張愛(ài)榮，惠化周，靳軍

循環(huán)冷卻水離心泵變頻改造

Frequency Conversion of the Centrifugal Pump for Recirculating Cooling Water

張愛(ài)榮，惠化周，靳軍

我公司2500t/d熟料生產(chǎn)線(xiàn)循環(huán)冷卻水池使用三臺(tái)臥式單級(jí)離心水泵，為增濕塔提供霧化并為全線(xiàn)大型設(shè)備軸瓦提供冷卻用水，正常情況下兩臺(tái)開(kāi)啟、一臺(tái)備用。其規(guī)格型號(hào)如表1所示。

1 原始設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)

三臺(tái)離心泵為直接啟動(dòng)，手動(dòng)閘閥控制出口流量。由于全線(xiàn)管路布局錯(cuò)綜復(fù)雜、管道口徑大小不一，所以管網(wǎng)阻力很大。單獨(dú)開(kāi)啟一臺(tái)離心泵時(shí)，水泵工作電流大于95A，高于額定電流，電機(jī)會(huì)出現(xiàn)異響發(fā)熱狀況，循環(huán)冷卻水量低于200m3/h，夏季時(shí)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，給設(shè)備帶來(lái)重大安全隱患；當(dāng)開(kāi)啟兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)水泵正常工況下的電流在75～80A左右，泵口出水壓力高達(dá)0.5MPa，循環(huán)水量高于300m3/h，完全能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)設(shè)備需求。但在冬季或某些設(shè)備處于停運(yùn)狀態(tài)時(shí)，供水量相對(duì)太大，回水循環(huán)率太高，回水溫度較低，在這種情況下同時(shí)開(kāi)啟兩臺(tái)水泵，無(wú)疑是一種耗能行為。

表1單級(jí)離心水泵參數(shù)

圖1所示為兩臺(tái)離心泵并聯(lián)工作工況曲線(xiàn)，根據(jù)曲線(xiàn)分析，我們知道，若兩泵不并聯(lián)，而是其中一臺(tái)泵對(duì)管路工作，則當(dāng)泵Ⅰ（或泵Ⅱ）單獨(dú)工作時(shí)，其工況為點(diǎn)1（或2），流量為Q1（或Q2）。對(duì)比并聯(lián)前后情況可知，并聯(lián)后的等效泵（Ⅰ+Ⅱ）在管道c中的聯(lián)合流量Qm大于任何一臺(tái)單獨(dú)工作時(shí)流量Q1或Q2，而并聯(lián)后每臺(tái)水泵各自的流量Qm1和Qm2都小于它們單獨(dú)工作時(shí)的流量Q1和Q2，即Qm1＜Q1，Qm2＜Q2。形成這種狀況的原因是由于并聯(lián)后管路流量加大，管路中水頭損失相應(yīng)增加所致。

并聯(lián)的目的是為了增加通過(guò)排水管路的流量。并聯(lián)的效率η可以用并聯(lián)后的流量Qm，與并聯(lián)前揚(yáng)程相對(duì)較高的水泵（泵Ⅱ）單獨(dú)工作時(shí)的流量Q2之差，對(duì)揚(yáng)程較低的水泵（泵Ⅰ）單獨(dú)工作時(shí)的流量Q1之比值來(lái)度量。則：

圖1 兩臺(tái)離心泵并聯(lián)工作示意圖及工況

很明顯，管路阻力系數(shù)愈小，管路特性曲線(xiàn)愈平緩，并聯(lián)效率愈高；反之，管路阻力系數(shù)愈大，管路特性曲線(xiàn)愈陡，并聯(lián)效率愈差。由以上分析可知，既要保證供水流量隨實(shí)際工作需要而變化，又要實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)，僅靠開(kāi)閉水泵的數(shù)目或手動(dòng)調(diào)節(jié)閘閥控制流量是不能同時(shí)達(dá)到目的的。

2 變頻改造后節(jié)能效果

2011年1月，我公司將其中的一臺(tái)水泵進(jìn)行了更換并加裝變頻改造，在冬季及大型設(shè)備停運(yùn)的情況下，只開(kāi)啟一臺(tái)變頻水泵，其余兩臺(tái)作為備用以利于節(jié)能；而在其他季節(jié)，視大型設(shè)備潤(rùn)滑冷卻供油溫度情況（按照設(shè)計(jì)，稀油站回油溫度小于50℃），再開(kāi)啟兩臺(tái)水泵并聯(lián)供水，以降低軸瓦和潤(rùn)滑油溫度。

變頻泵的規(guī)格型號(hào)見(jiàn)表2所示。

從流體力學(xué)原理可知，使用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵負(fù)載，軸功率P與流量Q、揚(yáng)程H的關(guān)系為：P∝Q×H，即當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n1變化到n2時(shí)，Q、H、P與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下：

Q1/Q2=n1/n2，輸出流量Q與轉(zhuǎn)速n成正比；

H1/H2=（n1/n2）2，輸出壓力H與轉(zhuǎn)速n二次方成正比；

P1/P2=（n1/n2）3，輸出軸功率P與轉(zhuǎn)速n三次方成正比；

表2 變頻離心水泵參數(shù)

例如當(dāng)需要80%的額定流量時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的80%，即調(diào)節(jié)頻率到50Hz×80%=40Hz，這時(shí)所需功率僅為原來(lái)的（80%）3，即51.2%。

改造前，兩臺(tái)并聯(lián)水泵每小時(shí)實(shí)際消耗功率為：

80A)]×380×0.84≈83kW～88kW，亦即改造前后每小時(shí)至少可節(jié)電約（83kW-54.4kW）×1h=28.6kWh。

TM921.51

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1001-6171（2011）04-0090-02

通訊地址：淮北礦業(yè)相山水泥有限責(zé)任公司，安徽 淮北 235043；

2011-02-27；

沈 穎