水泵的節能改造

王 齊，王金生（天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司，天津301616）

水泵的節能改造

王 齊，王金生
（天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司，天津301616）

介紹了預應力分公司對工業循環水系統進行節能改造過程。在滿足工況不變的條件下，通過更換水泵及電機和優化管路的方式，使水泵節電率達到60%以上，提高了水系統的穩定性，達到了節能降耗、降低企業生產成本的目的。

水泵；節能降耗；改造；優化管路

1 引言

水泵是我國工業領域最主要的耗能設備之一，用量大，涉及面廣，被廣泛應用于農田排灌、石油化工、動力工業、建筑、城市給排水、核電、火力發電、冶金采礦和船舶工業等領域，其耗電量約占全國總發電量的20%。目前我國的水泵運行效率總體偏低，水泵的給定效率多數比發達國家產品低5%～10%，實際使用效率普遍比發達國家低10%～30%，能耗浪費嚴重，運行效率有較大的提升空間。渠時遠，我國水泵發展現狀和節能的技術途徑，通用機械。預應力分公司通過對水泵進行節能改造，大大降低了水泵的耗電量，節能降耗、降低了企業的生產成本。

2 熱水泵系統概況

預應力分公司1#水泵房熱水上塔系統共安裝6臺無密封自控自吸水泵，出水母管分兩側對稱平衡出水上塔，整體看開4備2，正常情況下，因母管中間聯通閥門為關閉狀態，實際控制為2組，3臺1組，即1#～3#熱水泵為一組，4#～6#熱水泵為一組；運行模式為開2備1（如圖1）。兩組系統設計時供水量各為1 000 m3/h，目前每組滿負荷供水量為740 m3/h左右，設備老化，工作效率低，耗電量大；泵出口閥門開度為30%，閥門開大，電機電流將超過額定電流，易燒壞電機，尤其在炎熱夏季，水泵（電機）滿負荷運轉故障率較高，直接影響車間的正常生產。

圖1 無密封自控自吸水泵

水泵及電機參數如下：

水泵型號：350SLFZ-AD2，設計流量：500 m3/h，設計揚程：40 m，設計轉速：1 480 r/min，配用功率：110 kW。

電機型號：Y2-315S-4，額定電壓：380 V，額定電流：201 A，額定轉速：1 480 r/min，額定功率：110 kW。

3 水泵高能耗原因分析

3.1 水泵及電機效率低

水泵及電機本身設計效率偏低，制造工藝落后；運轉過程泵體、葉輪表面粗糙及電機軸與軸承、密封之間摩擦損失大，造成機械損失較大。

3.2 系統設計選型偏差大

水泵的工作參數有轉速、揚程、流量和效率，當揚程發生變化，其他參數也發生相應的變化。此系統設計選型時揚程偏大，致使水泵嚴重偏離最佳工況點運行，造成效率低。

3.3 管路效率低

管路系統設計不合理，造成局部阻力偏高；進水管管徑較小，加大了吸水阻力；止回閥選型過于陳舊，加大了流動阻力；整體造成系統效率低。

為保證電機不超額定功率，控制閥門開度，閥門局部阻力增加，加劇了系統能效下降。

4 節能技改方案

4.1 檢測

使用超聲波流量計多次檢測正常工況下的實際流量，求得平均值，測量吸程高度變化量（水池高低水位），測量泵出口至冷卻塔出水口的垂直高度，測算管道損失及考慮冷卻塔出水壓頭，結合生產工藝要求，在保留一定富余量的前提下，確定水泵流量800 m3/h，揚程20 m，轉速1 480 r/min，為水泵選型提供條件。

4.2 選型

通過確定滿足工況的各種參數，查閱手冊了解了離心泵的特點［1］，量身定制兩臺高效節能泵，型號為300GXL800-20/4，流量800 m3/h，揚程20 m，轉速1 480 r/min，配用功率75 kW；配用兩臺超高效率三相異步電動機，型號為YE3-280S-4V1，功率75 kW，轉速1 486 r/min，額定電流136 A，效率95%；定制泵特點：采用三元流動理論技術、加工葉輪表面處理技術、雙口環葉輪免回路滲漏技術以及葉輪一對一配置。

