李明

摘 要：隨著產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，節(jié)能生產(chǎn)、提高經(jīng)濟(jì)效益成為一項(xiàng)重要指標(biāo)。目前，在我公司冷卻水循環(huán)系統(tǒng)上存在著效率低、能耗大等問題，影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。采用降低流量方法，在不改變供水溫度和壓力的前提下對冷卻循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。通過提高冷卻水溫差，使該套循環(huán)水系統(tǒng)泵組減少運(yùn)行數(shù)量，具有可靠性強(qiáng)、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水系統(tǒng)；節(jié)能運(yùn)行；探索

中圖分類號：TK01+8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0058-02

西安微電子技術(shù)研究所長安產(chǎn)業(yè)園工藝?yán)鋮s循環(huán)水系統(tǒng)于2006年投入運(yùn)行，主要供應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備使用。通過熱傳導(dǎo)方式，冷卻水吸收設(shè)備的熱量，維持設(shè)備正常工作溫度。

該套工藝?yán)鋮s循環(huán)水系統(tǒng)主要由1座蓄水箱、7臺水泵、2套過濾器、2套板式換熱器、管網(wǎng)等設(shè)備組成。冷卻水經(jīng)水泵加壓、過濾器過濾、板式換熱器降溫后，進(jìn)入管網(wǎng)，輸送到生產(chǎn)設(shè)備，然后返回水箱，如此反復(fù)循環(huán)。供水要求：溫度15±5℃，水壓0.65±0.05MPa。原運(yùn)行方式為：5臺水泵并聯(lián)運(yùn)行。水泵電費(fèi)占總運(yùn)行成本費(fèi)用的99%。因此在滿足安全和工藝需求的情況下，節(jié)約用電是系統(tǒng)節(jié)能降耗的方向。

現(xiàn)場工藝?yán)鋮s循環(huán)水管網(wǎng)屬于開式系統(tǒng)，冷卻水回水箱管道上，冷卻水直接進(jìn)入水箱。在這一過程中，流動(dòng)的水變?yōu)殪o態(tài)水。水流量越大能量損失越大，反之流量越小，能量損失越小。因此冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能降耗的關(guān)鍵是如何減少流量，減少運(yùn)行水泵數(shù)量。

1 冷卻水節(jié)能降耗運(yùn)行的分析

1.1 降低流量可行性分析

工藝?yán)鋮s循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷卻水出水溫度t=15℃，回水溫度t=20℃。溫升Δt=5℃。1天5次測量工藝?yán)鋮s水供回水溫度，如表1。

從表中看出，冷卻水回水溫度只升高了1.6℃，循環(huán)水溫升小于設(shè)計(jì)5℃，根據(jù)水吸收熱量公式[1]

Q=C×Δt×m

式中：Q-冷卻水吸收的熱量，J/kg；

C-水的比熱容，常數(shù)，J/kg·℃·kg；

Δt-冷卻水溫差，℃；m-冷卻水質(zhì)量，kg。

在吸收一定量的熱量Q條件下，冷卻水進(jìn)回的溫差Δt與冷卻水量m成反比。冷卻水流量m下降，溫升勢必會(huì)增大。而實(shí)際情況下回水溫升只有1.6℃，說明冷卻水回水沒有充分吸收的熱量就從生產(chǎn)線返回至水箱，因此現(xiàn)有條件下，提高溫升，以降低冷卻水流量，是可行的。

1.2 壓力變化的分析

根據(jù)的管路特性方程[1]H=H0+kQ2，將此方程的關(guān)系標(biāo)繪在H-Q坐標(biāo)圖上如圖1，既得所示的H-Q曲線，稱為管路特性曲線，式中的k為管路特性系數(shù)，它與管路長度、管徑、摩擦系數(shù)及局部阻力系數(shù)有關(guān)。在其他條件一定時(shí)，改變管路中的調(diào)節(jié)閥開關(guān)程度，則其局部阻力系數(shù)改變，因而管路特性系數(shù)k和管路特性曲線的斜率也隨著改變[2]。

減小調(diào)節(jié)閥門開度，k值增大，管路特性曲線斜率增大，水泵的工作點(diǎn)P將沿泵特性曲線向左移動(dòng)，管網(wǎng)的流量Q減小，H增大，所需要水泵數(shù)量減少，出口壓力增大。因水泵采用變頻控制，出口壓力器自動(dòng)調(diào)整，保證工藝?yán)鋮s水供水壓力穩(wěn)定[3]。

2 現(xiàn)場調(diào)整及效果對比

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，逐步關(guān)小工藝?yán)鋮s循環(huán)水系統(tǒng)的回水閥門，待變頻器頻率將為最低頻率15Hz時(shí)關(guān)閉。待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后1個(gè)月后，檢查冷卻水供水壓力，供回水溫度。

2.1 供水壓力對比

調(diào)整前后，壓力曲線、供回水溫度對比如圖2所示

經(jīng)過調(diào)整后，按照預(yù)想結(jié)果，變頻器通過頻率變化，調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速，保證工藝?yán)鋮s水供水壓力穩(wěn)定在0.64Mpa。

2.2 冷卻水溫升對比

調(diào)整前后，冷卻水供回水溫度對比如表2所示。

從表中可得知，管網(wǎng)經(jīng)過調(diào)整后，供水溫度提高1℃，仍在供水溫度區(qū)間（15±5℃），回水溫度提高3℃，接近設(shè)計(jì)值20℃。且調(diào)整后，溫度差值由1.6℃升高到3.3℃，表明冷卻水充分吸收了機(jī)臺熱量，利用率得到大幅度提高。吸收同樣的熱量所需冷卻水量下降，那么返回至水箱的冷卻水流量減少，動(dòng)壓頭損失減少，能量損失減少。

2.3 運(yùn)行水泵數(shù)量對比

通過調(diào)整管網(wǎng)后，關(guān)閉了兩臺30kW的變頻水泵，該水泵每年運(yùn)行電費(fèi)約1.5*30*24*365*0.95=37.45萬元，不僅節(jié)約了水泵日常使用的電費(fèi)、備件費(fèi)用，還延長水泵、變頻器使用壽命。

3 結(jié)束語

工藝?yán)鋮s循環(huán)水系統(tǒng)，365天×24小時(shí)運(yùn)行，任何微小的節(jié)能措施累積下來產(chǎn)生顯著節(jié)能效果。通過對工藝?yán)鋮s水循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)分析，并進(jìn)行初步探索，尋找管網(wǎng)特性與水泵性能匹配的工況點(diǎn)，提高利用率，達(dá)到最佳、高效經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行工況，節(jié)電效果明顯，值得在各循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行中借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]王志魁.化工原理（第二版）[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2003：22.

[2]王云鵬，林永輝.流體高效輸送節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用[J].能源工程，2005.

[3]申付俊.淺析水泵節(jié)能技術(shù)途徑[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（16）：124.