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(山東海化集團(tuán)有限公司，山東濰坊 262737)

在化工生產(chǎn)中，為了將生產(chǎn)過(guò)程中各類化學(xué)反應(yīng)熱及時(shí)移出，企業(yè)都配備循環(huán)水系統(tǒng)以達(dá)到降溫目的。大型循環(huán)水系統(tǒng)一般配備高壓電機(jī)和大流量、低揚(yáng)程的泵組，根據(jù)熱量移出量的多少，來(lái)匹配泵組的開機(jī)規(guī)模。但該系統(tǒng)往往會(huì)存在大流量、小溫差、低效率、高能耗的運(yùn)行現(xiàn)狀。近幾年隨著節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展，高效節(jié)能設(shè)備應(yīng)用于純堿生產(chǎn)，取得了較好的節(jié)能降耗效果。

1 現(xiàn) 狀

?；儔A共有兩套循環(huán)水系統(tǒng)，分別應(yīng)用于新、老線生產(chǎn)系統(tǒng)中的重堿、壓縮、煅燒等工序，供水流程基本一致。即“水泵-輸水管道-換熱器-回水管道-涼水塔-蓄水池-水泵”。兩套系統(tǒng)分別配備五臺(tái)28SA-10A(K)雙吸離心泵，額定流量3 600 m3/h，揚(yáng)程51/52 m，配套電機(jī)為710 kW·h，型號(hào)為YKK506Z-8高壓電機(jī)，五臺(tái)泵組按照并聯(lián)運(yùn)行方式。該泵在設(shè)計(jì)上存有一定的流量富裕量。在高溫季節(jié)，一般開啟三臺(tái)泵組運(yùn)行，短時(shí)間內(nèi)開啟四臺(tái)運(yùn)行；在低溫季節(jié)例如1～3月份，11～12月份開啟兩臺(tái)泵組即可滿足生產(chǎn)冷卻要求。但是會(huì)出現(xiàn)一臺(tái)泵組流量不足，兩臺(tái)泵組流量過(guò)剩的現(xiàn)象，只能利用調(diào)整閥門開度達(dá)到控制流量的目的，造成電機(jī)輸出功率與泵組運(yùn)行效率不符的情況，浪費(fèi)大量的電力資源。

2 改 進(jìn)

為了解決循環(huán)水供水系統(tǒng)電機(jī)輸出功率與泵組效率匹配問(wèn)題，達(dá)到節(jié)能降耗目的，需要從兩方面進(jìn)行技術(shù)改造。

2.1 改變電機(jī)輸出功率

目前普遍應(yīng)用的技術(shù)是采用變頻或磁力耦合調(diào)速節(jié)能技術(shù)。?；儔A已經(jīng)在部分生產(chǎn)工序采用低壓變頻技術(shù)，運(yùn)行工況比較穩(wěn)定，節(jié)電效果良好。但是變頻控制裝置發(fā)生故障時(shí)，造成設(shè)備開停頻繁，導(dǎo)致局部甚至較大范圍生產(chǎn)波動(dòng)。而且高壓變頻和磁力耦合調(diào)速節(jié)能技術(shù)在大型循環(huán)水泵應(yīng)用方面未見有成熟的經(jīng)驗(yàn)，況且象循環(huán)水泵這樣的大型關(guān)鍵設(shè)備一旦發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生較大波動(dòng)甚至停產(chǎn)，給企業(yè)帶來(lái)不可估量損失。

2.2 改變泵組輸出運(yùn)行特性

每臺(tái)應(yīng)用于生產(chǎn)的水泵都具有特定的特性曲線。該曲線與很多因素有關(guān)，例如液體的密度或粘度，葉輪出口寬度、葉片的出口安放角與葉片數(shù)以及水泵的泵腔形狀等均對(duì)水泵的特性曲線產(chǎn)生影響。在水泵的特性曲線中，對(duì)于任何流量點(diǎn)都可以找出一組對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程、功率和效率值等參數(shù)，稱為泵的運(yùn)行工況，對(duì)應(yīng)最高效率點(diǎn)我們稱為泵的最佳工況點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，是利用管道特性曲線與泵的特性曲線共同確定經(jīng)濟(jì)和安全運(yùn)行工況點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)水泵生產(chǎn)企業(yè)和部分節(jié)能公司都掌握水泵節(jié)能改造專利技術(shù)并應(yīng)用推廣。為此?；儔A于2013年9月，通過(guò)合同能源管理模式與國(guó)內(nèi)一家節(jié)能有限公司開展合作，對(duì)我廠循環(huán)水泵進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造。

該技術(shù)是對(duì)現(xiàn)有在線運(yùn)行的循環(huán)水泵所有運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤標(biāo)定并綜合處理，并對(duì)整個(gè)循環(huán)水供水管網(wǎng)、供水分布點(diǎn)、供水情況等進(jìn)行分析，形成循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行工況分析報(bào)告。對(duì)循環(huán)水泵的所有運(yùn)行參數(shù)以及管道供水工況進(jìn)行綜合分析，將其輸入計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，查找并消除影響水泵特性曲線和管道特性曲線的不利因素，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確認(rèn)最佳水力模型，量身定做高效節(jié)能水泵。該技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程包括對(duì)葉輪進(jìn)行重新設(shè)計(jì)定型；在水泵過(guò)流部件表面噴涂光滑的新型耐磨涂層；采用機(jī)械密封替代傳統(tǒng)的填料密封；優(yōu)化密封環(huán)的結(jié)構(gòu)與型式等。加裝節(jié)能裝置，該裝置能夠調(diào)節(jié)水泵出水口流態(tài)，使紊亂的流體通過(guò)裝置后變?yōu)槠椒€(wěn)的層流，降低水力損失，提高系統(tǒng)效率，達(dá)到節(jié)能效果。該技術(shù)只對(duì)循環(huán)水泵體進(jìn)行改造，其它設(shè)施附件例如電機(jī)、基座、進(jìn)出口管道等規(guī)格、型號(hào)不發(fā)生任何變化，這就大大縮短設(shè)備改造施工時(shí)間。改造后泵體構(gòu)造如圖1所示。

