水泵系统节能改造

水泵系统节能改造（共11篇）

水泵系统节能改造 篇1

1 前言

唐山不锈钢有限责任公司动力车间供水系统拥有水泵400余台, 其电耗在车间电能消耗中占有很大比重, 水系统目前存在“大流量、低效率、高能耗”的状况, 按最佳工况运行原则, 建立专业水力数学模型, 准确找到最佳工况点, 并提出最佳匹配方案。然后, 结合工业循环水系统经济运行原则, 充分考虑不利工况点, 按最佳运行工况参数定做“高效节能泵”, 替换目前处于不利工况、低效率运行的水泵, 消除因系统配置不合理引起的高能耗。安装相应自动控制系统, 水泵根据生产负荷变化运行, 达到最佳节能效果。

2 水泵能耗高原因分析

2.1 水系统设备原始设计及选型方面:

一方面, 水系统原设计流量、扬程存有一定富余度, 其设计值高于目前实际运行工况;另一方面, 水泵本体设计参数等存在一定富余度, 两方面导致水泵配备电机功率较高。如没有变频设备等调节流量、压力的变化, 只能靠调节阀门开度进行流量调节, 造成富余能量耗在机械损失上, 电能浪费现象严重。

2.2 水泵本体结构设计原因导致效率较低:

水泵在运行过程中有一部分能量损失, 其中包括机械损失、容积损失和水力损失, 机械损失是指水泵的轴套密封摩擦、轴承摩擦、叶轮表面与液体摩擦等。部分水泵制作加工不良, 水泵运行效率往往低于额定值, 有些达不到规定的流量和扬程指标, 许多较为落后的水利模型, 仍应用于水泵制造中, 直接导致水泵效率的低下。

2.3

水泵具体选型不当, 水泵本体效率不高, 即使在高效区间内运行, 效率也很低。

2.4 由于泵现场安装汽蚀余量大于泵设计汽蚀余量 (NPSHa

泵运转产生汽蚀使泵过流部件遭到腐蚀破坏、叶轮内液体的能量交换受到干扰和破坏, 水泵性能下降, 流量-效率曲线下降。

3 水泵节能的几种方法

3.1 根据设计富余度, 合理进行改造, 重新选择水泵运行方式。

我公司1580轧钢水泵房轧机净环系统, 共有水泵三台, 运行方式为全开。其中单台泵额定流量为1170m3/h, 三台泵全开流量可达3300m3/h, 远大于系统需求流量2500m3/h。而开两台水泵, 一方面不能满足流量需求, 另一方面电机存在过流现象。所以改造之前, 一直通过调整阀门开度来控制流量, 造成净环系统电耗较高。改造后, 对电机、水泵重新进行选型, 由原来280kW电机更换为400kW电机, 运行方式改为开二备一, 节能效果如下:净环供水泵电机由三台改为两台, 经计算, 节电率达到28.16%。

3.2 对因设计、制作原因导致效率较低的水泵, 运用“量体裁衣”的方法进行重新选型, 根据具体的使用条件选用高效、节能水泵。

改造之前, 对每台水泵进行一段时间的数据检测, 从而最终确定改造方案, 确定改造水泵类型。下表为我公司部分水泵房改造涉及的设备, 从表中可以看出, 改造前后, 能耗明显下降。

3.3 利用多元流理论对配用大功率电机的水泵叶轮进行改造

利用多元流对水泵叶轮改造后, 水泵压力、流量及其它性能没有大的变化, 完全能够满足生产的需求。在叶轮改造的技术上, 只是对水泵叶轮进行了改造, 改变了原有的进出方式, 并没有改造其它的水泵部件及结构, 对水泵的机械性能没有损坏, 因此, 在机械方面也是可行的。在保证正常生产的情况下, 利用一个多月的时间对4台上塔泵 (型号:600S47A, 流量2880m3/h, 扬程39米, 轴功率400kW, 配用电机型号:YKK450-6-6, 额定功率400kW, 额定电压10kV, 额定电流30A) 分别进行了改造。改造后, 水泵电流明显降低, 由原来25A左右, 降至现在的17.5A左右。水泵的性能没有明显的改变, 完全能够满足工艺要求。

3.4 对水泵本身效率较低的, 重新进行选型, 节能效果明显

我公司转炉浊环上塔泵原配置水泵为立式自吸泵, 配置电机为160kW, 运行效率低, 平均效率只有40%左右, 电耗较高。目前选用卧式离心泵, 吸水管道采用抽真空方式, 配置电机只有37kW, 而且完全能够满足生产需求, 其节电效果明显, 平均节电率达到76.5%。

3.5 采用变频器调节, 降低水泵用电

由于1580轧机系统生产节奏不断变化, 造成其供水系统的水量、水压也在不断变化, 当1580轧机正常生产时, 生产节奏较快, 需要整组水泵满负荷运行, 以保证其所需的水量、水压;当1580生产不连续时, 生产节奏较慢, 就不需要整组水泵满负荷运行, 可能需要一台泵满负荷运行, 一台泵半负荷运行, 这时如果通过变频器调节水泵电机转速, 就可以达到降低水泵负荷的目的, 以免水泵长期在憋压状态下运行, 对设备造成损害。

1580层流侧喷中压泵组, 运行方式为开一备一, 当层流过钢时, 其喷水阀门打开, 当不过钢时, 其喷水阀门关闭, 阀门关闭时间大约为5分钟, 阀门开启时间大约为3分钟。其流量、压力变化较大, 对其加装变频后, 节电效果明显。节电率平均达到54.7%。

3.6 采用合理水泵管理手段, 确保水泵安全稳定运行。

(1) 注意水泵轴承温度, 与外界温度差不大于35℃, 轴承部位最高温度不高于75℃, 超过规定值, 须停泵检查原因。

(2) 填料室漏水以10-20滴/分为正常, 当填料磨损时, 适当压紧填料压盖, 若磨损过多应及时更换, 降低机械磨损。

(3) 润滑轴承用的钙基润滑油的数量, 以占轴承体空间的70%为宜。

(4) 定期检查联轴器部件, 注意电机轴承温升。

(5) 对水泵进行定期检查, 叶轮与密封环间隙过大时应更换叶轮或密封环。

(6) 运转过程中如发现噪声或其他不正常声音时, 应立即停车, 检查原因, 加以消除。

(7) 不得任意提高水泵转速, 但可适当降低转速使用。

4 结束语

水泵的节能降耗, 关键是保证水泵尽量在高效区运行。因此, 我们要加强基础管理, 对水泵设备进行勤维护、勤保养、勤检修, 保持设备的高效稳定运行, 从而减少无谓的能耗。

参考文献

[1]黄维贤.循环水泵节能技术研究与实施.2007

[2]程旭.循环水泵的节能改造.1998

[3]周梦公.工厂系统节电与节电工程[M].北京:冶金工业出版社, 2008:2.

