濟(jì)鋼循環(huán)水泵能效提升的探索

孔繁科

【摘要】濟(jì)鋼循環(huán)冷卻水占總用水量的70%左右，主要為煉鐵、煉鋼、軋鋼、發(fā)電等產(chǎn)線設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的大量熱量進(jìn)行降溫冷卻，因產(chǎn)能高，各產(chǎn)線循環(huán)用水要求流量大、揚(yáng)程高，各類循環(huán)水泵額定功率均較高，且由于初始設(shè)計(jì)考慮參數(shù)裕量大、用戶端間斷或不平穩(wěn)使用，水泵未在高效區(qū)運(yùn)行，造成循環(huán)水泵無用功的消耗嚴(yán)重，能源利用效率低。

【關(guān)鍵詞】鋼鐵企業(yè)；循環(huán)冷卻；能源利用效率

1、濟(jì)鋼循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行概況

水泵是廣泛使用的設(shè)備，但效率均偏低，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，水泵耗電占全國發(fā)電量的22.5%。

1.1概述

濟(jì)鋼供水系統(tǒng)現(xiàn)有循環(huán)水泵站14個(gè)，主要為高爐、煉鋼、軋鋼、發(fā)電等用戶進(jìn)行循環(huán)水供應(yīng)，各泵站50KW以上水泵合計(jì)231臺(tái)，總裝機(jī)容量5.9萬KW，目前運(yùn)行臺(tái)數(shù)為201臺(tái)，運(yùn)行負(fù)荷為5.2萬KW，耗電1109萬元/月，根據(jù)效率調(diào)查計(jì)算，目前所有水泵平均效率為61.1%，效率提升潛力為9.1%。

1.2運(yùn)行現(xiàn)狀

1.2.1目前各泵站部分水泵電機(jī)的容量比實(shí)際需要高出一些，存在大馬拉小車的現(xiàn)象，且部分水泵本體效率低下，造成了電能的浪費(fèi)，通過水泵重新選型可減少無用功的消耗，使水泵在高效區(qū)運(yùn)行。

1.2.2傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法是通過調(diào)節(jié)閥門開度來調(diào)節(jié)流量，其輸出功率大量的能源消耗在閥門上，由于水泵的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，當(dāng)采用變頻調(diào)速降低轉(zhuǎn)速時(shí)，功率的消耗也大大降低，能達(dá)到用多少供多少的供水目的，還可大大延長電機(jī)、軸承、管網(wǎng)的使用壽命。

1.3能效損失分析

通過對(duì)比水泵的額定參數(shù)、各廠家的水泵樣本、性能曲線、現(xiàn)場實(shí)際工況，找出水泵效率損失的主要原因有以下幾點(diǎn)：

1.3.1水泵選型時(shí)流量和揚(yáng)程裕量過大，未能在高效區(qū)運(yùn)行；

1.3.2設(shè)計(jì)缺陷造成系統(tǒng)設(shè)備配置不合理產(chǎn)生水泵性能偏離；

1.3.3供應(yīng)商加工技術(shù)落后，水泵本體效率偏低；

1.3.4流量變化相差很大的場合未使用調(diào)速系統(tǒng)，僅用閥門截流造成能源損耗；

1.3.5用戶生產(chǎn)節(jié)奏、產(chǎn)量及品種變化產(chǎn)生的水量、水壓波動(dòng)造成的水泵管路特性曲線偏離；

1.3.6季節(jié)變化造成的設(shè)備匹配不合理產(chǎn)生的能源浪費(fèi)。

2、循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能方法實(shí)施建議及案例分析

根據(jù)能效分析情況，對(duì)各個(gè)泵組根據(jù)不同生產(chǎn)運(yùn)行狀況量身定制節(jié)能措施：

2.1重新選型

對(duì)于與系統(tǒng)不匹配而引起高能耗的水泵，通過當(dāng)前運(yùn)行的工況參數(shù)和設(shè)備額定參數(shù)，準(zhǔn)確找到最佳工況點(diǎn)，選擇合適流量和揚(yáng)程的水泵來替換目前處于不利工況、低效率運(yùn)行的水泵，從而降低水泵輸出功率，達(dá)到節(jié)電效果。

