循環(huán)水泵節能改造與應用

中外能源第6期SINO-GLOBAL ENERGY97循環(huán)水泵節能改造與應用丁均勝(中國石油大連石化公司,遼寧大連16032)摘要水泵流量揚程和功率分別與其轉速的一次方、二次方和三次方成正比。對于流量經(jīng)常變化的場(chǎng)合,采用變頻調速技術(shù),控制電機轉速,改變泵的流址和揚程,可節約電能50%,顯著(zhù)降低節流損耗,且生產(chǎn)T藝穩定,具有調速性能好、節能效果顯著(zhù)、運行T藝安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。根據運行參數輸送同等流量的水,減少壓頭損失40m,電流降低約40A,節約用電14kWh,按目前T業(yè)電價(jià)0.67元/Wh計,每年產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益8萬(wàn)余元。葉輪切割也是常用的節能技術(shù)之一,其技術(shù)實(shí)施要滿(mǎn)足三個(gè)條作:水泵實(shí)際循環(huán)流釁滿(mǎn)足系統需求,水泵銘牌揚程高于實(shí)際揚程5m以上;水泵在裝置內所有循環(huán)系統主支路調節閥全開(kāi)時(shí),循環(huán)水泵的運行電流超過(guò)額定電流;能夠降低裝置循環(huán)系統的阻力。應用葉輪切割技術(shù)后,單臺水泵T作電流由32A降至30A,一年節電68590kWh關(guān)鍵詞變頻技術(shù)葉輪切割水泵風(fēng)機節能1前言21水泵流量調節在供排水行業(yè),循環(huán)水泵電耗占循環(huán)水泵房總離心泵在指定管路上工作時(shí),由于生產(chǎn)工況發(fā)耗電成本的70%-80%,冷卻塔風(fēng)機及其他設備占生變化,可能出現泵的設計流量與生產(chǎn)要求不相適總耗電成本的20%-30%。裝置設計時(shí)往往從安全應,或已選擇好的離心泵在特定管路中運轉時(shí),所角度出發(fā),加大循環(huán)水泵流量、提高循環(huán)水泵揚程,提供的流量與實(shí)際工況不符等情況。對此,需要進(jìn)以致增加水泵電機容量,從而加大循環(huán)水泵的電能行流量調節,也就是改變泵的工作點(diǎn)。消耗?，F在,絕大部分循環(huán)水泵房均采用調節閥門(mén)既然泵的工作點(diǎn)為管路特性和泵的特性所決開(kāi)度及變頻調速的運行方法,來(lái)調節循環(huán)水流量,定,因此,改變兩種特性曲線(xiàn)之一,均能達到調節流但因變頻設備投資較大決定了變頻調速裝置不是量的目的降低水泵能耗的最佳方法。2.1.1改變閥門(mén)開(kāi)度理論上講,只有讓循環(huán)水泵的揚程在保證必須改變離心泵出口管線(xiàn)上的閥門(mén)開(kāi)度,實(shí)質(zhì)是改循環(huán)流量的前提下與系統運行阻力值接近,才能達變管路特性曲線(xiàn)。當閥門(mén)關(guān)小時(shí),管路的局部阻力到降低水泵能耗的目的。生產(chǎn)實(shí)際中,由于技術(shù)水加大(見(jiàn)圖1),工作點(diǎn)由M移至M,流量由Q減小平限制或缺乏必要的測試手段加之設計時(shí)留有較到Q。當閥門(mén)開(kāi)大時(shí),管路局部阻力減小,管路特大的富裕量水泵揚程大多超出系統實(shí)際阻力(最性曲線(xiàn)變得平坦,工作點(diǎn)移至M2,流量加大到Q。多超過(guò)20m以上),增加了能量消耗。用閥門(mén)調節流量迅速而方便,且流量可以連續變變頻調速節電原理及應用化,適合連續生產(chǎn)的特點(diǎn)。其缺點(diǎn)是當閥門(mén)關(guān)小時(shí),由離心泵原理叫在相似情況下水泵流量、揚流動(dòng)阻力大,要額外消耗一部分動(dòng)能,經(jīng)濟性差。