某能源站制冷系统运行方式调整优化实践周国华

某能源站制冷系统运行方式调整优化实践周国华
发布时间：2021-10-30T03:33:17.630Z 来源：《基层建设》2021年第22期作者：周国华
[导读] 为了实现制冷系统节能运行，针对制冷系统运行过程中耗电量的优化为手段，以北京某能源站制冷系统水泵为研究对象，根据水泵变速调节原理来实现节电运行，因此本次研究主要针对制冷水泵运行调节以此来实现制冷系统节电的目标北京燃气能源发展有限公司北京 100101
摘要：为了实现制冷系统节能运行，针对制冷系统运行过程中耗电量的优化为手段，以北京某能源站制冷系统水泵为研究对象，根据水泵变速调节原理来实现节电运行，因此本次研究主要针对制冷水泵运行调节以此来实现制冷系统节电的目标。

关键词：制冷；水泵；运行方式；水泵变速调节原理；制冷节能
一、引言
我国水泵及风机电机负载每年耗电量占全国工业用电量的40%～50%；在全年空调的旅游饭店、高级宾馆以及办公大楼中，风机和水泵设备的用电量占整个建筑用电量的30%～40%，约占整个动力用电（即除照明以外的用电）的40%～50%；特别是在锅炉房供热工程中，风机、水泵用电量占全部用电的80%以上。

由此可见，耗电量大是工业项目普遍存在的问题。

二、项目背景
某能源站位于北京昌平区，供冷面积13万平米。

该项目采用电制冷与热泵耦合的方式为其供冷，其中设置3台单台供冷量为4571kW的电制冷机组，2台单台供冷量为1215kW的热泵机组。

3台电制冷设置了3台冷冻水泵和3台冷却水泵，2台热泵设置了3台地源侧水泵和3台用户侧水泵，安装方式全为串联母管制安装，制冷系统设计使用二次泵变流量，主要供冷区域分为办公一区和办公二区，办公一区和二区分别设置了3台变流量水泵，具体供冷示意图如下。

项目起初设计的运行模式为一台设备对应一组水泵，办公一区和二区也启动对应设备台数的水泵。

三、调整技术方案
通过项目运行数据及相关行业调研，现今的风机、水泵在运行中普遍存在如下的问题：
（1）水泵设备使用时间过长，老化或设计陈旧，本身工作效率低；
（2）选型不当，与配套的机械不合适，工作负荷远离额定负荷，运行效率低；
（3）目前绝大数仍是以挡板和阀门作为流量调节手段，节流能量损失大，运行效率低；
（4）输送管道设计、安装不合理，管路阻力大以及管理制度不严等。

由于措施（1）、（3）、（4）都需要通过改造实现相应的节能目标，在本着节约成本的原则下，针对（2）选型不当的设备进行运行策略调整，从而实现水泵节电目的。

通过与项目经理沟通调研运营情况，同时结合供冷季初的运营模式，现场水泵数据查看分析，得出在目前负荷情况下，水泵运行效率较低，在保证现有管网运行调节下，通过调整水泵运行模式是可以达到节能增效的目标。

调整小组人员在现场了解到项目的水泵配置多数是两用一备，但目前由于水泵选型偏大，导致项目运行模式一用两备即可满足需求。

根据水泵变速调节原理，水泵转速与电功率有相关性联系，水泵电功率与转速的3次方成正比，转速降低1/2，功率会降低为原来的1/8。

因此，研究小组人员通过启动两台水泵，在保持输出功率不变的情况下，降低每台水泵的转速来实现降低电功率的目的，这样可以节电的原因主要是在水泵选型偏大的情况下，启动两台水泵可以降低管网特性曲线所带来的损耗，同时可以提高每台水泵的工作效率。

调整小组人员确定方案内容，现场对主要的供能水泵进行运营方式的调整及测算，现场对办公一区、办公二区、地源热泵地源侧水泵及地源热泵用户侧水泵进行水泵模式调整运行，由在保持输出功率不变的情况下，将上述水泵由原来的一用两备变更为两用一备，通过数据统计这样变更运行模式起到了良好的节能效果。

四、调整前后效果分析
调整小组人员对该项目调整水泵运行模式耗电量的统计，连续跟踪一段时间以后，在运行平稳的情况，记录相关数据，形成以下数据统计报表。

调整水泵
调整
前原功率
（KW）
调
整后合
计功率
（KW）
调
整后减
少功率
（KW）
降低
率
办
公一区
循环水
泵
38.928.310.627.2%
办
公二区
循环水
泵
26.423.3 3.111.7%
地
源热源
用户侧
循环水
泵
16.312.3424.5%
地
源热源
地源侧
循环水
泵
20.517.4 3.115.1%
合
计102.181.320.820.4%
四类水泵通过调整后，水泵功率每小时减少20.8KW，按照项目供冷一天运行13小时，供冷季按4个月计算，更换水泵运营模式较之前可节约3.3万元，在未投入任何改造资金实现节能目标，经济性很可观。

五、结论
此项制冷水泵节能运行模式可用在水泵选型偏大，同时具备备用水泵条件下，可在保持输出功率不变的情况下，启动两台水泵替换启动一台水泵来实现节电效果。

对于选型合适，但达产率长时间达不到设计负荷或者负荷长期较低的情况，在具备水泵备用的情况下同样可以使用上述方法来实现节能。

对于单母管制的电制冷设备，如果符合上述条件，可进行简要改造实现母管制来实现多余闲置冷却塔的运行目的。