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(山東?；瘓F有限公司，山東濰坊 262737)

在化工生產(chǎn)中，為了將生產(chǎn)過程中各類化學反應熱及時移出，企業(yè)都配備循環(huán)水系統(tǒng)以達到降溫目的。大型循環(huán)水系統(tǒng)一般配備高壓電機和大流量、低揚程的泵組，根據(jù)熱量移出量的多少，來匹配泵組的開機規(guī)模。但該系統(tǒng)往往會存在大流量、小溫差、低效率、高能耗的運行現(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28SA-10A(K)雙吸離心泵，額定流量3 600 m3/h，揚程51/52 m，配套電機為710 kW·h，型號為YKK506Z-8高壓電機，五臺泵組按照并聯(lián)運行方式。該泵在設(shè)計上存有一定的流量富裕量。在高溫季節(jié)，一般開啟三臺泵組運行，短時間內(nèi)開啟四臺運行；在低溫季節(jié)例如1～3月份，11～12月份開啟兩臺泵組即可滿足生產(chǎn)冷卻要求。但是會出現(xiàn)一臺泵組流量不足，兩臺泵組流量過剩的現(xiàn)象，只能利用調(diào)整閥門開度達到控制流量的目的，造成電機輸出功率與泵組運行效率不符的情況，浪費大量的電力資源。

2 改 進

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

2.1 改變電機輸出功率

目前普遍應用的技術(shù)是采用變頻或磁力耦合調(diào)速節(jié)能技術(shù)。海化純堿已經(jīng)在部分生產(chǎn)工序采用低壓變頻技術(shù)，運行工況比較穩(wěn)定，節(jié)電效果良好。但是變頻控制裝置發(fā)生故障時，造成設(shè)備開停頻繁，導致局部甚至較大范圍生產(chǎn)波動。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)水泵應用方面未見有成熟的經(jīng)驗，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，會導致整個生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生較大波動甚至停產(chǎn)，給企業(yè)帶來不可估量損失。

2.2 改變泵組輸出運行特性

每臺應用于生產(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水泵的特性曲線產(chǎn)生影響。在水泵的特性曲線中，對于任何流量點都可以找出一組對應的揚程、功率和效率值等參數(shù)，稱為泵的運行工況，對應最高效率點我們稱為泵的最佳工況點。在實際生產(chǎn)實踐中，是利用管道特性曲線與泵的特性曲線共同確定經(jīng)濟和安全運行工況點。目前國內(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)并應用推廣。為此?；儔A于2013年9月，通過合同能源管理模式與國內(nèi)一家節(jié)能有限公司開展合作，對我廠循環(huán)水泵進行節(jié)能技術(shù)改造。

該技術(shù)是對現(xiàn)有在線運行的循環(huán)水泵所有運行參數(shù)進行較長時間的跟蹤標定并綜合處理，并對整個循環(huán)水供水管網(wǎng)、供水分布點、供水情況等進行分析，形成循環(huán)水系統(tǒng)運行工況分析報告。對循環(huán)水泵的所有運行參數(shù)以及管道供水工況進行綜合分析，將其輸入計算機模擬系統(tǒng)，利用計算機模擬技術(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，進行優(yōu)化設(shè)計，確認最佳水力模型，量身定做高效節(jié)能水泵。該技術(shù)優(yōu)化設(shè)計過程包括對葉輪進行重新設(shè)計定型；在水泵過流部件表面噴涂光滑的新型耐磨涂層；采用機械密封替代傳統(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，達到節(jié)能效果。該技術(shù)只對循環(huán)水泵體進行改造，其它設(shè)施附件例如電機、基座、進出口管道等規(guī)格、型號不發(fā)生任何變化，這就大大縮短設(shè)備改造施工時間。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)果和應用

2014年1月份對老系統(tǒng)1#、4#循環(huán)水泵進行技術(shù)改造，改造后的泵型號為SC3600-90，新泵體自重和外形體積對比原泵大大減少，泵體結(jié)構(gòu)緊湊，內(nèi)腔處理平滑，使用機械密封。泵體安裝完畢后按照合同要求進行連續(xù)72 h跟蹤標定，水泵整體運行情況良好。兩臺泵組供水量7 000 m3/h，電機運行電流63 A左右，對比改造前降低9 A，泵出口壓力0.45 MPa。各項運行參數(shù)除電機運行電流降低外其余參數(shù)未發(fā)生變化。根據(jù)供水流量與該泵實際電力消耗計算，各臺循環(huán)水泵節(jié)電率在12%左右。我們將改造后的各類運行參數(shù)輸入計算機計算模擬后，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)水泵的運行效率在相同工況點處大大提高。

1.揚程——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，全年運行，維保時間短，運行工況良好。只是在高溫季節(jié)加開一臺原裝泵。2013～2017年，系統(tǒng)負荷由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年度因為系統(tǒng)開機規(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)負荷的提高，高效節(jié)能泵的優(yōu)點體現(xiàn)出來。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，累計節(jié)約電力1 693.53萬kW·h，節(jié)約能耗2 080 t標準煤，減少碳排放14 970 t。真正達到節(jié)能降耗減排的目的。

4 存在問題

1)SC3600-90型式節(jié)能泵供水流量沒有富裕，在同等工況下單泵最大流量不超過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)運行時，在供水量增大或末端供水壓力升高時，會造成泵組之間運行負荷的轉(zhuǎn)移，達不到應有的節(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合。在實際生產(chǎn)運行中，當系統(tǒng)末端壓力0.48 MPa以上時，該泵組運行電流基本與其它未改造泵組電流持平甚至高于其運行電流，這就說明泵組未處于節(jié)電狀態(tài)；當末端壓力在0.48 MPa以下時其運行電流方可達到8～10 A的差額，當末端壓力0.45 MPa運行時經(jīng)濟效益最佳。這說明該類節(jié)能泵運行工況點本身有一個較為狹窄且固定的經(jīng)濟運行區(qū)域，超出該區(qū)域節(jié)電效果較差。

3)該節(jié)能泵節(jié)電效果標定可以采用電流變化量、單位時間電量變化量、單位時間噸循環(huán)水耗電量等參數(shù)來標定。但是電流變化量無準確計量器具；使用電量變化量可以進行標定，但要考慮電壓穩(wěn)定問題；在循環(huán)水系統(tǒng)計量器具完整的情況下，使用噸循環(huán)水耗電量來標定較為準確。但是通過三者跟蹤數(shù)據(jù)分別計算節(jié)電率，結(jié)果不一，很難對高效節(jié)能泵的經(jīng)濟效益進行合理判斷。

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