泵站节能技术及节能改造范例(湖南耐普泵业黄建平).doc

泵站节能技术及节能改造范例湖南耐普泵业有限公司总工程师：黄建平 一、前 言 随着近30年来的快速增长，中国经济增长受资源、能源的约束越来越明显，能源供求矛盾日益突出，环境污染严重。哥本哈根会议前夕，我国政府郑重宣布和承诺：到2020年，单位国内生产总值（GDP）的二氧化碳排放量比2005年下降40%45%。 水泵是国民经济中应用最广泛、最普遍的通用机械，是各种流体装置中不可替代的设备。据统计，我国约有20%的电能用于各类水泵的驱动，全年用电量为46900亿度（其中水泵装置为9380亿度）。 而我国目前未改造的水泵效率平均比国外先进水平低3%-5%，整个泵站系统的效率同比低20%左右。在此背景下，大量推广运用泵站节能技术有重大现实意义，运用泵站节能技术可取得良好的节能效果，既符合我国节能减排的国策，又能为企业带来可观的经济效益。二、泵站节能技术的原理（一）泵运行工况及效率泵的运行工况是由泵的扬程曲线（H-Q）与装置的扬程曲线（Hz-Q）的交点确定的。如图1所示，A点即为运行工况点，Q A与HA即为对应的流量、扬程工况参数，当然还有对应的运行效率A。对于某一台泵产品，制造厂都要提供一张相应的性能曲线， 如图2所示。从泵的性能曲线图上可看出泵的最高效率max是多少（max一般对应泵的设计工况参数Qp和Hp）。泵的最高效率值决定于泵的型式（离心式、混流式、轴流式）和泵的大小，国家已制定效率标准。对照国家标准可判断厂家提供的泵产品效率值是否达到国家先进水平。另外，如果我们确定了泵的运行工况（QA和HA），就可以从性能曲线上找出对应的运行效率值A，可以判断运行效率是否在高效区（一般设计点流量Qp对应的效率P最高，在0.8Qp和1.1Qp之间对应的效率均属高效区）。（二）泵站节能的途径1、通过改造使泵能在高效区运行。如图3所示，我们选购的泵，其选型参数为QA和HA对应的效率A，虽达到国家先进水平。但是由于选型计算误差太大，或选型流量、扬程余量过大，使得泵实际运行时运行工况不在（QA、HA）点，而在（QB、HB）点，在B点工况对应的泵效率B远远低于A，这种情况我们通常称为偏工况运行。通过改造（采用适宜高效水力部件如换叶轮、换泵、降速或调频率）可使泵的运行工况移到（QA、HA）点 同时运行效率也达到高效率（如图4所示），A比B要高。通常提高的幅度可达1030%。2、提高泵本身的效率。泵本身效率低，未达到国家标准。原因不外乎两个因素：一个是很久以前设计的老产品，效率低属淘汰产品，国家已有高效节能替代产品可更换；另一个是一些不规范的没有质保体系的泵制造厂家的产品，其产品的性能、效率根本无法达到设计要求，所以运行效率也低。提高泵本身效率的措施有两个：一是更换成高效节能泵，主要用于淘汰陈旧产品；二是新设计叶轮，因为泵的效率高低，主要决定于叶轮。这个措施主要适用于制造质量低劣的产品。不管是换泵，还是换叶轮，泵本身效率的提高幅度，一般约35%。3、合理调度运行方式，以控制经济流量。 有些泵站的运行流量，要根据用户的要求予以控制，如电站的冷却循环泵，它输出的流量要根据发电负荷的大小以及冷热季节的变化而予以控制。当输出的流量少了，不能满足用户要求；但输出的流量过多，也会造成能源的浪费。热电站冷却循环泵一般一机配两泵，运行方式为冬季一机一泵运行，夏季一机两泵运行，运行流量只有两个（冬、夏季各一个）。 现在多数电站调变了运行方式：一是将两个机组的循环水的输送母管加联络门联通，在春秋季节时联络门打开，二机开三泵运行，即一个机组的循环冷却水总量居于原冬季最小流量和夏季最大流量之间，获得春秋季所需要的联络流量；二是循环泵配用双速电机（注意两个转速只能相差2级，如12/14、14/16、16/18。否则高低速不好搭配运行），即可使二机四泵装置的运行方式三种变为九种：二机开二低速泵；二机开一高一低速泵；二机开二高速泵；二机开三低速泵；二机开一高二低速泵；二机开二高一低速泵；二机开三高速泵；二机开三高速一低速泵；二机开四高速泵。 当然实际运行时，多简化操作程序，可选用五种或七种运行方式。这种泵运行总流量的档次更多，更合理，更经济。泵站改造节能的途径主要是上述三个方面。三、泵站节能改造的工作程序 泵站节能改造工作是一项技术性很强，也是可比性很强的工作，所以必须按照必要的工作程序，慎重对待，实事求是地进行。必要的工作程序是：（一）现场调查装置情况、原泵运行流量、用户的改造要求等等。（二）原泵运行工况分析，包括运行效率、改造的节能空间等。如果没有或很小的节能空间，建议不要勉强改造。（三）做出既满足技术要求、又经济合理和客户认可的改造方案。（四）签订技术协议和改造合同。（五）改造产品产成后，最好先在制造厂实验验收，然后在现场调试验收。