天铁水电厂水泵节能改造方案

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Energy Saving Reconstruction Scheme of W ater Pump0f Tiantie Hydraulic Power PlantCHE Yan-hua .ZHAO Ming-xin(Hydraulic Power Plant，Tiaujin Tiantie Metalurgical Group；2.Machinary and Power Section，Tianjin Tiantie Metalurgical Group Handau，Hebei o564o4。China)Abstract]The water pump power consumption of the clean circulating water system andthe turbid circulating water system for 1750 mm hot rolling water treatment and 1650 mmcontinuous casting water treatment is analyzed.The 24 LDJ type intelligent energy-saving de-vices of 15 sets are designed and installed.Therefore，energy saving rate of the circulatingwater pump can reach as high as over 20%.Electricity of 10.84 million kWh can be savedper year·Key words]energy saving；clean cooling circulating water；turbid cooling circulating wa-ter1 概述近几年来，随着我国经济的迅速发展 ，能源消耗急剧增加，加速了能源的枯竭，节能降耗已经刻不容缓。政府也对节能工作极为重视，先后出台了-系列的政策和措施，促进节能工作的发展≮能降耗不仅是响应国家的号召，还能够降低企业的生产成本，提高产品的市澈争力，对于-个企业的发展有着不容忽视的作用。

2 系统解析水电厂热轧区改造的动力设备系统主要有加热炉净环冷却水系统、结晶器净环冷却水系统，和设备间接冷却循环水系统和层流冷却浊环冷却水系统、辊道浊环冷却水系统和二次喷淋浊环冷却水系统。

3 改造项目设计3.1 设备选型和设计根据实际使用情况，本着节约、实用、有效和科学的原则，安装的节能装置详见表 2。

3.2 控制描述3.2.1 加热炉净环冷却水系统针对系统配置 5台45 kW加热炉供水泵，使用方式为2用3备。安装 1套 2台LDJ-GN-0.4kV-45智能化节能装置，控制2台45 kW水泵同频节能运行，同时可切换控制 1台备用的45 kW水泵节能运行，实现 2台间互为备用。

针对系统配置 5台 355 kW净环供水泵，使用方式为 2用 3备。安装 1套 2台LDJ-GN-10kV-355智能化节能装置，控制 2台355 kW水泵同频节能运行，同时可切换控制 1台备用的 355 kW水泵节能运行 ，实现 2台间互为备用。

3.2.2 设备间接净环冷却水系统针对系统配置 2台 710 kW设备间接供水泵，使用方式为 1用 1备 。安装 1套 1台 LDJ-GN-10kV-710智能化节能装置，控制 1台710 kW水泵冶 金 动 力METAII IIRGCAL POWER2013年第 5期总第 159期表 1 系统设备配置序号 设备名称 功/kV率"启 运行方式 序号 设备名称 功/kW率 总/k功W率 运行方式1 加热炉冷却水 5 45 225 2用 3备 15 结晶器冷却泵 2 900 1800 1用 1备2 净环供水泵 5 355 1775 2用3备 16 结晶器冷却系统衅 6 - 3400 -3 净环水系统衅 10 - 2000 - 17 设备间接冷却泵 4 280 1120 1用 3备4 层流供水泵 7 270 1750 4用 3备 18 设备间接冷却泵 2 710 1420 1用 1备5 层流侧喷 3 160 480 1用2备 19 液压冷却供水泵 3 45 135 2用 1备6 层流旁滤泵 5 220 1100 2用 3备 20 间接冷却系统衅 9 - 2675 -7 层流冷却水系统衅 15 - 3330 - 21 二次喷淋冷却 2 315 630 2用-备8 低压浊环泵 5 280 1400 2用 3备 22 二次喷淋冷却 4 315 1260 -用4备9 高压浊环泵 6 800 4800 3用 3备 23 旋流池提升泵 5 75 375 2用 3备1O 旋流池提升泵 7 315 2205 4用 3备 24 冲氧化铁皮泵 6 185 1110 3用2备11 冲氧化铁皮泵 3 220 660 1用2备 25 浊环上塔泵 6 45 270 2用4备12 浊环上塔泵 7 315 2205 4用3备 26 喷淋浊环系统衅 23 - 3645 -13 浊环水系统衅 28 - 11270 - 合计91 - 26320 -l4 结晶器冷却泵 4 400 1600 1用 3备表 2 各系统节能装置设计选型及数量-览表2013年第5期总第 159期冶 金 动 力METALLURGICAL POWER 55节能运行，同时可切换控制 1台备用的710 kW水泵节能运行，实现 2台间互为备用。

