循环水泵改造后年收益约190万余元。回收周期为80÷(190÷12)=5.05

综上所述,改造全部投资费用80万元,五个多月即可收回全部投资。

6 循环水泵技术改造后的经济性分析

提高机组真空前后经济效益对比机组改造后从运行情况来分析可知,由于冬季机组真空已经相当高,故不做考虑。而在5-9月份期间,由于四台循环水泵叶轮均进行了更换,使得循环水泵增加,提高了凝汽器的冷却效果,机组循环水回水温度明显下降,可达到2-3℃,同时,机组真空比改造前同阶段相比平均提高0.9KPa。使得机组效率有了很大的提高。

根据135MW火电机组参数变化对煤耗影响的情况看,机组真空每变化1KPa对煤耗影响为3.7g,鹤煤热电厂全年平均负荷为120MW,由此可以算出循环水泵改造后由于真空提高节省的标煤量。

5个月总运行小时:

5×30×24=3600小时,

每小时两台机组共发电量:

120000k W×2=240000k W,也就是两台机组每小时发电为240000度。

综上可知,这五个月共节煤量(折合为标煤)为:

3600×240000×3.7×0.9=2877120000g=2877.12t

7 结束语

新型节能污水泵综合性能探讨 篇5

新型节能污水泵综合性能探讨

一、前言 目前,工业上已成功应用的密封形式有油膜密封、机械密封、干气密封等,各种形式有其独特的优点和缺点,同时又各自有其特定的应用范围.机械密封以其材质多样、耐腐蚀、性能优良可靠等优点仍广泛应用于石油、化工、炼油、造纸、化纤以及制药等行业.但机械密封由于在设备运行过程中旋转件之间的摩擦以及摩擦副对密封介质的搅拌作用等都会产生一定的`热量,促使了密封环及端面之间的流体膜温度升高,当密封环及端面间流体膜的温度过高时就会影响密封件的正常工作,甚至造成密封面的热裂、腐蚀、泡疤或变形,从而加速了机械密封的损坏和频繁的检维修,极大地制约了装置的平稳生产.

作 者：李海潮 Li Hai-chao 作者单位：中国石油化工股份有限公司洛阳分公司刊 名：通用机械英文刊名：GENERAL MACHINERY年，卷(期)：“”(12)分类号：X5关键词：

水泵节能 篇6

【关键词】数据中心；空调系统；水泵变频；节能减排

前言

据工业和信息化部于2014年发布的《关于2011年以来我国数据中心规划建设情况的通报》：255个在规划建设的IDC的设计PUE平均为1.73，同时，据行业估计，美国的IDC行业耗费了其国内发电量的2%，中国的IDC行业耗费了本国发电量的1.5%，是典型的“电老虎”。因此，革新IDC设计模式、降低IDC能耗和运营成本，已经成为数据中心行业相当现实和迫切的课题，同时也是一个影响国家产业转型升级、实现国家可持续发展的关键课题。

中央空调系统作为数据中心的专用制冷设备，承担着调节机房环境温湿度，保障IT设备稳定运行的重任，同时也是主力耗电设备之一（约占总体能耗的30%-40%）。因此，开展中央空调节能改造，即确保机房供冷正常，又可减少能耗、压缩电费成本，创造双赢的局面。

一、中央空调水泵变频节能理论分析

由于空调系统设计多以夏季最大冷负荷设计且留有余量，数据中心IT负荷也存在业务逐步增加、波峰波谷等影响热负荷大小的因素，这造成不同时期、不同发展进程中，实际热负荷与空调系统输出冷量之间存在差值，在空调传统配置状态下形成电能浪费[1]。因此，中央空调系统均有一定的节能空间。

目前数据中心空调主机和末端精密空调大部分采用智能化设备，能实时根据负荷情况调整冷量输出，一定程度上实现节能控制，但水循环系统（水泵）按初期额定流量、压力配置下，当实际负荷低于设计预期时，绝大部分时间运行在低温差、大流量情况下，造成空调主机和水泵能耗的浪费。通过调节冷冻水泵的频率（转速），节约低负载时水系统的输送能量，可达到理想的节能效果。