四、改造范例（一）中山中粤马口铁工业有限公司基板厂“高压水泵节能技改项目”1、存在问题 应用户要求，我们派技术员于2011年9月赴水泵使用现场，进行了深入调查，了解到各种运行方式下的运行数据，结合广州市能源检测研究院2011年7月对2#高压水泵运行检测结果，得出现场情况如下： 原水泵为水平中开单级双吸泵，型号：NPS350-500，额定扬程为77m，额定流量为1055m3/h；配套电机为Y4501-4-355KW，额定电压为10KV,额定电流为25A,防护等级为IP23，额定转速为1488r/min。 实际运行工况为:流量为1410m3/h，扬程为50m，电流为24A，效率约59.79%。2、解决方案（1）用户需求用户要求是在设计高效节能水泵时，除考虑节能效果最大化同时，必须满足基板厂当前循环冷却水系统用水要求，并留100m3/h以上余量，以满足日后可能增加的用水设备要求。技术参数是：流量为1500m3/h， 扬程为52m，电机功率为355KW。（2）改造方案经过对现场调查材料的技术评审分析，以用户需求为目标，我们制定了水泵节能技术改造方案。这个方案的要点是在尽量减少改动原泵安装基础和管路前提下，重新设计符合现场工况的高效节能水平中开泵，新泵技术参数为：泵型号：NPS400-470A流量Q：1500m3/h扬程H：52m（采用原电机，P=355KW） 设计时考虑到用户增加100m3/h以上余量时，可用阀门调节至流量为1600m3/h,扬程为50m工况使用。（3）实施步骤以不影响生产运行为原则，先改造一台高压泵，待改造成功达到预期效果并试车合格后，再对另一台高压泵进行改造。改造土建由用户负责（土建方案优选工程量最小方案），水泵安装由泵厂家负责，水泵调试双方共同参与进行。（4）改造前后效果对比 改造在合同签订120日内完成，经过双方创新合作，项目获得圆满成功。每年省电160万度，完全达到了预期节能的目标。 1#水泵技改前后能耗情况对比表技改前:实耗功率泵 号UPS350-500 1#2#每小时耗电量运行模式设计为1用1备，现在运行为1用1备，年运行时间以8000小时1计每小时运行功率（kW）368.5度技改后:实耗功率泵 号NPS400-470A 1#2#运行模式1用1备，年运行时间以8000小时1作保守计算每小时运行功率（kW）275.2度技改前年耗电量(万度)294.8技改后年耗电量(万度)220.2节电效果年节约用电量（万度）74.6年节约用电费（万元）59.68（电价按0.8元/度）节电率（%）25.3%（二）上海梅山钢铁股份有限公司连铸水处理二期两台结晶器泵技术改造方案1、存在问题梅钢连铸水处理二期结晶器泵共有三台水泵，正常运行为2用1备。现有两台泵型号：300CPP-115A-2，流量Q=550m3/h，扬程H=100m，电机型号：YKKL355-4W，电机功率250kw。年运行时间在7200小时。该产品存在运行效率低、耗能大等问题，通过专业公司的现场确认和核算现有的效率为62%左右；同时运行是泵震动偏大，给安全生产运行带来隐患。2、解决方案根据现场了解工况和检测数据，以最终实现节省能源和运行平稳的目的。在维持基础及管路等接口尺寸保持与原泵一致，和使用原配套电机体的条件下，选用优秀水力模型重新设计。新泵根据现场工况在结构上也进行了部分改进。新泵技术参数为：泵型号：300LB-53X2流量Q：550m3/h扬程H：100m（采用原电机，P=250KW）效率：77%3、效果评价经过厂家精心组织，改造在合同签订90日内完成了新型泵制造工作，新产品在工厂测试台经过运转实验合格后，即运往现场。由于新泵维持了原泵基础尺寸，保留了原装电机未变，现场安装进行很顺利。经过双方创新合作，项目获得圆满成功。2011年9月新结晶器泵在梅钢连铸水处理二期梅钢连铸水处理二期投入运行。 选用我公司立式长轴泵（300LB-53X2）后，与以前所使用的泵比较，在保持流量、扬程不变的条件下，效率由61%提升至77%，水泵运行效率提高15%，年节电24.7万度/单台。水泵技改前后能耗情况对比表技改前：实耗功率泵 号300CPP-115A-2 1#3#每小时耗电量运行模式设计为2用1备，现在运行为2用1备，年运行时间以7500小时1计每小时运行功率（kW）230（单泵）210度技改后：实耗功率泵 号300LB-53X2运行模式2用1备，年运行时间以7500小时1作保守计算每小时运行功率（kW）197.1（单泵）技改前年耗电量(万度)172.5（单泵）技改后年耗电量(万度)147.8（单泵）节电效果年节约用电量（万度）24.7（单泵）年节约用电费（万元）19.76（电价按0.8元/度）节电率（%）15%五、结 语 水泵节能技术有许多成功的例子，有很大发展空间。但是也存在不成功的风险，不乏失败的案例。水泵节能技术的运用要获得成果，首先要选中有专业背景的公司透彻调研，实施时要有科学和实事求是的分析论证，并扎实实施，才能获得显著效益。