水泵系统节能改造 篇2

采用新型高压大功率电力电子器件、直接“高-高”方式的高压变频器，具有体积小、效率高、结构简单、运行可靠等特点，变频器装置采用不可控24脉冲移相整流和全控器件进行开关调制，具有很高的输入侧功率因数、优良的调速性能和转矩控制性能。高压变频器通过改变电动机运行频率，在很宽的转速范围内进行高效率的转速调节，可以取得很好的节电效果，在风机和水泵的节能改造上已经得到广泛验证。

国电双鸭山发电厂3、4号机为210MW火电机组，和3、4号机组配备有6台6kV/570kW灰浆泵电机，电机型号JS512-8，额定电流69A，额定转速730r/min。其中，6#灰浆泵是二级泵，和5#灰浆泵配合使用。在安装变频器之前，6#灰浆泵是根据前池液面的高度决定启、停电机。这样就存在两方面问题:一方面为了适应生产工艺要求，需要每天根据前池液位和冲灰管的需要不断切换、启停电机，前池液位高度得不到很好控制，而且频繁工频启动电机对电机造成很大冲击; 另一方面存在节流损失，造成电能的浪费。为了进一步优化灰浆泵运行工况，节省电能，所以对6#灰浆泵电机进行高压变频改造。

6#灰浆泵电机在高压变频器改造之后，通过调整6#灰浆泵变频器的运行频率(电机转速)来调整前池液面的高度，这样5#灰浆泵可以一直在最佳效率下工频运行，从而减少了操作6#灰浆泵开关的分合次数，减小了电机工频启动造成的冲击，进一步优化了生产工艺，并且节省了电能。

2 灰浆泵运行工艺和变频改造技术方案

2.1 6#灰浆泵运行情况及变频改造技术方案

(1) 在灰浆泵运行现场，变频器到电机之间的高压电缆经常发生单相对地放电或单相直接接地的情况。在这种情况下，要保证不能损坏变频器，并且变频器要能发出报警停机信号以便现场人员及时处理。因此，要求变频器输出能承受单相接地的能力，相应变频器的输出滤波器电容中性点不能直接接地，而是需要通过电容接地。

(2) 由于6#灰浆泵属于二级泵，所以在启动6#灰浆泵变频器运行之前，5#一级灰浆泵通常已经在运行，将会推动6#灰浆泵电机运转，变频器相当于飞车启动。所以变频器启动时需实时检测电机运行频率，根据该运行频率带动电机启动。

(3) 6#灰浆泵变频运行要求能对前池液位高度闭环控制，自动调节电机的转速。

(4) 由于灰浆泵运行时，在前池液位很低的时候有可能造成负荷过大甚至堵转的情况，因此要求变频器有过载能力以及过流保护措施。

综合上述因素，从目前国内、外主要的两种高压变频器拓扑结构中，选择基于IGCT的三电平中性点箝位的拓扑结构。三电平拓扑结构具有以下优点:开关功率器件数少、IGCT开关电流大、过流能力强、结构简单、可靠性高、适合负载冲击较大的应用场合。

在控制方面，灰浆泵前池液位设置压力式水位传感器，将测量得到水位高度信号，变换为4～20mA标准信号，由电流环接口送给变频器; 变频器计算出当前水位与控制水位之间的偏差，通过变频器内置的数字PID调节器改变变频器的输出频率，调节电动机的转速，进而控制灰浆泵前池液位的高度。

2.2 三电平中点箝位电路原理结构图

基于IGCT的三电平中性点箝位的高压变频器结构简单，主体由整流器、逆变器和滤波器组成。如图1所示，整流器采用24脉冲不控整流，由移相15°的24 脉波移相整流变压器和四重三相整流桥构成，这样可以满足对输入端的电流谐波要求，

直流环节由共模电抗、IGCT保护及充电限流电阻和直流电容(C1、 C2)构成。

三电平逆变器由di/dt吸收电路(由阳极电抗及嵌位电路组成)和12个IGCT组件构成的三电平逆变桥组成。

三电平结构的变频器需要拖动6kV电机，所以变频器直流母线电压需要10kV。实际运行时，两个处于关断状态的功率组件需要承受10kV的电压，这样每个组件要承受5kV。在主开关功率器件IGCT工作耐压只有4.5kV的条件下，需要采用两只串联的方式组成一个功率组件。

变频器内置输出滤波器由三相滤波电抗(La、Lb、Lc)和三相滤波电容(Ca、Cb、Cc、Cn)构成。滤波器使变频器输出到电机的电压和电流波形更加接近正弦波，而不需要电动机降容使用。

高压变频器内部采用无熔断器结构，电路的主保护主要由保护IGCT来实现，其动作时间在μs级。

2.3 新一代高压变频器控制系统的改进

我公司第一代变频器采用工控机进行信号处理，控制的实时性得不到保证。由于变频器要采用优化的PWM控制算法控制电机，需要主控系统控制器具有更高的运行速度和处理能力、更大的存储器和外部信号处理端口、具备浮点运算的能力。因此，新一代的变频器控制器选用浮点数字信号处理器DSP和大规模集成电路的 FPGA相结合的方案，DSP主要负责采集的信息和运算处理，FPGA根据处理结果转化为相应的控制脉冲，控制实时性大大提高。图2是新一代高压变频器主控板的硬件框图，它与第一代控制器相比，更能适应高性能的矢量控制算法的要求。

3 II期6#灰浆泵高压变频器现场调试运行和节能分析

3.1 变频器系统的控制调试

灰浆泵的流量是根据机组的负荷大小和冲灰工艺需求控制的，水流量的变化较大，有时呈阶梯状特性，水位波动比较大。水位压力式传感器需要选择合适的测量点，否则会因为水池内水流因素和水面波动引起测量的不稳定性。经过现场测试，选择了水流变化不大的靠池壁位置。经过调试，建立了一个合适的模型和PID控制参数，通过闭环跟踪水位变化，稳定控制前池液面的高度，优化了生产工艺。

另外，变频器还可以选择运行在开环状态，通过电厂DCS信号控制变频器的输出频率。

3.2 变频器节能分析

II期6#灰浆泵进行变频改造的一个重要原因是节约电能。电机变频运行节能的原理在许多资料均有论述，这里不做讨论。通过II期6#灰浆泵的工频旁路运行和变频运行的实际数据来说明变频的节能效果。

根据以上数据，采用变频运行后，24h可节约电量9380-6360=3020kWh。采用变频器后节能32%。由以上实际运行数据可以看出:电机变频运行不仅满足了工艺要求，同时能节约大量电能。经过几个月的连续运行，II期6#灰浆泵的变频改造后，节能效果显著。灰浆泵属于火电机组的公用设备，年运行时间长，可以为电厂节约15～30%左右的能源。

4 结束语

水泵系统节能改造 篇3

摘要：本文通过对空调环泵系统循故障原因的实例分析，论证了循环水泵的合理选择和变频控制系统的应用是空调系统正常运行和节能的关键，并对空调系统变频改造的经济性进行了计算，论证了其可行性。结果表明改造后的经济效益显著，为今后空调系统的节能改造提供可靠的依据。

关键词：节能降耗；变频控制；水泵选择

1、概述：

济南某单位办公楼，建筑面积14300㎡，总高度38.6m。空气调节方式为冷热源加风机盘管和新风装置。夏季制冷采用单效溴化锂中央空调机组，设计流量300m3/h，冬季采暖采用市政蒸汽，经换热器转换为热水，与夏季制冷共用一套动力、循环系统，冷热系统以阀门作为转换。

机组及换热设备选定后，通过招标，确定上海某品牌循环水泵2台，型号：FWG200-400（I）C，配用45KW电机，流量320 m3/h，扬程32m，一用一备。2006年夏机房设备投入使用，不久即发现冷冻水循环水泵电机噪声较高，发热较大。售后建议关阀门节流，但噪音大、发热高未曾有效改善。随后的使用过程中，电机轴承磨损率偏高，历经多次维修之后终于在2010年两台泵连续出现叶轮破损和一台泵的泵体爆缸的事故。

经实地测量，电机正常运行时电流高达116A，而铭牌标注正常电流为84A，电流超标38%，因而发热过高，致使电机部件维修量偏大。经技术人员分析，排除其他可能原因，确定主要是选用的水泵扬程过高，水泵在正常工作时的无功功耗偏大，致使水泵噪音加大，严重偏离最佳工况；阀门节流虽然能增加泵体的压头损失，满足泵的扬程设定，但也使水泵泵体承压过大，加上冷热媒介的季节性转换，缩短了泵体的使用寿命，最终使泵体爆缸，造成重大损失。

2、节能方案的确定

本节能改造方案，根据使用单位的要求，其一，要合理确定扬程，选择水泵，确保水泵在最佳工况下工作。其二，采用节能降耗的变频技术，响应国家节能减排的号召。其三，出于谨慎考虑，节能改造范围不包含冷却水循环泵和冷却塔，但在控制装置上预留接口。

