中外能源第6期SINO-GLOBAL ENERGY97循環(huán)水泵節(jié)能改造與應(yīng)用丁均勝(中國石油大連石化公司,遼寧大連16032)摘要水泵流量揚(yáng)程和功率分別與其轉(zhuǎn)速的一次方、二次方和三次方成正比。對于流量經(jīng)常變化的場合,采用變頻調(diào)速技術(shù),控制電機(jī)轉(zhuǎn)速,改變泵的流址和揚(yáng)程,可節(jié)約電能50%,顯著降低節(jié)流損耗,且生產(chǎn)T藝穩(wěn)定,具有調(diào)速性能好、節(jié)能效果顯著、運(yùn)行T藝安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)運(yùn)行參數(shù)輸送同等流量的水,減少壓頭損失40m,電流降低約40A,節(jié)約用電14kWh,按目前T業(yè)電價0.67元/Wh計,每年產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益8萬余元。葉輪切割也是常用的節(jié)能技術(shù)之一,其技術(shù)實(shí)施要滿足三個條作:水泵實(shí)際循環(huán)流釁滿足系統(tǒng)需求,水泵銘牌揚(yáng)程高于實(shí)際揚(yáng)程5m以上;水泵在裝置內(nèi)所有循環(huán)系統(tǒng)主支路調(diào)節(jié)閥全開時,循環(huán)水泵的運(yùn)行電流超過額定電流;能夠降低裝置循環(huán)系統(tǒng)的阻力。應(yīng)用葉輪切割技術(shù)后,單臺水泵T作電流由32A降至30A,一年節(jié)電68590kWh關(guān)鍵詞變頻技術(shù)葉輪切割水泵風(fēng)機(jī)節(jié)能1前言21水泵流量調(diào)節(jié)在供排水行業(yè),循環(huán)水泵電耗占循環(huán)水泵房總離心泵在指定管路上工作時,由于生產(chǎn)工況發(fā)耗電成本的70%-80%,冷卻塔風(fēng)機(jī)及其他設(shè)備占生變化,可能出現(xiàn)泵的設(shè)計流量與生產(chǎn)要求不相適總耗電成本的20%-30%。裝置設(shè)計時往往從安全應(yīng),或已選擇好的離心泵在特定管路中運(yùn)轉(zhuǎn)時,所角度出發(fā),加大循環(huán)水泵流量、提高循環(huán)水泵揚(yáng)程,提供的流量與實(shí)際工況不符等情況。對此,需要進(jìn)以致增加水泵電機(jī)容量,從而加大循環(huán)水泵的電能行流量調(diào)節(jié),也就是改變泵的工作點(diǎn)。消耗?，F(xiàn)在,絕大部分循環(huán)水泵房均采用調(diào)節(jié)閥門既然泵的工作點(diǎn)為管路特性和泵的特性所決開度及變頻調(diào)速的運(yùn)行方法,來調(diào)節(jié)循環(huán)水流量,定,因此,改變兩種特性曲線之一,均能達(dá)到調(diào)節(jié)流但因變頻設(shè)備投資較大決定了變頻調(diào)速裝置不是量的目的降低水泵能耗的最佳方法。2.1.1改變閥門開度理論上講,只有讓循環(huán)水泵的揚(yáng)程在保證必須改變離心泵出口管線上的閥門開度,實(shí)質(zhì)是改循環(huán)流量的前提下與系統(tǒng)運(yùn)行阻力值接近,才能達(dá)變管路特性曲線。當(dāng)閥門關(guān)小時,管路的局部阻力到降低水泵能耗的目的。生產(chǎn)實(shí)際中,由于技術(shù)水加大(見圖1),工作點(diǎn)由M移至M,流量由Q減小平限制或缺乏必要的測試手段加之設(shè)計時留有較到Q。