高啟龍(蘭州西熱東輸經(jīng)營有限公司，甘肅 蘭州 730060)

0 引言

循環(huán)水泵為生產(chǎn)作業(yè)提供液體介質(zhì)的功能強勁，因此在石油化工行業(yè)中能夠充分發(fā)揮水冷降溫的能力。但是應(yīng)該注意到，循環(huán)水泵的能耗較大，給化工企業(yè)增添不小的生產(chǎn)成本，據(jù)某工廠統(tǒng)計，循環(huán)水泵的用電量占據(jù)全廠用電量的7.5%，有必要探尋循環(huán)水泵的節(jié)能改造措施，降低該設(shè)備的能耗，節(jié)省生產(chǎn)成本，促進企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

1 循環(huán)水泵能耗橋分析

1.1 循環(huán)水泵能耗的基本成因

循環(huán)水泵在化工生產(chǎn)當中，依靠電機帶動的離心力制造液體介質(zhì)的傳輸，其能耗存在著理論消耗值。而在實際的運行過程中，會由于各種原因產(chǎn)生可以規(guī)避的能耗。循環(huán)水泵的整體結(jié)構(gòu)問題以及存在與其中的各種管道狀態(tài)不良的情況會導致循環(huán)水泵的實際效率低，電機所發(fā)動的電能沒有轉(zhuǎn)換到介質(zhì)傳輸當中，被傳輸環(huán)節(jié)內(nèi)的各種累積損失消耗。主要的成因有如下幾種，一、設(shè)備運行狀態(tài)不協(xié)調(diào)，輸水管道長度不合理導致能量轉(zhuǎn)換的損失，管道內(nèi)部由于缺乏清理而產(chǎn)生較大的阻力，水泵內(nèi)部缺乏相關(guān)的維護管理而導致循壞水外流的情況。二、盲目追求電機運行效率，而忽略了循環(huán)水泵的整體結(jié)構(gòu)是否與之相匹配。三、技術(shù)人員在操作過程中過度運行循環(huán)水泵，無法有效控制循環(huán)水泵的實際流量。技術(shù)人員在操作過程中忽視水泵設(shè)備的潤滑也會導致能耗過大。四、循環(huán)水泵的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計未能與時俱進，通過更新設(shè)備，改良結(jié)構(gòu)來減少機械損失和提高機械效率。此外，循環(huán)水泵的制造質(zhì)量也影響著循環(huán)水泵的能耗。循環(huán)水泵如圖1 所示。

圖1 循環(huán)水泵

1.2 能耗橋計算

能耗橋計算是目前最有效率的能耗檢測管理方法，能夠通過各相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和整理分析來找出能耗重點問題，以架橋的思維最迅速地降低能耗。在循環(huán)水泵的能耗橋計算中，首先需要準確采集運行數(shù)據(jù)。確定循環(huán)水泵的理論額定電壓、電流和功率，再采集運行過程中的流量和實際功率輸出數(shù)據(jù)。其次，以數(shù)學模型計算出水泵的實際功率以得到能量損失的定值。將循環(huán)水泵的出口壓力與進口壓力相減，乘以實際流量得出循環(huán)水泵的理論能耗。再次，根據(jù)實際功率和理論功率的比較，得出循環(huán)水泵實際效率損失，進而與理論值相對比得出網(wǎng)路損失和回流損失。用泵出口壓力和用水設(shè)備進口壓力的差值乘以循環(huán)水泵的實際流量，得出網(wǎng)絡(luò)損失[1]。最后，將得出的各種數(shù)據(jù)投映于循環(huán)水泵的運行流程當中，發(fā)現(xiàn)循環(huán)水泵降低能耗的方向，在水泵效率中，考察循環(huán)水泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)，電機效率方面，應(yīng)對相關(guān)電機進行檢查和維修等等。能耗橋計算方法能夠為循環(huán)水泵的能耗提供系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)反映，而且在搜尋節(jié)能改造方案時也更具有針對性。

2 循環(huán)水泵的節(jié)能改造

2.1 定期檢修

循環(huán)水泵需要進行定期檢修，是節(jié)能改造最先進行的步驟。在循環(huán)水泵中需要檢查水泵表面和蝸殼內(nèi)層的平滑情況是否存在銹蝕情況。據(jù)統(tǒng)計，水泵出現(xiàn)銹蝕造成的摩擦阻力會使水泵流量效率降低7%到8%，在檢修過程中需要用磨砂紙或砂輪打磨光滑，確保循環(huán)水泵的物理狀態(tài)健康。檢查循環(huán)水泵內(nèi)部的密閉狀態(tài)是否良好，避免水泵泄露造成的流量效率流失。檢修人員需要檢視密封環(huán)間隙是否存在擴大的情況，如發(fā)生間隙擴大，需要使用相關(guān)材料填補間隙以恢復(fù)成出廠狀態(tài)，一般情況下能夠通過維護水泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有效降低水泵能耗。在循環(huán)水泵的壓水倉和葉輪軸線需要保持同心，讓葉輪軸線與壓水倉流道中心線保持一致，能夠提高循環(huán)水泵的流量和揚程，進而維護水泵的工作效率，降低過度能耗。檢修人員還需要檢查葉片安裝是否符合規(guī)范，循環(huán)水泵內(nèi)的管道結(jié)構(gòu)，進口端與出口端是否存在銹蝕或堵塞的情況，及時進行修繕，減少流動時產(chǎn)生的阻力，讓液體輸送狀態(tài)良好。此外，還需要注意循環(huán)水泵結(jié)構(gòu)的潤滑程度。