1）、水泵选择：一般来说，冷冻水循环水泵是在闭式回路中工作，处于系统回水的静压力作用之下，与开式系统相比，泵工作时应该比较省力，循环水泵的压头仅消耗在克服制冷机或热交换器管道及附件、用户散热器等设备的阻力上，其公式如下[1]：

其中：H为水泵的扬程 单位：m H2O

1.1为安全系数

H1：制冷机或者换热器的压力损失

H2 ：管路系统的压力损失，选取最不利循环管路计算

H3 ：室内末端即风机盘管的压力损失

经现场实际勘测和准确计算后，最终确定扬程为23.6 mH2O。在考察多家水泵之后，确定选用采用节能专利技术的上海熊猫机械集团的abbd轴冷系列卧式离心循环泵，型号：AABD 200-315B，配用电机30KW，扬程24m，效率78%。

2）、根据已有的制冷机的日常运行负荷状况和采暖期的相关数据，采用当前先进的模糊控制+PID变频控制系统，通过适时调节制冷机出水温度及供回水温差和循环水泵的变频调速来实现节能降耗。根据相似定律，以不同转速运行的同一台水泵，满足下列公式[2]：

这三个公式表示同一台水泵，当转速n 变化时，其它性能参数将按上述比例关系而变，式中：

Q0、H0、N0—泵在额定转速n0下的流量、扬程和轴功率；

Q1、H1、N1—泵在转速 n1下的流量、扬程和轴功率；

显然，通过调节用电频率，会引起电机输出功率非线性的显著变化，使节能成为可行。由于目前空调系统设计时常对循环水系统考虑较多的满负荷余量，一般按现场最大冷量需求量来考虑的，其冷却水泵，冷冻水泵都是按单台设备的最大工況来考虑的，在实际使用中有90%多的时间，冷却泵、冷冻泵都工作在非满载状态下[3]。近几年来，以模糊控制+PLC精确调节为主导的变频调节方案显示了较大的优越性，因而得到越来越广泛的应用。根据负荷变化的反馈信号经PID调节与变频器组成闭环控制系统，输出相应的电流频率，使循环泵的转速随负荷变化，实现了整个空调系统在运行期间的节能降耗。以下为相关的理论节电数据（表1）：

表1：水泵转速与节电的关系表

水泵转速与节电的关系表

转速n（%）频率f（Hz）温差⊿t（%）扬程H（%）轴功率P（%）节电率（%）

100501001001000

90451118172.927.1

80401256451.248.8

70351434934.365.7

60301673621.678.4

50252002512.587

可见，水泵转速下降10%，节电率达到27.1%，节电效果非常显著

图1：控制系统架构图：

图2：水泵控制原理图：

要注意的是，制冷与供热的控制参数应分别设置。由于夏季制冷与冬季采暖负荷不同，对于通过末端的流量和压力要求也不同。该方案在保证末端设备冷、热水流量供给的情况下，分别确定一个变频器工作的最小工作频率，将其设定为下限频率并锁定，变频循环水泵的频率调节是通过安装在回水主管上的温度传感器检测回水温度，再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减，当回水温度高于设定温度时频率无级上调最大达到50HZ。反之频率无级下调最低达到最低运行频率。

3）、通过变频改造，中央空调系统实现了以下特点：

a、采用变频器闭环控制，可按需要进行软件组态并设定温度进行PID调节，使电机输出功率随荷载的变化而变化，在满足使用要求的前提下达到最大限度的节能。

b、由于降速运行和软启运，减少了振动、噪音和磨损，延长了设备维修周期和使用寿命，减少了维修维护工作量，并减少了对电网冲击，提高了系统的可靠性。

c、系统具有各种保护措施，使系统的运转率和安全可靠性大大提高。

d、变频调速闭环控制系统与原工频控制系统互为互锁，不影响原系统的运行，且在变频调速闭环控制系统检修或故障时，原工频控制系统照样可以正常运行。

浅谈企业水泵系统节能改造应用 篇4

水泵系统广泛应用于食品加工、化工、农业、机械和医药等各工业领域和商用领域中。据统计:水泵系统耗电量约占到全世界发电量的20%和工业系统用电量的25-50%。与发达国家比, 我国没有改造的泵类产品效率平均比国外低3-5%, 整个系统效率同比低20%左右, 有很大节能潜力。根据全生命周期成本理论, 水泵系统设备采购费用占其全生命成本的小部分, 而能源和维护成本占其在15-20年生命周期成本的绝大部分。大量研究和成功案例表明:应用系统方法对水泵系统进行优化, 达20-50%节能效果。

2系统概况

企业现有包括浆泵和计量水泵等在内共57台水泵, 总装机容量1166k W, 全年用电量249.11万k Wh, 其中计量水泵单台容量不大, 总数不多, 节能改造经济性不高。浆泵单机功率132k W, 主要用于配料输送, 受工艺不同输送有变化, 另外企业生产量根据市场需求而不断变化。实际运行中实际扬程和流量有调节余地。

3系统节能潜力分析及改造方案

对平方转矩负载运送流体, 存在以下关系: (1) 流量与转速一次方成正比; (2) 压力与转速的二次方成正比; (3) 轴功率与转速的三次方成正比。当降低水泵电机的转速, 流量也同比例下降, 但功率却以转速的立方迅速下降。关系如表1。

即:Q∝N;M∝N2;P∝N3;其中:Q—流体的流量;N—叶轮、水泵的轴转速;M—轴转矩;P—轴功率。

因此可以得出对于水泵进行节电改造, 除可使系统在经济合理的状态下运行、产生节电外。对于部分扬程允许的系统, 可以采用多泵代替单泵或较多的泵代替较少的泵运行, 以达到节能的目的。例如, 当一台水泵全速运行时, 假设输水量为1000m3, 电机每小时耗电30度, 而用两台以25Hz运行的水泵运行, 输水量仍然就是1000m3, 但每小时耗电量变为:30× (12.5/100+12.5/100) =30×25%=7.5 (度) , 是单台水泵运行时耗电量1/4。再如:系统需要每小时1500m3输水量, 这种情况在改造前只有开启两台水泵, 这时每小时耗电60k Wh, 而两台变频泵以37.5Hz运行, 输水量为1500m3, 这时每小时耗电量仅 (75/100) 3×2×30=25.3 (度) 。由以上可知, 通过改变运行模式可以节电。

该公司的浆泵实际运行时, 其泵管道系统的进出浆的压力足够满足生产工况的实际需要, 而该纸浆泵实际运行时为50Hz, 为工频的最高速, 由此产生节电空间。根据纸浆泵运行时纸浆水系统的特定压力要求, 可适当降低管道系统纸浆水的压力, 以符合生产工况为前提, 寻找最理想压力控制点, 亦即合理降低纸浆泵的转速, 从而达到节能目的。

针对现供液控制方式存在的问题, 经过分析认为采用智能控制变频调速技术对纸浆液泵进行节能改造, 根据生产情况进行132k W纸浆液泵智能调节是最有效、最节能的方式。S型智能节电装置就是以其浆管道系统的进出浆水压力为控制依据, 对浆泵电机进行智能控制, 使纸浆泵系统始终运行在最佳的智能控制状态, 从而达到节电的目的。系统改造方案如图1。

通过在浆液泵上加装S型智能节电装置, 把浆液出水总管压力作为控制对象, 压力变送器将纸浆液出水总管的压力转变为电信号送给PID智能调节器, 与压力设定值比较, 并根据差值大小按既定的PID控制模式进行运算, 产生控制信号送变频调速器, 通过变频器控制电机的工作频率与转速, 从而使实际压力始终接近设定压力。采用压力恒定控制技术后, 使纸浆液出水总管压力稳定, 既能使泵工作状态满足工况要求, 又能时时输出最经济功率。采用压力恒定控制技术后, 纸浆液出水总管压力稳定。另外, 智能节电器将压力设定在“实际值”±0.005﹪Mpa, 并保持恒压工作状态, 其中可自由按工况要求在“实际值”的上下限间设一个压力值。本方案设计有工频与节电有切换功能, 并保留原有的控制系统, 因此设计是安全可靠的。

