降低泵站吨水电耗的实践

收稿日期:2010-03-15张立伟(1967-),高工;066326河北省秦皇岛市。降低泵站吨水电耗的实践张立伟1王晓东1姚泊生2(1.秦皇岛首秦金属材料有限公司,2.北京金易奥科技发展有限公司)摘要应用泵站目标电耗节能技术确定泵组的节电潜力,并对泵组进行节能改造设计和节能控制,给出了该项技术在首秦公司泵站的应用实例。关键词泵节能技术电耗ＰｒａｃｔｉｃｅｏｎｒｅｄｕｃｉｎｇｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｐｅｒｔｏｎｏｆｗａｔｅｒｉｎｐｕｍｐｓｔａｔｉｏｎＺｈａｎｇＬｉｗｅｉ1ＷａｎｇＸｉａｏｄｏｎｇ1ＹａｏＢｏｓｈｅｎｇ2(1.ＱｉｎＨｕａｎｇｄａｏＳｈｏｕｑｉｎＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＣｏ.,Ｌｔｄ.,2.ＢｅｉｊｉｎｇＩＡＯＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｔｄ.)ＡｂｓｔｒａｃｔＡｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｐｕｍｐｓｔａｔｉｏｎｔａｒｇｅｔｃｏｎｓｕｍｅｓｅｎｅｒｇｙ-ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏａｓｃｅｒｔａｉｎｔｈｅｅｎ-ｅｒｇｙ-ｓａｖｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｐｕｍｐｇｒｏｕｐ,ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｒｅｆｏｒｍｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｏｎｐｕｍｐｇｒｏｕｐｗｅｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ.ＴｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＳｈｏｕｑｉｎｃｏｍｐａｎｙｐｕｍｐｓｔａｔｉｏｎｗａｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓｐｕｍｐｅｎｅｒｇｙ-ｓａｖｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ秦皇岛首秦金属材料有限公司是首钢总公司、韩国现代重工业株式会社等多家联合经营的钢铁公司,主要产品为高等级的优质宽厚钢板。联合泵站和ＡＣＣ供水泵站水泵用电量占首秦公司总用电量的10%,占全部水泵用电量的98%。因此,为减少运营成本,根据电耗现状确定节电潜力,对经济性好的泵组加以改造,获取最低吨水电耗(目标电耗),就显得十分重要。1泵站目标电耗节能技术1.1泵站控制技术为了满足生产工艺要求,尽量减少能量的浪费,应对泵站的参数(例如流量、压力或液位)进行控制,目前人们通常使用的方法有:(1)使用调速装置调节水泵的转速,来满足工艺要求;(2)通过大小泵搭配,来满足不同工况下的要求;(3)阀门控制;(4)调节水泵叶片角度的调节方式;(5)采用回流或泻放的调节方式。虽然以上各种方式都可以实现满足工艺条件下的调节和控制,但是不同的控制方式或是同一种控制方式下不同的控制策略都可能会带来不同的耗电效果,吨水耗电量或多或少,出现波动趋势。采取哪种运行方式可以得到最低耗电量(优化值)成为该领域不断探索的课题。探讨泵站电耗的优化问题,必须对泵站电耗的影响因素进行定量研究,只有采用定量分析才可能对节能改造的经济性和实现性作出判断,这就是泵站量化节能技术产生的动力。关于泵站量化节能的研究,我国在这方面已率先取得了实质性进展,其主要标志是国家科技部重点科技成果推广计划项目、国家发改委重大高技术产业化项目———泵站目标电耗节能技术及产品的研发成功。图1为泵站目标电耗节能技术原理。53Ｖｏｌ.29Ｎｏ.3Ｍａｙ.2010冶金能源ＥＮＥＲＧＹＦＯＲＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ图1泵站目标电耗节能技术原理1.2泵站电耗影响因素分析根据文献[1],泵站的吨水电耗表达方式如下:Ｗ=Ｈ0(Ｑ,ｔ)367×ηｍａｘ(Ｑ,Ｈ)+Ｈ0(Ｑ,ｔ)367×ηｍａｘ(Ｑ,Ｈ)×Δη(Ｑ,Ｈ)η(Ｑ,Ｈ)+ΔＨ(Ｑ,ｔ)367×η(Ｑ,Ｈ)(1)式中:Ｗ为吨水电耗值,ｋＷｈ/ｍ3;Ｈ(Ｑ,ｔ)为泵站提供的总扬程,ｍ;η(Ｑ,Ｈ)为泵站整体运行效率,%;Ｈ(Ｑ,ｔ)是流量Ｑ和时间ｔ的函数;η(Ｑ,Ｈ)是流量Ｑ和扬程Ｈ的函数。式(1)中,第一部分代表了泵站所能实现的最小吨水电耗,即目标电耗,记为Ｗｍｉｎ,则:Ｗｍｉｎ=Ｈ0(Ｑ,ｔ)/[367×ηｍａｘ(Ｑ,Ｈ)](2)式(1)中的第二部分代表了当前工况下泵站存在的节电潜力,从反面讲即为泵站多消耗的吨水电耗,记为ΔＷ,则:ΔＷ=Ｈ0(Ｑ,ｔ)367×ηｍａｘ(Ｑ,Ｈ)×Δη(Ｑ,Ｈ)η(Ｑ,Ｈ)+ΔＨ(Ｑ,ｔ)367×η(Ｑ,Ｈ)(3)式(3)中的第一部分是由于泵站运行效率η(Ｑ,Ｈ)偏离最高效率ηｍａｘ(Ｑ,Ｈ)形成效率偏差Δη(Ｑ,Ｈ)而造成的节电潜力(或电能浪费);第二部分是由于泵站运行存在富裕扬程ΔＨ(Ｑ,ｔ)而造成的电能浪费。采用泵站目标电耗设计测算软件ＰＵＭＰ-ＳＡＶＥ5.0可以实现目标电耗的计算。ＰＵＭＰ-ＳＡＶＥ软件借助于强大的后台运算能力及优化模型,应用起来简单方便,使用者只需将泵站所用设备和工艺要求输入系统参数窗口,该软件就会自动给出泵站的目标电耗变化曲线。图2即为吨水电耗变化曲线图。图2泵站的目标电耗变化曲