循環(huán)水泵節能計算與實(shí)踐

2015年第10期鐵合金015No.10總第249期FERRO-ALLOYSTot. 249DOI:10.16122/ cnkiissn1001-1943.2015.10.008循環(huán)水泵節能計算與實(shí)踐韋少華(桂林康密勞鐵合金有限公司桂林中國541200)摘要文章闡述了循環(huán)水泵的節能背景,通過(guò)理論計算探討了循環(huán)水泵的節能方法,同時(shí)通過(guò)對某廠(chǎng)水泵數據的推導和演算,計算出節能的空間,為企業(yè)降低了成本關(guān)鍵詞水泵節能演算成本中圖分類(lèi)號TF644.3文獻標識碼B文章編號1001-1943(2015)10-003004CALCULATION AND PRACTICE OF CIRCULATINGPUMP ENERGY SAVINGWei shaohuaAbstract The article discusses the energy saving background of circulating pump and the energy saving method of cir-culating pump by theoretical calculation. At the same time, through derivation and calculation for the factorys pump daa, calculates the energy saving space, reducing costs for enterprisesKeywords pump energy saving, calculation, cost前言一般作為電爐本體、短網(wǎng)和變壓器等的冷卻設備。其特點(diǎn)是裝機容量大、負荷恒定和長(cháng)期連續使用。通常節能一直是國家發(fā)展經(jīng)濟的一項長(cháng)遠戰略方設備選型一次性投資大,且參數恒定。在實(shí)際使用過(guò)針,也是企業(yè)降低成本的有效手段,因此推進(jìn)節能技程中,可能會(huì )面臨兩個(gè)問(wèn)題:(1)水泵選型過(guò)大,在生術(shù)進(jìn)步,降低單位產(chǎn)值能耗和單位產(chǎn)品能耗是一項產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現水泵的流量和揚程超過(guò)實(shí)際需求量;重要的工作。(2)企業(yè)面臨部分停產(chǎn)或減產(chǎn),用水量減小但水泵功水泵風(fēng)機用電量在社會(huì )總用電量中所占比重很率無(wú)法降低。第二個(gè)問(wèn)題在目前形勢嚴峻的鐵合金大,在該領(lǐng)域進(jìn)行的各種節能技術(shù)研究也一直為世生產(chǎn)行業(yè)中顯得尤為突出。界各國所重視。在我國,據第三次全國工業(yè)普查公布某鐵合金企業(yè)正在面臨產(chǎn)能縮減和綜合能耗上的統計資料表明,水泵風(fēng)機用電量占社會(huì )總用電量升的嚴峻成本壓力,輔助電耗從之前最大產(chǎn)能時(shí)的的3%,其中水泵占21%,風(fēng)機占12%。在該領(lǐng)域左右,提高至7%以上。通過(guò)數據分析顯示,循環(huán)進(jìn)行的節能技術(shù)和產(chǎn)品的研究也一直作為我國節能水泵的能耗占輔助能耗的80%以上,因此對企業(yè)來(lái)工作的重點(diǎn)來(lái)進(jìn)行。說(shuō),水泵節能的研究顯得格外突出由于在設計之初并未考慮減產(chǎn)的工況,因此在1節能背景水泵的選型上只選用了普通的工頻多級泵。另外,某些用水量大的回路和區域使用一臺大容量水泵進(jìn)行循環(huán)水泵在鐵合金大型企業(yè)有著(zhù)廣泛的應用,合并供水。例如,由于水質(zhì)原因,所有電爐的變壓器作者簡(jiǎn)介韋少華男,1984年11月出生,2007年畢業(yè)于北京科技大學(xué)治金與生態(tài)工程學(xué)院冶金工程專(zhuān)業(yè),2010年1月獲得北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院鋼鐵冶金系碩土學(xué)位,現主要負責生產(chǎn)工藝管理工作eishhbeyond@163.com收稿日期2015-08-16第10期韋少華循環(huán)水泵節能計算與實(shí)踐共用一個(gè)循環(huán)回路。當一臺電爐停產(chǎn)時(shí),變壓器冷卻有關(guān);一局部阻力系數,與局部管道變化的劇烈程水仍然在不斷循環(huán),這就無(wú)形中造成了電能的浪費,度有關(guān);l-管長(cháng),m;d-管徑,m;t-速度,ms;g重增加了成本。力加速度,ms變化管道上閥門(mén)開(kāi)度時(shí),相當于對管道在局部2水泵節能方法和原理進(jìn)行變徑調節。