结语

设备改造调试完成后, 在同等工况条件下, 在节电状态和非节电状态下连续测试2天, 分别记录用电量并进行比较, 得出平均节电率约18%, 改造方案达到了良好的效果。因此对存在类似工况的生产企业, 值得推广对水泵进行节能改造, 实现节能降耗, 有良好社会和经济效益。

摘要：本文是在对上海某纸业有限公司进行调研的基础上, 根据水泵系统的实际情况进行了测试和分析, 找出系统存在的节能空间, 提出可以提高系统运行效率技术改造措施, 达到降低水泵能耗、提高系统运行效率的目的。

关键词：水泵系统,变频调速,节能

参考文献

水泵系统节能改造 篇5

【关键词】循环水泵选配；应用节能技术；问题与对策

循环水泵选型错误是一个普遍存在的大问题，由于各供热企业和热电厂循环水泵的现状几乎都一样，因此很少被人们发现和重视。这是供热行业中电能浪费最严重的地方。按目前全国总供热面积十八亿平方米大略推算，每年至少多耗电能价值四十亿元以上。全面纠正循环水泵选型错误是供热行业以及各发电厂刻不容缓的大问题。如果能迅速在全国供热行业和热电厂开展一个调换循环水泵的技术措施，将会给国家节约大量电能。其选型的主要错误是：水泵扬程过高和多台泵并联运行的传统理念，致使电耗超过实际需要，甚至高出数倍。产生错误的原因是多方面的，经归纳分析主要有以下几方面：

1.确定水泵扬程的设计与实际需要相差太大

循环水泵扬程与实际相差太大，其主要原因是设计人员的“宁大勿小”的心理促使他们在套用有关设计规范时，全部采用“上限叠加”的作法，最后再乘一个安全系数造成的。还有的根本不做水力计算，而是套用类似的设计；或按照自己和别人的习惯不负责任设定的；甚至还有一部份对供热基本知识都不清的人，把楼房的高度也加到循环水泵扬程中造成的。当水泵扬程超过实际需要时，在运行中就会造成水泵出口阀门无法开大，否则电机就会过载，同时使电能大量浪费。

正确确定水泵扬程的办法是：应根据实际情况认真的进行水力计算，而不是硬套规范。可用以下几种方法：一是如果设计资料齐全，可在正确选择运行参数的基础上，进行详细的水力计算来确定。二是如果原供热系统正在运行，或有历年的运行记录，可根据各处压力表的读值推算出各部分的阻力损失，以此做参考校核水力计算结果，以确定水泵扬程。其中：热源总出口压差即为外网的总阻力损失、锅炉或换热设备进出口压差即为此设备的阻力损失；水泵进、出口压差即为该水泵实际工作的扬程，如果压力表设在水泵进口阀之前，水泵出口阀之后，则二者之间的压差即为该供热系统实际需要的水泵扬程。

2.对水泵并联运行工况认识不清

好多供热企业是按照一台锅炉或一个换热设备配一台泵的方式确定的。他们错误的认为水泵运行的实际参数应与铭牌上的参数相同。实际水泵铭牌上的参数（流量和扬程）只是水泵在其效率最高点工作时的参数值。而水泵实际运行参数是由水泵的特性曲线与管路的特性曲线交点决定的。多台泵并联运行时的实际参数是由水泵并联后产生的特性曲线与管路特性曲线的交点决定的。多台同型号水泵并联工作后，其扬程要高于单台泵工作时的扬程，而其流量一般要小于单台泵工作时的流量的代数和。同时也小于每台泵铭牌流量的代数和。而且此时每台泵实际的工作效率都低于铭牌的效率。只有当管网的管径较粗，管路的特性曲线比效平缓时才有可能是铭牌流量的代数和。但设计时往往是按铭牌流量的代数和确定水泵并联运行流量的，因此运行时每台泵均不在高效点工作，从而浪费了电能。而有时又会无法满足系统对流量的要求，从而再增加运行台数或增大泵的型号。如某个单位运行六台泵仍无法满足热网流量的情况下又增加了三台大泵。

3.多种运行工况时简单采用多台泵并联

在一个供热系统可能存在多种运行工况时，如：采用分阶段改变流量的质调节方式运行时，都会采用多台同型号水泵并联的设计方案。这种方案表面看很合理，但结果每台泵都不在高效区工作，从而浪费了电能。针对这种工况，应大力推广单台泵运行的方案。改多台泵并联运行的习惯为任何工况下均是单台泵运行的方案是最佳设计方案。如果热源或热力站是恒流量质调节运行方案，应该重新选一台流量和扬程合适的水泵做为工作泵，把原有的几台泵做为备用泵。实践证明，这样改造后，可在1-2个月内从节约的电费中收回改造费用。例如有一个企业供热面积为180万，原有9台泵，运转6台，改成一台泵后每年节电280万元。

如果热源为分阶段改变流量的质调节运行方案，可选一台变速泵解决。如果一个热源有多种运行工况、或者是逐年递增的系统，可选择几种不同型号的循环泵，根据不同的工况启运不同型号的水泵。各种泵可根据实际情况互为备用。例如某单位的调峰热源有6台29MW的热水炉，采用了一小、一大、二中共4台恒速泵并联安装的方式，各种工况下只单独运转其中的一台泵，特殊情况时运二台泵，已正常运行了十几年。

4.错误的技改措施使水泵功率越来越大

有一些企业在供热系统因水力失调而造成远端用户供热效果不好时，往往对产生水力失调的原因不了解，不用认真调网的方法解决，而是根据供热效果不好的用户“压差不足”这一表面现象，错误地认为是水泵扬程低，或流量不够造成的。因此采用更换大流量、高场程水泵的方法解决。结果使水泵的功率进一步加大。虽然此种方法可以相对提高一些末端用户的供热效果，但并没有使冷热不均的现象得到很好的解决，却进一步造成了电能的大量浪费，使企业的运行成本更高。这种错误在许多供热企业中时有发生，而更令人遗憾地是，还有的企业把它做为好的经验加以推广。

5.由非专业技术人员选泵

更严重的是有许多民营的供热企业或小城镇的供热系统，没有进行正规设计。而是由锅炉供应商、或锅炉厂、或安装公司的安装人员，根据自己的所谓经验任意确定的，或把其它地方用过的旧水泵直接移装过来。这些循环水泵的功率更是远远超过实际需要。

6.脱离实际按规划负荷选泵

对于新建或扩建的供热系统，在委托设计时，一般只把远期规划的供热负荷提供给设计者，没有同时向设计者提供近期的热负荷大小。那么设计者就会按规划负荷选择循环水泵的型号，但近期热负荷往往很小，几年后才能达到规划。那么，今后几年用此泵工作就会大量浪费电能。

虽然有时建设单位向设计者同时提供了近、中、远三期的负荷，设计者就会按远期负荷设计成多台泵并联的形式，但水泵的扬程是按远期负荷确定的。当近期只用一台泵时，由于管网管径是按远期负荷确定的，近期热负荷小，而管网的阻力损失会很低，结果就会出现水泵扬程过高的问题，仍会浪费电能。在这种情况时，最理想的解决办法是先按近期实际负荷进行水力计算后选泵（也可留有一定的负荷变化范围）。当过几年负荷增大时再重新选泵。实践证明，用小循环泵时节约的电费，会大大超过换泵的投资。还可以通过多种方案的比较，选出一条最经济实用的方案来。

7.循环水泵选型的经验数据

应认真检查一下本企业循环水泵选型是否合理。简单的诊断方法是，参照水泵选型数据来判断现有循环水泵的型号、功率是否偏大，流量和扬程是否合理。

总之，供暖系统循环水泵选配中应用节能技术问题，是提高供热质量、实现节能降耗重要工作之一，在保证合格的供热质量的前提下，单位供热面积的能耗多少虽然同企业的管理水平有关，但主要取决于供热企业的应用节能技术水平。

【参考文献】

[1]李世贤.供暖系统循环水泵的节能分析与应用[J].热电联产技术文集.北京：中国电力出版社，2008，9.