程和功率分別與其轉速的一次方、二次方和三次方212改變泵轉速成正比。對于流量經(jīng)常變化的場(chǎng)合,采用變頻調速改變離心泵轉速,實(shí)質(zhì)上是改變泵的特性曲線(xiàn)泵供水,可以顯著(zhù)降低節流損耗,具有明顯節能效中國煤化工果。由于許多風(fēng)機、水泵的驅動(dòng)電機處于恒速運轉作者簡(jiǎn)CNMHG大連廣播電視大學(xué)化狀態(tài),而生產(chǎn)中的風(fēng)、水流量要求處于變工況運行工機槭專(zhuān)業(yè),主要從事石油化工裝置設備管理工作。水泵和風(fēng)機變頻調速被認為是有效的節能措施。E-mail:dingjs_dl@petrochina.com.cn中外能源SINO-GLOBAL ENERGY2011年第16卷(見(jiàn)圖2),泵原來(lái)的轉速為n,工作點(diǎn)為M,若把轉AP=P -P=Q(Hr-H2)r/102速提高到m2,特性曲線(xiàn)H-Q上移,工作點(diǎn)由M移至M2,流量由Q加大到Qx;若把轉速降至m,H-Q曲線(xiàn)便向下移,工作點(diǎn)移至M,流量減小至Q。這種調節方法能保持管路的特性曲線(xiàn)不變。流量揚程隨轉速下降而減小,動(dòng)能消耗也相應降低。圖3泵性能曲線(xiàn)與調節損失的關(guān)系也就是說(shuō),用閥門(mén)控制流量時(shí),有AP功率被損耗浪費掉了,且隨著(zhù)閥門(mén)不斷關(guān)小,這個(gè)損耗還要增加。如果不采用關(guān)小閥門(mén)的方法,而是把電機轉速降下來(lái),那么在轉運同樣流量時(shí),原來(lái)閥門(mén)消耗圖1改變閥門(mén)開(kāi)度時(shí)流量變化示意圖的功率就可以避免,從而獲得節能效果,這就是水泵調速節能原理。23兩種調速方式節能效果比較在供水系統中,變頻調速一般采用以下兩種供水方式:變頻恒壓變流量供水和變頻變壓變流量供水。其中,前者應用更為廣泛,而后者在技術(shù)上更為Qy qQ合理,代表著(zhù)水泵變頻調速節能技術(shù)的發(fā)展方向。23.1變頻恒壓(變流量)供水圖2改變轉速時(shí)流量變化示意圖所謂恒壓供水方式,就是針對離心泵流量大時(shí)22水泵調速運行的節能原理?yè)P程低、流量小時(shí)揚程高的特性,通過(guò)自控變頻系圖3為水泵調速時(shí)的全揚程特性(H-Q)曲線(xiàn)。統,無(wú)論流量如何變化,都使水泵運行揚程保持不用閥門(mén)控制時(shí),當流量要求從Qx減小到Q,必須變,即等于設計揚程。用戶(hù)若采用關(guān)閥調節流量減關(guān)小水泵出口閥門(mén)。此時(shí)閥門(mén)摩擦阻力變大阻力少時(shí),則工作點(diǎn)由M1變?yōu)镸,浪費揚程△H=B1-曲線(xiàn)從R移到B,揚程則從上升到H,運行工H,若采用變頻恒壓供水,則自動(dòng)將轉速調至n,工況點(diǎn)從M2點(diǎn)移到M點(diǎn);用調速控制時(shí),當流量要作點(diǎn)處于M點(diǎn)(如圖4所示)。由于變頻調速是無(wú)級求從Qx減小到Q,由于阻力曲線(xiàn)R不變,泵的特變速,可以實(shí)現流量的連續調節,所以恒壓供水工性取決于轉速。如果把速度從2降到n,運行工況作點(diǎn)始終處于直線(xiàn)H上。在控制方式上,只需在水點(diǎn)則從M2點(diǎn)移到M點(diǎn),揚程從H下降到H2根據泵出口設定一個(gè)壓力控制值即可,簡(jiǎn)單易行。顯然離心泵特性曲線(xiàn)公式恒壓供水節約了MH1,而沒(méi)有考慮△H2。因此,它不P=QHr/102n(1)是最經(jīng)濟的供水調節方式。尤其在管路阻力大,管式中P為水泵使用工況軸功率,kW;Q為使用工路特性曲線(xiàn)陡曲的情況下,AH2所占的比重更大,況點(diǎn)的水壓或流量,ms;H為使用工況點(diǎn)揚程,m;其局限性就顯而易r為輸出介質(zhì)單位體積重量,kg/m3;7為使用工況2.32變頻變壓(變流量)供水點(diǎn)的泵效率,%。