水循环系统中重要的耗电设备为水泵，改变水系统的输送能量亦主要靠调节水泵的转速，由于水泵类负载的转速与转子的频率成正比[2]，因此对水泵系统进行变频控制即可达到节能效果，分析如下。

交流异步电动机的转速公式为：，其中n为转速，f为频率，s为转差率，p为极对数。水泵属于平方转矩负载，即转矩T与转速n的平方成正比，即，而电机轴的输出功率，由此可见，当电机的转速稍有下降时，电机功率损耗就会大幅度地下降，耗电量也就大为减少。

二、中央空调水泵变频改造设计思路

考虑到投资成本和实际运用效果，本次对南方某数据中心中央空调的冷冻水泵进行变频改造（图1、2、3），利用温度传感器、数模转换模块、控制模块、变频器等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，根据冷冻水的供回水温差、压力，以温控为主、压力流量为辅，利用变频技术在线调整水泵电机的转速，在满足机房制冷的需求下使冷冻水泵做出相应调节，以达到节能目的。

方案设计关键点如下：

1）综合考虑在不同空调冷负荷情况下空调主机和变（工）频冷冻水泵开启情况，控制策略应使冷冻水水泵具备自动和人工两种模式下启动、轮换和停止功能，确保空调系统供冷充足、节能高效。

2）本次使用变频节能装置的最低频率应满足每栋机楼最远端机房空调（或供水最不利端）扬程及流量要求，因此需有效地布放温度和压力传感器，制定控制策略以及设置相关阀值，确保整栋机楼供冷正常。

3）每台变频器控制的装置可以人工或自动选择在工频模式和变频模式下运行，即在变频模式故障时可自动转为工频运行。

4）变频器控制系统并联在现有启动控制系统上，两者间有电气连锁及机械连锁，当变频器启动某一台水泵工作的同时，相应的旧启动主电路将被切断，禁止其启动工作，反之亦然。

三、中央空调水泵变频改造效益分析

此数据中心空调系统配置中央空调主机4台（1300RT*3+800RT*1），冷冻水泵6台（75kw*4+55kw*2），实际运行1300RT主机1台、冷冻水泵1台，系统冗余量较大。变频改造前后节电情况如表1所示，测试时间为2015年4月2日。

根据本期变频改造完成后的实测数据，在当前机楼负荷下变频水泵较原水泵功耗下降约53%，并且机房末端供冷不受影响，节能效果理想。按全年将一半时间2台冷冻水泵变频运行，一半时间3台冷冻水泵变频运行，以每台冷冻水泵运行时平均频率可降至45Hz计算，本次变频改造每年节约电费约为35万元，预计一年收回投资成本，效益可观。

四、结束语

本次数据中心中央空调水泵变频改造在不影响空调系统正常供冷的前提下，通过对冷冻水泵进行有效控制，实现水泵的变频节能、高效运行。

参考文献

[1]陈建东.中央空调系统水泵变频节能技术的应用分析[J].制冷技术，2006，4：12-14.

[2]黄建恩.空调系统冷冻水循环水泵变频运行的节能机理[J].节能技术，2005，3（2）：139-142.

作者简介

工业风机水泵的节能潜力 篇7

关键词：工业风机,水泵,节能潜力

0 引言

风机水泵在我国的机电、电力、石化方面有着重要的应用, 其使用效率也在逐年不断增长。从目前情况来看, 我国拥有各种的工业水泵为2500 万台, 每年耗电达到了1300 亿k Wh;工业风机有800 万台, 每年耗电为700 亿k Wh。这些耗电占到了全国每年发电量的30%。工业风机、水泵的浪费率在大大的提高。随着国家节能环保意识的增强, 加强风机、水泵的节能效率成为我们应该重点考虑的问题。21 世纪是我国战略重点实施的新时期, 是加快经济形式转变的关键时期。工业节能要把节约意识放在首位, 加快“两个转变”, 建立“三个机制”目标, 优化管理资源配置, 有效的提高能源的利用率, 加大技术支撑, 采取新兴工艺, 以促进人员向着多元化的方向发展, 取得更大的经济效益, 在更大程度上推动全国经济向着低浪费、高产值的方向转变, 取得最大的节能效益。

