工业循环水WECS改造技术的应用探讨 工业循环水WECS改造技术的应用探讨

工业循环水WECS改造技术的应用探讨

  • 期刊名字:工业仪表与自动化装置
  • 文件大小:
  • 论文作者:唐长忠,汤中彩,沈新荣
  • 作者单位:酒钢集团动力厂,杭州哲达科技股份有限公司,浙江大学流体工程研究所
  • 更新时间:2020-03-24
  • 下载次数:
论文简介

58●工业仪表与自动化装置2013年第2期,工业循环水WECS改造技术的应用探讨唐长忠' ,汤中彩,沈新荣(1.酒钢集团动力厂,甘肃酒泉735100;2.杭州哲达科技股份有限公司,杭州310012;3.浙江大学流体工程研究所,杭州310027)摘要:阐述了酒钢集团不锈钢二期软环泵站引进的改造技术一工 业循环水系统节能优化运行技术( Water Energy Conservation System, WECS),在对冷却循环水系统进行WECS改造后,系统节能率达到62% ,并在改造后的近两年时间内,一直安全顺利运行。关键词:WECS;系统;节能;改造;优化中图分类号:TP23文献标志码:A文章编号:1000 -0682(2013)02 -0058 -04Application of WECS in the industrial circulation cooling water system improvementTANG Changzhong' , TANG Zhongcai? ,SHEN Xinrong'(1. Powver Plant, Jiuquan lron & Steel Group, Gansu Jiuquan 735100, China;2. Hangzhou ZETA Tech Co. , lLd. ,Hanghou 310012, China;3. Instiute of Fluid Engineering Research ,Zhejiang University, Hangzhou 310027 , China)Abstract : Ilustrate a new industrial circulation cooling water improvement technology used in Ji-uquan Iron and Steel Group. In the WECS transformation of the circulation cooling water system, the sys-tem energy saving rate reached 62%,and the syetem has been operating safely and smoothly for nearlytwo years since the transformation.Key words: WECS; system; energy - saving; improvement; optimization改造前,系统运行主要存在以下几个问题: .0引言1)采用关小水泵出口阀门开度的方式进行流国家《节能中长期专项规划》显示,水泵的用电量调节,缺乏节能的调节方式,水泵工频运行;量约占全国用电量的20.9%,我国2006年水泵的2)管网存在水力失调现象,不能实现终端按需运行电耗就已高达5900亿度,而一家中型的钢铁分配,终端换热效率低下;企业,循环水泵年耗电量可高达3亿度以上。我国4)水泵运行偏离高效点,直接导致系统能耗泵的设计效率较低,比国际先进水平低5% [1 ,系统增加;运行效率低了近20%。工业循环水流程普遍存在;4)整个循环水系统管理方式粗放,不能根据工低效运行现象,其能耗成本直接制约企业的可持续艺及季节变化进行相应的调节。性发展,因此进行系统优化运行势在必行。2 WECS技术原理1不锈钢二期循环水现状工业循环水系统节能优化运行技术( WECS)通,酒钢集团不锈钢二期循环水改造前配有3台离过对冷却循环水系统中的各项流体参数(流量、压心泵,采用2用1备的方式运行,单台水泵电机功率.力、温度)、各阀门开度、水泵运转速度等,进行在线为630 kW;终端为4组共14台板式换热器;共10检测,按照流体力学与热交换等原理,根据循环水的台冷却塔。改造前系统泵组工频运转,循环水量为供水温度等参数,结合环境条件,分析管网循环水系11000 m'/h,耗电量1 090万度。