當(dāng)閥門開大時,管路局部阻力減小,管路特大的富裕量水泵揚(yáng)程大多超出系統(tǒng)實(shí)際阻力(最性曲線變得平坦,工作點(diǎn)移至M2,流量加大到Q。多超過20m以上),增加了能量消耗。用閥門調(diào)節(jié)流量迅速而方便,且流量可以連續(xù)變變頻調(diào)速節(jié)電原理及應(yīng)用化,適合連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)。其缺點(diǎn)是當(dāng)閥門關(guān)小時,由離心泵原理叫在相似情況下水泵流量、揚(yáng)流動阻力大,要額外消耗一部分動能,經(jīng)濟(jì)性差。程和功率分別與其轉(zhuǎn)速的一次方、二次方和三次方212改變泵轉(zhuǎn)速成正比。對于流量經(jīng)常變化的場合,采用變頻調(diào)速改變離心泵轉(zhuǎn)速,實(shí)質(zhì)上是改變泵的特性曲線泵供水,可以顯著降低節(jié)流損耗,具有明顯節(jié)能效中國煤化工果。由于許多風(fēng)機(jī)、水泵的驅(qū)動電機(jī)處于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)作者簡CNMHG大連廣播電視大學(xué)化狀態(tài),而生產(chǎn)中的風(fēng)、水流量要求處于變工況運(yùn)行工機(jī)槭專業(yè),主要從事石油化工裝置設(shè)備管理工作。水泵和風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速被認(rèn)為是有效的節(jié)能措施。E-mail:dingjs_dl@petrochina.com.cn中外能源SINO-GLOBAL ENERGY2011年第16卷(見圖2),泵原來的轉(zhuǎn)速為n,工作點(diǎn)為M,若把轉(zhuǎn)AP=P -P=Q(Hr-H2)r/102速提高到m2,特性曲線H-Q上移,工作點(diǎn)由M移至M2,流量由Q加大到Qx;若把轉(zhuǎn)速降至m,H-Q曲線便向下移,工作點(diǎn)移至M,流量減小至Q。這種調(diào)節(jié)方法能保持管路的特性曲線不變。流量揚(yáng)程隨轉(zhuǎn)速下降而減小,動能消耗也相應(yīng)降低。圖3泵性能曲線與調(diào)節(jié)損失的關(guān)系也就是說,用閥門控制流量時,有AP功率被損耗浪費(fèi)掉了,且隨著閥門不斷關(guān)小,這個損耗還要增加。如果不采用關(guān)小閥門的方法,而是把電機(jī)轉(zhuǎn)速降下來,那么在轉(zhuǎn)運(yùn)同樣流量時,原來閥門消耗圖1改變閥門開度時流量變化示意圖的功率就可以避免,從而獲得節(jié)能效果,這就是水泵調(diào)速節(jié)能原理。23兩種調(diào)速方式節(jié)能效果比較在供水系統(tǒng)中,變頻調(diào)速一般采用以下兩種供水方式:變頻恒壓變流量供水和變頻變壓變流量供水。其中,前者應(yīng)用更為廣泛,而后者在技術(shù)上更為Qy qQ合理,代表著水泵變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向。23.1變頻恒壓(變流量)供水圖2改變轉(zhuǎn)速時流量變化示意圖所謂恒壓供水方式,就是針對離心泵流量大時22水泵調(diào)速運(yùn)行的節(jié)能原理揚(yáng)程低、流量小時揚(yáng)程高的特性,通過自控變頻系圖3為水泵調(diào)速時的全揚(yáng)程特性(H-Q)曲線。統(tǒng),無論流量如何變化,都使水泵運(yùn)行揚(yáng)程保持不用閥門控制時,當(dāng)流量要求從Qx減小到Q,必須變,即等于設(shè)計揚(yáng)程。