水泵的節(jié)能改造實踐

孫普杰 趙 宏 解志安

(山西華圣鋁業(yè)有限公司， 山西 永濟 044501)

電力節(jié)能

水泵的節(jié)能改造實踐

孫普杰 趙 宏 解志安

(山西華圣鋁業(yè)有限公司， 山西 永濟 044501)

在滿足工藝要求不變的前提下，某公司整流循環(huán)水水泵經(jīng)變頻改造后節(jié)電率達到19.6%，經(jīng)更換水泵及調(diào)換運行方式后，水泵節(jié)電率達到了61.3%，同時延長了水泵軸承、閥門的使用壽命，提高了供水系統(tǒng)的安全性和可靠性，達到節(jié)能降耗的目的。

水泵； 變頻； 換泵； 節(jié)能降耗； 實踐

1 存在問題

某電解廠動力車間整流循環(huán)水有3臺水泵，主要負(fù)責(zé)供電車間整流機組可控硅及整流二極管的冷卻，原水泵為某廠生產(chǎn)的型號為2T150-B2無密封自吸式水泵，運行方式為兩用一備。

自2006年3月投產(chǎn)以來，該水泵存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，水泵設(shè)計豁余量較大。供電車間整流柜要求冷卻水進水壓力為0.20～0.30 MPa，當(dāng)開1臺水泵時壓力不夠，而開2臺水泵時壓力過大，故采用調(diào)節(jié)水泵出口閥門大小來控制提供給用戶的供水壓力。但這種水泵閥門開度小于1/3時，關(guān)小閥門會引起水泵電流增大，反而造成水泵電機過負(fù)荷運行，于是又采用分流辦法，即在水泵總管出口接一φ65 mm管，將多余的水直接引入水池來控制壓力，如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 三臺無密封自吸式水泵

圖2 加裝在總出口管上的分流管

圖3 水泵出口閥門

由圖1、圖2和圖3可見，傳統(tǒng)的方法雖然解決了設(shè)備問題，滿足了工藝要求，但存在很大浪費，如閥門開度較小造成壓力損失，而分流法造成流量損失。

2 治理措施

2.1 變頻節(jié)能改造

2010年9月，對整流循環(huán)水3臺水泵進行變頻改造，在整流循環(huán)水控制室加裝3臺Lp智能化節(jié)電設(shè)備，原工頻控制系統(tǒng)與現(xiàn)在變頻控制系統(tǒng)進行電氣互鎖，并相互備用，當(dāng)變頻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，起動工頻控制系統(tǒng)。變頻改造后，通過調(diào)節(jié)變頻器的頻率來滿足原工藝參數(shù)要求。同時水泵出口閥門全開，關(guān)閉了分流管閥門，降低了閥門擋板壓力損失及分流管流量的無用功損失，不但節(jié)約了19.6%的電能，而且提高了供水可靠性。水泵轉(zhuǎn)速降低，可大幅降低軸承等備件的損壞率，延長了閥門、軸承的使用壽命，而且降低了水泵噪音對運行人員健康的傷害。變頻改造后各參數(shù)變化情況如表1所示。

2.2 更換高效離心式水泵

隨著水泵運行周期延長，新的問題又出現(xiàn)了，如水泵老化、葉輪氣蝕嚴(yán)重、水泵長時間不出水，且該水泵廠家為非正規(guī)廠家，產(chǎn)品為非標(biāo)品，導(dǎo)致車間每次上報購買的葉輪等備件與現(xiàn)水泵不配套，無法使用且價高。以上問題直接影響著車間的供水安全。由表1可知水泵在原工頻運行時效率僅為21.2%，變頻改造后水泵效率更低，僅為20.5%。正常水泵效率應(yīng)在50%以上，高效泵效率可達到80%以上，所以更換高效泵會帶來更大的節(jié)能空間。

表1 變頻改造后各參數(shù)變化情況

注：水泵瞬時功率P=1.732×電壓×電流×cosφ(其中cosφ取值0.85)；水泵實際輸出功率P=供水流量×供水壓力÷3.6；水泵效率η=水泵實際輸出功率÷水泵瞬時總功率×100%。

2012年9月初，在總結(jié)對比整流循環(huán)水原無密封自吸泵存在的不足的基礎(chǔ)上，對整流循環(huán)水更換水泵進行科學(xué)選型，最終選用某公司的KQL200/400-75/4型水泵。2012年9月17～28日對整流循環(huán)水水泵進行更換改造。表2是水泵改造前后各參數(shù)對比情況。

表2 水泵改造前后參數(shù)