1 工业风机水泵发展概况

目前, 随着我国工业体系的相对完善, 各种形式产业的群体也相继出现。在工业生产中, 风机水泵的使用频率不断增多。就目前我国使用风机水泵现状来看, 我国拥有2700 万台的风机和水泵, 在这些设备当中, 有一些还属于原始的成分, 没能够随着科技的提升而不断的更新, 在这种情况下, 每年的电力设备所耗费的电能就高达300 亿k Wh, 而系统电能的综合利用率只有40%, 水泵的利用率为30%。

此外, 作为工业体系中最重要的工具, 风机、水泵中有75% 是在超负荷运行。有一些由于缺乏相关的规范条件以及造型, 因此在使用的过程中出现的问题比比皆是。加上某些工业布局以及相关控制不到位, 使得一些企业不规范化的操作仍在运行, 这些都加大了电能的浪费。

在一些温带内陆性气候的地区, 由于其温差较大, 因此造成的电力利用问题也非常多。在某一工厂, 风机达到了1000 多台, 但是其电能消耗确实10000 万k Wh。之后, 他们不断的探求温度变化规律, 加强管理, 合理的分配好班次, 以保证在实施一些保温措施之后, 使电力能源消耗有所减少。加强科学管理, 能够促使风机水泵拥有非常大的节能潜力。

2 工业风机水泵管理和经济运行状况

工业风机水泵耗费的电量非常大, 为了更好的提高经济和生产效益, 有效的节约能源, 就需要加强科学管理, 有效决策。这不仅是企业目前加强管理的内容, 同样也是企业参与竞争的重要环节。科学管理能够采用较少的投入而得到较大的收入, 具有一定的宏观指导作用。电能平衡的过程就是在电能的使用过程中, 实现了从输入到转换、传输到达终端的整个过程。使用科学合理的方式进行分析, 能够准确的找出电能的利用程度, 在某个阶段找出节能点。

例如, 一家企业起初风机系统的电能综合利用率只有40%, 水泵使用率为30%, 这是远远达不到国家的标准的。在技术支持和改造下, 企业的电能综合利用率提高了10%, 在这种情况下, 有效的节电110KWh。

还有相关的企业从科学管理方式出发, 在经济方面提高了投入, 技术方面也加大了提升, 开设了节能委员会, 专门针对节能这一问题开展业务工作, 形成了多层的节能网。在使用设备的过程中, 巧妙的避开了使用高峰期, 能够通过调荷节能用电, 从而使谷峰有所提高。从改造后的节电来看, 已经达到了33 万k Wh, 节约煤约为8.5t。

3 工业风机水泵调速技术分析

目前, 我国有69% 的工业风机水泵采用的是变量运行的方式, 其中有75% 的设备可以调速运行。在这种情况下, 可以看出节能的潜力非常大。在电机调速中采用的是变极对数, 通过改变转差率和改变电机频率来实现。这种调速方式具有高精度、效率高、节能的性能, 在电机的使用中尤为重要, 一般情况下, 节能可以达到20% 以上。由于调速技术具有一定的效益, 因此在我国被列为了重点的推广项目。

4 采用新技术中的节能潜力

风机在运行的过程中, 我们应该充分的保证风量、风压在一定的范围之内。为了更加有效的改善风机的运行, 从整体上加大系统的使用效率, 在这种情况下, 应该采取相对经济的调节手段来保证风机的容量和外界的负荷相匹配。在风机的进风口可以通过增加设备, 来避免直接进入所造成的大的损失。如果进口处叶栅角度有所变化, 那么进口管道处的截面积也应该相应的发生改变。

风机、水泵与其转速的三次方成正比关系, 可以得出其流量与转速之间的一次方成正比。因此, 在流量低速转动时, 轴功率就会大幅度的出现下降, 其额定功率通常会下降20% 到45%。目前, 通过使用导管开度来调节输出转速。在调节器控制下实现运程电控。当前这一技术已经得到了广泛的运用, 在增强风机、水泵的转速方面具有大的作用。

5 结语

要想真正提高工业风机水泵的节能潜力, 就必须加强科学管理, 不断加快技术改造, 加大创新投入, 提高人们的素质。只有这样, 才能提高人们的节能意识, 全面规划风机水泵的运行力度, 从而促使风机向着一个节能、安全的方面运行, 在更大程度上实现工业风机水泵的创新性发展。

参考文献

[1]于丽萍.工业风机水泵的节能潜力[J].江西能源, 2000 (01) :26-28.

