節(jié)能水泵在唐鋼循環(huán)水系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例

王亞美

(河鋼唐鋼能環(huán)部，河北唐山 063016)

前言

唐鋼近年來一直積極響應(yīng)節(jié)能減排的號(hào)召，先后進(jìn)行了多次水泵節(jié)能技改，本次唐鋼首次與江西某節(jié)能公司合作，經(jīng)過縝密的前期現(xiàn)場調(diào)研、數(shù)據(jù)采集，研究確立水泵技改方案，節(jié)能水泵安裝后，節(jié)電效果顯著。

1 改造前水泵高能耗的原因

由于設(shè)計(jì)能力過剩以及市場上現(xiàn)有的泵型與系統(tǒng)不匹配，導(dǎo)致水泵偏工況運(yùn)行，遠(yuǎn)離高效區(qū)間，運(yùn)行效率低下。這是很多工礦企業(yè)流體介質(zhì)輸送系統(tǒng)普遍存在“大流量、低效率、高能耗”的狀況。

影響離心泵效率的主要原因在于泵內(nèi)存在的能量損失，這些損失主要是機(jī)械損失、水力損失和容積損失。

2 節(jié)能泵的節(jié)能原理

通過選擇優(yōu)秀水力模型、葉輪出口角修正、流道打磨、泵體與泵蓋的合縫修正、提高加工精度、減少磨擦、減少容積損失等方式來減少無功功率，調(diào)節(jié)水泵內(nèi)水體流態(tài)，使紊亂的流體通過裝置后變?yōu)槠椒€(wěn)的層流，降低水力損失，提高系統(tǒng)效率，達(dá)到節(jié)能的效果，提高水泵效率。主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)如下：

2.1 高效水力模型及結(jié)構(gòu)研發(fā)（見圖1）

為降低各環(huán)節(jié)能耗損失，引進(jìn)國際一流的水泵技術(shù)，整合各交叉行業(yè)最新的技術(shù)成果，在水力模型、材料、密封、配合精度等各環(huán)節(jié)都以當(dāng)前最高標(biāo)準(zhǔn)來控制，全面提高系統(tǒng)效率，達(dá)到節(jié)能效果。

圖1 高效水力模型及結(jié)構(gòu)圖

2.2 葉輪與葉片的三元流動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)（見圖2）

在葉輪的設(shè)計(jì)上，采用最佳的水力模型，調(diào)整葉片的扭曲度，使流面更加流暢平滑，達(dá)到最佳流體輸送要求。選用高致密航空材料滲透技術(shù)，引進(jìn)先進(jìn)的數(shù)控機(jī)械設(shè)備進(jìn)行加工，大大提高了水泵的運(yùn)行效率。

圖2 葉輪與葉片三元流外型圖

2.3 蝸殼流道CFD設(shè)計(jì)及表面高分子涂層技術(shù)（見圖3）

蝸殼內(nèi)的水力損失在離心泵總損失中占有相當(dāng)大的比例。結(jié)合CFD(計(jì)算流體動(dòng)力學(xué))數(shù)值計(jì)算而優(yōu)化的水力模型設(shè)計(jì)的蝸殼，使流道線條更合理，并在蝸殼內(nèi)壁利用雙層復(fù)合技術(shù)覆蓋一層高性能表面，提高內(nèi)壁的光潔度，降低流道的摩擦系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)水泵的高效運(yùn)行。

圖3 蝸殼流道表面高分子涂層圖

3 節(jié)能技改前期準(zhǔn)備、方案及施工

經(jīng)過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)待改造水泵偏離高效區(qū)運(yùn)行；實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與水泵額定參數(shù)相差較大；系統(tǒng)局部阻力偏高，揚(yáng)程損耗較大三個(gè)問題。經(jīng)過測算為待改造系統(tǒng)“量身定做”系統(tǒng)優(yōu)化方案，方案詳見表1。改造作業(yè)在現(xiàn)場泵站內(nèi)進(jìn)行，對常用泵進(jìn)行改造，改造完成后切換為運(yùn)行泵，對正常生產(chǎn)、辦公、運(yùn)營不產(chǎn)生不利影響。改造作業(yè)逐臺(tái)進(jìn)行。啟動(dòng)備用機(jī)組，設(shè)備運(yùn)行正常后關(guān)停目標(biāo)機(jī)組。進(jìn)一步觀察系統(tǒng)穩(wěn)定后，進(jìn)行下一步施工，施工完成后，不影響節(jié)能泵與原有泵型匹配使用。改造作業(yè)在原基礎(chǔ)上進(jìn)行。原目標(biāo)機(jī)組設(shè)備拆除，重新安裝節(jié)能設(shè)備，按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝工程驗(yàn)收。

4 節(jié)能技改效果分析與評價(jià)

4.1 針對循環(huán)水系統(tǒng)，技改前啟動(dòng)設(shè)備運(yùn)行3 h（要求系統(tǒng)運(yùn)行平衡），系統(tǒng)運(yùn)行狀況及冷卻設(shè)備冷卻效果良好。后用三川提供的“流體輸送節(jié)能技術(shù)”操作準(zhǔn)則操作技改設(shè)備同樣運(yùn)行3 h，查看系統(tǒng)運(yùn)行狀況及冷卻設(shè)備冷卻效果是否良好。

4.2 用功率表或電度表、累時(shí)器、流量計(jì)或壓力表檢測設(shè)備技改前后各3天的電機(jī)輸入功率、累計(jì)流量或母管壓力，計(jì)算改造前、后泵實(shí)際噸水耗電，節(jié)電率以改造前、后耗電之差來計(jì)算實(shí)際節(jié)電率。

節(jié)能技改噸水節(jié)電量計(jì)算方法如下：

節(jié)電率=(1-P改后/P改前)×100%

總年節(jié)電=年運(yùn)行耗電×節(jié)電率

年節(jié)電效益=總年節(jié)電×電價(jià)

P改前—改造前系統(tǒng)噸水電耗(kWh/t);

P改后—改造后系統(tǒng)噸水電耗(kWh/t)。

節(jié)能效果分析結(jié)果見表2。

表1 節(jié)能技改方案

表2 節(jié)能效果分析統(tǒng)計(jì)表

年節(jié)電效益：8039287 kWh×0.50 元/kWh÷10000=401.96萬元

5 結(jié)語

本次水泵節(jié)能平均節(jié)電率達(dá)到21%以上，年可節(jié)電效益400余萬元，效益顯著。

［1］張偉林.無負(fù)壓供水設(shè)備在給水工程中節(jié)能降耗的分析86城鎮(zhèn)排水NO.7 2009

［2］段富生等.離心泵的節(jié)能［J］.山西科技.2004.4.

［3］李軼然，汪琦，敖廣武，等.大涌水廠給水泵房改造節(jié)能總結(jié)［J］.給水排水，2005（5）：65-69.