济钢循环水泵能效提升的探索

2016-05-30孔繁科

科技与企业 2016年2期

孔繁科

【摘要】济钢循环冷却水占总用水量的70%左右，主要为炼铁、炼钢、轧钢、发电等产线设备运行产生的大量热量进行降温冷却，因产能高，各产线循环用水要求流量大、扬程高，各类循环水泵额定功率均较高，且由于初始设计考虑参数裕量大、用户端间断或不平稳使用，水泵未在高效区运行，造成循环水泵无用功的消耗严重，能源利用效率低。

【关键词】钢铁企业；循环冷却；能源利用效率

1、济钢循环水系统运行概况

水泵是广泛使用的设备，但效率均偏低，据不完全统计，水泵耗电占全国发电量的22.5%。

1.1概述

济钢供水系统现有循环水泵站14个，主要为高炉、炼钢、轧钢、发电等用户进行循环水供应，各泵站50KW以上水泵合计231台，总装机容量5.9万KW，目前运行台数为201台，运行负荷为5.2万KW，耗电1109万元/月，根据效率调查计算，目前所有水泵平均效率为61.1%，效率提升潜力为9.1%。

1.2运行现状

1.2.1目前各泵站部分水泵电机的容量比实际需要高出一些，存在大马拉小车的现象，且部分水泵本体效率低下，造成了电能的浪费，通过水泵重新选型可减少无用功的消耗，使水泵在高效区运行。

1.2.2传统的调节方法是通过调节阀门开度来调节流量，其输出功率大量的能源消耗在阀门上，由于水泵的轴功率与转速的立方成正比，当采用变频调速降低转速时，功率的消耗也大大降低，能达到用多少供多少的供水目的，还可大大延长电机、轴承、管网的使用寿命。

1.3能效损失分析

通过对比水泵的额定参数、各厂家的水泵样本、性能曲线、现场实际工况，找出水泵效率损失的主要原因有以下几点：

1.3.1水泵选型时流量和扬程裕量过大，未能在高效区运行；

1.3.2设计缺陷造成系统设备配置不合理产生水泵性能偏离；

1.3.3供应商加工技术落后，水泵本体效率偏低；

1.3.4流量变化相差很大的场合未使用调速系统，仅用阀门截流造成能源损耗；

1.3.5用户生产节奏、产量及品种变化产生的水量、水压波动造成的水泵管路特性曲线偏离；

1.3.6季节变化造成的设备匹配不合理产生的能源浪费。

2、循环水系统节能方法实施建议及案例分析

根据能效分析情况，对各个泵组根据不同生产运行状况量身定制节能措施：

2.1重新选型

对于与系统不匹配而引起高能耗的水泵，通过当前运行的工况参数和设备额定参数，准确找到最佳工况点，选择合适流量和扬程的水泵来替换目前处于不利工况、低效率运行的水泵，从而降低水泵输出功率，达到节电效果。

典型案例：1700连铸冷媒水泵选型优化改造

连铸冷媒水供水泵组现三台水泵，扬程37.5m，流量1422m3/h，电机功率200KW。现水泵出口阀门开度为70%，单台泵实际流量1750m3/h，管道实际压力为0.11MPa，额定电流361A，实际电流343A，水泵效率0.38。该泵组水泵运行状态已偏离最佳工况点，三台电机均不同程度存在电机本体发热现象，最高达105℃，造成系统能源消耗，属于不经济运行设备。

该案例属典型的水泵额定参数与实际工况不匹配的情况，考虑对水泵重新选型。选用型号为500S-22的水泵，流量2020m3/h，扬程22m，效率0.84，效率提升55%，可匹配电机为功率185KW，功率降低15KW。

投资概算：水泵、管道、阀门、施工约9.8万元。

效益分析：年节电27.7萬度，年化效益18万元。

2.2变频改造

对于水泵负载有经常性变化或有明显季节性变化时，通过变频器改变电机的转速，从而影响设备的转速，平移性能曲线，相当于变成许多不同容量的水泵，来适应负荷的变化，使水泵运行处于高效区域，减少节流损失。

典型案例：连铸二冷水供水泵变频改造

连铸二冷水系统用户间断性用水，满负荷生产时用户需求流量950m3/h，压力接近1.4MPa；低负荷运行时流量100-200m3/h，压力1.54MPa左右，水泵效率为0.58，工况变化范围较大，设备长期处与低效率运行状态，造成系统压力、流量波动大，设备检修频率高。

该案例属典型的负载经常性变化的情况，考虑实施变频改造。

投资概算：变频器、变频柜、电缆、施工等约25万元。

效益分析：年节电29.5万度，年化效益19.2万元。

2.3叶轮切削

对于额定扬程流量高于实际扬程流量的水泵，可对原叶轮进行逐次切削以得到最佳叶轮外径，平移水泵特性曲线，达到实际工况。