循环水泵节能改造与应用

中外能源第6期SINO-GLOBAL ENERGY97循环水泵节能改造与应用丁均胜(中国石油大连石化公司,辽宁大连16032)摘要水泵流量扬程和功率分别与其转速的一次方、二次方和三次方成正比。对于流量经常变化的场合,采用变频调速技术,控制电机转速,改变泵的流址和扬程,可节约电能50%,显著降低节流损耗,且生产T艺稳定,具有调速性能好、节能效果显著、运行T艺安全可靠等优点。根据运行参数输送同等流量的水,减少压头损失40m,电流降低约40A,节约用电14kWh,按目前T业电价0.67元/Wh计,每年产生直接经济效益8万余元。叶轮切割也是常用的节能技术之一,其技术实施要满足三个条作:水泵实际循环流釁满足系统需求,水泵铭牌扬程高于实际扬程5m以上;水泵在装置内所有循环系统主支路调节阀全开时,循环水泵的运行电流超过额定电流;能够降低装置循环系统的阻力。应用叶轮切割技术后,单台水泵T作电流由32A降至30A,一年节电68590kWh关键词变频技术叶轮切割水泵风机节能1前言21水泵流量调节在供排水行业,循环水泵电耗占循环水泵房总离心泵在指定管路上工作时,由于生产工况发耗电成本的70%-80%,冷却塔风机及其他设备占生变化,可能出现泵的设计流量与生产要求不相适总耗电成本的20%-30%。装置设计时往往从安全应,或已选择好的离心泵在特定管路中运转时,所角度出发,加大循环水泵流量、提高循环水泵扬程,提供的流量与实际工况不符等情况。对此,需要进以致增加水泵电机容量,从而加大循环水泵的电能行流量调节,也就是改变泵的工作点。消耗。现在,绝大部分循环水泵房均采用调节阀门既然泵的工作点为管路特性和泵的特性所决开度及变频调速的运行方法,来调节循环水流量,定,因此,改变两种特性曲线之一,均能达到调节流但因变频设备投资较大决定了变频调速装置不是量的目的降低水泵能耗的最佳方法。2.1.1改变阀门开度理论上讲,只有让循环水泵的扬程在保证必须改变离心泵出口管线上的阀门开度,实质是改循环流量的前提下与系统运行阻力值接近,才能达变管路特性曲线。当阀门关小时,管路的局部阻力到降低水泵能耗的目的。生产实际中,由于技术水加大(见图1),工作点由M移至M,流量由Q减小平限制或缺乏必要的测试手段加之设计时留有较到Q。当阀门开大时,管路局部阻力减小,管路特大的富裕量水泵扬程大多超出系统实际阻力(最性曲线变得平坦,工作点移至M2,流量加大到Q。多超过20m以上),增加了能量消耗。用阀门调节流量迅速而方便,且流量可以连续变变频调速节电原理及应用化,适合连续生产的特点。其缺点是当阀门关小时,由离心泵原理叫在相似情况下水泵流量、扬流动阻力大,要额外消耗一部分动能,经济性差。程和功率分别与其转速的一次方、二次方和三次方212改变泵转速成正比。对于流量经常变化的场合,采用变频调速改变离心泵转速,实质上是改变泵的特性曲线泵供水,可以显著降低节流损耗,具有明显节能效中国煤化工果。由于许多风机、水泵的驱动电机处于恒速运转作者简CNMHG大连广播电视大学化状态,而生产中的风、水流量要求处于变工况运行工机槭专业,主要从事石油化工装置设备管理工作。水泵和风机变频调速被认为是有效的节能措施。E-mail:dingjs_dl@petrochina.com.cn中外能源SINO-GLOBAL ENERGY2011年第16卷(见图2),泵原来的转速为n,工作点为M,若把转AP=P -P=Q(Hr-H2)r/102速提高到m2,特性曲线H-Q上移,工作点由M移至M2,流量由Q加大到Qx;若把转速降至m,H-Q曲线便向下移,工作点移至M,流量减小至Q。这种调节方法能保持管路的特性曲线不变。流量扬程随转速下降而减小,动能消耗也相应降低。图3泵性能曲线与调节损失的关系也就是说,用阀门控制流量时,有AP功率被损耗浪费掉了,且随着阀门不断关小,这个损耗还要增加。