2015年第10期鐵合金2015No.10總第249期FERRO-ALLOYSTot. 249DOI:10.16122/ j cnki. issn1001-1943.2015.10.008循環(huán)水泵節(jié)能計算與實踐韋少華(桂林康密勞鐵合金有限公司桂林中國541200摘要文章闡述了循環(huán)水泵的節(jié)能背景,通過理論計算探討了循環(huán)水泵的節(jié)能方法,同時通過對某廠水泵數(shù)據(jù)I推導(dǎo)和演算,計算出節(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號TF644.3文獻標識碼B文章編號1001-1943(2015)10-0030-04CALCULATION AND PRACTICE OF CIRCULATINGPUMP ENERGY SAVINGel sha(Guilin Comilog Ferroalloy Co, Ltd, Guilin 541200, China)Abstract The article discusses the energy saving background of circulating pump and the energy saving method of cirulating pump by theoretical calculation. At the same time through derivation and calculation for the factorys pump data, calculates the energy saving space, reducing costs for enterprisesKeywords pump energy saving, calculation, cost刖言般作為電爐本體、短網(wǎng)和變壓器等的冷卻設(shè)備。其特點是裝機容量大、負荷恒定和長期連續(xù)使用。通常節(jié)能一直是國家發(fā)展經(jīng)濟的一項長遠戰(zhàn)略方設(shè)備選型一次性投資大,且參數(shù)恒定。在實際使用過針,也是企業(yè)降低成本的有效手段,因此推進節(jié)能技程中,可能會面臨兩個問題:(1)水泵選型過大,在生術(shù)進步,降低單位產(chǎn)值能耗和單位產(chǎn)品能耗是一項產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)水泵的流量和揚程超過實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)機用電量在社會總用電量中所占比重很率無法降低。第二個問題在目前形勢嚴峻的鐵合金大,在該領(lǐng)域進行的各種節(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所重視。在我國,據(jù)第三次全國工業(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)計資料表明,水泵風(fēng)機用電量占社會總用電量升的嚴峻成本壓力,輔助電耗從之前最大產(chǎn)能時的的33%,其中水泵占21%,風(fēng)機占12%。在該領(lǐng)域4%左右,提高至7%以上。通過數(shù)據(jù)分析顯示,循環(huán)進行的節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品的研究也一直作為我國節(jié)能水泵的能耗占輔助能耗的80%以上,因此對企業(yè)來工作的重點來進行說,水泵節(jié)能的研究顯得格外突出。由于在設(shè)計之初并未考慮減產(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泵。另外,某些用水量大的回路和區(qū)域使用一臺大容量水泵進彳循環(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介韋少華男,1984年11月出生,2007年畢業(yè)于北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)THS中國煤化工CNMHG手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)主要負責(zé)生產(chǎn)工藝weisulllcyunld@l63com。收稿日期2015-08-16第10期韋少華循環(huán)水泵節(jié)能計算與實踐共用一個循環(huán)回路。當(dāng)一臺電爐停產(chǎn)時,變壓器冷卻有關(guān);ξ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),這就無形中造成了電能的浪費,度有關(guān);管長,m;d-管徑,m;t速度,m/s;g重增加了成本。力加速度,m/s2變化管道上閥門開度時,相當(dāng)于對管道在局部2水泵節(jié)能方法和原理進行變徑調(diào)節(jié)。