凝结水泵变频改造及节能分析 篇6

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

凝结水泵变频运行节能改造实践 篇7

关键词：凝泵,变频,节能效果,密封水

引言

国电丰城发电有限公司4×300 MW机组各配备2台100%容量的凝结水泵。型号9LDTN-7, 额定流量1000m3/h, 扬程240m, 转速1480r/min, 配用100kW的异步电动机, 阀门调节除氧器水位。2007年4～8月, 该公司为每台机组增设了1台HARSVER-A06/130高压变频器, 实现0～50 Hz无级调速。功耗随机组负荷变化而变化, 从而提高设备利用率, 达到最佳经济运行模式的目的。变频器同时加装工频旁路装置, 变频器异常时, 变频器停止运行, 电机可以直接手动切换到工频运行状态下运行。2台凝结水泵是1备1用, 当变频泵跳闸时, 联启工频备用泵, 不会影响凝结水系统正常工作。凝泵变频改造节能效果明显, 改造前其功率因数基本维持在0.84～0.85, 改造后功率因数维持在0.95～0.96, 电流大幅下降, 在同等凝结水流量的情况下, 凝泵工作功率明显下降, 负荷率越低, 变频改造后的节能效益越明显。

1 凝泵变频运行现状

凝结水泵的主要作用是为除氧器提供水源, 保证除氧器的水位正常。凝结水系统上水流程如图1所示。

变频控制策略要保证除氧器水位, 保证凝泵出口压力。变频控制的对象是除氧器水位调节阀与凝泵转速, 控制目标是除氧器水位和凝泵出口压力。在保证满足凝泵出口最小压力要求与除氧器上水量的前提下, 除氧器水位调节阀全开所对应的负荷点, 称为平衡点。负荷在平衡点以上时, 可以单纯依靠增加凝泵转速来增加凝结水流量, 以满足机组运行需要。负荷在平衡点以下时, 凝结水流量调节须结合除氧器水位调节阀的开度进行。

对于变速运行的凝泵, 在除氧器水位调节阀没有全开时, 降低凝泵转速、增加除氧器水位调节阀开度, 是提高节能效果的有效途径。表1所示为1#机组技改前凝泵变频运行数据。

目前, 在火电企业中, 特别是机组容量偏小的企业, 市场竞争能力较弱。要提高企业的社会生存能力, 必须从内部挖潜增效, 充分发挥设备技改项目节能效果, 降低企业成本。考虑从现有设备着手, 通过小投入、大产出来提升企业竞争能力。由表1可以看出, 凝泵变频在机组最低技术出力140～250MW的范围内, 除氧器上水调门开度未全开, 存在节流损失, 凝泵变频的节能潜力仍存在提升的空间。

因此, 要进一步提高凝泵变频改造节能效果, 就需要降低平衡点, 也就是降低凝泵出口压力最低允许值, 使除氧器水位调节阀在更低的负荷下达到全开状态。

2 给水泵密封水技改分析

对于凝结水系统来说, 降低平衡点主要受给水泵密封水压力要求的限制。为了确保给水泵密封水压力, 规定在机组负荷150MW以下, 保持凝结水压力在0.79MPa时, 给水泵密封水作用是为给水泵机械密封提供密封水, 防止给水从给水泵轴端外漏, 其密封水结构原理如图2所示。

由图2可知, 只要保证密封水压力大于卸荷水压力即可保证给水不外漏, 其设计要求运行时密封水与给水泵卸荷水压差大于0.035MPa。当差压低于0.015MPa时报警, 同时与密封水回水温度高于95℃联锁跳闸给水泵。卸荷水压力不是一个固定值, 它为除氧器压力加上除氧器标高的静压, 因此凝结水压力也是随着卸荷压力变化而变化的, 如表1所示的各负荷状况下的凝结水压力, 均能够满足给水泵密封的要求, 而且是经过长期运行实践证明可以满足运行需求的。但是如果要将机组负荷250MW以下的凝结水压力进一步降低, 保持除氧器上水调阀全开, 减少节流损失, 从而进一步拓展凝泵变频的节能效益。必须想办法确定满足除氧器上水要求的凝结水压力, 以及保证给水泵密封水要求。

2.1 最低凝结水压力确定

凝结水最低压力就是在除氧器上水调节门全开, 保证运行除氧器水位正常时的压力, 它由三部分组成, 即:除氧器压力、对应凝结水流量时沿程阻力、克服除氧器的静压。除氧器的静压是一个定值, 除氧器与凝结水泵的位置差27m, 约0.27MPa, 其余二个是变量, 随着机组负荷的变化而变化。除氧器压力在不同负荷下基本可知 (见表1) , 沿程阻力损失需要运行中试验而定, 因此凝结水压力具体的值需试验确定。

2.2 给水泵密封水压力确定

给水泵密封水压力与给水泵卸荷水压力有关。如图2所示。给水泵卸荷水要回到给水泵入口管大约20m的位置, 首先它必须克服除氧器压力和位置差的静压, 以140MW为例, 至少需要0.55MPa的压力。给水泵密封水压力必须大于卸荷水压力0.035MPa以上, 再加上密封水管径

90CM, 沿程阻力较大, 要确保能够起到密封卸荷水的作用, 保证给水泵正常运行, 要在最低凝结水压力的基础上提升0.2MPa的压力。

2.3 技改方案的确定

为了保证给水泵密封水压力必须大于卸荷水压力0.035MPa以上, 在密封水管路上增加一管道泵 (见图2) , 其型号ISGB40-32B, 扬程24m, 转速2900r/min, 功率3.5kW。为了确保给水泵运行安全, 增加一热工联锁逻辑, 当给水泵密封水与卸荷水差压低于0.06MPa时联锁启动管道泵。

由于除氧器上水调门存在管道收缩, 即使调门全开的状态下, 仍存在较大的节流损失。为了进一步提高凝泵变频的节能效率, 考虑在凝泵变频运行时将调节门旁路电动开启, 调节门关闭投入自动备用。此方式存在凝泵变频跳闸, 备用工频凝泵联启除氧器水位控制问题。必须对原有的操作及控制逻辑进行修改, 从而实现以下主要功能:

1) 凝结泵变频运行, 工频备用;

2) 变频运行方式下, 除氧器水位自动转速调节, 旁路电动开启, 调节门关闭投入自动备用;

3) 工频运行方式下, 除氧器水位自动阀门调节, 旁路电动门关闭;

4) 变频事故跳闸情况下, 旁路电动联锁关闭, 工频备用泵联启, 除氧器水位自动切阀门调节;

5) 凝结水母管压力保护, 自动变工况切投。

技改方案确认后, 该公司在2012年机组停机备用及检修时, 对4台机组实行给水泵密封水系统增设升压泵的改造。经过1a的运行表明, 该技改能够满足了现场各种正常及非正常工况的需求。

3 技改经济性分析

技改结束后, 在该公司1#机组各个负荷阶段进行了最低凝结水压力试验, 变频自动水位调节稳定。在机组负荷稳定, 除氧器水位波动范围小于±25mm, 机组由250MW降至140MW, 再升至300MW负荷时, 除氧器水位最大波动小于±50mm, 给水泵密封水压力正常, 未出现密封水与卸荷水差压低报警, 密封水回水温度正常, 该技改完全符合系统运行要求。

从试运行的情况看, 该改造能够取得较好的节能效果, 充分挖掘了凝泵变频节能潜力程度, 各负荷阶段凝泵运行电流普遍下降3～6A, 机组负荷赿低, 凝泵电流下降赿多。1#机组技改后凝结泵变频运行数据如表2所示。