采用三元流動理論技術，通過對葉輪流道內各工作點的分析，建立起完整、真實的葉輪內流動的數學模型，通過這一方法，對葉輪流道分析可以做到最準確，反映流體的流場、壓力分布也最接近實際，得到效率最高的葉輪［2］，同時增加了真空泵引水裝置，降低了剛剛啟動時泵體內的摩擦損失，如圖2所示。

圖2 真空引水裝置

4.3 運行模式

技改后繼續執行分組運行控制，運行模式為每組運行技改泵1臺，對每組而言，由原來開二備一調整為開一備二，即原兩臺泵保持備用狀態，備用率提高。運行模式如表1所示。

表1 水泵技改前后運行情況表

4.4 優化管路

對泵進出水管路進行優化，加大進水口管徑，從而得到較小吸水阻力；更換止回閥，采用了阻力小的第三代閥門—管力閥；技改后整體如圖3所示。

圖3 節能水泵系統

4.5 運行情況

技改后系統，啟動方便，每組系統流量可達850 m3/h，出口閥門可全部打開，且不會超額定電流，能量損失小，效率高，穩定性提高。

5 節能改造效益

5.1 經濟效益

技改前，于2015年3月對每臺水泵裝電表（變比200/5）及對應的累時器，便于記錄單臺水泵技改前、后耗電量及運行時間，每組系統都是開2備1運行狀態。2015年4月技改前統計數據如表2所示。

由表2可算出技改前第1#～3#組總功率P1和第4#～6#組總功率P2：

P1=（111.34+112.1+110.59）/3×2=222.66 kW

P2=（113.18+114.16+112.2）/3×2=226.36 kW

2015年8月，對2組水泵技改完成，分別用節能水泵替代原3#、4#水泵，兩組運行狀態都是開1 備2。2015年9月節能改造后統計數據如表3所示。

通過計算得節能3#泵（F3）、技能4#泵（F4）的節電率和2臺節能泵年（330天）節電量P年分別為：

5.2 社會效益

根據國家發改委數據，生產1萬kW·h電需要耗標煤3.5 t，二氧化碳排放8.72 t、二氧化硫排放2.63 t、氮氧化物排放0.13 t、含碳粉塵排放量2.38 t。若年節電量238萬kW·h，相當于節約煤833 t，減排二氧化碳2 075 t、二氧化硫625 t、氮氧化物30 t、含碳粉塵566 t。水泵節能改造對環境保護有重要意義。

6 結束語

在能源如此緊張的情況下，節能高效是每個企業面臨的追求的最重要的目標，節能改造不僅僅可以降低企業生產成本，還能提高企業辦事效率。預應力分公司水泵節能改造，通過減少各部位的能量損失、優化管路，節電量顯著，節電率達60%以上，降低了企業生產成本；通過節能降低了對能源的消耗，對環境保護及其重要。

提高能效是企業永遠面對的課題，本次改造針對低效的老舊設備進行技改，實現了設備的升級換代，但針對整個冷卻水系統而言，如何利用環境溫度，降低上塔水量（部分水直回冷水池）、如何準確合理的調整冷卻塔風機轉速及開停，如何精準控制水位，使水泵吸程最小等等，從而提高系統能效，把節能空間全部挖掘出來，還需要不懈的研究和改進，創新無止境。

［1］關醒凡.現代泵技術手冊［M］.北京：宇航出版社，1995.

［2］楊云栓.循環水泵的節能技術與應用［J］.商品與質量，2013（8）：40.

Energy Saving Modification on Water Pump

WANG Qi and WANG Jin-sheng
（Tianjin Metallurgy Group Zhongxing Shengda Steel Industry Co.，Ltd.，Tianjin 301616，China）

The process of energy saving modification on circulation industry water system at Pre-stressing Subsidiary is introduced.With working conditions unchanged，water pumps and motors were exchanged and the pipeline was optimized，bringing the power saving rate of water pump to more than 60%，improving the stability of water system，and achieving the goal of saving energy and reducing consumption and lowering enterprise production cost.

water pump；energy saving and consumption reducing；modification；pipeline optimization

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.02.014

2015-11-17

2015-12-08

王齊（1988—），男，本科，主要從事設備管理方面的研究工作。