循环水泵节能技改案例分析

循环水泵节能技改案例分析

杭联热电廖原

循环水泵的配备是一般由设计院根据一定理论经验设计配置，处于安全起见在设计上都放有较大的余量，另外管道特性实际情况和最初设计的理论也可能存在偏差，设计上无法完全考虑到。循环水系统冷却泵一般具有一定的节能空间。

一、风机、泵类流体输送设备节电原理

在流体输送系统中，风机、泵类机械总是与特定的管路相连，其工作状态点由风机、泵类机械的性能曲线与管路的特性曲线共同决定（如图1）。但如果风机、泵类机械的设计点偏离了工作状态点，则系统的运行工况将偏离设计工况。

如图2，曲线I为管路的特性曲线，流量Qa是系统设计流量，在此流量下，管路的阻力为Ha，即水泵的扬程为Ha，应选用图中A点所示的流量和扬程。但如果实际选用了额定流量为Qa，扬程为Hc的的水泵的话，则水泵的工作点将移至图中的B点，这时系统中的水流量将大于设计流量Qa，达到Qb，由于流量的增大，水泵的运行功率也增大，使得水泵的能耗增多。同时，由于水泵的额定流量为Qa，因此水泵实际运行在A点时的工作效率最高，如果工况点偏移至B点，图2的效率曲线图可以看出，水泵的工作效率急剧下降，造成很多不必要的能源浪费。

由于风机、泵类流体输送设备有上图中所描述的特性，因此风机、泵类流体输送设备在

设计中有一唯一的最佳运行工况点，在该点下运行的运行效率达到最高，也是最节能的。但如果实际运行工况点偏离设计的最佳运行工况点，则运行效率也大大降低，造成能耗白白的浪费。

泵的工作运行取决于泵的性能曲线，还取决于管路系统的性能，即管路特性曲线。由这两条曲线的交点来决定泵在管路系统中的运行工况。

同时，水泵本身因设计、加工、安装等原因，不同厂家和型号的泵本身的效率是有较大差异的。另，运行后的汽蚀，腐蚀、结垢、维护等原因会使泵的效率逐渐下降。

二、循环水泵实际运行状态分析

我公司循环水系统配置有4台大功率循环水泵（20Sh-13A）。单台循环水泵额定流量1870M3/h，额定扬称程31m，轴功率187kw。循环水泵随季节变换冷却负荷不同，实际会投用1-3台循环水泵。机组已稳定运行，管道特性也不会再有变化，根据现有的管道特性来重新设计配置最合理的水泵，来达到节能的目的。

对循环水泵进行运行状况进行测算。

如图为单台循环水泵运行曲线。

A点为设计工作点，但实际工作点为B点。由于泵设计是按A设计，所以实际工作点偏离至B点后，泵实际工作效率要低于最大工作效率。通过改造可以重新设计更换水泵，该变泵特性曲线1为2，使泵额定工况点在泵的实际工作点B重合，使泵运行在最高效率点上。

相同两台同性能的泵并联运行，图中I，II两台相同的性能泵的性能曲线，并联性能曲线是将单独的性能曲线的流量在扬程相等的条件下迭加起来而得到的。并联运行的特点是：扬程彼此相等，总流量为每台泵输送流量之和。

两台泵并联运行时的各台泵流量之和，显然与各台泵单独工作时相比，则两台泵并联后的总流量小于两台泵单独工作的流量的2倍，而大于一台泵单独工作时的流量。两台泵并联运行时的各台泵扬程要高于一台泵单独工作时的扬程。

如图是单台泵、两台泵并联、三台泵并联的运行图。

由于实际管道特性与设计上的偏差，循环水泵运行效率：单台泵〈两台泵并联〈三台泵并联〈设计泵最大效率。实际运行电流纪录可以符合分析结果：循环水泵运行电流单台泵〉两台泵并联〉三台泵并联。

运行方式

单台泵运行两台泵并联三台泵并联

测试泵

三、节能技术解决方案

通常水泵风机可采用变频方式，改变水泵特性曲线，达到节能目的。但变频方式较为适用于工况变动较为频繁，系统中需要通过阀门、风门的调节从而存在较大节流损失的地方。而循环水系统管路的阀门（循泵进出口阀、凝汽器进出口阀）均处于全开状态，整个系统基本不存在节流损失。且循泵系统工况相对稳定。如果使用变频，它的节能空间：不同的气温水温情况下，需要的循环水量在整数台泵流量之间的情况下，使用变频有一定的节能作用。

循环冷却水系统冷却水泵节能的重要方法是找到最有佳的运行工况点。首先循环水系统进行系统的评定测试，根绝评测得到的管道特性线来重新选择合适的水泵。新选择的或改造的水泵额定流量保持不变，额定扬程选择满足运行工况要求，并尽量接近。水泵轴功率低于电机额定功率，电机效率差别不大情况下可以不更换电机，降低改造成本。

运行工况选择两台循环水泵并列运行的最常见工况作为参考依据。此节能技改工程于2008年底实施完成，更换后的水泵，额定扬程降为17m。

四、节能改造效果评定

1、通过能耗测定，系统的综合节电率达到48.33%。各台水泵的单水泵节电率也都超过40%，特别是1#循环水泵由技改前的运行电流18A降低至10.5A，节能效果非常明显。

2、从汽轮机凝汽器的运行状况来看，水泵的出力（流量）并没有减少，能够在以前一致的运行方式下满足各机组的运行。

3、各台泵的运行状况基本一致，运行电流在10.5A左右。各泵的效率基本一致。

五、总结

自08年12月项目验收后运行至今，循泵合计运行小时数达到3万4千小时。已累计节电总量约353万千瓦时，节能效果明显。

从改造的实际效果来看，取得了预想的节能改造效果。系统运行稳定，满足循环水系统全年各工况要求。

此次循环冷却水泵节能的理论依据是根据循环水系统实际运行管道阻力，降低循泵设计扬程，使水泵运行工况点在高效区，达到节能目的。改造实践证实此改造方案合理。