變壓供水方式控制原理和恒壓供水相同,只是可求出運行在M1點(diǎn)和M點(diǎn)泵的軸功率為中國煤化工確定,而是沿管路Px =Qhr/102(2)特1CNMHGQQw時(shí),自動(dòng)PQHr/102n將轉速調至m,工況點(diǎn)處于M1點(diǎn)。此時(shí)水泵軸功率兩者之差為:M小于恒壓供水水泵軸功率M2。變壓供水理論上第6期丁均勝.循環(huán)水泵節能改造與應用避免了流量減小時(shí)揚程的浪費,顯然優(yōu)于恒壓供用電14kWh,按目前工業(yè)電價(jià)067元八W·h計,水。這種方法適用于壓力流量隨時(shí)變化的系統。在每年產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益8萬(wàn)余元?？刂品绞缴?一般只需在系統儲罐上設定一個(gè)液位變頻調速器PLC液位調節器控制值,當液位降低時(shí)泵轉速增加,反之則減小。液位傳感器R,高位水山頂消防全廠(chǎng)送水泵各用戶(hù)圖5自來(lái)水泵控制系統方框圖表1變頻器安裝前后參數比對流量調節方法泵出口壓力MPa流景l(fā)m3h2)電流/A閥門(mén)調節0.85~0985-9560-80圖4改變閥門(mén)開(kāi)度及泵轉速性能曲線(xiàn)圖變頻器調節04-0.4524變頻調速器在循環(huán)水泵房的應用3葉輪切割理論的節能原理及應用24.1變頻調速器在自來(lái)水泵上的應用31葉輪切割理論大連石化自來(lái)水供水系統現有供水泵2臺,其根據葉輪切割定律,在一定條件下,葉輪切割型號為1505-78,流量為160m/h,揚程為78m,轉速后,泵的性能參數,如流量、揚程、功率(O、H、M存為290r/min,額定電機功率為55kW,額定電流為在下列關(guān)系102A,供水量為1500-20m}h,由高位水場(chǎng)經(jīng)四循Q/Q=D,D·套自來(lái)水送水泵加壓送到山頂1000m3和4000m3HVH=[DyD]消防水池(兩水池出口串聯(lián)),再利用高位差送往各N,/N=[DD]567生產(chǎn)車(chē)間及用戶(hù)。由于用水量變化大,用水高峰時(shí)式中:Q、H、N、D分別為泵流量、揚程、軸功率、葉是平時(shí)用量的2倍,低峰時(shí)用水量?jì)H為平時(shí)用量的輪直徑;Q1、H1、N、D1分別為泵切割后的流量、揚1/3。生產(chǎn)要求消防水池高水位蓄水,用戶(hù)消耗水量程、軸功率和葉輪直徑。應及時(shí)補充,造成水泵送水量波動(dòng)大。用閥門(mén)控制以上公式在實(shí)際應用中存在一定誤差。葉輪切調節水量,泵出口閥門(mén)前后壓差達到04-045MP割必須在一定范圍內,滿(mǎn)足一定條件,否則會(huì )大大存在大馬拉小車(chē)現象。根據以上情況,將其中一臺降低水泵效率,甚至使切割后的水泵失效,不能正水泵安裝變頻調速器控制系統(如圖5所示),由山常工作。水泵的切割量與比轉數有關(guān)叫(見(jiàn)表2)。頂蓄水池液位傳感器測得水位信號,傳遞給變頻調表2離心泵葉輪的允許車(chē)削量速器,并與給定值進(jìn)行比較,得出被調量的偏差后,比轉數n,60120200300350350以上通過(guò)(4-20mA)信號傳遞給變頻調速器,從而控制電最大允許切割量,%20151197機轉速,改變泵的流量和揚程,使蓄水池液位控制在一個(gè)設定的位置,達到自動(dòng)穩定供水的效果。也效率下降值每切割10%下降1%每切割4%下降1%可采用手動(dòng)操作,通過(guò)調節器手動(dòng)給定數值,傳到32水泵葉輪的切割變頻調速器,來(lái)控制電機轉速。321切割的必要條件242運行效果分析循環(huán)水泵的設計選型和實(shí)際管路系統存在差水泵電機安裝變頻調速器后,節能效果顯著(zhù)。