[2]詹辉铭.恒运热电厂电气节能减排的技术研究[D].华南理工大学, 2012.

[3]韩继成.工业风机水泵的节能潜力[J].山西能源与节能, 1997 (02) :36-38.

新型节能高压水泵和高压风机 篇8

在能源冶金和化工工业, 使用的高压水泵和高压风机一般都是容量大耗能多和不停地运行的设备。这些设备如采用有效的节能措施, 对降低生产成本、缓解电力供应的紧缺都有一定作用。现先从高压水泵说起。它们都是多级离心式水泵。其内部构造是由多级离心叶轮安装在同一轴上, 用外壳分隔并串接多级离心式叶轮于一个壳内。它的横断面上半部如图 (1) 所示。

水流从水泵进水管导向叶轮入口, 经叶轮旋转力作用下向外流入外壳, 转弯后再导向下级叶轮进口。如此逐级地流过去。最后经出水管引出。水流在整个水泵内流经外壳固定部分的通道是急转弯, 而且截面不断扩大和收缩。水流经过要遇到很大阻力, 消耗不少能量。能量消耗随流速的增快 (容量增大) 和叶轮的级数增多而迅速增加。要使高压水泵降低能耗达到节能效果。就要对造成内部损耗的水流阻力损失尽可能减少。办法是将这段通道改为蜗壳型旋流, 避免急转弯和扩大收缩通道, 使水流经时速度均匀, 并利用进口蜗壳使水旋流利用它的动能降低进口能耗如图 (2) 所示。

新型水泵每级叶轮出口的外壳截面成蜗壳型。水流经叶轮外径周缘向蜗壳流动时, 沿四周导向上方出口斜接入下级叶轮进口蜗壳。水流经出口和进口蜗壳速度基本均匀。两者之间没有急转弯。从流体力学观点来说, 这样的通道水流经过时阻力最少。内耗的降低提高了水泵的经济性能。换言之, 在相同条件下新型水泵需用的功率比目前的水泵所用的功率少。级数多流量大时尤为显著。这样改进外壳造型就能使高压水泵节能是比较容易做到的事。

高压风机就不像高压水泵以多级离心式高压水泵占绝对多数。它整体效率低, 是由于它叶轮提升压力因气体密度小在离心力作用下能产生的风压低, 而级间连接阻力大。这两者之间的比例远较高压水泵为高。它的经济性比不上大小各种高压风机。如活塞式风机, 罗氏风机和轴流涡轮风机等。以多级离心风机与涡轮风机作比较, 就单级叶轮而言, 两者的经济性能相差不远。但串接而成高压风机之后。两者的效率差距变大。串接级数越多差异越大。这主要是涡轮式叶轮串接时上下级之间很少能耗损失。它串接拾数级之后其效率仍较要达到同样风压而只串接几级的离心式风机的效率为高。其实, 高压涡轮式风机制造困难、造价高、运行条件要求严只是它的经济性能较优越而得到普通使用。因此提高多级离心式风压机的经济性能不但是现有风机节能需要, 也为它广泛得到应用而创造条件。

提高串级离心压风机效率与提高串级高压水泵采用相同的途径-尽量降低级间连接通道对气流造成的阻力。通道要造成流线型。考虑到风机单级提升压力有限, 高压风机因出口压力高而要串接成拾多级以上时。新型离心式压风机应如 (3) 图, 结构紧凑而合理。

多级离心式压风机的叶轮依次分别交错地安装在两根平行轴上。两轴以相同的旋转方向转动。这两轴可以用齿轮箱与电动机连接或分别由两个电动机带动。前后级蜗壳是对称地前后排列。也就是说前级气流由下方流入次级时, 次级气流由上方再流入下一级。这样气体流过多级离心式压风机的立体通道是近似一螺旋曲线。其流线短而无急转弯如 (4) 图所示。

