三钢8^#、9^#发电机冷却用水泵组节能方案的选定及实施

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

三钢 8样、9#发电机冷却用水泵组共有 5台水泵，3用 2备，水泵电机型号：Y5003.6/10 kv/630kW/980(r/min)，工频运行状态下水泵全速运行。

由于在设计过程中需要考虑建设前、后长期工艺要求的差异，使水泵电机在最初设计选择时留有20%左右的裕量，同时 9!发电机未能达到额定发电量，所以水泵正常运行时，只有靠调节阀门开度进行节流调节。该方法是以增大压力来控制流量，牺牲水泵的效率来达到生产工艺要求的，浪费了大量能源。按照三钢闽光股份有限公司节能降耗要求，对 8撑、9撑发电机冷却用水泵组进行节能改造。

1 节能方案的选定针对三钢 8 、9撑发电机冷却用水泵组现有运行情况，有两种方案能达到节能降耗的效果：第- 种方案为对水泵电机实施变频调速改造节能方案；第二种方案为将水泵改造成高效节能泵的节能方案。本文就两种方案的节电率和投资成本进行分析，最终选择-种最节能的方案来实施节能改造。

1.1 节电率分析节电率为单位时间内节约和少用能源的百分比。为准确测算三钢 8、9样发电机冷却用水泵组节能项目的节电率，对即将改造的泵组加装电表和累时器，改造前的测试数据如表 1所示。

本套泵所用电流互感器变比 75/5，电压互感器变比为 l0 00O/100，即换算倍率为 1 500。根据以上数据计算出3 水泵运行功率为 604 kW/h，4#水泵运行功率为 598 kWPa，5≠水泵运行功率为598 kW/Il，本套泵组系统改造前运行总功率为l800k 。

从流体力学的基本定律和相似原理得知，水作者简介：肖玉(198O-)。女。工程师，从事电气方面技术工作。

表 1 3台水泵电机改造前的实测数据泵类设备属于平方转矩负载，流量 Q和电机的转速 力是成正比的关系，扬程 和电机的转速 的平方是成正比的关系，而所需的轴功率尸与转速的立方成正比关系。设降低转速为 rlt，降速后流量、扬程、轴功率分别为 Q1、Ⅳ1和 P ，其相互关系，可用下列公式进行换算：Q1(nl/n)QH1(nlIn) HPl( l ) P式中： --电机转速，r/min：- - 降低的电机转速，r/min；- - 流量，I-tl /h；Q1--降速后流量，Ilj/l1；- - 扬程，m；- - 降速后扬程，m；P--轴功率，kW；P --降速后轴功率，kW。

由以上公式可以看出，在满足生产工况的前提下，降低转速，节电效果很显著。

1)水泵电机实施变频调速改造节能方案管路静扬程 HstO时，通过理论测算，应用变频器节电效果具体值如表 2所示。

计算公式为：P%KS3式中： P%--实际消耗功率百分值；第 4期 肖玉：三钢 8样、9#发电机冷却用水泵组节能方案的选定及实施 35表 2 应用变频器节电效果. - 实际转速或流量百分值；系数，K0.0001。

节电率Ⅳ%1-P%本套泵组系统在实际运行中的流量约为额定流量的 86.6%，根据公式 尸%0.000l×86.-664.95%。得出节电率Ⅳ%1-64.95%35.05%。因其管路系统的静扬程 Hst不为零，实际转速变化时水泵装置运行工况点的变化见图 1，故对于每- 个工作点，都要经过相似折算后，才能用比例定律的3个公式求出变速后的参数。同时考虑变频器自身的铁损、铜损、功率器件耗电等因素，节电率须乘-个系数，取 0.95，算出水泵电机实施变频调速改造节能方案的节电率约为 33.3%。

H扬程 H扬程(a)当管路静扬程Hsto时 (b)当管路静扬程/-/st 时图 1 转速变化时水泵装置运行工况点的变化2)水泵改造成高效节能泵的节能方案高效节能泵是通过提高水泵本身的高效率运行从而使得能耗降低的-种水泵。高效节能技术把叶轮内部的三元立体空间无限分割，通过对叶轮流道内的各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流动的数学模型，通过计算机 CFD仿真设计出高效节能叶轮及水力模型。高效节能泵显著特点是叶片宽、轮毂少，阻尼系数低，流通量大。E·S流道三元流叶轮直径减少，出口宽度增大，叶片边向来流进 口伸展，减少了进口损失。