異,但并不能任意實(shí)施葉輪切割技術(shù),必須要具備經(jīng)比對節約電能50%,且生產(chǎn)工藝穩定。安裝變頻如下V山中國煤化工調速器前后實(shí)測數據見(jiàn)表1。CNMH滿(mǎn)足系統需求時(shí),根據運行參數,輸送同等流量的水,減少壓頭其銘牌揚程高于實(shí)際揚程5m以上。水泵揚程的測損失40m,電流降低約40A。根據公式(4)計算,節約定可用精密壓力表更換水泵進(jìn)出口壓力表,通過(guò)多中外能源SINO-GLOBAL ENERGY2011年第16卷次重復,計算進(jìn)出口壓力差值,平均得出水泵揚程。量損失較大;電機電流并沒(méi)有因為泵的工作點(diǎn)的左②水泵在裝置內所有循環(huán)系統主支路調節閥移而有明顯降低,出口管路閥門(mén)開(kāi)度稍微增大,便全開(kāi)時(shí)檢查循環(huán)水泵的運行電流是否超過(guò)額定電會(huì )造成電機電流接近或超過(guò)額定電流;泵體振動(dòng)較流如超出可以切割。因為如果水泵超電流,則證大。此種工況下運行,不但存在設備的運行隱患,還實(shí)全開(kāi)閥門(mén)后流最增加了,水泵切割后能在降低阻會(huì )造成能量的浪費。力后增加流量,所以必須具備此條件才能切割。測試結果可以看出,水泵的實(shí)際揚程(5m)低③裝置內有降低阻力的可能。降低阻力有兩于設計揚程10m,且超過(guò)額定電流0.5A,該水泵具種情況:一是通過(guò)將裝置內未全部開(kāi)啟的閥門(mén)全部備切割條件。由于生產(chǎn)裝置阻力變化大,裝置系統開(kāi)啟來(lái)降低裝置內部阻力;二是放大母管及支管的的管路特性曲線(xiàn)和水泵的切割拋物線(xiàn)也發(fā)生變化,管徑,降低管道摩阻,從而降低阻力。降低阻力的目利用切割定律來(lái)求解水泵新的工作點(diǎn)難度很大。因的是改變系統的管路特性曲線(xiàn),從而使葉輪切割揚此,水泵葉輪的切割量只能根據實(shí)際情況采用經(jīng)驗程降低、流量增加。理論上講,在泵循環(huán)系統不變的的辦法來(lái)確定。該水泵系列葉輪為兩個(gè)不同直徑葉情況下,葉輪經(jīng)過(guò)切割后,水泵揚程、軸功率和流量輪:CHZ300-500B型水泵所配葉輪直徑為352mm,都應降低,但是通過(guò)降低循環(huán)系統的阻力,改變循CHZ300-50C型水泵所配葉輪為322mm。確定兩個(gè)環(huán)系統的管路特性,使葉輪切割后水泵的工作點(diǎn)后葉輪直徑的中間值,即337mm為切割后葉輪的直移,可以實(shí)現揚程降低,軸功率降低,流量增大。徑。切割后水泵循環(huán)流量為1030m}h,揚程為60m322葉輪切割的實(shí)施方法工作電流為30A。切割后水泵振動(dòng)現象消失,出口①測試水泵的運行狀況:水泵的運行測試主閥全部打開(kāi)時(shí)電機電流不超標,裝置內系統壓力控要包括水泵流量揚程及工作電流等,同時(shí)檢查閥制在0.5-0.55MPa,確保了生產(chǎn)裝置和循環(huán)水泵的門(mén)是否全部打開(kāi),如未全部打開(kāi),應測試所有閥門(mén)穩定運行。打開(kāi)時(shí)的流量、揚程及工作電流。分析水泵測試結葉輪切割后,該單臺水泵工作電流由32A降至果是否具備以上要求的3個(gè)必要條件,如具備則可30A,節電約7.83Wh,一年節電68590kWh。照此以切割。若在不具備條件時(shí)切割,會(huì )造成水泵揚程、計算,3臺水泵一年共節電205770kWh,每千瓦時(shí)流量達不到實(shí)際要求,甚至使水泵失效,即水泵的電按067元計算,每年節約電費開(kāi)支10萬(wàn)余元。流量、揚程及軸功率急劇降低,不能正常使用。