對于管道變徑,局部水頭損失的經(jīng)驗公式可表示為公式(4)。在水泵運行過程中,無論采取何種節(jié)能措施和h=05(1-42).n2方案,首要的任務(wù)是保證用戶的工藝要求。水泵的主要工藝要求包括壓力流量和溫度等。通過實際運行式(4)中,4入口管徑截面積,m;4z一出口管徑截過程中的數(shù)據(jù)累積和工況,對比設(shè)計時的工藝和設(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)換成水的動能和勢能,即壓力和流量。因此調(diào)節(jié)合適的揚程和流量是節(jié)能技術(shù)的途Ha=Hota d 2g05(1-A1A1-A2、t2徑。為降低水泵流量,可以采取兩種方式:(1)強制關(guān)H0+(A-+0.5A小水泵出口閥門,通過閥門調(diào)節(jié)流量;(2)通過變頻按公式(5),在管徑不變時,流量Q與流量υ成正技術(shù),調(diào)節(jié)水泵的電機轉(zhuǎn)速。比,因此揚程與流量的關(guān)系如圖1中管路曲線R所2.1閥門操作調(diào)節(jié)節(jié)能示。當(dāng)關(guān)小閥門時,即A>A2時,按公式(5),管路曲線減小閥門開度可以改變管道內(nèi)的阻力,從而調(diào)由R變?yōu)镽′。管道曲線R和R與水泵的性能曲線節(jié)水流量。水泵供水過程中,受到的阻力可以分為兩的交點為a點和b點。按水泵的轉(zhuǎn)速與揚程流量和部分。第一部分是水泵在空載下維持自身運轉(zhuǎn)時產(chǎn)功率存在一定的經(jīng)驗關(guān)系式叫,公式(6)-8,可知兩生的阻力,此時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),同一臺設(shè)備這個值是恒定的,用門前后的功率比即圖中四邊形HaQO與四邊形H表示。第二部分是水流在管道運動過程中產(chǎn)生的HbQO的面積比。在調(diào)小變水泵出口閥門時,水泵阻力包括流動阻力和能量損失。流動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動過程中產(chǎn)門的阻力上。水泵的出力未發(fā)生變化,因此無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、擴大。調(diào)節(jié)閥門的開度實際上就是調(diào)節(jié)流體在流動過程中的能源損失,用管路曲線RHn表示。因此,水泵供水過程中,阻力的表達式如公Hb管路曲線R式(1)所示Ha=Ho+H+H式(1)中,H一水泵在供水過程中總的阻力損失;H0生能水泵在空載下維持自身運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的阻力,在一定的O-H轉(zhuǎn)速下是恒定常數(shù);H一流體在流動過程中受到的H流動阻力,或稱為沿程損失;H流體在局部區(qū)域發(fā)生的能量損失受到的阻力,或稱為局部損失。圖1閥門調(diào)節(jié)性能曲線根據(jù)達西公式2,沿程水頭損失和局部水頭損失Fig 1 Performance curve of valve regulation可以表示為公式(2和公式(3)Qa M(6)H(2)OH N中國煤化工(3)PYHCNMHG式(2)-(3)中,λ—沿程阻力系數(shù),與管壁的粗糙程度PQ,HB32鐵合金2015年式(6)-(8)中,Q一流量,m/;N轉(zhuǎn)速,r/min;P-功A=_60率,kW。式(9)中,頻率,Hz;p-電機極對數(shù),無量綱。22水泵變頻調(diào)節(jié)節(jié)能如圖2所示,水泵在特定的轉(zhuǎn)速下,流量與揚程根據(jù)經(jīng)驗公式(6)和(7),如果能降低水泵的轉(zhuǎn)有特定的曲線關(guān)系。當(dāng)通過調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速減小流量速,可以同時降低水泵的流量和揚程。而電機的轉(zhuǎn)速與頻率的關(guān)系與公式(9)所示,證明可以通過降低電(Q至Q),揚程減小團H至H),水泵的出力減小,產(chǎn)生節(jié)能的效果。通過結(jié)合公式(8),可知變頻調(diào)速前后機的頻率降低電機轉(zhuǎn)速,從而降低水泵揚程和流量,功率比為圖中四邊形HaQ0與四邊形HcQO的面達到節(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)能實踐3.1閥門調(diào)節(jié)的節(jié)能效果某企業(yè)由于市場原因部分電爐停產(chǎn),單臺水泵H供多臺電爐冷卻用水,希望通過簡單的調(diào)節(jié)閥門開性能曲線度來節(jié)約電能,降低輔助電耗。表1是通過關(guān)小閥門H且滿足用戶用水需求時,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計算各臺電機的實際功率。