2015年第10期鐵合金015No.10總第249期FERRO-ALLOYSTot. 249DOI:10.16122/ cnkiissn1001-1943.2015.10.008循環(huán)水泵節(jié)能計(jì)算與實(shí)踐韋少華(桂林康密勞鐵合金有限公司桂林中國(guó)541200)摘要文章闡述了循環(huán)水泵的節(jié)能背景,通過(guò)理論計(jì)算探討了循環(huán)水泵的節(jié)能方法,同時(shí)通過(guò)對(duì)某廠(chǎng)水泵數(shù)據(jù)的推導(dǎo)和演算,計(jì)算出節(jié)能的空間,為企業(yè)降低了成本關(guān)鍵詞水泵節(jié)能演算成本中圖分類(lèi)號(hào)TF644.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B文章編號(hào)1001-1943(2015)10-003004CALCULATION AND PRACTICE OF CIRCULATINGPUMP ENERGY SAVINGWei shaohuaAbstract The article discusses the energy saving background of circulating pump and the energy saving method of cir-culating pump by theoretical calculation. At the same time, through derivation and calculation for the factorys pump daa, calculates the energy saving space, reducing costs for enterprisesKeywords pump energy saving, calculation, cost前言一般作為電爐本體、短網(wǎng)和變壓器等的冷卻設(shè)備。其特點(diǎn)是裝機(jī)容量大、負(fù)荷恒定和長(zhǎng)期連續(xù)使用。通常節(jié)能一直是國(guó)家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方設(shè)備選型一次性投資大,且參數(shù)恒定。在實(shí)際使用過(guò)針,也是企業(yè)降低成本的有效手段,因此推進(jìn)節(jié)能技程中,可能會(huì)面臨兩個(gè)問(wèn)題:(1)水泵選型過(guò)大,在生術(shù)進(jìn)步,降低單位產(chǎn)值能耗和單位產(chǎn)品能耗是一項(xiàng)產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)水泵的流量和揚(yáng)程超過(guò)實(shí)際需求量;重要的工作。(2)企業(yè)面臨部分停產(chǎn)或減產(chǎn),用水量減小但水泵功水泵風(fēng)機(jī)用電量在社會(huì)總用電量中所占比重很率無(wú)法降低。第二個(gè)問(wèn)題在目前形勢(shì)嚴(yán)峻的鐵合金大,在該領(lǐng)域進(jìn)行的各種節(jié)能技術(shù)研究也一直為世生產(chǎn)行業(yè)中顯得尤為突出。界各國(guó)所重視。在我國(guó),據(jù)第三次全國(guó)工業(yè)普查公布某鐵合金企業(yè)正在面臨產(chǎn)能縮減和綜合能耗上的統(tǒng)計(jì)資料表明,水泵風(fēng)機(jī)用電量占社會(huì)總用電量升的嚴(yán)峻成本壓力,輔助電耗從之前最大產(chǎn)能時(shí)的的3%,其中水泵占21%,風(fēng)機(jī)占12%。在該領(lǐng)域左右,提高至7%以上。通過(guò)數(shù)據(jù)分析顯示,循環(huán)進(jìn)行的節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品的研究也一直作為我國(guó)節(jié)能水泵的能耗占輔助能耗的80%以上,因此對(duì)企業(yè)來(lái)工作的重點(diǎn)來(lái)進(jìn)行。說(shuō),水泵節(jié)能的研究顯得格外突出由于在設(shè)計(jì)之初并未考慮減產(chǎn)的工況,因此在1節(jié)能背景水泵的選型上只選用了普通的工頻多級(jí)泵。另外,某些用水量大的回路和區(qū)域使用一臺(tái)大容量水泵進(jìn)行循環(huán)水泵在鐵合金大型企業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,合并供水。