工业循环水系统节能改造技术解决方案

2014-10-03 来源：中国节能网

[ 导读 ]：在保证正常生产需求、不影响工艺安全提前下，多次利用高精度仪器仪表进行现场数据的采集、测量及对系统工艺、运行工况的全面了解

●节能原理：

在保证正常生产需求、不影响工艺安全提前下，多次利用高精度仪器仪表进行现场数据的采集、测量及对系统工艺、运行工况的全面了解，采用三元流等流体软件进行系统分析，从水泵、机组配合及管路系统三方面入手，诊断出系统当前的能耗状况，重新设计出该系统最优能效方案。

通过量身定制高效节能泵、优化水力平衡、优化水泵配置、整改管网不利因素、提高换热效率等措施，提高水泵本身效率及运行效率、降低管网阻力损失，使系统处于最优能效区间运行，从而达到最佳的节能效果。

水泵运行工况点是由装置特性曲线（Q-Ha曲线）和水泵特性曲线（Q-H曲线）的交叉点决定。

上图Q-Ha为理论管路（装置）特性曲线，H和Q为理论设计参数，Q-HaⅠ为实际管路（装置）特性曲线，HⅠ和QⅠ为实际运行参数，由上可以看出，水泵偏工况运行，水泵运行工况点由A点偏离到B点运行，运行效率由η下降到ηⅠ。

泵组运行功率公式P=ρ*Q*H/102/η泵/η电，通过技改，水泵位于工况点C运行，HⅡ-QⅡ有功率面积＜HⅠ-QⅠ有功率面积，运行效率由ηⅠ提高到ηⅡ，实际节电量△P=（HⅠQⅠ/ηⅠ-HⅡQⅡ/ηⅡ）*ρ/102/ η电。且技改泵高效范围更宽广，允许用水参数一定范围的变化仍保持较高运行效率。

●节能途径

① 提高水泵本身机械效率：

高效水泵最高效率点远远大于原水泵的最高效率点，见上图ηⅡ-η差值部分（3-8%）；

② 提高水泵与系统的运行效率：

高效水泵运行效率值刚好处在最高效率点，该点远远大于原水泵实际运行效率值，见上图ηⅡ-ηⅠ差值部分（10-30%）；

③ 提高水泵系统配置效率：

可保证流量不变时，降低扬程值，见上图HⅠ-HⅡ差值部分（3-8%）。

●节能指标

① 钢铁冶金：平均节电率10-50%；

② 石油化工：平均节电率10-40%；

③ 煤化工：平均节电率10-35%；

④ 水务行业：平均节电率10-30%；

⑤ 电力系统：平均节电率10-40%；

⑥ 中央空调：平均节电率20-70%。

●技术论证

① 保证不影响用户正常生产：从备用泵开始技改，没有备用泵则可在用户大修期间技改，技改一台切换一台，直至全部技改完毕；

② 保证完全避免安全事故：在保证母管压力不变情况下，机电设备不存在超功率现象，持续安全运行；

③ 便于实施和计量：“三位一体”节电技术的计量非常简便，只需预先安装好有功功率表和累时器即可快速准确计算出节电率；

④ 保证用户产能变化时效率恒定：高效水泵的高效区宽而平，流量发生变化，效率影响不大，持续高效；

⑤ 采集数据的准确性：项目利用专业且经过校验的仪器仪表全方位检测5次，保证了检测数据的可靠性和准确性；

⑥ 三元流仿真模拟技术的可靠性：三元流技术利用用户的最优能效参数作为边界条件输入，采用N-S湍流模型，高精度网格划分，模拟结果无限接近真实流体；

⑦ 保证产品质量：采用双相叶轮，打磨流道，使用进口轴承等；

⑧ 技术兼容性好：可以与变频节能等多种技术配合使用，对系统不产生任何影响。

●产品优势

① 高效节能水泵获得国家专利授权。

② 为企业量身定做，恰在最佳工况点运行。

③ 效率曲线优越，高效区范围宽，更能够适应负荷变化

④ 有世界上最先进的水力数学模型，水泵结构更合理，外表美观，维护方便。

⑤ 机械性能优越，加工精度高，效率比普通水泵高10%。

⑥ 高效节能水泵保质期2-5年，而常规水泵保质期为1年。

●“三位一体”高效节能技术与变频技术的优劣势比较

序号	项目	“三位一体”高效节能技术	变频技术
1	节能原理	是系统整体节能，是更彻底的一种节能方式，寻找出最佳工况点后，量身定做高效节能水泵和高效电机替代原来的低效率运行水泵及电机	通过改变频率，改变电机的转速，利用转速与水泵的流量、扬程及功率成线性关系，安装变频器调整水泵电源频率改变原有水泵转速，达到降低水泵能耗
2	实施方法	整体换泵或电机或管路或阀门，不仅能使设备运行效率大大提高，同时设备得到升级，本身的机械效率也提升	对原系统不作整改、调整，单独在电机上另外安装变频器，水泵和电机等设备不能更新
3	节能效果	各行业统计平均节电率30%	各行业统计平均节电率25%左右，因变频器本身需要能耗，个别情况下节能后整体能耗不降反升
4	水泵效率	高效率，并比常规水泵额定效率提高5-10%以上	扔使用原来的水泵，变频后水泵效率会进一步降低
5	节能计量	计量方便、准确，过程十分透明，一目了然	无法直接计量
6	产品寿命	寿命15年以上，且在正规操作下，可一直保持高效率运行	国产变频器寿命2-3年，进口的5-8年，电子元件容易损坏，且较难维修
7	环境要求	无特殊环境要求，只限于泵房，不涉及到控制室	需要单独建控制室，电气设备对环境湿度、温度等要求较高
8	适用范围	适用于对工况比较稳定的系统	适用于变工况系统
9	劣势	1、对变工况系统适用性相对较差；	1、仅从流量入手，无法改变低效率运行，无法降低管路阻抗，无法消除无效流量，节电率不高； 2、对有问题或较为复杂系统，起不到节能作用，常常发生“变频一变，效果变差”现象； 3、本身耗能、对电网产生污染，设备复杂庞大，需要单独建控制室，增加了用户的管理成本和人力成本
10	实施过程	先诊断分析，有针对性整改调整，定做水泵电机，替换原水泵电机	简单产品组合，采购到位后，开始在泵房和控制室进行安装调试
11	实施周期	需量身定做，总时间为3-6个月	实时采购，总时间2-4个月
12	其它副作用	无任何增加的副作用	对电网造成污染，产生的电磁波对人体有一定危害，本身需要消耗电能

●CFD三元流体技术与传统技术比较

	CFD技术	传统设计技术
设计水力模型阶段	可视化、仿真分析，准确分析泵内流体的压力、速度等流动状况，优选最佳的水力模型。	根据以往的经验或其他途径获得比较粗糙的水力模型。
泵设计阶段	根据水力模型做一个试验品，通常性能都较好，还可以局部改进以达到最佳。并且根据实际泵的性能对仿真公式做微小修正。	根据水力模型做一个试验品，性能好不好很难说。如果性能不好，只能局部改进或换水力模型重做。
型号扩展阶段	改变泵体尺寸、叶轮尺寸等边界条件后，再次计算、仿真分析，模拟出几乎全系列大小的泵型的性能、泵内部流动情况，再选择性能优秀的完成整个系列泵型的设计。确保每个规格的泵的性能都优秀。	预先确定需要的性能，再根据相似理论由试验品的模型来进行相似计算，从而扩充整个系列的泵型。扩充的泵型能否达到试验品的性能很难说。