统能量输配与交换效率,采用先进控制方法与智慧阀门技术,对系统中的水泵、阀门与管网冷却终端等单元,进行系统运行优化控制,提高循环水系统能收稿日期:2012-12 -27作者简介:唐长忠(1968) ,男,高级工程师,现任动力厂副厂长,效,达到综合节能目标。循环水系统组成如图1负责动力厂水电方面管理工作。所示。2013年第2期工业仪表与自动化装置●59.冷却塔终端智能控制和网络通信集成功能,以最小阻力实现压D-力无关型的智能流动41。2.2泵阀一体化智 能节能技术:在实现终端智能平衡后,可能出现管网虽然达-D到平衡,但不是最节能的运行工况,此时需要利用泵循环水池阀一体化智能节能技术,来降低管网阻尼。水泵组:-般平衡方案用户用户2用户3) -500 m/h|| Q=500 m/h Q 500 m?/h35.5%H| 42.7%HX60%X图1循环水系统组成示 意图2.1管网智能平衡高效输配技术目前工业循环水的输配大多数采用多支路的并ZETA平衡方案联输配方式,这样的传输方式存在2个问题(2]:用户21厂用户 3le-500m/hl 2-500m/hl 0-500 m/h J1)为了满足远端(不利端)设备的流量要求,而造成近端设备的流量远远超标,出现“大流量小温59%0971%H文9.708差"现象。日2)当某些终端用户运行工况发生改变,由于流动的连续性,用户之间相互影响,出现动态水力失调图3满足终端用户需求时不同平衡方案和热力失调。如图3所示,普通的平衡方案中,阀门开度分别对于上述2个问题,传统的阀门调节方法非但为35.5%、42. 7%和60% ;ZETA泵阀一体化智能节不能完全解决,还引起能耗的巨大浪费,如果调控不能技术下的平衡方案中,阀门开度分别为59%、当,甚至影响工艺正常进行。71%和99.7%。显然两种开度情况都能满足终端智能平衡高效输配技术能完美地解决上述2个用户相同流量要求,但ZETA平衡方案损失在阀门问题。利用ZETA的专利产品智慧阀门,通过设定上的扬程会比- -般平 衡方案的少很多。终端控制的目标:温差、流量或压力等,智慧阀门即.泵阀一体化智能节能技术,通过采集管网所有可通过内嵌的高级算法计算出各阀门在当前工况下阀门的开度,在满足终端工艺需求的前提下,尽量开的开度,实现终端用户水力平衡,即实现按需分配,大阀门开度,把管网阻尼降到最低,此时的管网才是把原先近端设备超标的流量节省下来。当终端有用最节能的管网。并将此时的所有终端的总工况需求户工况发生变化时,智慧阀门能很快地重新计算新反馈到上位机系统,以此为依据进行变频[5]或者更的平衡下各阀门的开度,实现新的平衡,防止出现动换符合工况的高效节能水泵。态水力失调和热力失调']。2.3泵高效运行技术如图4所示,在终端工艺发生变化时,终端阀门重新计算阀门开度后,得到新的平衡,此时的管路阻力曲线与水泵PQ曲线的交点A就是当前水泵的运行工况点(6] ,但此时水泵的运行效率较低,通过泵高效运行技术,智慧调节终端阀门,不影响平衡状态而改变管路阻力曲线,与PQ曲线重新交于点B,使得水泵的运行效率得到显著提高。图2智慧阀门实物图2.4高效智 能冷却技术图2是智慧阀门的实物图。其原理是基于嵌入基于母管配水的冷却塔供水管网,其动态平衡式软件、传感技术、智能控制器、调节阀与执行机构高效输配的智 能实现,是冷却系统冷却容量最大化机电- -体化的新- -代阀门装置 ,并具有压力、流量、的前提。 基于智慧阀门和智能平衡高效输配技术基压差、温度、温差、能量等管道流体参数的智能测量、础上的智能平衡输配体系,目标是充分利用各运行.60.工业仪表与自动化装置2013年第2期冷却塔的冷却容量,从而进行冷却工艺运行优化控环水流程用能分项管理。以上功能的实现需要建立制。实际应用过程中,将原有的冷却塔管网系统中在一整套先进控制设备的基础上。各支管的阀门,用智慧阀门替代(替换过程可采用.针对不同工艺情况,上述5个子技术可以采用从局部到整体的方式,冷却工艺持续运转)。通过标准模块组合的方式运行。阀门所设定的策略,实现水力动态平衡的就地或远3改造内容程控制。H↑在不锈钢二期的节能改造中,完整应用了60% 70WECS技术,对水泵、管网终端换热器、冷却塔等单元进行优化控制,提高系统整体能效,达到高效节能目标。