用戶若采用關(guān)閥調(diào)節(jié)流量減關(guān)小水泵出口閥門。此時閥門摩擦阻力變大阻力少時,則工作點(diǎn)由M1變?yōu)镸,浪費(fèi)揚(yáng)程△H=B1-曲線從R移到B,揚(yáng)程則從上升到H,運(yùn)行工H,若采用變頻恒壓供水,則自動將轉(zhuǎn)速調(diào)至n,工況點(diǎn)從M2點(diǎn)移到M點(diǎn);用調(diào)速控制時,當(dāng)流量要作點(diǎn)處于M點(diǎn)(如圖4所示)。由于變頻調(diào)速是無級求從Qx減小到Q,由于阻力曲線R不變,泵的特變速,可以實(shí)現(xiàn)流量的連續(xù)調(diào)節(jié),所以恒壓供水工性取決于轉(zhuǎn)速。如果把速度從2降到n,運(yùn)行工況作點(diǎn)始終處于直線H上。在控制方式上,只需在水點(diǎn)則從M2點(diǎn)移到M點(diǎn),揚(yáng)程從H下降到H2根據(jù)泵出口設(shè)定一個壓力控制值即可,簡單易行。顯然離心泵特性曲線公式恒壓供水節(jié)約了MH1,而沒有考慮△H2。因此,它不P=QHr/102n(1)是最經(jīng)濟(jì)的供水調(diào)節(jié)方式。尤其在管路阻力大,管式中P為水泵使用工況軸功率,kW;Q為使用工路特性曲線陡曲的情況下,AH2所占的比重更大,況點(diǎn)的水壓或流量,ms;H為使用工況點(diǎn)揚(yáng)程,m;其局限性就顯而易r為輸出介質(zhì)單位體積重量,kg/m3;7為使用工況2.32變頻變壓(變流量)供水點(diǎn)的泵效率,%。變壓供水方式控制原理和恒壓供水相同,只是可求出運(yùn)行在M1點(diǎn)和M點(diǎn)泵的軸功率為中國煤化工確定,而是沿管路Px =Qhr/102(2)特1CNMHGQQw時,自動PQHr/102n將轉(zhuǎn)速調(diào)至m,工況點(diǎn)處于M1點(diǎn)。此時水泵軸功率兩者之差為:M小于恒壓供水水泵軸功率M2。變壓供水理論上第6期丁均勝.循環(huán)水泵節(jié)能改造與應(yīng)用避免了流量減小時揚(yáng)程的浪費(fèi),顯然優(yōu)于恒壓供用電14kWh,按目前工業(yè)電價067元八W·h計,水。這種方法適用于壓力流量隨時變化的系統(tǒng)。在每年產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益8萬余元。控制方式上,一般只需在系統(tǒng)儲罐上設(shè)定一個液位變頻調(diào)速器PLC液位調(diào)節(jié)器控制值,當(dāng)液位降低時泵轉(zhuǎn)速增加,反之則減小。液位傳感器R,高位水山頂消防全廠送水泵各用戶圖5自來水泵控制系統(tǒng)方框圖表1變頻器安裝前后參數(shù)比對流量調(diào)節(jié)方法泵出口壓力MPa流景l(fā)m3h2)電流/A閥門調(diào)節(jié)0.85~0985-9560-80圖4改變閥門開度及泵轉(zhuǎn)速性能曲線圖變頻器調(diào)節(jié)04-0.4524變頻調(diào)速器在循環(huán)水泵房的應(yīng)用3葉輪切割理論的節(jié)能原理及應(yīng)用24.1變頻調(diào)速器在自來水泵上的應(yīng)用31葉輪切割理論大連石化自來水供水系統(tǒng)現(xiàn)有供水泵2臺,其根據(jù)葉輪切割定律,在一定條件下,葉輪切割型號為1505-78,流量為160m/h,揚(yáng)程為78m,轉(zhuǎn)速后,泵的性能參數(shù),如流量、揚(yáng)程、功率(O、H、M存為290r/min,額定電機(jī)功率為55kW,額定電流為在下列關(guān)系102A,供水量為1500-20m}h,由高位水場經(jīng)四循Q/Q=D,D·套自來水送水泵加壓送到山頂1000m3和4000m3HVH=[DyD]消防水池(兩水池出口串聯(lián)),再利用高位差送往各N,/N=[DD]567生產(chǎn)車間及用戶。