例如,由于水質(zhì)原因,所有電爐的變壓器作者簡(jiǎn)介韋少華男,1984年11月出生,2007年畢業(yè)于北京科技大學(xué)治金與生態(tài)工程學(xué)院冶金工程專(zhuān)業(yè),2010年1月獲得北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院鋼鐵冶金系碩土學(xué)位,現(xiàn)主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)工藝管理工作eishhbeyond@163.com收稿日期2015-08-16第10期韋少華循環(huán)水泵節(jié)能計(jì)算與實(shí)踐共用一個(gè)循環(huán)回路。當(dāng)一臺(tái)電爐停產(chǎn)時(shí),變壓器冷卻有關(guān);一局部阻力系數(shù),與局部管道變化的劇烈程水仍然在不斷循環(huán),這就無(wú)形中造成了電能的浪費(fèi),度有關(guān);l-管長(zhǎng),m;d-管徑,m;t-速度,ms;g重增加了成本。力加速度,ms變化管道上閥門(mén)開(kāi)度時(shí),相當(dāng)于對(duì)管道在局部2水泵節(jié)能方法和原理進(jìn)行變徑調(diào)節(jié)。對(duì)于管道變徑,局部水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式可表示為公式(4)在水泵運(yùn)行過(guò)程中,無(wú)論采取何種節(jié)能措施和H=0.5·(1-22)方案,首要的任務(wù)是保證用戶(hù)的工藝要求。水泵的主要工藝要求包括壓力流量和溫度等。通過(guò)實(shí)際運(yùn)行式(4)中,Ar入口管徑截面積,m2;Ax出口管徑截過(guò)程中的數(shù)據(jù)累積和工況,對(duì)比設(shè)計(jì)時(shí)的工藝和設(shè)面積,m備參數(shù),找到適合的節(jié)能方法和空間。聯(lián)立公式(1)-(4)得公式(5),水泵將電能轉(zhuǎn)換成水的動(dòng)能和勢(shì)能,即壓力和Ha=Ho+a+0.5·(1流量。因此調(diào)節(jié)合適的揚(yáng)程和流量是節(jié)能技術(shù)的途徑。為降低水泵流量,可以采取兩種方式:(1)強(qiáng)制關(guān)=+(A-1(5)A小水泵出口閥門(mén),通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)流量;(2)通過(guò)變頻按公式(5),在管徑不變時(shí),流量Q與流量成正技術(shù),調(diào)節(jié)水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速。比,因此揚(yáng)程與流量的關(guān)系如圖1中管路曲線(xiàn)R所2.1閥門(mén)操作調(diào)節(jié)節(jié)能示。當(dāng)關(guān)小閥門(mén)時(shí),即A1>A2時(shí),按公式(5),管路曲線(xiàn)減小閥門(mén)開(kāi)度可以改變管道內(nèi)的阻力,從而調(diào)由R變?yōu)镽'。管道曲線(xiàn)R和R與水泵的性能曲線(xiàn)節(jié)水流量。水泵供水過(guò)程中,受到的阻力可以分為兩的交點(diǎn)為a點(diǎn)和b點(diǎn)。按水泵的轉(zhuǎn)速與揚(yáng)程、流量和部分。第一部分是水泵在空載下維持自身運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)功率存在一定的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式叫,公式(6)-8,可知兩生的阻力此時(shí)水泵向外輸出的流量為零。這與水泵種工況的節(jié)能效果并不明顯。按推導(dǎo)公式(8),關(guān)小閥自身的特性有關(guān),同一臺(tái)設(shè)備這個(gè)值是恒定的,用門(mén)前后的功率比即圖中四邊形HaQ0與四邊形H表示。第二部分是水流在管道運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的HbOO的面積比。在調(diào)小變水泵出口閥門(mén)時(shí),水泵阻力,包括流動(dòng)阻力和能量損失。流動(dòng)阻力是流體與出口管路阻力變大,多余的有功消耗在抵消出口閥管道內(nèi)壁接觸產(chǎn)生的摩擦力和自身在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)門(mén)的阻力上。水泵的出力未發(fā)生變化,因此無(wú)明顯的生的減切力和粘性力,用H1表示。而能量損失則是節(jié)能效果。很短的距離內(nèi)流體為了克服由邊界發(fā)生劇變而引起的阻力,如流道的轉(zhuǎn)彎、收縮、擴(kuò)大。