气体密度对离心式压风机的出力有密切关系。叶轮转动图1图4使气体流经后提高的压力与密度成正比例。从第一级开始, 如进口通道阻力稍有增大就会使吸入气体密度降低而使这级提升压力有所下降。另外, 随着级数的增加, 每级气体的密度逐渐增大。后级提升的压力比前级大。考虑到以提高气体密度以促使风机压力进一步提高, 可以加装入口抽气增压器其系统。

这样系统的运行特性与活塞式压风机或罗氏风机相似。流量很少时出口压力可以提升很高。它的应用范围十分广宽。从小流量高压力到大流量中等压力这广宽范围都可使用。

前面所说的是新型高压水泵和高压风机的节能效果。现在再谈利用新型高压风机与涡轮机配套成燃气轮机发电以加快发电设备的制造与安装问题。燃气轮机作为中等容量的动力已开始广泛用于大型轮船上。它的优点是比蒸汽轮机成套设备从制造和安装总的工作量较少。即投资少见效快。作为目前大容量汽轮机发电设备的补充措施, 燃气轮机是比较理想的设备。目前它不能普遍应用于发电设备主要是它的运行成本高, 燃料费用大。要提高其经济性能先要提高其内热效率。方法是提高压缩空气的压力和燃烧后的温度。其次是提高综合热能利用。由于它的排气温度高可以利用余热加热成蒸汽供发电或供热用。现在着重就提高压缩空气的压力而采用新型离心式高压风机作为燃气轮机配套用的空气压缩机作说明目前燃气轮机都是采用涡轮式空气压缩机。由于它单极提升压力十分低, 目前已经串接到二三十级之多。要进一步提升压力从制造方面已相当困难, 且由于压力进一步提高, 其后段级间泄漏损失增大, 其经济性将迅速下降.采用新型高新式高压风机就容易解决这问题。其结构如图 (5) 。

有关变频水泵节能问题的分析 篇9

1 水泵变频调速技术原理

有关变频调速技术的运行原理, 主要根据交流电动机的运行原理, 与其转速关系密切相关, 公式分析如下:

在该公式中, f代表水泵电机运行过程的电源频率 (Hz) ;p代表电机中的极对数。只要对电动机的定子绕组电源频率进行均匀化的改变, 就能够实现电动机同步转速的平滑改变;电动机的转速缓慢, 轴功率就会随之降低, 同时电动机的输入功率也有所减少。

2 水泵变频调速系统的设计

当前, 我国水泵节能系统中应用变频调速技术, 主要处于开环状态之下, 也就是通过人为操作方式, 遵循外界条件变化、工艺变化等, 对变频器的频率值进行更改, 以达到调速目标。在变频调速系统中, 可主要包括调节器、压力测量变送器、变频调速器以及控制对象四大部分;对于该系统的控制过程, 首先利用压力测量变送器, 测量水管的出口压力, 将该数值转换为标准的电信号[1];其次, 利用调节器与事先设置的控制指标进行对比, 发现其中存在的偏差;最后, 通过调节器将该偏差值进行运算与调节, 获得调节信号。系统设计要点如下:

2.1 水泵的高效区运行

1) 有关水泵的选择, 一般在高效区使用, 避免出现大马拉小车的浪费现象;

2) 水泵运行呈曲线模式, 也就是说, 随着流量的不断增大, 扬程有所降低;同时注意控制水压力的波动性, 确保出流稳定, 更利于节能技术的落实;

3) 结合管网的水力计算, 实现选泵的优化, 确保在高效区稳定运行。在计算水泵运行相关参数时, 应考虑到水泵在长期运行中叶轮产生的磨损, 提高安全系数的适用性;但是选泵不能过大, 否则可能造成低效运行, 耗能量增加;

4) 如果调速泵处于额定转速下工作, 则应处于水泵高效运行的末端。由于选择调速泵时主要参考秒流量数据, 则工作点就是符合秒流量的工况点, 但是在管网中涉及秒流量的时间非常短暂, 大多水泵处于低于设计值的工况下运行[2]。如果水泵的工作点处于高效区的末端位置, 那么水泵就可实现高效、稳定运行, 达到最佳节能效果。