由于用水量變化大,用水高峰時式中:Q、H、N、D分別為泵流量、揚(yáng)程、軸功率、葉是平時用量的2倍,低峰時用水量僅為平時用量的輪直徑;Q1、H1、N、D1分別為泵切割后的流量、揚(yáng)1/3。生產(chǎn)要求消防水池高水位蓄水,用戶消耗水量程、軸功率和葉輪直徑。應(yīng)及時補(bǔ)充,造成水泵送水量波動大。用閥門控制以上公式在實(shí)際應(yīng)用中存在一定誤差。葉輪切調(diào)節(jié)水量,泵出口閥門前后壓差達(dá)到04-045MP割必須在一定范圍內(nèi),滿足一定條件,否則會大大存在大馬拉小車現(xiàn)象。根據(jù)以上情況,將其中一臺降低水泵效率,甚至使切割后的水泵失效,不能正水泵安裝變頻調(diào)速器控制系統(tǒng)(如圖5所示),由山常工作。水泵的切割量與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)叫(見表2)。頂蓄水池液位傳感器測得水位信號,傳遞給變頻調(diào)表2離心泵葉輪的允許車削量速器,并與給定值進(jìn)行比較,得出被調(diào)量的偏差后,比轉(zhuǎn)數(shù)n,60120200300350350以上通過(4-20mA)信號傳遞給變頻調(diào)速器,從而控制電最大允許切割量,%20151197機(jī)轉(zhuǎn)速,改變泵的流量和揚(yáng)程,使蓄水池液位控制在一個設(shè)定的位置,達(dá)到自動穩(wěn)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%可采用手動操作,通過調(diào)節(jié)器手動給定數(shù)值,傳到32水泵葉輪的切割變頻調(diào)速器,來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。321切割的必要條件242運(yùn)行效果分析循環(huán)水泵的設(shè)計選型和實(shí)際管路系統(tǒng)存在差水泵電機(jī)安裝變頻調(diào)速器后,節(jié)能效果顯著。異,但并不能任意實(shí)施葉輪切割技術(shù),必須要具備經(jīng)比對節(jié)約電能50%,且生產(chǎn)工藝穩(wěn)定。安裝變頻如下V山中國煤化工調(diào)速器前后實(shí)測數(shù)據(jù)見表1。CNMH滿足系統(tǒng)需求時,根據(jù)運(yùn)行參數(shù),輸送同等流量的水,減少壓頭其銘牌揚(yáng)程高于實(shí)際揚(yáng)程5m以上。水泵揚(yáng)程的測損失40m,電流降低約40A。根據(jù)公式(4)計算,節(jié)約定可用精密壓力表更換水泵進(jìn)出口壓力表,通過多中外能源SINO-GLOBAL ENERGY2011年第16卷次重復(fù),計算進(jìn)出口壓力差值,平均得出水泵揚(yáng)程。量損失較大;電機(jī)電流并沒有因?yàn)楸玫墓ぷ鼽c(diǎn)的左②水泵在裝置內(nèi)所有循環(huán)系統(tǒng)主支路調(diào)節(jié)閥移而有明顯降低,出口管路閥門開度稍微增大,便全開時檢查循環(huán)水泵的運(yùn)行電流是否超過額定電會造成電機(jī)電流接近或超過額定電流;泵體振動較流如超出可以切割。因?yàn)槿绻贸娏?則證大。