變頻技術(shù)在鋼廠(chǎng)循環(huán)水處理節能改造中的應用

C科技瓜變頻技術(shù)在鋼廠(chǎng)循環(huán)水處理節能改造中的應用袁顯能(寶鋼股份,上海市200949)摘嬰本文利用水系的性能曲線(xiàn),推導出了水泵變頻調速的節能依據,定量分析了該技術(shù)的相對能耗水平,并通過(guò)一個(gè)典型的例子,說(shuō)明了水泵變節能技術(shù)在鋼廠(chǎng)循環(huán)水處理申的應用。[關(guān)鍵詞]變頻;節能;水泵;環(huán)水處理鋼廠(chǎng)循環(huán)水處理就是為了減少鋼鐵治煉過(guò)程中對水資源的消耗和N2=N×(o/n34)污染,將使用過(guò)的各種水介質(zhì)經(jīng)過(guò)加藥、沉淀等過(guò)程進(jìn)行處理后,利用式中:n為工況a點(diǎn)的轉速,n為工況c點(diǎn)的轉速。水泵提供動(dòng)力將水供給用戶(hù)進(jìn)行循環(huán)再利用。在循環(huán)水處理工藝中,除對于異步電機,同步轉速n與頻宰f成正比,兩種工況下異步轅速了水質(zhì)指標外,用戶(hù)最為關(guān)注的就是出水壓力和流量。循環(huán)水處理水泵均在同步轉速附近,電機實(shí)際運行中轉差很小且近似相等,故可近似認大多采用的是恒速異步電機來(lái)拖動(dòng),在實(shí)際運行中,一般是通過(guò)開(kāi)大或為異步轉逶也與頻率成正比,故式(4)可變換為者是關(guān)小泵出口閥門(mén)的方法調節流量來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)的需求,當閥門(mén)調節還N/N=(/3不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求時(shí),就需要增加或是減少運行水泵數量,但是該方法該式表明,在這兩種工況下,水泵消耗的電能與頻率的三次方成正會(huì )造成大量的電能浪費。如果對這些泵進(jìn)行節能改造,利用目前已經(jīng)成比。變頻方式拉制水泵后,白于流量減少,頻率降低,同時(shí)水泵清耗的熟的變頻技術(shù)及相應設備同時(shí)改變電源電壓和頻率來(lái)控制電機轉速,就功率三次方于頻率的速率快速降低能夠大大減少電能肖耗。下面具體分析。2)式和(5)式利用水泵運行特性從理論上證明了變頻調速水泵的節能效果,是我們進(jìn)行節能改造的依據。有了以上結論,我們可以對生產(chǎn)現場(chǎng)中的水泵采用變頻調速后的節能情況進(jìn)行分析在寶鋼羅涇煉鋼水處理作業(yè)區,有一組恒速泵(一用一備)是將澈流池水抽回來(lái)處理后供煉鋼廠(chǎng)連鑄機噴淋用。其工藝圖如下:水泵流限程戰線(xiàn)段設原來(lái)水泵運行于上圖a點(diǎn),現在我們利用上圖定性分析閥門(mén)了平關(guān)閉過(guò)程水泵運行狀態(tài)的變化。如果僅僅通過(guò)減少閥門(mén)開(kāi)度來(lái)得到所需妥的流量,流量由Q1減小到Q3,同時(shí)H將顯著(zhù)增大,由H增大到H。,閥門(mén)開(kāi)度減少導致管路的摩擦阻力增大,此時(shí)管路曲線(xiàn)變的更陡由P201泵流程圖R1移到R2,水泵運行點(diǎn)沿著(zhù)原性能曲線(xiàn)由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)。如果采用該泵電機為132XW,一臺泵的正常流量是1100MPH,通常需妥變頻器控制水泵來(lái)調節流量,由于管路系統沒(méi)有發(fā)生變化,則運行點(diǎn)會(huì )的渡量大概為70MH左右,目前的操作控制方式是當流量需婆變化沿若管路曲線(xiàn)R移動(dòng),當流量達到Q2時(shí),水泵運行于上圖c點(diǎn)?，F在時(shí),通過(guò)調節回流閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現,這種運行方式將會(huì )浪費大量的電我們利用公式定量計算在以上三種情況下,相對耗能水平。能。由于系統對該泵出口壓力沒(méi)有要求,量即可,因此可以采用根據離心泵的特性曲線(xiàn)公式變頻調速的方法進(jìn)行節能改造,讓該泵運行在任壓力低流量的節能工N=ROH/102 n況。由于渡量與轉速成正比,頻宰與轉速成正比,故頻率與流量成正式中:N水泵使用工況軸功率(kw比,囚北根據式(3)變頻改選后該泵的正常運行頻率為Q使用工況點(diǎn)的流量mysf=fxoo=50×[0o1100)=312HzH使用工況點(diǎn)的揚程(m根據式(5),我們可以做如下計算R輸出介質(zhì)單位體積重量kg/m7NN=(31H50Hz)0238n—使用工況點(diǎn)的泵效率(%即:水泵以31Hz運行時(shí)的能耗只有工頻運行時(shí)238%運行在b、c兩點(diǎn)水泵的軸功率分別為水泵節電率=(1-0238×100%=762%N,=RO2H102 n根據以上結論,該泵進(jìn)行變頻改造后,消耗的功率由132KW減少N=RQ2H』102n為314KW,節電1006KW,耗能水平大幅下降。節能效果圖如下所在實(shí)際調節過(guò)程中,流量調節范圍并不大,因此η變化也不大,示為便于分析,假設水泵在運行狀況變化過(guò)程中,運行效率維持不變,則b、c兩點(diǎn)功率之比為N/N=HJH該式表明,這兩種工況下,水泵所消耗的功率與揚程成正比。由于H。>H故N>N,也就是說(shuō),用閥門(mén)增加管網(wǎng)阻力的方式控制流量時(shí),將會(huì )比使用變頻控制多消耗功率。中國煤化工下面我們來(lái)討論a、c兩種工況下相對能耗水平。由理論可知:當采用變頻控制時(shí),管路曲線(xiàn)不變,流量Q與轉速n成正比,揚程H與CNMHG→b轉速n的平方成正比,軸功率P與轉速n的立方成正比,即水泵流量游Q,=O,x n, /nJ3)年3月【」