如果不采用关小阀门的方法,而是把电机转速降下来,那么在转运同样流量时,原来阀门消耗图1改变阀门开度时流量变化示意图的功率就可以避免,从而获得节能效果,这就是水泵调速节能原理。23两种调速方式节能效果比较在供水系统中,变频调速一般采用以下两种供水方式:变频恒压变流量供水和变频变压变流量供水。其中,前者应用更为广泛,而后者在技术上更为Qy qQ合理,代表着水泵变频调速节能技术的发展方向。23.1变频恒压(变流量)供水图2改变转速时流量变化示意图所谓恒压供水方式,就是针对离心泵流量大时22水泵调速运行的节能原理扬程低、流量小时扬程高的特性,通过自控变频系图3为水泵调速时的全扬程特性(H-Q)曲线。统,无论流量如何变化,都使水泵运行扬程保持不用阀门控制时,当流量要求从Qx减小到Q,必须变,即等于设计扬程。用户若采用关阀调节流量减关小水泵出口阀门。此时阀门摩擦阻力变大阻力少时,则工作点由M1变为M,浪费扬程△H=B1-曲线从R移到B,扬程则从上升到H,运行工H,若采用变频恒压供水,则自动将转速调至n,工况点从M2点移到M点;用调速控制时,当流量要作点处于M点(如图4所示)。由于变频调速是无级求从Qx减小到Q,由于阻力曲线R不变,泵的特变速,可以实现流量的连续调节,所以恒压供水工性取决于转速。如果把速度从2降到n,运行工况作点始终处于直线H上。在控制方式上,只需在水点则从M2点移到M点,扬程从H下降到H2根据泵出口设定一个压力控制值即可,简单易行。显然离心泵特性曲线公式恒压供水节约了MH1,而没有考虑△H2。因此,它不P=QHr/102n(1)是最经济的供水调节方式。尤其在管路阻力大,管式中P为水泵使用工况轴功率,kW;Q为使用工路特性曲线陡曲的情况下,AH2所占的比重更大,况点的水压或流量,ms;H为使用工况点扬程,m;其局限性就显而易r为输出介质单位体积重量,kg/m3;7为使用工况2.32变频变压(变流量)供水点的泵效率,%。变压供水方式控制原理和恒压供水相同,只是可求出运行在M1点和M点泵的轴功率为中国煤化工确定,而是沿管路Px =Qhr/102(2)特1CNMHGQQw时,自动PQHr/102n将转速调至m,工况点处于M1点。此时水泵轴功率两者之差为:M小于恒压供水水泵轴功率M2。变压供水理论上第6期丁均胜.循环水泵节能改造与应用避免了流量减小时扬程的浪费,显然优于恒压供用电14kWh,按目前工业电价067元八W·h计,水。这种方法适用于压力流量随时变化的系统。在每年产生直接经济效益8万余元。控制方式上,一般只需在系统储罐上设定一个液位变频调速器PLC液位调节器控制值,当液位降低时泵转速增加,反之则减小。液位传感器R,高位水山顶消防全厂送水泵各用户图5自来水泵控制系统方框图表1变频器安装前后参数比对流量调节方法泵出口压力MPa流景lm3h2)电流/A阀门调节0.85~0985-9560-80图4改变阀门开度及泵转速性能曲线图变頻器调节04-0.4524变频调速器在循环水泵房的应用3叶轮切割理论的节能原理及应用24.1变频调速器在自来水泵上的应用31叶轮切割理论大连石化自来水供水系统现有供水泵2台,其根据叶轮切割定律,在一定条件下,叶轮切割型号为1505-78,流量为160m/h,扬程为78m,转速后,泵的性能参数,如流量、扬程、功率(O、H、M存为290r/min,额定电机功率为55kW,额定电流为在下列关系102A,供水量为1500-20m}h,由高位水场经四循Q/Q=D,D·套自来水送水泵加压送到山顶1000m3和4000m3HVH=[DyD]消防水池(两水池出口串联),再利用高位差送往各N,/N=[DD]567生产车间及用户。