此種工況下運(yùn)行,不但存在設(shè)備的運(yùn)行隱患,還實(shí)全開閥門后流最增加了,水泵切割后能在降低阻會造成能量的浪費(fèi)。力后增加流量,所以必須具備此條件才能切割。測試結(jié)果可以看出,水泵的實(shí)際揚(yáng)程(5m)低③裝置內(nèi)有降低阻力的可能。降低阻力有兩于設(shè)計揚(yáng)程10m,且超過額定電流0.5A,該水泵具種情況:一是通過將裝置內(nèi)未全部開啟的閥門全部備切割條件。由于生產(chǎn)裝置阻力變化大,裝置系統(tǒng)開啟來降低裝置內(nèi)部阻力;二是放大母管及支管的的管路特性曲線和水泵的切割拋物線也發(fā)生變化,管徑,降低管道摩阻,從而降低阻力。降低阻力的目利用切割定律來求解水泵新的工作點(diǎn)難度很大。因的是改變系統(tǒng)的管路特性曲線,從而使葉輪切割揚(yáng)此,水泵葉輪的切割量只能根據(jù)實(shí)際情況采用經(jīng)驗(yàn)程降低、流量增加。理論上講,在泵循環(huán)系統(tǒng)不變的的辦法來確定。該水泵系列葉輪為兩個不同直徑葉情況下,葉輪經(jīng)過切割后,水泵揚(yáng)程、軸功率和流量輪:CHZ300-500B型水泵所配葉輪直徑為352mm,都應(yīng)降低,但是通過降低循環(huán)系統(tǒng)的阻力,改變循CHZ300-50C型水泵所配葉輪為322mm。確定兩個環(huán)系統(tǒng)的管路特性,使葉輪切割后水泵的工作點(diǎn)后葉輪直徑的中間值,即337mm為切割后葉輪的直移,可以實(shí)現(xiàn)揚(yáng)程降低,軸功率降低,流量增大。徑。切割后水泵循環(huán)流量為1030m}h,揚(yáng)程為60m322葉輪切割的實(shí)施方法工作電流為30A。切割后水泵振動現(xiàn)象消失,出口①測試水泵的運(yùn)行狀況:水泵的運(yùn)行測試主閥全部打開時電機(jī)電流不超標(biāo),裝置內(nèi)系統(tǒng)壓力控要包括水泵流量揚(yáng)程及工作電流等,同時檢查閥制在0.5-0.55MPa,確保了生產(chǎn)裝置和循環(huán)水泵的門是否全部打開,如未全部打開,應(yīng)測試所有閥門穩(wěn)定運(yùn)行。打開時的流量、揚(yáng)程及工作電流。分析水泵測試結(jié)葉輪切割后,該單臺水泵工作電流由32A降至果是否具備以上要求的3個必要條件,如具備則可30A,節(jié)電約7.83Wh,一年節(jié)電68590kWh。照此以切割。若在不具備條件時切割,會造成水泵揚(yáng)程、計算,3臺水泵一年共節(jié)電205770kWh,每千瓦時流量達(dá)不到實(shí)際要求,甚至使水泵失效,即水泵的電按067元計算,每年節(jié)約電費(fèi)開支10萬余元。流量、揚(yáng)程及軸功率急劇降低,不能正常使用。4結(jié)論②水泵葉輪切割:理論上講,根據(jù)生產(chǎn)裝置循采用變頻調(diào)速技術(shù)后,由于水泵出口閥全開環(huán)水系統(tǒng)阻力變化,求解阻力變化后系統(tǒng)的管路曲消除了閥門因節(jié)流而產(chǎn)生的噪音,改善了工作環(huán)線及切割拋物線,即可確定循環(huán)水泵葉輪直徑的切境。同時,克服了因調(diào)節(jié)閥故障對生產(chǎn)帶來的影響削量。實(shí)際應(yīng)用中,由于切割理論來自大量的感性具有調(diào)速性能好、節(jié)能效果顯著、運(yùn)行工藝安全可實(shí)驗(yàn),情況復(fù)雜,只能參考水泵的性能曲線,結(jié)合實(shí)靠等優(yōu)點(diǎn)。