主要的改造内容为:各水泵出口、各换热终端水泵效率曲线、支管和冷却塔的上塔支管安装智慧阀门;水泵电机不同顿率下的PQ曲线配备变频器;由中央控制系统收集所有运行参数,通过上位机系统反馈给用户可视化的信息,建立能效管路阻力曲线分析系统。通过检测终端用户换热效果,设定智慧阀门开图4水泵运行曲线图度,为终端合理分配流量,在满足工艺需求的前提2.5 能效分析与智慧管控技术下,实现“小流量大温差”的节能运行模式,消除水现有工业一般只对各设备的基本运行参数(如力失调和热力失调现象。利用泵阀-体化技术,通流量、温度和压力等)进行实时监控,无法作为分析过对智慧阀门的智慧调节,配合变频器使水泵运行整个系统的运行能效状态的依据。为了克服上述问在高效区间。合理分配各个冷却塔的上塔流量,以题,专门进行了水系统能效分析,并研发了智慧管控及开启的冷却风机台数,最大程度的发挥冷却塔的技术,其功能包括:1)循环水流程动态水力和热力效能。改造后系统流程如图5所示。状态监控;2)循环水流程运行能效智能监测;3)循ZETAIWV9清钢不锈钢期T程ECS 系统ZETA口243盈图5改造 后系统流程图示。稳定运行后,泵组运行效率提升5% ~ 15%以4改造效果上;不同终端用户工艺温度始终低于设定值1.5 C;进行WECS系统改造后,水泵电机转速大幅度不锈钢二期软环泵原平均用电为30 345度/天,实降低,并伴随着工艺的变化进行实时调节,如图6所施节能改造后,现平均用电为11 353. 85度/天,节.2013年第2期工业仪表与自动化装置●61●电率达到62% ,年节电量在660万度以上。zE7AL费ZETA图6电机转 速监控图参考文献:5总结[1]王杰,张生安,燕增伟.论循环水系统节能技术的应用[J].化工装备技术,2011,32(1):54-58.利用杭州哲达科技股份有限公司的WECS节[2]付祥钊,肖益民.流体输配管网[M].北京:中国建筑能技术对不锈钢二期软环水进行系统改造后,节能工业出版社,2010.效果显著。从2011 年9月改造后至今,各改造部分[3]单 力钧.流体管网系统的水力平衡优化研究[ D].浙江大学,2009.运行稳定,智慧阀门实现了各终端之间水力平衡和[4]汤中彩,麻剑锋,沈新荣.--种新型恒流量控制阀的研流量的按需分配,实现整个系统的水力优化,满足主究[J].工业仪表与自动化装置,2012(1):10-12.线负荷变化和温度变化时主线工艺需求温度的要[5]朱燕. 变频节能在循环水系统中的应用[J].医药工程求。整个系统改变了以前的粗旷管理模式,实现了设计,2010,31(4):53 -57.[6] 张文钢,黄刘琦.水泵的节能技术[M].上海:上海交精细化管理。通大学出版社,2010.(上接第57页)[J].电气应用,2005 ,24(7):45 -47.1]孙兴丽,刘曙光一种开关柜智能操控装置的设计与[7]李 宏刚.低压配电智能化监控系统的研究[J].电力电实现[J].高压电器,2009 ,45(1):76 - 80.气化,2006(11) :84 -85.2] 黄绍平, 金国斌,李玲.成套开关设备实用技术[M].[8 ] TMS320F28xx 和TMS320F28xx DSCs的硬件设计指南北京:机械工业出版社,2008 :29 -74.[ Z]. Texas Instruments ,2003.[3] 陈向群.电流互感器的工作原理及误差[C].电工课9] 张卫宁. TMS320C28x系列DSP的CPU与外设[M].北堂,2003,12.,京:清华大学出版社,2004.[4]王廷良. 配电自动化系统终端的现状及发展方向[J].[10]刘仕兵基于DSP的馈线终端装置FTU的设计与实电力设备,2004(12) :53 -56.现[J].华东交通大学学报,2009 ,26(3) :58 -63.[5]苗保红,于庆瑞,赵治平.中压智能开关柜用电动操作[11]陈歆技 ,单渊达.基于CAN总线的新型馈线自动化系控制装置的开发[J].电工电气,2011(2):55-57统[J].电力系统自动化, 2000, 24(19):47 -49.[6]王斌.配电自动化终端的技术发展历程、现状和趋势

论文截图
版权:如无特殊注明,文章转载自网络,侵权请联系cnmhg168#163.com删除!文件均为网友上传,仅供研究和学习使用,务必24小时内删除。