该公司机组为江西电网主力调峰机组, 全年负荷率较低, 为65%左右, 年平均负荷220MW左右, 每天200MW负荷以下运行比例占30%, 因此该技改对凝泵变频的深度节能挖掘非常有效。保守估计, 按平均每小时降低4A电流, 每天8h计算, 每天可节电300kWh, 而升压泵功率小, 每小时3.5kWh。按上网电价0.495元/kWh计算, 节约150元, 每月节约4500元。

该技改方案对机组启动、停止过程中凝泵的节电效果更加明显。机组启动时在汽机旁路关闭后, 不需要低旁减温水即可将凝结水压力降低。整个过程大约10h;正常停机过程大约4h, 滑参数停机时间达7h。该公司2012年机组启动、停止各23次, 按平均每小时降低8A电流计算, 全年可节电2.4万kWh, 大约1.2万元。

4 结语

水厂水泵节能改造技术探讨 篇8

河南油田目前运行的四个泵站和四个水厂实际运行扬程低于额定扬程30~80m, 全部超出水泵的高效运行区, 运行在一个不经济的状态, 亟需改进。

二、改进措施

水泵效率损失由机械损失、容积损失和水力损失构成。其中水力损失主要取决于水泵过流部分表面光滑特性, 即表面具有光滑流线形水力损失最小。在不更换现有设备的情况下降低这三项损失就可以达到降耗的目的。

1. 采用水泵过流部件涂敷技术

目前在国内外已开发出的多种表面涂敷技术, 应用于不同的流体领域, 这些新材料各有特点, 通过调研, 选择适用于供水行业的几种涂敷技术进行比较 (表1) 。

据表1选择了表面粗糙度较好的贝尔佐纳的1341金属涂敷技术进行了试验。该材料的特点是, 可用于饮用水的涂层系统, 经检验达到美国国家卫生组织 (ANS/NSF61) 标准, 并符合英国供水规定第25款中的饮用水标准。1999年11月, 国家城市供水水质检测网武汉检测站也对送检的贝尔佐纳材料浸泡液出具了符合国家饮用水卫生标准的检测报告 (990111-1) 。由于该材料具有的特殊性能, 若在供水泵上使用, 一方面可有效降低液体对叶轮外缘的摩擦, 以及泵壳间液体做涡流运动产生的轮阻损失, 即有效降低水泵的机械损失。另一方面可有效提高泵体内壁及叶轮过流部分的表面粗糙度, 从而有效降低液体流经泵体内各部位的沿程摩擦损失, 并减少流道表面涡流的产生, 降低冲击损失, 达到降低水泵水力损失的效果。两方面综合作用的结果是可提高水泵产量, 降低运行电流, 降低耗用功率, 达到节能降耗的目的。在水厂4号水泵进行试验, 测试结果表明, 表面涂敷技术可提高泵效五个百分点以上, 技术改造后单台水泵年节电达9万kW·h, 由于具有较好的抗蚀性, 水泵大修周期也延长了2 000h以上。

2. 三元流叶轮改造技术

三元流动理论的先进性在于充分考虑水在泵内流态, 在流量、流速、型线的基础上采用三元流动迭代算法, 计算出流速在叶片各点的三元流动解, 用计算机完成定型设计, 主要是从优化叶片的入口角β1和出口角β2出发, 改善过流部分的水力流态来降低水泵内的水力损失, 提高泵效, 降低能耗。改型叶轮流速低于原型叶轮, 特别是叶轮出口段, 改型叶轮呈加速, 而原型叶轮为减速, 因此改型叶轮减少了出口分离涡流, 降低了流动损失, 提高了水泵效率。

水厂1号和2号水泵技术改造前后对比测试结果表明, 水泵安装新型三元叶轮后节电效果明显, 在水泵产水能力没有减少的情况下电机运行电流降低, 平均节电率达到16%, 可实现全年节电32万kW·h。

3. 水泵变频调速技术

近年来变频调速技术被广泛应用在水泵等流体机械上。在供水系统的应用中, 变频调速采用两种供水方法:一是变频恒压变流技术, 二是变频变压变流技术。前者应用广泛, 后者技术结构更为合理, 控制难度相对较大。

恒压供水方式就是针对离心泵“流量大时扬程低, 流量小时扬程高”的特性, 通过恒压变量变频调速技术保持供水泵房总出水管压力不变, 以达到改变水泵出水量的方式。变压供水方式控制原理和恒压供水相同, 只是压力设置不同。它使水泵扬程不确定, 而是沿管路特性曲线移动, 当流量变化时, 转速随时调工况点。变压供水理论上避免了流量减少时扬程的浪费, 显然优于恒压供水。但变压供水本质上也是一种恒压, 不过将水泵出口压力恒定变成了控制点压力恒定。

水泵变频恒压变量供水较传统供水方式节能20%, 水泵变频变压变量供水较传统供水方式节能35%。根据不同的供水特点和不同的使用场所, 可选择不同方式以发挥各自的优势, 恒压变量方式供水压力基本恒定, 在水量波动幅度小、用水压力基本不变的工业企业生产供水系统较适用。水泵变压变量方式适用于日水量变化大、管网复杂的城镇生活供水系统。

河南油田在供水系统采用了水泵变频恒压变量控制技术, 采用并联方式注入变压信号, 通过PID调节仪的过滤后, 可实现无扰切换。经直测法计算平均节电率20%, 年节电14万kW·h。并实现了水泵的软启动, 降低了电气和水泵的故障率。

三、结语

河南油田水厂 (泵站) 分别采用了三项改造技术进行试验和探索, 都取得了较好的应用效果。

参考文献

[1]金树德, 陈次昌.现代水泵设计方法[M].北京:北京兵器工业出版社, 1993.

[2]郭立君.泵与风机[M].北京:中国电力出版社, 1997.

[3]李明, 王六玲.全三元流理论在离心泵叶轮优化改型设计中的应用[J].云南大学师范报, 1994, 1.

[4]刘殿魁, 刘力等.供水泵站节能改造的新途径[J].给水排水, 2000, 5.

循环水泵电机双速节能改造 篇9

1 循环水的需求量与水温及负荷的关系

循环水的作用是冷却, 所以也叫循环冷却水。它的作用是将排入凝汽器的热量带走。当带走的热量一定时, 冷却水的温度越低, 需要的冷却水量越少;反之, 冷却水的温度越高, 需要的冷却水量越多。如果冷却水温一定, 而需它带走的热量在变化, 那么, 要它带走的热量越多, 所需冷却水量就越大;要它带走的热量越少, 所需冷却水量就越小。这就是循环水的需求量随水温和热负荷的变化而变化的规律。机组效率高时, 排入凝汽器的热量小于设计值, 所需循环水量就少些;反之, 机组效率达不到设计值, 使排入凝汽器的热量大于设计值, 需要循环水量就必须增大, 不然就达不到所要求的运行真空。

2 改造前循环水泵运行情况

河源电厂目前总装机容量为2×600 MW机组, 每台机组配置两台循环水泵, 出口节门采用蝶阀, 只有全开全关两个位置。机组运行中, 不同季节的凝汽器供水量只有依靠增减循环水泵的台数来调节。在季温偏低时, 会出现单台循泵供冷却水不足, 而两台循泵供冷却水偏多的现象。为解决这一能耗问题, 现将2B循环水泵进行双速改造, 通过2A、2B两台循泵的转速搭配, 达到优化的目的。

3 循环水泵的节能改造

3.1 循环水泵双速改造的原理

电机转速公式n=n1 (1-s) = (1-s) 60f1/P1, 其中:P1为电机极对数;s为转差率;n1为同步转速。改变电机的极对数P1, 即可改变电机转速。

根据泵类流体定律, 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、扬程和所需轴功率。根据公式, 当电机的转速下降时, 流量成正比关系下降、扬程成平方关系下降、泵的轴功率成3次方关系下降, 因此电机改造后有功功率消耗会大幅度下降。

