空分设备循环水系统水泵节能改造分析

收稿日期:2013-12-05;修回日期:2014-06-19作者简介:张起，男，1974年生，助理工程师，现为蚌埠杭氧气体有限公司生产设备部部长。空分设备循环水系统水泵节能改造分析张起(蚌埠杭氧气体有限公司，安徽省蚌埠市涂山路767号233054)摘要:蚌埠杭氧7500m3/h空分设备公用供水系统的3台水泵运行能耗较高。为实现节能降耗，对循环水泵实施了加装变频调速装置和叶轮切割的改造，以减小循环水供水量到工艺设备的实际需要量。介绍循环水泵节能改造的理论依据、具体方案以及经济效益。关键词:空分设备;循环水系统;水泵;变频装置;节能改造中图分类号:TQ051.21文献标识码:BAnalysisofenergy-savingreformofwaterpumpofcirculationwatersystemofairseparationplantZhangQi(BengbuHangyangGasCo．，Ltd．，767#TushanＲoad，Bengbu233054，Anhui，P．Ｒ．China)Abstract:OperationofthreewaterpumpsofpublicwatersupplysystemofBengbuHangyang7500m3/hairseparationplantinvolveshighenergyconsumption．Forsavingenergyandreducingconsumption，thecirculationwaterpumpisfixedwithafrequencyconversionspeedcontrolunitandthecuttingofitsimpellerisreformedtolowerthecirculationwatersupplyvolumetotheactualdemandedoneoftheprocessequipment．Here，thetheoreticalbasisfortheenergy-savingreformofthecirculationwaterpump，thespecificschemeandeconomicbenefitsaredescribed．Keywords:Airseparationplant;Circulationwatersystem;Waterpump;Frequency-conversionunit;Energy-savingreform前言蚌埠杭氧气体有限公司(以下简称:蚌埠杭氧)7500m3/h空分设备的公用供水系统水泵采用离心水泵，其轴和叶轮材质为不锈钢，轴端采用机械密封形式，采用电机驱动，电机功率110kW。共设置3台(1#、2#、3#)，2用1备，为空分设备提供循环冷却水(如图1所示)。3台循环水泵在2用1备的正常工作状态下，实际功率在204kW左右，占7500m3/h空分设备每小时电耗的4%6%。为降级循环水泵的运行能耗，于2011年制定了1#水泵配电柜增加变频调速装置，另外2台水泵采用叶轮切割、减小叶轮直径的改造方案，并于2013年投入使用。改造后，根据冷却水实际需求量，1台水泵利用低压变频调速控制系统变转速运行，以降低水泵电机能耗;从7500m3/h空分设备实际最大冷却水需要量看，原水泵配置水量有一定的富裕，另外2台水泵的叶轮直径减小后，适当降低了流量和扬程，与变频泵配合使用。·71·图17500m3/h空分设备循环水系统流程示意图1原有循环水泵相关参数1#、2#、3#循环水泵型号为(KPC)250×200-400X，扬程50m，汽蚀余量3m，流量500m3/h，转速1485r/min，叶轮直径410mm。配套电机采用Y2/315/5-4型三相异步电机，功率110kW·h，额定电压380V，功率因数cosΦ=0.89，转速1485r/min，额定电流198.7A。2节能改造理论依据2.1变频调速节能改造循环水泵功率P为流量Q与压力H的乘积，而流量Q与转速n的一次方成正比，压力H与转速n的平方成正比，功率P与转速n的立方成正比，如果水泵的效率一定，当工艺要求的循环水流量下降时，在一定范围内可降低水泵转速n，降低供水量，而此时轴输出功率P成立方关系下降，水泵电耗快速下降。2.2循环水泵叶轮切削节能改造如将循环水泵的叶轮外缘车削去一部分，则叶轮外径D变小，其相应的流量、扬程和功率也将随之减小。一般叶轮车削前后，流量Q与叶轮直径D的一次方成正比，压力H与叶轮直径D的平方成正比，功率P与叶轮直径D的立方成正比，但车削量不能太大，否则水泵的效率会明显下降。由于原水泵配置水量有一定的富裕量，工艺生产负荷和室外环境温度的变化会导致循环水实际需求量的变化，可利用上述原理进行运行调节，达到节能的目的。3改造方案和特点3.1改