2.2 提高電機實際使用率

循環(huán)水泵依靠電機獲得動力，因此要提高電機的實際使用率，削減電機在運行過程中的能耗?？梢圆捎脤⒏邏鹤冾l器設(shè)置在電機中的方法控制循環(huán)水泵流量，代替此前的用閥門控制，使得技術(shù)人員在操作過程當中能夠?qū)λ贸鏊髁坑懈珳实陌芽?。高頻變壓器可以通過改變電源頻率來控制流量，能夠幫助技術(shù)人員更準確地控制循環(huán)水泵的工作效率，能夠及時根據(jù)線路的運行情況調(diào)整，能夠穩(wěn)定狀態(tài)、調(diào)速節(jié)能，進而實現(xiàn)提高電機實際使用率的目標。以機械閥門為控制結(jié)構(gòu)，無法針對線路中液體溫度變化等實時信息調(diào)整電機功率輸出，進而導致電機無法隨著功率輸出實際需要來做出改變，引入高頻變壓器則可以穩(wěn)定電機電流，通過水泵內(nèi)部設(shè)置的傳感器和溫控儀等設(shè)備接收線路內(nèi)部情況，再傳遞至人機操控界面以便于工作人員進行調(diào)整，極大提高了電機實際使用率，能夠在電機的能量供應(yīng)上有效降低能耗[2]。雖然從目前看來高頻變壓器的技術(shù)還需要進一步地適應(yīng)循環(huán)水泵的具體結(jié)構(gòu)和功能，而且變頻器的溫度難以控制，但是不能忽視高頻變壓器在節(jié)省能源和維護循環(huán)水泵設(shè)備運行狀態(tài)的重要作用。

2.3 操作精細化

技術(shù)人員的專業(yè)操作需要進一步精細化來實現(xiàn)降低循環(huán)水泵能耗和提高循環(huán)水泵使用壽命。一、在操作前要檢測閥門狀態(tài)，確定進水端與管道連通，在設(shè)備運行前出水端需要保持閉合。檢查循環(huán)水泵內(nèi)部通暢和水泵軸承聯(lián)動穩(wěn)定，對于一些有著專門要求的循環(huán)水泵還需要進行試運行暖機，然后再打開出水端。二、在倒換循環(huán)水泵的過程中要先啟動備用設(shè)備，確保備用設(shè)備運行狀態(tài)良好再開啟出水端，并且在備用設(shè)備運行狀態(tài)逐漸穩(wěn)定時再關(guān)閉被倒換的循環(huán)水泵。三、循環(huán)水泵運行過程中需要檢查水泵外部和管道線路中是否存在滲漏現(xiàn)象，如果發(fā)生液體泄漏需要啟動備用設(shè)備，停運問題水泵，交由維修人員進行處理。四、循環(huán)水泵停機時需要首先關(guān)閉出水端閥門，然后在控制箱上停止循環(huán)水泵的運行，最后檢查循環(huán)水泵內(nèi)部的液體壓強是否恢復(fù)到運行前的狀態(tài)，在控制循環(huán)水泵的整體流量中，操作人員需要防止液體回流，合理調(diào)節(jié)進水端開合程度，根據(jù)實際的生產(chǎn)需要設(shè)置滿足流量的進水端開合程度，防止水泵的過度運行帶來的能源浪費。檢修工作也需要進一步精細化，根據(jù)循環(huán)水泵的整體結(jié)構(gòu)檢查設(shè)備老化情況，根據(jù)配件磨損情況及時作出修正，循環(huán)水泵工作原理如圖2 所示。

圖2 循環(huán)水泵工作原理

2.4 循環(huán)水泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計

石油化工領(lǐng)域所需要的循環(huán)水泵設(shè)計方案較多，在進行整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要因地制宜地安排，以降低循環(huán)水泵的能耗。設(shè)計選型能夠根據(jù)工廠的整體結(jié)構(gòu)來安排循環(huán)水泵各組成部分的具體位置，以降低機械損失和減少水資源浪費為主要的要求，通過優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，降低設(shè)備中存在的隱患風險，提高企業(yè)的生產(chǎn)能力。目前，循環(huán)水泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)設(shè)備位置主要分為三種。

(1)地上循環(huán)水泵是最為普遍的循環(huán)水泵安裝方法，經(jīng)濟成本較高，運行成本也較高，而且由于水池設(shè)置在地上，相關(guān)的藥劑消耗較大。

(2)地下、半地下安裝循環(huán)水泵。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計雖然經(jīng)濟成本較高，也給全面檢修和點檢工作增加難度，但是能夠有效節(jié)約工廠用地，運行所需費用也最低，而且循環(huán)水泵可以根據(jù)工程設(shè)計完成自動運行，運行情況較為可靠。

(3)自吸式循環(huán)水泵的優(yōu)勢在于安裝和檢修工作難度低，經(jīng)濟投入小，造成的能耗也相對較低，而且建筑工程方面的投入也比地上及地下建設(shè)成本要低，其運行穩(wěn)定情況更加可靠[3]，循環(huán)水泵結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示

圖3 循環(huán)水泵結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)語

綜上所述，通過明晰循環(huán)水泵的工作原理和設(shè)計結(jié)構(gòu)特征能夠了解到，循環(huán)水泵超過理論能耗的原因是網(wǎng)路損失和實際損失等，再根據(jù)能耗橋計算法則我們發(fā)現(xiàn)，提高循環(huán)水泵的定期檢修工作，在電機結(jié)構(gòu)中增加高壓變頻器，在相關(guān)專業(yè)操作中提高精細程度，優(yōu)化循環(huán)水泵的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠有效降低循環(huán)水泵能耗，為企業(yè)提供了成本較低的改造方法。