循環(huán)水泵節(jié)能改造

（桐廬南方水泥有限公司，浙江 桐廬 311500）

1 問題描述

桐廬南方水泥有限公司9 MW余熱電站循環(huán)冷卻水系統(tǒng)裝備的循環(huán)水泵為單級雙吸水平中開式離心泵，按兩用一備工作制配備，3臺循環(huán)水泵的性能參數(shù)見表1。

表1 循環(huán)水泵的性能參數(shù)

水泵通過變頻控制器控制，根據(jù)凝汽器的真空度調(diào)節(jié)循環(huán)水流量大小，在余熱電站滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，2臺循環(huán)水泵同時(shí)運(yùn)行，平均運(yùn)行頻率約40 Hz，電機(jī)電流約310 A。水泵輸入功率Pr=1.732 UIcosφ=1.732×380×310×0.9=183.6 kW；

根據(jù)循環(huán)泵廠家的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，計(jì)算40 Hz運(yùn)行頻率下的對應(yīng)參數(shù)，作出相應(yīng)的流量-揚(yáng)程曲線見圖1。其中①是轉(zhuǎn)速為1490 r/min的曲線。②是40 Hz運(yùn)行頻率（即轉(zhuǎn)速1192 r/min）時(shí)的曲線。

根據(jù)現(xiàn)場測得的泵出口壓力和水池水位計(jì)算得到泵的實(shí)際運(yùn)行揚(yáng)程為H=16 m，對應(yīng)的水泵流量Q=1600 m3/h。計(jì)算實(shí)際水功率：P=1600×16/3.6×102=69.72 kW。

則水泵運(yùn)行效率：η=P/P r=69.72/183.6=0.38×100%=38%。

由于泵在運(yùn)行工況下實(shí)際轉(zhuǎn)速僅為額定轉(zhuǎn)速的80%，約為1184 r/min，水泵出口壓力表顯示實(shí)際揚(yáng)程為額定揚(yáng)程的57%，約為16.7～16.1 m，嚴(yán)重偏離額定性能點(diǎn)，致使泵組效率大幅度下降，增加了電能消耗。

2 解決方案

圖1 流量-揚(yáng)程曲線圖

要提高設(shè)備的運(yùn)行效率，關(guān)鍵要讓水泵的性能與凝汽器循環(huán)水系統(tǒng)的管網(wǎng)特性相匹配，讓水泵運(yùn)行在高效率區(qū)域，我們根據(jù)平時(shí)設(shè)備運(yùn)行中檢測得到的數(shù)據(jù)，與設(shè)備制造單位取得聯(lián)系，讓水泵制造廠家根據(jù)我們的運(yùn)行數(shù)據(jù)修改水泵設(shè)計(jì)參數(shù)，更換技術(shù)性能接近上述運(yùn)行工況的水泵。經(jīng)設(shè)計(jì)選型，確定選用臥式中開式離心泵。額定流量Q=1800 m3/h，揚(yáng)程H=18 m，水泵設(shè)計(jì)效率為80%，配套電動機(jī)功率為132 kW。選用這樣的水泵，裝機(jī)功率降低了88 kW。我們先改造了3號泵做運(yùn)行對比，檢測其節(jié)能效果。

3 技改后實(shí)際運(yùn)行（使用）狀況

改造3號水泵后，在汽輪機(jī)負(fù)荷基本相同、真空度保持-95 kPa的工作條件下，未改造的1號和2號水泵同時(shí)運(yùn)行的實(shí)際電流572 A，未改造的2號和改造后的3號水泵同時(shí)運(yùn)行的實(shí)際電流約438 A。兩者相比電流減少134 A，每小時(shí)節(jié)電P r=1.732 UIcosφ=1.732×380×134×0.9=79.4 kW。

為進(jìn)一步鑒別，后又于4月11日、4月12日單獨(dú)開未改造的1號水泵與改造后的3號水泵做8 h、5 h的對比試驗(yàn)，主要對比數(shù)據(jù)見表2（均取對比試驗(yàn)時(shí)間的平均值）。

表2 主要對比數(shù)據(jù)

開1臺水泵時(shí)每小時(shí)節(jié)電P r=1.732 UIcosφ=1.732×380×（345-209）×0.9=80.6 k W。

4 進(jìn)一步優(yōu)化方案

目前只改造完成1臺循環(huán)水泵，另外2臺循環(huán)水泵將在適當(dāng)時(shí)機(jī)實(shí)施改造。

5 效益分析

取開2臺與開1臺節(jié)電量的平均值80 kW，按年運(yùn)行300天、日運(yùn)行24 h、不含稅電價(jià)0.60元/k Wh計(jì)算的年效益為：80×300×24×0.6=34.56萬元。

項(xiàng)目改造投資為：設(shè)備費(fèi)8.67萬元+安裝費(fèi)0.7萬元，合計(jì)9.37萬元。按設(shè)備折舊年限12年直線法折舊、年收益率6%、所得稅稅率25%計(jì)算的年凈收益為：34.56-（9.37/12+9.37×6%）×（1-25%）=24.91萬元，靜態(tài)投資回收期為0.38年。

6 總 結(jié)

根據(jù)我們的比較試驗(yàn)，在冬季開1臺循環(huán)泵完全可以滿足汽輪機(jī)正常工作所需的循環(huán)水冷卻效果，我們認(rèn)為選用更合適的水泵流量—揚(yáng)程參數(shù)，通過運(yùn)行參數(shù)（水泵運(yùn)行頻率）的調(diào)整，減少循環(huán)水流量的冗余，將會有更好的節(jié)能效果。我們將繼續(xù)探索循環(huán)水泵的參數(shù)選擇和運(yùn)行模式的調(diào)整，使之達(dá)到最佳的節(jié)能效果。