由于用水量变化大,用水高峰时式中:Q、H、N、D分别为泵流量、扬程、轴功率、叶是平时用量的2倍,低峰时用水量仅为平时用量的轮直径;Q1、H1、N、D1分别为泵切割后的流量、扬1/3。生产要求消防水池高水位蓄水,用户消耗水量程、轴功率和叶轮直径。应及时补充,造成水泵送水量波动大。用阀门控制以上公式在实际应用中存在一定误差。叶轮切调节水量,泵出口阀门前后压差达到04-045MP割必须在一定范围内,满足一定条件,否则会大大存在大马拉小车现象。根据以上情况,将其中一台降低水泵效率,甚至使切割后的水泵失效,不能正水泵安装变频调速器控制系统(如图5所示),由山常工作。水泵的切割量与比转数有关叫(见表2)。顶蓄水池液位传感器测得水位信号,传递给变频调表2离心泵叶轮的允许车削量速器,并与给定值进行比较,得出被调量的偏差后,比转数n,60120200300350350以上通过(4-20mA)信号传递给变频调速器,从而控制电最大允许切割量,%20151197机转速,改变泵的流量和扬程,使蓄水池液位控制在一个设定的位置,达到自动稳定供水的效果。也效率下降值每切割10%下降1%每切割4%下降1%可采用手动操作,通过调节器手动给定数值,传到32水泵叶轮的切割变频调速器,来控制电机转速。321切割的必要条件242运行效果分析循环水泵的设计选型和实际管路系统存在差水泵电机安装变频调速器后,节能效果显著。异,但并不能任意实施叶轮切割技术,必须要具备经比对节约电能50%,且生产工艺稳定。安装变频如下V山中国煤化工调速器前后实测数据见表1。CNMH满足系统需求时,根据运行参数,输送同等流量的水,减少压头其铭牌扬程高于实际扬程5m以上。水泵扬程的测损失40m,电流降低约40A。根据公式(4)计算,节约定可用精密压力表更换水泵进出口压力表,通过多中外能源SINO-GLOBAL ENERGY2011年第16卷次重复,计算进出口压力差值,平均得出水泵扬程。量损失较大;电机电流并没有因为泵的工作点的左②水泵在装置内所有循环系统主支路调节阀移而有明显降低,出口管路阀门开度稍微增大,便全开时检查循环水泵的运行电流是否超过额定电会造成电机电流接近或超过额定电流;泵体振动较流如超出可以切割。因为如果水泵超电流,则证大。此种工况下运行,不但存在设备的运行隐患,还实全开阀门后流最增加了,水泵切割后能在降低阻会造成能量的浪费。力后增加流量,所以必须具备此条件才能切割。测试结果可以看出,水泵的实际扬程(5m)低③装置内有降低阻力的可能。降低阻力有两于设计扬程10m,且超过额定电流0.5A,该水泵具种情况:一是通过将装置内未全部开启的阀门全部备切割条件。由于生产装置阻力变化大,装置系统开启来降低装置内部阻力;二是放大母管及支管的的管路特性曲线和水泵的切割抛物线也发生变化,管径,降低管道摩阻,从而降低阻力。降低阻力的目利用切割定律来求解水泵新的工作点难度很大。因的是改变系统的管路特性曲线,从而使叶轮切割扬此,水泵叶轮的切割量只能根据实际情况采用经验程降低、流量增加。理论上讲,在泵循环系统不变的的办法来确定。该水泵系列叶轮为两个不同直径叶情况下,叶轮经过切割后,水泵扬程、轴功率和流量轮:CHZ300-500B型水泵所配叶轮直径为352mm,都应降低,但是通过降低循环系统的阻力,改变循CHZ300-50C型水泵所配叶轮为322mm。确定两个环系统的管路特性,使叶轮切割后水泵的工作点后叶轮直径的中间值,即337mm为切割后叶轮的直移,可以实现扬程降低,轴功率降低,流量增大。径。切割后水泵循环流量为1030m}h,扬程为60m322叶轮切割的实施方法工作电流为30A。切割后水泵振动现象消失,出口①测试水泵的运行状况:水泵的运行测试主阀全部打开时电机电流不超标,装置内系统压力控要包括水泵流量扬程及工作电流等,同时检查阀制在0.5-0.55MPa,确保了生产装置和循环水泵的门是否全部打开,如未全部打开,应测试所有阀门稳定运行。