2.2 多台泵组运行

一般情况下, 离心泵在高效区运行, 流量范围处于1-0.5Q之间;但是以实际运行情况来看, 水量的变化受到不同因素的影响, 因此呈现不均匀状态;那么在设计变频调速泵组过程中, 就应充分考虑这一实际问题, 才能确保水泵的高效、稳定运行;经大量实践经验表明, 选择若干大小不同的水泵, 采取并联运行方式, 是一种效果良好的方法, 在用水量较少的情况下, 可采取小泵和气压罐联合供水模式[3]。

2.3 水泵的优化配置

1) 在用水量并不大的情况下, 可以选择1台工频泵、1台变频泵、1台备用泵三台轮换的方式, 每台泵按照60%的设计流量进行选择, 这样就可确保高效运行阶段与低需求运行阶段的优化配置;

2) 如果需要应用集中供水模式, 则精确计算用水量, 采取大泵与中泵联合运行的模式, 同时也要采取小泵和气压罐的组合供水模式。在运行过程中, 根据用水量的实际情况进行调整, 避免出现“大马拉小车”现象, 实现低效运行目标;

3) 在冷却塔补水运行中, 供水遵循一定规律, 因此基本不会出现零流量供水状态, 应用变频调速泵组, 主要根据冷却塔台数, 采取一工一备、两工一备等方式。

3 水泵变频调速技术的应用

一般情况下, 水泵调速涉及到减速问题, 如果应用变频调速技术, 那么原本采取工频状态下设计的电机或水泵, 其运行参数将面临较大变化。另外, 定速泵、管路特性曲线等也会对变频调速运行产生影响, 如果出现超范围调速现象, 将难以实现节能目标[4]。因此, 即使应用变频调速技术, 也不能无限制地进行调速, 一般变频调速不得低于额定调速的1/2, 具体数值根据实际情况确定。

1) 定速泵的影响作用

从理论上来看, 在水泵调速的高效区运行, 主要在工频高效的左右端点位置, 处于抛物线中间区域;如果水泵运行的转速有所降低, 则泵的效率也随之下降, 如果运行的工况点超出了区域, 则不适宜采取调速节能方式。

2) 水泵工艺的影响作用

凝结水泵变频改造及节能分析 篇10

1 凝结水系统存在的问题

1.1 凝结水系统

司家营铁矿热电车间所用6MW机组凝结水泵为石家庄工业水泵厂制造的3N6卧式离心式泵,流量30m3,扬程62m;凝结水泵电机为六安江淮电机有限公司制造,额定功率15k W,电压380V,额定电流29.4A,转速2930r/min。凝结水系统运行时,两台凝结水泵一台运行,一台备用,凝结水经凝结水管道上水调节门调整后经低加系统进入除氧器,根据凝结水量的大小及凝汽器液位的高低,启用备用泵和调节凝结水再循环门,以保证机组的正常运行和防止凝结水泵发生汽浊。凝结水系统如图1所示。

1.2 凝结水泵运行存在的问题

凝结水泵采用工频定速运行时,通过调节凝结水母管调节阀开度调节进入除氧器的凝结水的流量。该调节方法仅仅是改变通道的流通阻力,而凝泵的输出功率并没有改变,随着负荷的变化,调节门的开度一般为30%~90%,运行凝结水泵电流为22~26A,可见凝结水泵未在额定负荷下运行,长期处于节流状态,使得厂用电率较高,浪费了大量电能,增加了运营成本。司家营铁矿热电车间除了承担公司用电工作外,还为司家营铁矿、研山铁矿提供低压蒸汽,因此受外用蒸汽负荷影响较大,热井水位一直不稳定,主要依靠凝结水再循环门调节水位,操作频繁且备用泵时常因液位高而联锁启动,不仅对电机损害较大,也造成凝结水流量变化较大,给汽机的稳定运行和操作带来很大不便。

2 变频改造技术方案的选择和实施

2.1 方案的选择

凝结水系统共有两台凝结水泵,因此有两种改造方案可选:

(1)“一拖一”改造方案,就是每一台凝结水泵配置一套变频装置和工频装置,两台变频凝结水泵系统在电气变频环节上相互独立。每一台凝结水泵可以独立实现工频/变频两种方式的切换,两台泵的工作方式可一致。正常运行时,一台凝结水泵变频运行,另一台凝结水泵变频方式下备用。