4結論②水泵葉輪切割:理論上講,根據生產(chǎn)裝置循采用變頻調速技術(shù)后,由于水泵出口閥全開(kāi)環(huán)水系統阻力變化,求解阻力變化后系統的管路曲消除了閥門(mén)因節流而產(chǎn)生的噪音,改善了工作環(huán)線(xiàn)及切割拋物線(xiàn),即可確定循環(huán)水泵葉輪直徑的切境。同時(shí),克服了因調節閥故障對生產(chǎn)帶來(lái)的影響削量。實(shí)際應用中,由于切割理論來(lái)自大量的感性具有調速性能好、節能效果顯著(zhù)、運行工藝安全可實(shí)驗,情況復雜,只能參考水泵的性能曲線(xiàn),結合實(shí)靠等優(yōu)點(diǎn)。在大力提倡節約能源的今天,推廣使用際經(jīng)驗進(jìn)行切割這種集現代先進(jìn)電力電子技術(shù)和計算機技術(shù)于33葉輪切割理論在循環(huán)水泵房的應用體的高科技節能裝置,對于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低四循一套循環(huán)水泵房共有5臺循環(huán)泵,采用3能耗具有重大的現實(shí)意義。開(kāi)2備的并聯(lián)運行模式,型號為CHZ300-500B,其性能參數見(jiàn)表3。參考文獻表3CHZ300-500B單級單吸式離心泵性能參數l天津大學(xué)化T原理教研室化T原理(上冊川M]天津:天津址!新程/轉速/額定電壓軸功率配用電機985.116-11R.mh-)m(r:min)電流/AvkW|功率/W[2中國煤化工下冊川M]北京:化學(xué)Tl10066000250CNMHG該系統投用以來(lái),運行中發(fā)現循環(huán)水泵出口閥開(kāi)度小(最大開(kāi)度為25%),總體管道阻力偏大,能(編輯劉燕)第6期丁均勝。循環(huán)水泵節能改造與應用Water Circulating Pump Energy Saving Upgrade and ApplicationDing Junsheng(PetroChina Dalian Petrochemical Company, Dalian Liaoning 116032[Abstract] A water pump's flow rate, lifting capacity and power are respectively in direct proportion to thequency speed regulating technology to control the rotating speed of the motor to change the flow rate andlifting capacity of the pump can save up to 50% of electricity used.Thcan significantly reducethrottling loss and has many other benefits such as stable production process, good speed regulating properties, good energy saving effect and safe and reliable operating procedures. Operational data show that when wa-ter is transmitted at the same nlow rate, head loss dropped by 40m, the current dropped about 40A and14kW.h of electricity was saved. At the current electricity price for industrial users (0.67 yuan/kw.h),up tomore than 80, 000 yuan could be saved annually. Impeller cutting is