圖2變頻調(diào)節(jié)性能曲線Fig 2 Performance curve of frequency conversion regulationP=Ulcus(10)表1關(guān)小閥門后各工況參數(shù)Tab 1 Each working parameters after turming 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)爐爐&2爐1&2短1&2短1&2變1&2變公輔公輔電壓/380380380380電流/A375336實際流量/(m3/h)1210550壓力MPa0.520.15有效揚程/m30.634.715.341.820.4額定功率/kW220220110功率因數(shù)0.920.920.9實際功率W22720022403式(10)中,U一電壓,V;/電流,A;cosφ-功率因泵的軸功率,進而得到節(jié)電空間。數(shù),無量綱水泵有效功率和軸功率的計算式如公式(11)和從表1可以看出,盡管流量與壓力要遠低于額(12所示。定數(shù)值,但實際功率仍與額定功率相近,沒有明顯的w mgH- pgh節(jié)能效果。這證明大量的有功消耗在克服閥門阻力,而非推動水流有效做功P有效一水泵有效功率,kW;p一密度,kg/m3;H3.2變頻調(diào)節(jié)的節(jié)能效果揚程,單位m;變頻調(diào)節(jié)是根據(jù)用戶實際需求的水量和揚程調(diào)中國煤化工節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速,減小系統(tǒng)在運行過程中不必要的浪(12)CNMHG費。為降低水泵用電量,可先在正常的工況下計算水式(11)-(12)中,P軸軸功率,單位kW;變頻器一變第10期韋少華循環(huán)水泵節(jié)能計算與實踐頻器效率,取0.96;7電機一電機效率,取0.95;泵式(13)中,P一水泵節(jié)能前的實際功率,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,見節(jié)電效率α的表達式為表2100%從表2可以看出,在目前的工況下,水泵有較大C= p表2各臺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水冷水熱水熱水冷水熱水冷水熱水01爐2爐182爐182短182短182變1&2變公輔公輔實際流量/(m/h)14301210276591有效揚程/W0.153.151.034.735.741.8204額定功率/kW功率因數(shù)0.920.920.920.920.920.920.92092實際功率kW200有效功率kW18519%39%17%31%50%的節(jié)能空間,功率可降低約330kW。以當(dāng)?shù)仉娰M0.5也證明了此種方式的節(jié)電空間有限。元八Wh電計算,每月可以節(jié)約電費約12萬元。由于4,2對于變頻調(diào)速節(jié)能,從理論上和實踐上證明了變頻技術(shù)已比較成熟,同時設(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)能計算出水泵有效功率,進而計算節(jié)能空間的潛力,選擇節(jié)能潛力較大的泵組進行改造。43某廠在水泵節(jié)能上,每月有10多萬元的成本在使用變頻調(diào)速時需注意變頻調(diào)速不宜低于額降低空間?？上雀鶕?jù)實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)合實際工空間,分步進行節(jié)能改造,這樣效率高,風(fēng)險低。況計算確定。參考文獻4結(jié)語國家統(tǒng)計局.第三次全國工業(yè)普查主要數(shù)據(jù)公報Z20012]劉建軍.流體力學(xué)M北京:北京大學(xué)出版社,200641通過理論推導(dǎo)和分析,繪制管道特性曲線和水(3]符錫理。變頻調(diào)速泵供水原理及實踐變頻器世界.199泵性能曲線,理論上證明簡單調(diào)節(jié)閥門減小水泵流(10)量的操作,達不到有效的節(jié)電目的。同時,在實踐上…+…++*++++“+“+…+…++…+…“+“““#++…+#+本刊聲明本刊已入編中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)、中國核心期刊(遴選)數(shù)據(jù)庫、中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫、中文科技期刊數(shù)據(jù)庫、美國化學(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,請在投稿時中國煤化工+…+“+“+“+“+“+“++*+#+*+…+…+…+*+*+*+++“+“+“+…+…+…+CNMHG+++…+