典型案例：1700連鑄冷媒水泵選型優(yōu)化改造

連鑄冷媒水供水泵組現(xiàn)三臺(tái)水泵，揚(yáng)程37.5m，流量1422m3/h，電機(jī)功率200KW?，F(xiàn)水泵出口閥門開度為70%，單臺(tái)泵實(shí)際流量1750m3/h，管道實(shí)際壓力為0.11MPa，額定電流361A，實(shí)際電流343A，水泵效率0.38。該泵組水泵運(yùn)行狀態(tài)已偏離最佳工況點(diǎn)，三臺(tái)電機(jī)均不同程度存在電機(jī)本體發(fā)熱現(xiàn)象，最高達(dá)105℃，造成系統(tǒng)能源消耗，屬于不經(jīng)濟(jì)運(yùn)行設(shè)備。

該案例屬典型的水泵額定參數(shù)與實(shí)際工況不匹配的情況，考慮對(duì)水泵重新選型。選用型號(hào)為500S-22的水泵，流量2020m3/h，揚(yáng)程22m，效率0.84，效率提升55%，可匹配電機(jī)為功率185KW，功率降低15KW。

投資概算：水泵、管道、閥門、施工約9.8萬元。

效益分析：年節(jié)電27.7萬度，年化效益18萬元。

2.2變頻改造

對(duì)于水泵負(fù)載有經(jīng)常性變化或有明顯季節(jié)性變化時(shí)，通過變頻器改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而影響設(shè)備的轉(zhuǎn)速，平移性能曲線，相當(dāng)于變成許多不同容量的水泵，來適應(yīng)負(fù)荷的變化，使水泵運(yùn)行處于高效區(qū)域，減少節(jié)流損失。

典型案例：連鑄二冷水供水泵變頻改造

連鑄二冷水系統(tǒng)用戶間斷性用水，滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)用戶需求流量950m3/h，壓力接近1.4MPa；低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)流量100-200m3/h，壓力1.54MPa左右，水泵效率為0.58，工況變化范圍較大，設(shè)備長期處與低效率運(yùn)行狀態(tài)，造成系統(tǒng)壓力、流量波動(dòng)大，設(shè)備檢修頻率高。

該案例屬典型的負(fù)載經(jīng)常性變化的情況，考慮實(shí)施變頻改造。

投資概算：變頻器、變頻柜、電纜、施工等約25萬元。

效益分析：年節(jié)電29.5萬度，年化效益19.2萬元。

2.3葉輪切削

對(duì)于額定揚(yáng)程流量高于實(shí)際揚(yáng)程流量的水泵，可對(duì)原葉輪進(jìn)行逐次切削以得到最佳葉輪外徑，平移水泵特性曲線，達(dá)到實(shí)際工況。

典型案例：連軋加熱爐供水泵葉輪車削改造

1700連軋加熱爐共四臺(tái)供水泵，水泵揚(yáng)程65.1m，流量486m3/h，實(shí)際流量小于額定流量，實(shí)際壓力比設(shè)計(jì)壓力偏低，水泵效率為0.53，未處于高效運(yùn)行區(qū)間。

該案例屬典型的水泵的額定揚(yáng)程流量高于水泵實(shí)際揚(yáng)程流量的情況，考慮對(duì)水泵葉輪切削。原葉輪直徑為470mm，初次切削至450mm，并逐次切削。

效益分析：年節(jié)電13萬度，年化效益8.4萬元。

3、結(jié)語

循環(huán)水泵能效提升對(duì)于鋼鐵企業(yè)來說意義重大，不僅能夠提升整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行效率，而且能夠使設(shè)備單體保持穩(wěn)定高效運(yùn)行，其重點(diǎn)在于設(shè)備選型不要過裕量或通過某種措施使設(shè)備運(yùn)行與生產(chǎn)調(diào)整保持步調(diào)一致，在保證安全運(yùn)行的前提下，盡力考慮設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行，達(dá)到降低電耗，能效提升目的。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)熙世，范謹(jǐn)初.給水工程（第四版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

[2]范華.給水水泵節(jié)能技術(shù)研究與應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2013（6）：58-60.

[3]凌桂榮.論循環(huán)水泵節(jié)能技術(shù)研究與實(shí)施研究[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2012（11）：39-40.