循环水泵站节能改造的措施与效果

循环水泵站节能改造的措施与效果

陈大明

河钢承钢能源事业部河北省承德市067102

摘要：循环水泵站系统设计与实际运行工况会产生偏差，这种偏差会造成电能的浪费，因此，要根据实际运行参数对泵站进行节能改造，修正设计偏差，达到节能降耗的效果。通过提高水泵本身的效率以及提高水泵与系统的运行效率，优化管路系统，调节多余流量，同时对设备进行科学的维护管理，降低无用能耗及管理成本以达到节能目的。根据具体生产运行实际需要，更换泵组中一至多台为高效节能设备，投入运行后，计量两类泵的耗电量，对比统计节能效果。

关键词：循环水泵；节能改造；措施；效果

1导言

一个循环水泵站，其理想的运行工况应该是能满足用户要求，水泵长期处于最高效率点运行，管路配套合理，管路上的阀门处于全开状态没有节流损失，泵组有变频泵，用户工况变化、环境温度变化造成的用水量变化能用变频泵进行调节。在生产实践中，循环水泵站系统设计与实际运行工况会产生偏差，这种偏差会造成电能的浪费，因此，要根据实际运行参数对泵站进行节能改造，修正设计偏差，达到节能降耗的效果。

2循环水泵站节能改造前的运行工况

福建三钢动能公司动力车间循环水泵站是三钢集团最大的循环水泵站，用户包括高炉系统、鼓风发电系统、制氧系统，2012年4月投入运行，配置7个泵组共32台水泵、6台冷却塔、15台蒸发冷却器、4台高速过滤器、一座安全水塔、一套软化水系统、一座水池、一座主控楼，二段母线供电，外送150kW的负荷。投入运行后四个月平均综合吨水耗电0.3453kWh/t。低压循环水泵组配置8台600S47离心泵，配套电机功率560kW，流量3170m3/h，扬程47m，两台变频泵六台工频泵，设计六用二备，实际运行四用四备，二台变频泵和二台工频泵运行，泵组供水量11500m3/h，系统管压0.33MPa，泵组总运行功率为1958kW。该系统变频泵出口阀门全开，工频泵出口阀门开启度为40%，水泵出口管压0.55MPa，管路节流能量损失高。中压循环水泵组配置4台300S96离心泵，配套电机功率250kW，流量485m3/h，扬程96m，一台变频泵三台工频泵，设计二用二备，实际运行二用二备，一台变频泵和一台工频泵运行，泵组供水量1031m3/h，系统管压0.625MPa，泵组总运行功率为374kW。该系统变频泵出口阀门全开，工频泵出口阀门开启度为33%，水泵出口管压0.85MPa，管路节流能量损失高。高压循环水泵组配置5台D450-60×3离心泵，配套电机功率355kW，流量450m3/h，扬程175.1m，两台变频泵三台工频泵，设计三用二备，实际运行二用三备，一台变频泵和一台工频泵运行，泵组供水量1026m3/h，系统管压1.52MPa，泵组总运行功率为681kW。该系统变频泵出口阀门全开，工频泵出口阀门开启度为60%，水泵出口管压1.56MPa，管路有节流损失（此泵组还配备了一台应急柴油泵）。

上塔泵组配置4台350S44A离心泵，配套电机功率160kW，流量1116m3/h，扬程36m，一台变频泵三台工频泵，设计二用二备，实际运行二用二备，一台变频泵和一台工频泵运行，泵组供水量2393m3/h，系统管压0.118MPa，泵组总运行功率为270kW。该系统变频泵出口阀门全开，工频泵出口阀门开启度为24%，水泵出口管压0.3MPa，管路节流损失很高。软水循环泵组配置4台500S59离心泵，配套电机功率450kW，流量2020m3/h，扬程59m，二台变频泵二台工频泵，设计二用二备，实际运行二用二备，一台变频泵和一台工频泵运行，泵组供水量4300m3/h，系统管压0.94MPa，泵组总运行功率为741kW。该系统变频泵出口阀门全开，工频泵出口阀门开启度为80%，水泵出口管压1.02MPa，管路有节流损失（此泵组还配备了一台应急柴油泵）。