one of commonly used energy savingtechniquesTo use this method, three conditions must be met: the actual circulating flow of the watermeets the systems requirements and the nameplate lifting capacity of the water pump is at least 5mthan the actual lifting capacity; when all main and branch line regulating valves of the circulating system ofthe pump in the unit are fully turned on, the operating current of the water circulating pump exceeds itsrated current the resistance of the circulating system of the unit can be reduced. If the impeller cutting technique was used, the working current of a single water pump could drop to 30A from 32A and 68, 590kW. hof electricity could be saved annuallyKeywords] variable frequency technology impeller cutting water pump wind turbine; energy saving能源知識要充分認識裝修材料的輻射危害現在人們對裝修材料的放射性污染與危害還是認識不足。近年來(lái),一些家裝材料的放射性超標對人體產(chǎn)生糯射危害的報道層出不窮。天然石材(如花崗石、大理石等)的放射性污輕則會(huì )讓人感到身體不適,重則會(huì )有疾病.甚至致癌的危險。在現代裝修材料中,花崗巖、大理石因為它的華麗高雅、堅固實(shí)用、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。但是,人們往往忽視了這些天然的石類(lèi)材料大都具有放射性物質(zhì),這些材料中含有的放射性元素"鐳"可以衰變出氧氣并進(jìn)入宣內。而“氧”是種具有放射性的惰性氣體,無(wú)色無(wú)味。氧氣被釋放到空氣中后客易被呼嗄系統戳留,并在局部區城不斷積累而誘發(fā)馷癌。氧氣誘發(fā)肺癌的潛伏期大多都在15年以上,世界上有1/5的肺癌患者與氧有關(guān)。所以說(shuō),氟是僅次于吸煙的導致人類(lèi)肺痦的第二大“殺手”,世界衛生組織把它列為使人致癌的19種物質(zhì)之據檢測,色彩不同的石材放射性也是不一樣的,白色、紅色、綠色和花斑系列等花崗巖類(lèi)放射性活度偏高;大理石類(lèi)、絕大多數的板石類(lèi),暗色系列(包括黑色、藍色和暗色中的棕色)和灰色系列的花崗巖奏,放射性活度較低。其實(shí)地磚、瓷璋、混凝土等居室鬟修的必選建筑材料,它們的放射性水平也同樣不容忽視。這些建筑材料之所以可能含有比較高的放射性水平,主要是它們的原料可能由礦業(yè)廢渣、煤渣副產(chǎn)品里面常常含有濃縮的放射性核素,從而導致制成的建筑材料放射性水平很高。據vL中國煤化材料的檢測發(fā)現,其放射性水平具有以下規律:無(wú)釉地磚>彩釉地磚>花崗巖>馬賽克>紅磚CNMHG灰石等。此外,家中的一些石村類(lèi)家具和工藝擺設均可能產(chǎn)生“核糯射”。市場(chǎng)上有一種經(jīng)過(guò)處理能在夜里發(fā)光的裝飾品,具有長(cháng)強的放射性,不適合在居蜜內擺放。此外,有的含礦物被加工成“夜明珠”,其放射性也偏高供稿高峰)