(2)“一拖二”改造方案,就是利用凝结水泵冗余运行的特点,两台凝结水泵共用一套变频装置,另分别配置一套工频装置,保证仅有一台凝结水泵处于变频运行状态,而另一台只能处于工频状态下。正常运行时,运行凝泵采取变频运行方式,而备用的凝泵处于工频方式备用。

“一拖一”方案凝结水泵运行方式简单,两台泵倒换运行时切换方便,事故情况下发生倒换对机组影响小,安全性高,但是改造成本较高;而“一拖二”方案改造成本低,但是在工作方式变换和凝结水泵倒换时操作比较麻烦,事故情况下安全系数相对降低。

2.2 方案的实施

车间通过对机组凝结水系统和凝结水泵运行方式的分析,考虑到两台凝结水泵属于一用一备的运行方式,且需定期切换,为了控制改造成本,用最少的投资实现最大的节能效果,采用了一台变频器带两台凝结水泵运行方案,即“一拖二”自动变频/工频切换控制的方案。

根据凝结水泵电机的额定功率、转矩要求以及泵类负载的特性,选用ABB变频器ACS800-01-0020-3,利用DCS系统进行变频调速。其变频器电气原理图如图2所示。

系统中QF为高压开关,其中QF5和QF6、QF6和QF8、QF5和QF7、QF3和QF7、QF4和QF8之间存在电气闭锁和DCS逻辑闭锁关系,防止变频器输出侧和电源0.4k V侧短路,并可保证最多有一台凝结水泵处于变频运行状态。具体闭锁关系如下:

(1)QF5与QF7、QF6与QF8存在电气闭锁和DCS逻辑闭锁,可保证两台凝结水泵不能同时投入变频。

(2)QF5与QF6存在电气闭锁,可防止母线0.4k VⅡ段和Ⅲ段长时间连接,同时也可以避免两台凝结水泵同时处于变频运行模式的问题。

(3)QF3与QF7、QF4与QF8存在电气闭锁和DCS逻辑闭锁,可保证同一台凝结水泵只能处于工频或变频运行状态,可防止变频器输出侧和电源0.4k V侧短路。

(4)当1号凝结水泵处于变频状态时,即QF5、QF7合闸,QF3分闸,若变频故障,则QF1联锁分闸,可避免联锁启动同台凝结水泵,且在变频故障未确认前,变频器无法启动;当1号凝结水泵处于工频状态时,若变频器故障,则QF1不会联锁分闸。2号凝结水泵控制逻辑相同。

2.3 逻辑方案

选择变频器“一拖二”的运行方式,就要求在同一时间内,最多有一台凝结水泵处于变频运行状态。以1号凝结水泵为例,工频逻辑控制方案如图3所示。

1号凝结水泵变频逻辑控制方案如图4所示。

2号凝结水泵逻辑控制方案与1号凝结水泵逻辑控制方案一致。该方案中,1号凝结水泵变频备妥和2号凝结水泵变频备妥不同时为“1”,工频/变频启动条件均在手操器界面上显示,当条件满足时,方可启动运行。凝结水泵手操器面画如图5所示。

凝结水泵手操器分为变频和工频两种,启动条件有如下逻辑关系:1号凝结水泵变频启动条件与1号凝结水泵工频启动条件不同时为“1”;1号凝结水泵变频启动条件与2号凝结水泵变频启动条件不同时为“1”;2号凝结水泵变频启动条件与2号凝结水泵工频启动条件不同时为“1”。

图5画面显示1号凝结水泵变频运行时,4个手操器的状态,其中1号凝结水泵工频手操器和2号凝结水泵变频手操器不能操作,2号凝结水泵工频手操器可以操作。

凝结水泵控制画面如图6所示,机组负荷为4800~5100kW,凝结水泵变频为81%,电流为16.97A。

3 变频改造的节能效果

凝结水泵采用变频方式运行后,节流损失大幅减小,保证了凝泵运行的经济性,对1号凝结水泵改造前后相应负荷运行下日耗电量数据进行比较(见表1),可以看出节能效果非常明显,且负荷越低节电率越高,节能效果越好。