對于管道變徑,局部水頭損失的經(jīng)驗公式可表示為公式(4)在水泵運行過(guò)程中,無(wú)論采取何種節能措施和H=0.5·(1-22)方案,首要的任務(wù)是保證用戶(hù)的工藝要求。水泵的主要工藝要求包括壓力流量和溫度等。通過(guò)實(shí)際運行式(4)中,Ar入口管徑截面積,m2;Ax出口管徑截過(guò)程中的數據累積和工況,對比設計時(shí)的工藝和設面積,m備參數,找到適合的節能方法和空間。聯(lián)立公式(1)-(4)得公式(5),水泵將電能轉換成水的動(dòng)能和勢能,即壓力和Ha=Ho+a+0.5·(1流量。因此調節合適的揚程和流量是節能技術(shù)的途徑。為降低水泵流量,可以采取兩種方式:(1)強制關(guān)=+(A-1(5)A小水泵出口閥門(mén),通過(guò)閥門(mén)調節流量;(2)通過(guò)變頻按公式(5),在管徑不變時(shí),流量Q與流量成正技術(shù),調節水泵的電機轉速。比,因此揚程與流量的關(guān)系如圖1中管路曲線(xiàn)R所2.1閥門(mén)操作調節節能示。當關(guān)小閥門(mén)時(shí),即A1>A2時(shí),按公式(5),管路曲線(xiàn)減小閥門(mén)開(kāi)度可以改變管道內的阻力,從而調由R變?yōu)镽'。管道曲線(xiàn)R和R與水泵的性能曲線(xiàn)節水流量。水泵供水過(guò)程中,受到的阻力可以分為兩的交點(diǎn)為a點(diǎn)和b點(diǎn)。按水泵的轉速與揚程、流量和部分。第一部分是水泵在空載下維持自身運轉時(shí)產(chǎn)功率存在一定的經(jīng)驗關(guān)系式叫,公式(6)-8,可知兩生的阻力此時(shí)水泵向外輸出的流量為零。這與水泵種工況的節能效果并不明顯。按推導公式(8),關(guān)小閥自身的特性有關(guān),同一臺設備這個(gè)值是恒定的,用門(mén)前后的功率比即圖中四邊形HaQ0與四邊形H表示。第二部分是水流在管道運動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的HbOO的面積比。在調小變水泵出口閥門(mén)時(shí),水泵阻力,包括流動(dòng)阻力和能量損失。流動(dòng)阻力是流體與出口管路阻力變大,多余的有功消耗在抵消出口閥管道內壁接觸產(chǎn)生的摩擦力和自身在運動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)門(mén)的阻力上。水泵的出力未發(fā)生變化,因此無(wú)明顯的生的減切力和粘性力,用H1表示。而能量損失則是節能效果。很短的距離內流體為了克服由邊界發(fā)生劇變而引起的阻力,如流道的轉彎、收縮、擴大。調節閥門(mén)的開(kāi)度實(shí)際上就是調節流體在流動(dòng)過(guò)程中的能源損失,用管路曲線(xiàn)RH。表示。因此,水泵供水過(guò)程中,阻力的表達式如公路曲線(xiàn)R式(1)所示。He=Ho+H+Hm式(1)中,H—水泵在供水過(guò)程中總的阻力損失;H01性能曲線(xiàn)水泵在空載下維持自身運轉產(chǎn)生的阻力,在一定的O-H轉速下是恒定常數;H一流體在流動(dòng)過(guò)程中受到的流動(dòng)阻力,或稱(chēng)為沿程損失;H。流體在局部區域發(fā)o Q生的能量損失受到的阻力,或稱(chēng)為局部損失。圖1閥門(mén)調節性能曲線(xiàn)根據達西公式2,沿程水頭損失和局部水頭損失Fig. I Performance curve of valve regulation可以表示為公式(2)和公式(3)H=dHHm=t(3)Hs NbQ,Ha式(2)-(3)中,λ一沿程阻力系數,與管壁的粗糙程度QHb鐵合金2015年式(6)-(8)中,Q一流量,m;N轉速,rmin;P-功N=560f率,kW22水泵變頻調節節能式(9)中,f頻率,Hz;P電機極對數,無(wú)量綱。根據經(jīng)驗公式(6)和(7),如果能降低水泵的轉如圖2所示,水泵在特定的轉速下,流量與揚程有特定的曲線(xiàn)關(guān)系。當通過(guò)調節水泵轉速減小流量速,可以同時(shí)降低水泵的流量和揚程。而電機的轉速(Q至Q),揚程減小(H至H),水泵的出力減小,產(chǎn)與頻率的關(guān)系與公式(9)所示,證明可以通過(guò)降低電生節能的效果。通過(guò)結合公式(8),可知變頻調速前后機的頻率降低電機轉速,從而低水泵揚程和流量,功率比為圖中四邊形aQO與四邊形H4Q0的面達到節能的目的,如圖2所示。積比,理論上可以產(chǎn)生很明顯的節能效果。3水泵節能實(shí)踐管路曲線(xiàn)R3.1閥門(mén)調節的節能效果某企業(yè)由于市場(chǎng)原因部分電爐停產(chǎn),單臺水泵供多臺電爐冷卻用水,希望通過(guò)簡(jiǎn)單的調節閥門(mén)開(kāi)性能曲線(xiàn)O-H度來(lái)節約電能,降低輔助電耗。