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柳钢炼铁厂软水泵EMC节能改造

刘伟，潘红艳，农理敏，林阳

（柳钢炼铁厂机动科）

摘 要：从2010年开始，柳钢炼铁厂与水泵厂家合作，通过EMC模式，由水泵厂家出资对我厂软水系统水泵进行节能改造，水泵厂家通过对系统进行测算、分析，找出存在的不合理能耗点，然后针对系统能耗点进行优化改造，通过水泵优化选型、更换高效节能水泵等措施达到预期的目的，通过改造前后检测、核算，部分软水泵最高节电率可达50%。厂家在节能改造、验收完成后，按合同约定对节约的电费进行分成。在设备稳定运行与降低电耗方面取得了非常好的效果。

关 键 词：改造；软水系统；水泵；节能

1 节能改造可行性分析

水泵EMC节能改造是针对目前工矿企业流体介质输送系统、中央空调循环水系统普遍存在“大流量、低效率、高能耗”的状况，按最佳工况运行原则，建立专业水力数学模型和参数采集标准，通过检测复核当前运行的工况参数和设备额定参数，准确判断引起高能耗的各种原因，准确找到最佳工况点，并提出最佳匹配方案；然后通过整改不利因素，按最佳运行工况参数定做“高效节能泵” 替换目前处于不利工况、低效率运行的水泵，消除因系统配置不合理引起的高能耗；并安装相应自动控制系统，降低因负荷较大变化引起的高能耗，标本兼治，达到最佳节能效果。

节能泵厂家在投标之前，首先会对我厂现用的软水系统进行分析核算，看系统是否有节电空间，能效核算主要是对比水泵实际消耗的功率和系统实际需要的功率进行对比，核算方法如下：

在功率核算时，将水泵房看做一个黑盒子，水泵房输入的功率为实际消耗的电功率，而泵房输出的功率为软水的流量、扬程。详见图一。以我厂5#高炉软水系统为例，5#炉高炉软水密闭循环冷却系统配有3台500S59型离心泵，正常运行时2用1备。改造前水泵工况为：水泵出口压力1.2MPa，水泵出口阀门开度为30%，出水总管压力为0.86MPa，总管流量为3398m3/h，进水总管压力为0.58MPa，实测消耗的电功率为：1#软水泵耗电量为371.3KW，2#软水泵耗电量为417.7KW， 实际水系统通过水泵加压后获得的流量为：3398m3/h，扬程为28m，由此核算，软水通过水泵后获得的功率为：259.11KW，由此可以计算，整个水泵的房的效率为32.84%。即泵房内的损耗比高达0.67，泵房内损耗的功率达529.89KW。

图一  软水泵房能量黑盒子

根据上述计算结果可以看出，5#炉高炉软水密闭冷却系统在泵房这一区域损耗的能量非常多，有很大的节能潜力可挖。

2 节能改造施工

在确定软水系统具有节电潜力后，即可深入分析各能耗点，查找不必要的能量损耗，并加以改进和提高，即科达到节能目的。在整个水泵房内，影响泵房效率的因素很多，包括水泵损耗、电机损耗、电力线路损耗、电控系统损耗、阀门损耗、管路损耗、电机匹配损耗、水泵匹配损耗等。

根据现场实际分析，5#炉高炉软水密闭循环冷却系统存在以下不足之处：

2.1水泵选型不合适，设计安装的水泵为500S59型水泵，额定流量为2020 m3/h，额定扬程为59m，实际运行中水泵扬程为28m，单泵流量约1750m3/h左右，明显偏出水泵额定工况，在此工况下若保持阀门全开，则实际单泵流量远远高于2500m3/h，此时电机也会大大超出额定功率，而根据实际需要，我们必须通过出水阀门来调控，保证实际运行流量为1600～1900m3/h左右。参见图二。

图二  500S59型泵性能曲线（n=970r/min）

2.2正常生产过程中，需要通过水泵出水阀门开度来调节系统流量，正常条件下，系统流量需控制在3200 m3/h，此时，出水蝶阀开度长期保持在30%以下，出水总阀前压力为1.2MPa，给水总管压力为0.86MPa，按改造前测试期平均流量3398m3/h计算，阀门处损耗的功率高达320.92KW。因此通过阀门开度来调节流量，导致大量的能量被浪费掉。