圖1 改造后泵體構(gòu)造圖

3 結(jié)果和應(yīng)用

2014年1月份對(duì)老系統(tǒng)1#、4#循環(huán)水泵進(jìn)行技術(shù)改造，改造后的泵型號(hào)為SC3600-90，新泵體自重和外形體積對(duì)比原泵大大減少，泵體結(jié)構(gòu)緊湊，內(nèi)腔處理平滑，使用機(jī)械密封。泵體安裝完畢后按照合同要求進(jìn)行連續(xù)72 h跟蹤標(biāo)定，水泵整體運(yùn)行情況良好。兩臺(tái)泵組供水量7 000 m3/h，電機(jī)運(yùn)行電流63 A左右，對(duì)比改造前降低9 A，泵出口壓力0.45 MPa。各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)除電機(jī)運(yùn)行電流降低外其余參數(shù)未發(fā)生變化。根據(jù)供水流量與該泵實(shí)際電力消耗計(jì)算，各臺(tái)循環(huán)水泵節(jié)電率在12%左右。我們將改造后的各類運(yùn)行參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)計(jì)算模擬后，得出該泵的特性曲線，如圖2所示。由圖中看出改造后循環(huán)水泵的運(yùn)行效率在相同工況點(diǎn)處大大提高。

1.揚(yáng)程——流量變化曲線 2.效率——流量變化曲線 3.功率——流量變化曲線 4.改造后效率——流量變化曲線圖2 泵的特性曲線圖

該泵組自2014年2月份投用以來(lái)，全年運(yùn)行，維保時(shí)間短，運(yùn)行工況良好。只是在高溫季節(jié)加開一臺(tái)原裝泵。2013～2017年，系統(tǒng)負(fù)荷由67.23%增加到88.55%，產(chǎn)品電耗由28.44 kW·h/t降低到10.42 kW·h/t。在2013～2014年度因?yàn)橄到y(tǒng)開機(jī)規(guī)模較小，單位產(chǎn)品電耗仍有3.34 kW·h/t的降低幅度，隨著系統(tǒng)負(fù)荷的提高，高效節(jié)能泵的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)出來(lái)。到目前為止，老系統(tǒng)噸循環(huán)水耗電完成0.179 kW·h。截止到2017年12月份，累計(jì)節(jié)約電力1 693.53萬(wàn)kW·h，節(jié)約能耗2 080 t標(biāo)準(zhǔn)煤，減少碳排放14 970 t。真正達(dá)到節(jié)能降耗減排的目的。

4 存在問(wèn)題

1)SC3600-90型式節(jié)能泵供水流量沒(méi)有富裕，在同等工況下單泵最大流量不超過(guò)3 600 m3/h。該泵比較適合于泵組轉(zhuǎn)速恒定，輸送介質(zhì)量大且輸送壓力穩(wěn)定的工作場(chǎng)合，特別適合于水質(zhì)類供水系統(tǒng)。該泵組在與其它未更新改造的同類泵組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，在供水量增大或末端供水壓力升高時(shí)，會(huì)造成泵組之間運(yùn)行負(fù)荷的轉(zhuǎn)移，達(dá)不到應(yīng)有的節(jié)電效益。

2)該泵組不適合于供水管網(wǎng)壓頭變化幅度較大的場(chǎng)合。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，當(dāng)系統(tǒng)末端壓力0.48 MPa以上時(shí)，該泵組運(yùn)行電流基本與其它未改造泵組電流持平甚至高于其運(yùn)行電流，這就說(shuō)明泵組未處于節(jié)電狀態(tài)；當(dāng)末端壓力在0.48 MPa以下時(shí)其運(yùn)行電流方可達(dá)到8～10 A的差額，當(dāng)末端壓力0.45 MPa運(yùn)行時(shí)經(jīng)濟(jì)效益最佳。這說(shuō)明該類節(jié)能泵運(yùn)行工況點(diǎn)本身有一個(gè)較為狹窄且固定的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域，超出該區(qū)域節(jié)電效果較差。

3)該節(jié)能泵節(jié)電效果標(biāo)定可以采用電流變化量、單位時(shí)間電量變化量、單位時(shí)間噸循環(huán)水耗電量等參數(shù)來(lái)標(biāo)定。但是電流變化量無(wú)準(zhǔn)確計(jì)量器具；使用電量變化量可以進(jìn)行標(biāo)定，但要考慮電壓穩(wěn)定問(wèn)題；在循環(huán)水系統(tǒng)計(jì)量器具完整的情況下，使用噸循環(huán)水耗電量來(lái)標(biāo)定較為準(zhǔn)確。但是通過(guò)三者跟蹤數(shù)據(jù)分別計(jì)算節(jié)電率，結(jié)果不一，很難對(duì)高效節(jié)能泵的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行合理判斷。

4)該節(jié)能泵屬于技術(shù)專利產(chǎn)品，在合同期內(nèi)供貨商負(fù)責(zé)設(shè)備維保。但是合同期外，在備品、備件采購(gòu)和使用上造成供貨單一的局面，不利于企業(yè)多方比價(jià)采購(gòu)。