打开时的流量、扬程及工作电流。分析水泵测试结叶轮切割后,该单台水泵工作电流由32A降至果是否具备以上要求的3个必要条件,如具备则可30A,节电约7.83Wh,一年节电68590kWh。照此以切割。若在不具备条件时切割,会造成水泵扬程、计算,3台水泵一年共节电205770kWh,每千瓦时流量达不到实际要求,甚至使水泵失效,即水泵的电按067元计算,每年节约电费开支10万余元。流量、扬程及轴功率急剧降低,不能正常使用。4结论②水泵叶轮切割:理论上讲,根据生产装置循采用变频调速技术后,由于水泵出口阀全开环水系统阻力变化,求解阻力变化后系统的管路曲消除了阀门因节流而产生的噪音,改善了工作环线及切割抛物线,即可确定循环水泵叶轮直径的切境。同时,克服了因调节阀故障对生产带来的影响削量。实际应用中,由于切割理论来自大量的感性具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可实验,情况复杂,只能参考水泵的性能曲线,结合实靠等优点。在大力提倡节约能源的今天,推广使用际经验进行切割这种集现代先进电力电子技术和计算机技术于33叶轮切割理论在循环水泵房的应用体的高科技节能装置,对于提高劳动生产率、降低四循一套循环水泵房共有5台循环泵,采用3能耗具有重大的现实意义。开2备的并联运行模式,型号为CHZ300-500B,其性能参数见表3。参考文献表3CHZ300-500B单级单吸式离心泵性能参数l天津大学化T原理教研室化T原理(上册川M]天津:天津址!新程/转速/额定电压轴功率配用电机985.116-11R.mh-)m(r:min)电流/AvkW|功率/W[2中国煤化工下册川M]北京:化学Tl10066000250CNMHG该系统投用以来,运行中发现循环水泵出口阀开度小(最大开度为25%),总体管道阻力偏大,能(编辑刘燕)第6期丁均胜。循环水泵节能改造与应用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能源知识要充分认识装修材料的辐射危害现在人们对装修材料的放射性污染与危害还是认识不足。近年来,一些家装材料的放射性超标对人体产生糯射危害的报道层出不穷。天然石材(如花岗石、大理石等)的放射性污轻则会让人感到身体不适,重则会有疾病.甚至致癌的危險。在现代装修材料中,花岗岩、大理石因为它的华丽高雅、坚固实用、耐腐蚀等优点而被广泛采用。但是,人们往往忽视了这些天然的石类材料大都具有放射性物质,这些材料中含有的放射性元素"镭"可以衰变出氧气并进入宣内。而“氧”是种具有放射性的惰性气体,无色无味。氧气被释放到空气中后客易被呼嗄系统戳留,并在局部区城不断积累而诱发馷癌。氧气诱发肺癌的潜伏期大多都在15年以上,世界上有1/5的肺癌患者与氧有关。所以说,氟是仅次于吸烟的导致人类肺痦的第二大“杀手”,世界卫生组织把它列为使人致癌的19种物质之据检测,色彩不同的石材放射性也是不一样的,白色、红色、绿色和花斑系列等花岗岩类放射性活度偏高;大理石类、绝大多数的板石类,暗色系列(包括黑色、蓝色和暗色中的棕色)和灰色系列的花岗岩奏,放射性活度较低。其实地砖、瓷璋、混凝土等居室鬟修的必选建筑材料,它们的放射性水平也同样不容忽视。这些建筑材料之所以可能含有比较高的放射性水平,主要是它们的原料可能由矿业废渣、煤渣副产品里面常常含有浓缩的放射性核素,从而导致制成的建筑材料放射性水平很高。据vL中国煤化材料的检测发现,其放射性水平具有以下规律:无釉地砖>彩釉地砖>花岗岩>马赛克>红砖CNMHG灰石等。此外,家中的一些石村类家具和工艺摆设均可能产生“核糯射”。市场上有一种经过处理能在夜里发光的装饰品,具有長强的放射性,不适合在居蜜内摆放。此外,有的含矿物被加工成“夜明珠”,其放射性也偏高供稿高峰)