3详细技术内容

3.1技术原理

水泵的主要能量转换是在叶轮中完成的，高效的叶轮对离心泵的节能降耗有重要意义。此次技改中的节能泵采用高效的交错式叶轮，两边各7片叶轮互相交错并倾斜，减少了泵体出口段的回流造成的能量损失，减少了出口压力和流量的脉冲，提高了效率，这种结构消除了叶轮左右两边水流汇集为一股流体时的碰撞损失，在提高效率的同时减小了振动，延长了泵的使用寿命。采用膜片式联轴器，补偿两轴线不对中的能力强，传动效率高，无噪音、无磨损，使用寿命长，有明显的减振作用。

3.2技术方案

针对目前工业循环水系统存在的“低效率、高功耗”的状况，按最佳工况运行原则，建立专业的水力数学模型和参数采集标准，通过检测分析当前运行的工况参数和设备额定参数，判断引起高耗能的各种原因，准确找到最佳工况点，制定最佳匹配方案;然后通过整改不利因素，用按最佳工况点定做的高效节能泵替换目前偏工况、低效率运行的水泵，消除因系统配置不合理引起的高能耗;同时在一些工况变化较频繁系统上，安装相应的自动控制系统，降低能耗，达到最佳节能效果。技改前在每台水泵对应配电柜内加装计量电表及累时器，便于记录单台水泵技改前后耗电量及运行时间，用于后期节能效果验收。

4循环水泵站节能改造的措施

根据循环泵站改造前各泵组的运行工况不难看出，各系统均存在一定的节能空间，低压循环水泵组、中压循环水泵组、上塔泵组等三个系统节能空间较大，改造后短期内能收回成本产生效益，投资回报率高，应优先对其进行节能改造。高压循环水泵组、软水循环泵组参数与实际需求接近，系统效率较高，这两个系统节能空间较少，投资成本回收期较长。冷媒水泵组由于受季节温度变化影响较大高效节能泵年运行时间较短，其投资成本回收期也较长。软水补水泵组设计与实际有较大的偏差，虽然节能效果不明显，但补水泵造价高，备件费也高，因此也应改造。改造分三阶段进行。

第一阶段按速度快、投资少、见效快的原则进行。对制氧系统部分用水点的回水管路进行改造，将其降温效果较差的用水点的回水管路改至一根DN300备用消防供水管路上，改造完成后低压循环水泵组系统管压由0.330MPa降为0.300MPa运行；根据系统管压0.300MPa的实际运行工况对低压循环水泵组6台工频泵进行叶轮切削改造，降低水泵扬程来达到节能降耗的效果。这个阶段改造耗时15d，于2012年11月完成，总投资2万元。

第二阶段按节能最大化原则进行。低压循环水泵组5#、8#工频泵更换成专门设计的高效节能泵，出口止回阀换成低流阻止回阀，水泵电机不变，总投资105万元；中压循环水泵组2#工频泵更换成专门设计的高效节能泵，水泵电机不变，总投资16万元；上塔泵组2#工频泵更换成专门设计的高效节能泵，出口止回阀换成低流阻止回阀，水泵电机换成90kW电机，总投资25万元；这个阶段改造从制定方案开始计算耗时210d，于2013年8月完成，总投资146万元。

第三阶段按完善系统兼顾节能原则进行。软水循环泵组4#工频泵更换成专门设计的高效节能泵，水泵电机不变，总投资26万元；软水补水泵组2#工频泵更换成普通的管道泵，电机功率7.5kW，总投资0.3万元；冷媒水泵组2#工频泵电机加装变频器，总投资5万元；这个阶段改造从制定方案开始计算耗时150d，于2014年1月完成，总投资31.3万元。高压循环水泵组因设计与实际运行工况接近，所以未做改造；三个阶段改造从做方案开始计算，耗时14个月，总投资179.3万元。

结束语

综上所述，通过改造，设备老化、启动困难、电流超定值、满足不了工艺需求等问题都得到了很好地解决。改造后的设备可控性增强、故障率和维护费用大大降低，供水流量和压力完全满足生产用户的需求，为生产运行提供了可靠的技术保障。

参考文献

[1]张清慧.循环水泵站节能改造的措施与效果[J].福建冶金,2017,46(01):49-51.

[2]韩巍.循环水泵站节能改造[J].科技展望,2016,26(23):193.

[3]张清慧.循环水泵站节能改造的措施与效果[J].低碳世界,2015,(34):76-77.