調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度實(shí)際上就是調(diào)節(jié)流體在流動(dòng)過(guò)程中的能源損失,用管路曲線(xiàn)RH。表示。因此,水泵供水過(guò)程中,阻力的表達(dá)式如公路曲線(xiàn)R式(1)所示。He=Ho+H+Hm式(1)中,H—水泵在供水過(guò)程中總的阻力損失;H01性能曲線(xiàn)水泵在空載下維持自身運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的阻力,在一定的O-H轉(zhuǎn)速下是恒定常數(shù);H一流體在流動(dòng)過(guò)程中受到的流動(dòng)阻力,或稱(chēng)為沿程損失;H。流體在局部區(qū)域發(fā)o Q生的能量損失受到的阻力,或稱(chēng)為局部損失。圖1閥門(mén)調(diào)節(jié)性能曲線(xiàn)根據(jù)達(dá)西公式2,沿程水頭損失和局部水頭損失Fig. I Performance curve of valve regulation可以表示為公式(2)和公式(3)H=dHHm=t(3)Hs NbQ,Ha式(2)-(3)中,λ一沿程阻力系數(shù),與管壁的粗糙程度QHb鐵合金2015年式(6)-(8)中,Q一流量,m;N轉(zhuǎn)速,rmin;P-功N=560f率,kW22水泵變頻調(diào)節(jié)節(jié)能式(9)中,f頻率,Hz;P電機(jī)極對(duì)數(shù),無(wú)量綱。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式(6)和(7),如果能降低水泵的轉(zhuǎn)如圖2所示,水泵在特定的轉(zhuǎn)速下,流量與揚(yáng)程有特定的曲線(xiàn)關(guān)系。當(dāng)通過(guò)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速減小流量速,可以同時(shí)降低水泵的流量和揚(yáng)程。而電機(jī)的轉(zhuǎn)速(Q至Q),揚(yáng)程減小(H至H),水泵的出力減小,產(chǎn)與頻率的關(guān)系與公式(9)所示,證明可以通過(guò)降低電生節(jié)能的效果。通過(guò)結(jié)合公式(8),可知變頻調(diào)速前后機(jī)的頻率降低電機(jī)轉(zhuǎn)速,從而低水泵揚(yáng)程和流量,功率比為圖中四邊形aQO與四邊形H4Q0的面達(dá)到節(jié)能的目的,如圖2所示。積比,理論上可以產(chǎn)生很明顯的節(jié)能效果。3水泵節(jié)能實(shí)踐管路曲線(xiàn)R3.1閥門(mén)調(diào)節(jié)的節(jié)能效果某企業(yè)由于市場(chǎng)原因部分電爐停產(chǎn),單臺(tái)水泵供多臺(tái)電爐冷卻用水,希望通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)性能曲線(xiàn)O-H度來(lái)節(jié)約電能,降低輔助電耗。表1是通過(guò)關(guān)小閥門(mén)且滿(mǎn)足用戶(hù)用水需求時(shí),儀表上顯示的電壓、電流功率功數(shù)和流量等數(shù)據(jù)。按公式(10計(jì)算各臺(tái)電機(jī)的實(shí)際功率。圖2變頻調(diào)節(jié)性能曲線(xiàn)Fig 2 Performance curve of frequency conversion regulationP=Ulcosc(10)表1關(guān)小閥門(mén)后各工況參數(shù)Tab. I Each working parameters after turning the valve to small冷水冷水熱水冷水熱水冷水熱水冷水熱水參數(shù)1爐2爐1&2爐1&2短1&2短1&2變1&2變公輔公輔電壓/V380電流/A370336實(shí)際流量/(m/h)0008631210276壓力MPa0.520.30.50.340.350.150.410.2有效揚(yáng)程/m53.130.651.034.715.341.8額定功率/W220功率因數(shù)0.920920.920.920.920.920.920.920.92實(shí)際功率W027200224203114997783式(10)中,U—電壓,V;}電流,A;cop-功率因泵的軸功率,進(jìn)而得到節(jié)電空間。數(shù),無(wú)量綱。水泵有效功率和軸功率的計(jì)算式如公式(11)和從表1可以看出,盡管流量與壓力要遠(yuǎn)低于額(12所示定數(shù)值,但實(shí)際功率仍與額定功率相近,沒(méi)有明顯的P有效一w mgH pgh節(jié)能效果。