由表2可知，水泵由原來的無密封自吸式水泵改造為高效離心式水泵后水泵功率、出口壓力變化不大，但高效離心式水泵輸出流量變?yōu)樵瓉淼?倍，即水泵效率提高至原來的2倍，且都在原變頻運行狀態(tài)。生產(chǎn)工藝及水泵功率不變前提下，選用高效離心式水泵，一臺水泵(一用兩備運行狀態(tài))可以替代原來兩臺水泵(兩用一備運行狀態(tài))的工藝要求。水泵具體運行參數(shù)見表3。

表3 高效離心式水泵運行參數(shù)

表3的瞬時功率、水泵實際輸出功率、水泵效率計算方法與表1公式相同。表3中“兩用一備”運行狀態(tài)節(jié)電率(23%)是瞬時總功率與表1變頻改造后的瞬時總功率的比較值；“一用兩備”運行狀態(tài)節(jié)電率(37.5%)，是更換水泵及配套電機改造后“一用兩備”運行狀態(tài)與更換水泵及配套電機改造后“兩用一備”運行狀態(tài)瞬時總功率的比較值。

由表3可知，更換水泵及配套電機改造后，水泵效率由原來的20.5%，提高到現(xiàn)在的33.2%，運行方式改變后水泵效率提高到現(xiàn)在的53.3%。變頻改造加裝的Lp智能化節(jié)電設(shè)備照片和更換水泵及配套電機改造后的照片見圖4、圖5。

圖4 3臺LP智能化節(jié)電設(shè)備

圖5 改造后的高效離心式水泵及電機

3 效率分析

3.1 經(jīng)濟效益

表4 整流循環(huán)水水泵電機節(jié)電一覽表

對整流循環(huán)水變頻改造、更換水泵及配套電機改造后的瞬時總功率、節(jié)電率等參數(shù)進行了匯總，如表4所示。由表4可知，整流循環(huán)水變頻改造后節(jié)電率為19.6%，更換水泵后節(jié)電率升高為38.1%，運行方式改變后節(jié)電率高達61.3%，節(jié)電效果特別明顯，由2012年與2011年整流循環(huán)水月用電量對比折線圖中(如圖6)可以更直觀看到節(jié)電效果。

由圖6可知，1～8月，整流循環(huán)水2012年的用電量稍大于2011年，這與工藝調(diào)節(jié)水量加大用戶壓力有關(guān)。2012年9月17～28日，整流循環(huán)水更換高效離心式水泵改造并投入運行，當(dāng)月節(jié)電2.808萬kW·h，10月節(jié)電7.512萬kW·h，相對2012年8月節(jié)電率：(119 920-48 080)/119 920=59.91%；相對2011年10月節(jié)電率：(123 200-48 080)/123 200=60.97%。

圖6 2012年與2011年整流循環(huán)水月用電量對比折線圖

3.2 社會效益

水泵改造后，節(jié)約了大量電能，提高了供水的安全性、可靠性，延長了閥門、軸承的使用壽命，降低了維修人員的勞動強度，同時原來的高速水泵(轉(zhuǎn)速2 970 r/min)更換為現(xiàn)在的低速水泵(1 470 r/min)，其噪音由原來的75 db以上降為現(xiàn)在的40 db左右，減小了噪音對運行人員的健康危害。

4 結(jié)束語

由水泵節(jié)能的實踐經(jīng)驗可知，有時換泵比采用變頻節(jié)電效果更好。故購買水泵時，一定要購買正規(guī)專業(yè)廠家生產(chǎn)的高效泵，盡量避免使用小廠家生產(chǎn)的非標(biāo)產(chǎn)品。在滿足同等工藝參數(shù)的前提下，兩者存在巨大的電耗差異。工藝參數(shù)變化大的場所用變頻更節(jié)能；工藝參數(shù)變化小的場所，無需上變頻，但水泵的選型一定要科學(xué)、匹配，盡量避免“大馬拉小車”現(xiàn)象的發(fā)生，同時要確保水泵效能的最大化。

Practice of Energy Saving Transformation of Water Pump

SUN Pu-jie, ZHAO Hong, XIE Zhi-an

On the premise that meeting the demands for process, the power saving rate of the rectified circulating water pump reached 19.6% after frequency transformation and the power saving rate of water pump reached 61.3% after changing water pump and adjusting operation mode. The service life of bearing and valve of water pump was prolonged and the safety and reliability of the water supply system was improved, energy saving and consumption reduction were realized.

water pump; frequency transformation; change of water pump; energy saving and consumption reduction; practice

2013-06-13

孫普杰(1973—)，男，山西永濟人，大專，工業(yè)自動化工程師，主要從事電氣自動化控制及設(shè)備管理工作。

TU991.35

B

1008-5122(2014)01-0026-03