针对系统存在的上述不足之处，我们对其进行了以下改进：

（1）提高水泵的运行效率

对偏离工况运行的水泵进行更换，根据实际系统需要的流量和扬程，选择匹配的水泵，使水泵能在最佳工况点运行，有效克服常规水泵选型时参数偏大所造成的浪费，达到提高水泵运行效率的目的，一般可实现0～10%的节电效果。

（2）提高水泵的机械效率；

通过对水泵的流道、叶轮、密封件等部件的技术处理，以及对主要部件采用特殊材料，从而提高水泵的机械效率，我们通过更换厂家的高效节能泵，达到提高水泵机械效率的目的，一般可提高5～12%。

（3）减少阀门消耗

对于部分流量偏大，采用阀门调节的系统，通过对水泵进行技术处理或更换新的水泵，在维持原有流量的情况下能完全释放管网的阀门，阀门未全开的系统，技改后阀门全开，节约了这部分能源，减少阀门的消耗，提高管网的运行效率，通过此法一般可实现0～50%的节电效果。

节能改造施工的第一部是水泵的优化选型，根据5#炉软水系统的实际运行状况判定，实际水泵的型号应选用额定流量为1800 m3/h、额定扬程约30m的水泵（实际安装的水泵由于厂家技术保密需要，为标明水泵扬程及流量等参数），然后是选用厂家自行设计、研发的高效节能水泵。该水泵的特点是高校段比较长，且高效段效率可达90%以上。

通过更换水泵后，水泵基本负荷系统要求，无需通过阀门开度调节流量，水泵效率明显提高，阀门处浪费的能量基本消失。

3 改造验收、节电率核算

在改造水泵接点率的核算上，我们采用了对比改造前后水泵实际消耗的功率来计算，改造之前，我们在需要改造的水泵电路上安装累时器，记录水泵实际运行时间，然后检测一段时间，统计水泵开泵运行7天以上所消耗的电能，计算出改造前水泵小时耗电量，改造完成后，全开节能泵，观察记录7天以上，统计节能泵运行消耗的电量，计算出改造后水泵小时耗电量。用改造前耗电量减去改造后耗电量，再除以改造前耗电量，即可计算出改造后的节电率。5#炉高炉软水密闭循环系统节能改造的数据详见表一。

表一  5#炉高炉软水密闭循环系统节能改造数据

根据上表数据，我们可以计算出，改造后，1#泵节电率达53.06%，2#泵节电率达55.19%。

4 效果分析

由水泵厂家提供安装的高效节能泵在水泵质量等方面明显高于之前我们使用的水泵，所以在水泵稳定运行方面有了很大幅度的提高，在使用过程中基本不用维修，达到了零维护水平。

通过更换了高效节能泵，厂家在水泵选型方面做到了量身定做，参数吻合，基本不用通过出水阀来调控工况，减少了出水阀处能量损耗。同时水泵本身机械效率和运行效率也大幅提高，达到了很好的节电效果。改造完成后，实际消耗功率只有385.98，总节电率达到了54.13%。改造后泵房总效率达到了72%，损耗比降至0.28。

2012年12月至2013年6月，我们对5#炉软水泵的耗电情况进行了核算，核算结果如表二所示。

表二  5#炉高炉软水泵用电复核表

从表中可以看出，5#炉2#泵在13年二季度电耗有了明显的上升，主要是因为高炉工艺要求变化，对冷却水量的需求量增加，为保证生产，我们更换了2#泵的叶轮，以提高供水流量。而其它三项数据均正常。5#高炉软水泵EMC节能改造1年后，还能达到验收期间的节电率，说明改造效果是长期有效的。

5 结语

对于软水密闭循环冷却系统，水泵所需的扬程为整个密闭系统的阻损，因此，在设计选型阶段，职能通过计算和参考同类型高炉数据估算确定水泵扬程，而实际投产使用后，水泵扬程可能不符合工况需要，在生产中，不得不通过调节阀门等措施来调节工况，从而导致较大的能源浪费，因此，根据系统实际需求，选定匹配、合适的水泵甚至根据系统要求定制水泵在泵房节能降耗方面显得尤为重要。

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