表1是通過(guò)關(guān)小閥門(mén)且滿(mǎn)足用戶(hù)用水需求時(shí),儀表上顯示的電壓、電流功率功數和流量等數據。按公式(10計算各臺電機的實(shí)際功率。圖2變頻調節性能曲線(xiàn)Fig 2 Performance curve of frequency conversion regulationP=Ulcosc(10)表1關(guān)小閥門(mén)后各工況參數Tab. I Each working parameters after turning the valve to small冷水冷水熱水冷水熱水冷水熱水冷水熱水參數1爐2爐1&2爐1&2短1&2短1&2變1&2變公輔公輔電壓/V380電流/A370336實(shí)際流量/(m/h)0008631210276壓力MPa0.520.30.50.340.350.150.410.2有效揚程/m53.130.651.034.715.341.8額定功率/W220功率因數0.920920.920.920.920.920.920.920.92實(shí)際功率W027200224203114997783式(10)中,U—電壓,V;}電流,A;cop-功率因泵的軸功率,進(jìn)而得到節電空間。數,無(wú)量綱。水泵有效功率和軸功率的計算式如公式(11)和從表1可以看出,盡管流量與壓力要遠低于額(12所示定數值,但實(shí)際功率仍與額定功率相近,沒(méi)有明顯的P有效一w mgH pgh節能效果。這證明大量的有功消耗在克服閥門(mén)阻力,=ghQ而非推動(dòng)水流有效做功P有效一水泵有效功率,kW;p-密度,kg/m3;H3.2變頻調節的節能效果揚程,單位變頻調節是根據用戶(hù)實(shí)際需求的水量和揚程調P節水泵的轉速,減小系統在運行過(guò)程中不必要的浪P軸二刀變器7電機們系(12)費。為降低水泵用電量,可先在正常的工況下計算水式(11)-(12)中,P軸一軸功率,單位kW;m變頻器一變第10期韋少華循環(huán)水泵節能計算與實(shí)踐頻器效率,取0.96;電機一電機效率,取095;一泵式(13)中,P一水泵節能前的實(shí)際功率,kW效率,取0.74;將表中的數值代入公式(13),得到節電效率,見(jiàn)節電效率α的表達式為表2。a= P100%(13)從表2可以看出,在目前的工況下,水泵有較大表2各臺水泵的最低有效功率和節電效率Tab 2 Minimum effective power and energy-saving efficiency of each pump冷水冷水熱水熱水冷水熱水冷水熱水參數1爐2爐1&2爐1&2短1&2短1&2變變公輔公輔實(shí)際流量/(m/h)086314306651210550803276有效揚程/W0.153.151.035.741.820額定功率/kW220110功率因數0.920.92實(shí)際功率/W227224有效功率/W018516719%17%50%41%的節能空間,功率可降低約330kW。以當地電費0.5也證明了此種方式的節電空間有限。元八Wh電計算,每月可以節約電費約12萬(wàn)元。由于4,2對于變頻調速節能,從理論上和實(shí)踐上證明了變頻技術(shù)已比較成熟,同時(shí)設備投資不高,比較投資技術(shù)有效性。在日常生產(chǎn)中,可根據正常工況參數,和收益,整體還是劃算的。此外,也可根據水泵節能計算出水泵有效功率,進(jìn)而計算節能空間。的潛力,選擇節能潛力較大的泵組進(jìn)行改造。43某廠(chǎng)在水泵節能上,每月有10多萬(wàn)元的成本在使用變頻調速時(shí)需注意變頻調速不宜低于額降低空間?？上雀鶕?shí)際情況分析各套裝置的節能定轉速的50%,最好處于75%以上,并應結合實(shí)際工空間,分步進(jìn)行節能改造,這樣效率高,風(fēng)險低。況計算確定參考文獻4結語(yǔ)I國家統計局.第三次全國工業(yè)普查主要數據公報]20012]劉建軍.流體力學(xué)M北京:北京大學(xué)出版社,200641通過(guò)理論推導和分析繪制管道特性曲線(xiàn)和水3}符錫理變頻調速泵供水原理及實(shí)踐隊變頻器世界,199泵性能曲線(xiàn),理論上證明簡(jiǎn)單調節閥門(mén)減小水泵流(10)量的操作,達不到有效的節電目的。同時(shí),在實(shí)踐上x(chóng)+…+…+”+…+…+…+…+”+“"+“++…+…+…+…+…+"+“+“+“++“+…+…+…+…+“+…+…+…+…+”+”+本刊聲明本刊已入編中國學(xué)術(shù)期刊(光盤(pán)版)、中國核心期刊(遴選)數據庫、中國科學(xué)引文數據庫、中文科技期刊數據庫、美國化學(xué)文摘社、、重慶維普—數據化期刊群,作者文章著(zhù)作權使用費與本刊稿酬一次性付給,本刊不另付稿酬,凡不同意入編的作者,請在投稿時(shí)聲明。++…+“+“+“+“+“+“+#“+*+“+*+…+…+“+*+*++++++…+…+…+…+…+*+*+++“+*+“+“+…+…++