3.2 循环水泵电机改造的要点

河源电厂2B循环水泵电机进行16/18极改造。

改造前型号为:YKSL3150-16/2150-16 kV 372 r/min湘潭电机厂生产。

改造后型号为:YKSLD3150/2180/-16/186 kV 372 r/min和333 r/min。

(1) 电机改造后极数由16极改为18极, 额定功率由3150 kW变为2180 kW, 额定电流由386.4 A变为286.1 A, 功率因数由0.8 3变为0.78, 额定转速由3 7 2 r/m in变为333 r/min, 定子绕组接线由4Y改为2△接法。在高低速切换的过程中, 相应的二次CT接线, 以及6 kV综合保护参数都需要重新修改。

(2) 定子绕组全部更换, 拆除旧线圈的同时防止损伤铁芯, 各连接部分牢固可靠, 定子绕组要兼顾高低速的性能。

(3) 定子铁芯的检查, 转子动平衡的校验, 绝缘漆、防电晕的处理。

(4) 电机绕组的直阻、绝缘、直流耐压及泄漏电流、交流耐压、定子铁芯损耗、空载试验。

(5) 电机的高压引线和中性点引线盒均不变, 在中性点引线盒旁单独设立一个高低速接线端子切换箱, 电机高低速运行的选择, 只需在停电时改变切换箱内的连接片的连接方式即可。

(6) 切换箱内接线端子形式如图1。

3.3 循环水泵电机改造的经济性

改造完成后, 2号机组的循环水泵可能的运行方式有:单泵低速运行、单泵高速运行、1台高速和1台低速并联运行、两台高速并联运行四种方式。

估算电机节能效果, 2B循泵电机其高速与低速运行的输入功率之差为970 kW, 若每年按低速运行4个月, 则节能效果为:970 kW×120 (天) ×24h=279万kW·h假设电力上网费以0.4元/kW·h计算, 则节电效益为:279×0.4=111万元, 投资回报明显可见。

4 结语

通过对循环水泵的双速改造, 满足了机组在不同季节和不同负荷工况下对循环水量的要求, 不仅增加了循环水泵系统调节方式的灵活性, 也取得了相当显著的节能效果, 降低了发电成本, 提升了电厂的经济效率。

参考文献

[1]李继忠.循环水泵电机双速改造在600MW机组中的应用[J].安徽电气工程职业技术学院学报, 2012, 17 (1) :66-70.

水泵系统节能改造 篇10

【关键词】循环水泵；补水泵；变频器

前言

随着社会的发展，人们生活水平的不断提高，对生活热水的需求量也越来越大，许多小区都设有24小时热水供应，大量建设生活热水系统给人们带来便利，却给运行单位带来生活热水系统能耗巨大，浪费巨大的困扰。2007年10月颁布的《中华人民共和国能源法》中已将节约能源定为我国继计划生育、环境保护之后的第三个基本国策。生活热水系统能耗大也说明了节能潜力巨大。今通过本公司一生活热水系统改造工程实例展示一下供热系统节能的潜力，同时也交流一下改造情况。

一、概括介绍

我公司负责的大雄花园以住宅建筑为主，包括4个小区，分别是馨冬苑、一副画卷、百合园和秋胜居。具体情况如下：

馨冬苑，住宅面积21839.09m2，层高23层；一副画卷住宅面积49097.25m2，层高23层；百合园住宅面积25025.67m2，层高4层；秋盛居住宅面积41554.67m2，层高5层。

小区生活热水为全日供应热水系统，分为两套机组，1#机组负责秋胜居、百合园以及馨冬苑、一副画卷低区的生活热水供应、2#机组负责馨冬苑，一副画卷高区的生活热水供应，每套系统有四台补水泵一用三备，补水泵未配置变频装置。改造前具体设备型号具体如下。

（1）补水泵：秋胜居，百合园，馨冬苑，一副画卷高区低区四台补水泵，参数为h=60m，Q=100m3/h，使用状况一用三备；馨冬苑，一副画卷高区四台补水泵，参数分别为h=129m，Q=16m3/h、h=121m，Q=16m3/h、h=121m，Q=16m3/h、h=136m，Q=4m3/h，使用状况一用三备。

2012年本站电耗量为342000kwh。

二、问题分析

从上面介绍情况看，该小区生活热水系统只有补水泵，补水量按照满足小区最大的生活用水需求量设计，补水泵流量较大，但是由于生活热水使用分高峰和低谷，绝大部分时间的使用量都是处于低谷状态，1：00-5：00基本无人使用，但是由于设计原因，水泵又只能工频运行，造成小区的生活热水系统耗电量巨大。

三、改造方案及运行效果

针对该小区生活热水系统存在的问题，我公司于2012年初做如下改造：

1、根据把原先生活热水系统只设置补水泵的方式改为分别安装循环泵和补水泵，并计算出生活热水管路的基本循环量及配水管道的热损失，选出合适的循环水泵，根据相关资料及用户用水特性选定补水泵，补充用户生活热水用水的水量。

通过这种水泵控制方式，在用户不用水的情况，只启动循环泵，以较小的流量运行，有用户用水的情况才启动补水泵，达到节能的效果。根据计算选定水泵参数具体如下：

（1）循环泵：秋胜居，百合园， 馨冬苑，一副画卷高区低区两台循环泵，参数h=30m，Q=7m3/h，使用状况一用一备；馨冬苑，一副画卷高区两台循环泵，参数h=95m，Q=2m3/h，使用状况一用一备。

（2）补水泵：秋胜居，百合园， 馨冬苑，一副画卷高区低区三台补水泵，参数h=60m，Q=15m3/h，使用状况两用一备；馨冬苑，一副画卷高区两台补水泵，参数h=85m，Q=25m3/h，使用状况一用一备。

2、在补水泵上加装变频控制系统，根据供水压力控制补水泵频率。加入变频器共有四个好处：

（1）变频节能：由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）×H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机当转速下降到原转速的4/5时，省电48.8%，当转速下降到原转速的1/2时，省电87.5%。

（2）功率因数补偿节能：无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S×COSФ，Q=S×SINФ，其中S-视在功率，P-有功功率，Q-无功功率，COSФ-功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。

（3）软启动节能：由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于（4-7）倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。

（4）在安装变频器节能的同时，还可以保证供水压力的稳定，解决了在供水高峰期出现供水压力不足的情况，确保用户生活热水的使用。

生活热水系统水泵安装变频控制系统，控制水泵出水压力的方式由原来的控制阀门调节压力，改为控制水泵转速控制压力。通过这种控制方式，既保证生活热水压力的稳定，又节约了能源。

经过上述改造后，利用“小流量循环，大流量补水”的方式进行运行，节能效果显著，生活热水系统2012年的年度耗电量为342000kwh，2013年的年度耗电量为121320kwh，一年可节约电量为220680kwh，节电效果高达70%。

结论

通过本站生活热水系统改造比对分析可以看到：

1、生活热水系统节能潜力是巨大的；

2、小区生活热水系统应从小区实际使用需求出发，通过变频调控实现对流量的控制，利用“小流量循环，大流量补水”的方式进行运行，使供热系统节能实现最大化。

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准GB50015-2003.建筑给水排水设计规范.