在大力提倡節(jié)約能源的今天,推廣使用際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行切割這種集現(xiàn)代先進(jìn)電力電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)于33葉輪切割理論在循環(huán)水泵房的應(yīng)用體的高科技節(jié)能裝置,對于提高勞動生產(chǎn)率、降低四循一套循環(huán)水泵房共有5臺循環(huán)泵,采用3能耗具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。開2備的并聯(lián)運(yùn)行模式,型號為CHZ300-500B,其性能參數(shù)見表3。參考文獻(xiàn)表3CHZ300-500B單級單吸式離心泵性能參數(shù)l天津大學(xué)化T原理教研室化T原理(上冊川M]天津:天津址!新程/轉(zhuǎn)速/額定電壓軸功率配用電機(jī)985.116-11R.mh-)m(r:min)電流/AvkW|功率/W[2中國煤化工下冊川M]北京:化學(xué)Tl10066000250CNMHG該系統(tǒng)投用以來,運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)循環(huán)水泵出口閥開度小(最大開度為25%),總體管道阻力偏大,能(編輯劉燕)第6期丁均勝。循環(huán)水泵節(jié)能改造與應(yīng)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能源知識要充分認(rèn)識裝修材料的輻射危害現(xiàn)在人們對裝修材料的放射性污染與危害還是認(rèn)識不足。近年來,一些家裝材料的放射性超標(biāo)對人體產(chǎn)生糯射危害的報道層出不窮。天然石材(如花崗石、大理石等)的放射性污輕則會讓人感到身體不適,重則會有疾病.甚至致癌的危險。在現(xiàn)代裝修材料中,花崗巖、大理石因?yàn)樗娜A麗高雅、堅固實(shí)用、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。但是,人們往往忽視了這些天然的石類材料大都具有放射性物質(zhì),這些材料中含有的放射性元素"鐳"可以衰變出氧氣并進(jìn)入宣內(nèi)。而“氧”是種具有放射性的惰性氣體,無色無味。氧氣被釋放到空氣中后客易被呼嗄系統(tǒng)戳留,并在局部區(qū)城不斷積累而誘發(fā)馷癌。氧氣誘發(fā)肺癌的潛伏期大多都在15年以上,世界上有1/5的肺癌患者與氧有關(guān)。所以說,氟是僅次于吸煙的導(dǎo)致人類肺痦的第二大“殺手”,世界衛(wèi)生組織把它列為使人致癌的19種物質(zhì)之據(jù)檢測,色彩不同的石材放射性也是不一樣的,白色、紅色、綠色和花斑系列等花崗巖類放射性活度偏高;大理石類、絕大多數(shù)的板石類,暗色系列(包括黑色、藍(lán)色和暗色中的棕色)和灰色系列的花崗巖奏,放射性活度較低。其實(shí)地磚、瓷璋、混凝土等居室鬟修的必選建筑材料,它們的放射性水平也同樣不容忽視。這些建筑材料之所以可能含有比較高的放射性水平,主要是它們的原料可能由礦業(yè)廢渣、煤渣副產(chǎn)品里面常常含有濃縮的放射性核素,從而導(dǎo)致制成的建筑材料放射性水平很高。據(jù)vL中國煤化材料的檢測發(fā)現(xiàn),其放射性水平具有以下規(guī)律:無釉地磚>彩釉地磚>花崗巖>馬賽克>紅磚CNMHG灰石等。此外,家中的一些石村類家具和工藝擺設(shè)均可能產(chǎn)生“核糯射”。市場上有一種經(jīng)過處理能在夜里發(fā)光的裝飾品,具有長強(qiáng)的放射性,不適合在居蜜內(nèi)擺放。此外,有的含礦物被加工成“夜明珠”,其放射性也偏高供稿高峰)