這證明大量的有功消耗在克服閥門(mén)阻力,=ghQ而非推動(dòng)水流有效做功P有效一水泵有效功率,kW;p-密度,kg/m3;H3.2變頻調(diào)節(jié)的節(jié)能效果揚(yáng)程,單位變頻調(diào)節(jié)是根據(jù)用戶(hù)實(shí)際需求的水量和揚(yáng)程調(diào)P節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速,減小系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中不必要的浪P軸二刀變器7電機(jī)們系(12)費(fèi)。為降低水泵用電量,可先在正常的工況下計(jì)算水式(11)-(12)中,P軸一軸功率,單位kW;m變頻器一變第10期韋少華循環(huán)水泵節(jié)能計(jì)算與實(shí)踐頻器效率,取0.96;電機(jī)一電機(jī)效率,取095;一泵式(13)中,P一水泵節(jié)能前的實(shí)際功率,kW效率,取0.74;將表中的數(shù)值代入公式(13),得到節(jié)電效率,見(jiàn)節(jié)電效率α的表達(dá)式為表2。a= P100%(13)從表2可以看出,在目前的工況下,水泵有較大表2各臺(tái)水泵的最低有效功率和節(jié)電效率Tab 2 Minimum effective power and energy-saving efficiency of each pump冷水冷水熱水熱水冷水熱水冷水熱水參數(shù)1爐2爐1&2爐1&2短1&2短1&2變變公輔公輔實(shí)際流量/(m/h)086314306651210550803276有效揚(yáng)程/W0.153.151.035.741.820額定功率/kW220110功率因數(shù)0.920.92實(shí)際功率/W227224有效功率/W018516719%17%50%41%的節(jié)能空間,功率可降低約330kW。以當(dāng)?shù)仉娰M(fèi)0.5也證明了此種方式的節(jié)電空間有限。元八Wh電計(jì)算,每月可以節(jié)約電費(fèi)約12萬(wàn)元。由于4,2對(duì)于變頻調(diào)速節(jié)能,從理論上和實(shí)踐上證明了變頻技術(shù)已比較成熟,同時(shí)設(shè)備投資不高,比較投資技術(shù)有效性。在日常生產(chǎn)中,可根據(jù)正常工況參數(shù),和收益,整體還是劃算的。此外,也可根據(jù)水泵節(jié)能計(jì)算出水泵有效功率,進(jìn)而計(jì)算節(jié)能空間。的潛力,選擇節(jié)能潛力較大的泵組進(jìn)行改造。43某廠(chǎng)在水泵節(jié)能上,每月有10多萬(wàn)元的成本在使用變頻調(diào)速時(shí)需注意變頻調(diào)速不宜低于額降低空間?？上雀鶕?jù)實(shí)際情況分析各套裝置的節(jié)能定轉(zhuǎn)速的50%,最好處于75%以上,并應(yīng)結(jié)合實(shí)際工空間,分步進(jìn)行節(jié)能改造,這樣效率高,風(fēng)險(xiǎn)低。況計(jì)算確定參考文獻(xiàn)4結(jié)語(yǔ)I國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.第三次全國(guó)工業(yè)普查主要數(shù)據(jù)公報(bào)]20012]劉建軍.流體力學(xué)M北京:北京大學(xué)出版社,200641通過(guò)理論推導(dǎo)和分析繪制管道特性曲線(xiàn)和水3}符錫理變頻調(diào)速泵供水原理及實(shí)踐隊(duì)變頻器世界,199泵性能曲線(xiàn),理論上證明簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)閥門(mén)減小水泵流(10)量的操作,達(dá)不到有效的節(jié)電目的。同時(shí),在實(shí)踐上x(chóng)+…+…+”+…+…+…+…+”+“"+“++…+…+…+…+…+"+“+“+“++“+…+…+…+…+“+…+…+…+…+”+”+本刊聲明本刊已入編中國(guó)學(xué)術(shù)期刊(光盤(pán)版)、中國(guó)核心期刊(遴選)數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)、中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)、美國(guó)化學(xué)文摘社、、重慶維普—數(shù)據(jù)化期刊群,作者文章著作權(quán)使用費(fèi)與本刊稿酬一次性付給,本刊不另付稿酬,凡不同意入編的作者,請(qǐng)?jiān)谕陡鍟r(shí)聲明。++…+“+“+“+“+“+“+#“+*+“+*+…+…+“+*+*++++++…+…+…+…+…+*+*+++“+*+“+“+…+…++