凝泵工频/变频状态下随机组负荷变化的日耗电量的变化趋势如图7所示。

抽凝机组的平均负荷率为70%,即平均发电功率4200k W,平均每年利用时间为5520h,年节电约为3.3万k Wh,按电价0.49元/度计算,年可节约1.6万元,不到一年即可收回改造投入费用。

4 结语

司家营铁矿热电车间对其凝结机组的凝结水泵进行变频改造,利用变频调速装置使凝结水泵在变工况时始终处于最佳运行状态,通过调节变频调速装置的输出频率改变电机的转速来满足负荷工况变化的需求,大大提高了运行效率,不仅避免了机组低负荷时凝结水系统因节流造成的损失,而且降低了厂用电率和煤的电单耗,减少了发电成本,获得显著的节能效果。

摘要：针对火力发电机组凝结水泵能耗高、效率低等问题,提出采取“一拖二”自动变频/工频切换控制的方案进行变频改造,取得了良好的节能效益。

关键词：凝结水泵,变频改造,逻辑方案,节能

参考文献

[1]吕刚,严春豪.凝泵变频改造节能效果分析[J].江西电力,2007,(5):44-47

[2]张文海,姚志国.变频一拖二方案在600MW汽轮机组凝结水泵上的应用[J].电力勘测设计,2006,(3):46-49

凝结水泵变频改造与节能分析 篇11

为了提高凝结水泵的生产效率、降低能耗以及系统的综合可靠性, 凝结水泵变频调速控制技术。

1系统主回路控制方案

一拖二手动旁路柜: (见图1)

基本原理:

一拖二手动系统成套设计方案如下:

基本原理:它是由六个高压隔离开关QS41、QS42、QS43、QS51、QS52、QS53组成。其中QS41和QS51, QS42和QS52有电气互锁;QS42和QS43, QS52和QS53安装机械互锁装置。

如果两路电源同时供电, M1工作在变频状态, M2工作在工频状态时, QS43和QS51、QS52分闸, QS41、QS42和QS53处于合闸状态;M2工作在变频状态, M1工作在工频状态时, QS41和QS42、QS53分闸, QS43、QS51和QS52处于合闸状态;如果检修变频器, QS43和QS53可以处于任一状态, 其它隔离开关都分闸, 两台负载可以同时工频运行;当一路电源检修时, 可以通过分合隔离开关使任一电机变频运行。

变频装置有过电压, 过电流, 欠电压, 缺相, 变频器过载, 变频器过热, 电机过载等保护功能变频。

2凝结给水与除氧器液位控制

当机组停运, 仅作为机组冷却用水, 需要凝结水量较小, 凝结水泵变频给定最小值设定为15HZ, 调节挡板关至0%, 此时凝结水压力为0.3Mpa, 满足机组冷却要求。

正常凝结水泵变频运行时, 调节阀门全开, 根据除氧器液位需求, 除氧器液位功能控逻辑进行PID运算, 改变凝结水变频器频率, 维持除氧器水位正常。

凝结水泵频运行时, 控制系统自动选择另一逻辑控制方式, 仅仅依靠除氧器液位的高低变化来控制凝泵给水调节阀开度, 也就是常用的三冲量调节方式。

当变频故障跳闸时, 工频联动, 调节阀自动关至40%, 运行人员根据现场情况调整。

3节能效果分析

已知电机及负载参数如表1

变频改造前

目前已知电机运行电流约为18.5A, 阀门开度40%

变频改造后

变频运行时, 水泵轴功率:P1=Q×H×ρ/ (102η1)

其中:Q———流量 (m3/s)

H——扬程 (m)

ρ———输出介质密度 (kg/m3)

η1———泵工作点的效率

电机耗电功率 (η2为电机效率、η3为变频器效率) :

按照年运行时间7200小时计算则单台凝结水泵年节约电量325055kwh

年总节电量为650110kwh。

结束语

直接节能收益:经过我公司分析, 使用高压变频器后凝结水泵节电率约为25.7%, 两套凝结水泵装置年总节电量为650110 kwh (按照年运行时间7200小时计) 。