由两个单吸叶轮组合而成的三元流叶轮，采用相邻叶片相互交错的结构，使水流脉冲下降到扬程的士4%以内，水流更加平稳，效率更高：水泵改造成高效节能泵的节能方案技术原理：通过检测当前运行的循环水的使用工况，分析判断出水循环系统各部分的能耗情况，在确保系统使用效果的前提下，旧能的降低循环水系统的管阻及阀阻，采用量身定做”的高效节能泵替换原来的循环水泵，使其在最佳工况运行，以提高流体输送效率，达到最佳节能效果。

经测算，采用高效泵后单台水泵实耗功率约为 330 kw，本系统 3台水泵总实耗功率约为 990kW≮电率 N%(1800-990)/1800x100%-45%1.2 投资成本分析1)水泵电机实施变频调速改造节能方案本方案须增加 3套高压变频器系统，因每套高压变频器系统由变压器柜、功率柜和控制柜组成，每组柜总长约 7 m。需电气室空间约 84 m2左右。原电气室没有足够的富余空间，需在原电气室的基础上进行扩建方可容纳高压变频器柜组。施工内容主要包括电气室扩建土建施工、高压变频器系统安装、-次高压电缆敷设、二次控制电缆敷设等配套设施施工。施工周期约为 3个月。投资成本为：设备费约 180万元；土建及安装施工费(包含高压电缆、控制电缆等主要材料费)约 90万元；共计约270万元。根据改造前运行总功率为 1 800 kW/h，节电率约为 33.3%，系统年运行时间按 7 920 h计算，年度节电量约为 474.72万 kWh，年度节电费用约为237.36万元，投资回收期约为 1.14年。

2)水泵改造成高效节能泵的节能方案本方案须增加 3套高效节能泵，施工内容主要为f13泵组系统及附件的拆除、新泵组系统及附件的安装。整个施工周期包括设备的制作及现场施工约为 2个月。投资成本约为 240万元。根据改造前运行总功率为 1 800 kW/h，节电率约为45%，系统年运行时间按 7 920 h计算，年度节电量约为641.52万kwh，年度节电费用约为320.76万元，投资回收期约为 0.75年。

1.3 确定节能方案通过以上两项分析，水泵改造成高效节能泵的节能方案节电率高，投资收益高，施工周期短，投资回收期短。最终三钢 8、9j!发电机冷却用水泵组节能项目采用将水泵改造成高效节能泵的节能方案。

36 机电技术 2013年8月2 节能项目实施模式简介本套泵组改造项目是以合同能源管理模式实施的，根据我国国家标准合同能源管理技术通则，合同能源管理是以减少的能源费用来支付节能项目成本的-种市朝运作的节能机制。

具体来说，合同能源管理是节能服务公司通过与客户签订节能服务合同，为客户提供包括：设备采购、工程施工、设备安装调试、人员培训、节电率确认和保证等-整套的节能服务，并从客户进行节能改造后获得的节能效益中收回投资和取得利润的-种商业运作模式。而三钢8≠、9发电机冷却用水泵组节能改造项目是三钢首批以合同能源管理模式实施的项目之-。

3 项目的实施效果三钢 8 、 发电机冷却用水泵组节能项目已于2012年9月投入运行，改造后的测试数据见表3。

根据以上数据计算出改造后3群水泵运行功率为 330 ml，甜水泵运行功率为 322 1，5撑水泵运行功率为 328 kW/h，三钢 、 发电机冷却用水泵组系统改造后运行总功率为 980 kW/h。

节电率达到 45.56%，考虑设备维护检修的时间，该系统年运行时间按 7 920 h计算，年度节电量为649.44万 kWh，年度节电费用为 324.72万元，节电效果十分显著。

表3 3台水泵电机改造后的实测数据4 结束语通过本项目对节能方案的分析，以及实施效果的验证，水泵改造成高效节能泵的节能方案比对水泵电机实施变频调速改造节能方案更具有节能效果，说明采用变频调速调节的水泵系统可能还具有节能空间，为节能降耗开拓新的方向。