吕四港电厂闭式水泵节能改造 篇11

关键词：闭式水泵,改造,设备,能耗,节能

0 前言

闭式水泵是火力发电厂的重要辅机设备,目前国内电厂设计中对闭式水泵的选型普遍较大,造成了不必要的能量浪费。笔者通过长期运行实践总结了大量闭式水泵运行数据,通过合理的对闭式水泵叶轮车削改造来减小配套水泵容量,从而提高水泵运行效率降低运行电流,最终达到降低能耗的目的。

1 概况

江苏大唐国际吕四港电厂闭式水泵选配的是上海凯泉泵业生产的KQSN-500-M18/460T型闭式冷却水泵,其原始设计参数是:流量Q=3000m3/h、扬程H=42m、转速n=1480rpm、轴功率P=498.6kW、配置500kW电机。

自吕四港电厂投产以来由于闭式水泵设计选型太大,实际运行中出现过闭式水冷却器超压泄漏的异常,因此正常运行中不得不采用开启40~100%再循环门的办法来将压运行,造成了能源的极大浪费。为了解决闭式水系统的运行安全影响及创造节能效益,通过对闭式水泵运行参数分析和水泵解体检查发现了下列问题:

1.1

原设计选型的闭式水泵裕量太大,与闭式水系统其它设备配套性差,通过闭式水用户在夏季最炎热工况下的优化计算,水泵的出力(即扬程乘流量)相比最大需求有40%左右的裕量。

1.2

闭式水泵运行效率低,耗电量大,且实际运行工况远离设计工况,通常运行效率只在78.502%左右与设计值85%比较相差太大。

1.3

闭式水泵本体制造工艺欠佳:特别是水泵叶轮加工质量差,不仅有铸造沙眼孔洞,而且流道粗糙不平整。

2 改造技术方案

针对闭式水泵运行及检修中发现的问题,吕四港电厂技术人员精心制定了改进技术方案。

2.1 通过不同负荷试验摸清闭式水泵设计参数与实际需求差距。

根据现场节能优化诊断试验结果和闭式水泵用户实际用水量重新进行全面优化计算,并考虑留有适当裕量的原则,确定调整改后的闭式水泵最佳性能参数为:Q=2200m3/h、H≥33m、η≥80%。

2.2 采用特殊切削叶轮的方法,削减泵的出力。

通过调研已经有过改造经验的同类电厂水泵运行情况,综合比较优缺点,联合水泵设计单位进行模型试验及优化计算,最终确定了闭式泵叶轮外径车削的最优方案,水泵叶轮外径平均车削13.41%,由于原叶片包角小(只有60O)常规车削存在困难,特别采用V形切削法了,使叶片末端呈鱼尾形,以达到最佳的节能效果。

2.3 为了弥补叶轮切割后,泵效率将下降问题,采用了五项技术措施进行优化:

2.3.1 优化叶片进出口叶型:

叶片入口端头修薄并采用鱼头形叶型,略增大入口角β1(平均增大0.80)和开口数a1(增大1.0mm),同时消除叶片入口节距误差(使其误差≤0.5%),使入口均匀对称。减少叶片出口角β2(1.80),以修磨工作面为主,修磨长度达100mm,并使叶片出口端平均厚度由9.3mm减少到3.5mm,使叶片末端呈鱼尾形,提高叶轮效率,同时也消除叶片出口节距误差(使其误差≤0.5%),从而使叶轮出口流道均匀对称。

2.3.2 优化叶轮轴面流道型线:

叶轮颈部直径D0由Φ365mm优化到Φ366mm,轮毂直径Dd由Φ127mm优化成Φ125.8mm,消除D0、Dd的过渡区的凹凸不平和偏心,并达到进口流道园顺平滑对称。叶轮出口宽度b2由157mm优化到166mm,中间隔板出口端修薄呈梭头型,并消除两侧盖板内流面及中间隔板的局部跳动,使出口流道园顺平滑对称。

2.3.3 优化叶轮整体流道:

提高叶轮流道光洁度、平整度,使所有的流道(包括与相邻部件的过渡区)都达到园顺平滑,不平整度≤0.1mm,光洁度≥5。

2.3.4 优化蜗壳、隔舌叶型:

采用磨削的方法,使隔舌由园头形改为鱼头形,并提高喉口流道的光洁度和平整度,达到光滑园顺,提高蜗壳效率。这样不但可改善叶轮进出口与蜗壳喉口流动,明显提高泵的效率和汽蚀性能,使高效区略向小流量推移,而且可使叶轮内的液流均匀对称,提高泵的稳定性。

2.3.5 控制好提高检修安装工艺:

进行叶轮进行静平衡与高速动平衡试验;安装前叶轮进行无损探伤检查,并将原叶轮盖板铸造缺陷进行焊补修复;严格按厂家要求进行检修装配,并将推力轴承外圈压死。

3 闭式泵改后发现的问题及解决方法

吕四港电厂第一台改造闭式水泵3号机3A闭式水泵于2012年2月一次启动成功,且运行基本平稳。闭式泵改造后电流下降了12.6A,电功率下降了110-130kW。虽然首次就取得了良好地经济效益但也发现了新的问题。

第一个问题是:改造后闭式水泵在再循环关死至开度70%的范围内,出现了泵出口立管振动比改造前大的问题。

经分析及现场反复加固出口管道的试验,已摸清管道振动的原因是由于泵改小后造成水流状况变化,改变了水流对立管的冲击频率,正好冲击频率与管道的固有频率相同或相近,形成共振,使出口立管发生0.09-0.20mm振动。为此,又采取了下列措施消除管道共振:

3.1 调整水流工况:

采用逐步开大再循环的办法,改变水流对管道的冲击频率,使其偏离管道固有频率,避免共振,再观测管道振动,当再循环开度为75%及以上,管道振动基本消除;

3.2 管道加固:

立管上方增加支吊架及其他加固方法,提高管道固有频率,避开共振。

第二个问题是:闭式泵改造后发现再循环调节门在一定范围内调节时对水泵的电流无影响了。

众所周知,再循环是水泵调节运行工况的一种方式,是否经济就得看Q-Pd曲线变化趋势。由于闭式水泵经通流部分改进后,流量与电功率曲线(即Q-Pd曲线)发生了变化,改前电功率随着流量上升而增加,但闭式水泵叶轮改造后由于叶型改变Q-Pd基本变为为一线水平线,即随着流量上升电功率基本变化不大,所以改造前开大再循环会造成多耗电,是一种不经济的调节方式,但改造后开大再循环,电功率基本变化不大,对消除管道振动,减少再循环门的刷损都是有益的。假如Q-Pd曲线是随流量上升,电功率反而下降的曲线,则开大再循环是既经济又能减少再循环门的刷损的有益调节方式,所以最后得出了有趣的结论闭式水泵改后开大再循环反而是有益的了,这点是一个意外的收获。此外,从第一台改造闭式泵3A闭式水泵改后运行的初步实践来看,3A闭式水泵改后裕量较大,仍有15-20%的裕量,还有较大的节能潜力。为此2012年4月在2B闭式水泵的改进中,对2号机闭式泵的叶轮外径进行了进一步的车削平均切削增大到13.41%,即比3A闭式水泵出力又下降14.12%,2B闭式水泵于2012年5月投运后,电流比3号机又下降了3A左右,不仅继承了前次改造的优点Q-Pd曲线变为一条水平直线,而且闭式泵出口立管振动大的问题也明显好转,可以说达到了最佳的效果。

4 闭式水泵改造后的效果

吕四港电厂前后进行了两台闭式水泵改造。3A闭式水泵改后电流比改前下降12.6A,2B闭式水泵下降了15.7A,分别平均每小时可节电120kWh和145kWh。按每台泵改后年运行5500小时计算,则年节电分别为:120×5500=66万(kWh)、145×5500=79.75万(kWh),按上网电价0.43元/kWh计算,则年效益分别为:66×0.43=28.38(万元)、79.75×0.43=34.2925(万元)其投资回收期分别为2.79个月和2.31个月,由此可见,节电效果非常明显。与此同时改造后闭式水系统的运行压力由改造前的0.6MPa下降到0.5MPa,压力降到闭式水冷却器的安全压力以下,系统设备超压泄漏的风险被消除,整体安全稳定性得到了提高。

5 结论

实践证明,闭式水泵在节能问题上还是有极大的潜力可挖的,吕四港发电厂经过不断的研究和反复的探索,找到了一条针对闭式水泵节能行之有效的途径,目前针对水泵节能仅仅只是在泵体机械部分进行了探索,随着水泵出力改小,与之相配套的电机就又显得偏大了,选配容量更小效率更高的电机将是汽机水泵节能工作进一步探索的领域。

参考文献

[1]张兆顺,崔桂香.流体力学[M].北京:清华大学出版社,1999.

[2]屠大燕.流体力学与流体机械[M].北京:中国建筑工业出版社,1994.