针对系统配置 3台45 kW液压冷却供水泵，使用方式为 2用 1备。安装 1套 2台LDJ-GN-0.4kV-45智能化节能装置，控制 2台45 kW水泵同频节能运行，同时可切换控制 1台备用的45 kW水泵节能运行，实现 2台间互为备用。

3.2.3 层流冷却浊环冷却水系统针对系统配置 3台 160 kW层流侧喷泵，使用方式为 1用 2备。安装 1套 1台 LDJ-GN-0.4kV-160智能化节能装置，控制 1台 160 kW水泵节能运行，同时可切换控制 1台备用的 160 kW水泵节能运行，实现2台间互为备用。

针对系统配置 5台 220 kW层流旁滤泵，使用方式为2用 3备。安装 1套 1台LDJ-GN-10kV-220智能化节能装置，控制 1台220 kW水泵节能运行，同时可切换控制 1台备用的220 kW 水泵节能运行，实现2台间互为备用。

3.2.4 辊道浊环冷却水系统针对系统配置 5台280 kW低压浊环泵，使用方式为 2用 3备。安装 1套 2台LDJ-C-N-10kV-280智能化节能装置，控制 2台 280 kW水泵节能运行，同时可分别切换控制 1台备用的280 kW水泵节能运行，实现 2台间互为备用。

针对系统配置 6台 800 kW高压浊环泵，使用方式为 3用 3备。安装 1套 2台LDJ-GN-10kV-800智能化节能装置，控制 2台 800 kW水泵节能运行，同时可分别切换控制 1台备用的800 kW水泵节能运行，实现 2台间互为备用。

针对系统配置 7台 315 kW旋流井提升泵 ，使用方式为4用 3备。安装 1套 2台 LDJ-GN-10kV-315智能化节能装置，控制 2台315 kW水泵节能运行，同时可分别切换控制 1台备用的315 kW水泵节能运行，实现2台间互为备用。

针对系统配置 3台 220 kW 冲氧化铁皮泵，使用方式为 1用 2备。安装 1套 1台LDJ-GN-10kV-220智能化节能装置，控制 1台 220 kW水泵节能运行，同时可分别切换控制 1台备用的220 kW水泵节能运行，实现 2台间互为备用。

针对系统配置 7台315 kW浊环上塔泵，使用方式为4用3备。安装1套 1台LDJ-GN-10kV-315智能化节能装置，控制1台315 kW水泵节能运行，同时可分别切换控制 1台备用的315 kW水泵节能运行，实现 2台间互为备用。

3.2.5 二次喷淋浊环冷却水系统针对系统配置 6台 315 kW二次喷淋冷却泵，使用方式为 2用 4备。安装 1套 2台 LDJ-GN-10kV-315智能化节能装置，控制 2台 315 kW水泵节能运行 ，同时可分别切换控制 1台备用的 315kW水泵节能运行，实现 2台间互为备用。

针对系统配置 5台75 kW旋流井提升泵，使用方式为 2用 3备。安装 1套 2台LDJ-GN-0.4kV-75智能化节能装置，控制 2台75 kW水泵节能运行，同时可分别切换控制 1台备用的 75 kW水泵节能运行，实现 2台间互为备用。

针对系统配置 6台 185 kW 冲氧化铁皮泵 ，使用方式为 3用 2备，目前有 1台已坏。安装 1套 2台LDJ-GN-10kV-185智能化节能装置，控制 2台 185kW水泵节能运行，同时可分别切换控制 1台备用的 185 kW水泵节能运行，实现 2台间互为备用。

针对系统配置 6台45 kW浊环上塔泵，使用方式为2用 4备。安装 1套 1台LDJ-GN-0.4kV-45智能化节能装置，控制 1台 45 kW水泵节能运行，同时可切换控制 1台备用的 45 kW水泵节能运行，实现 2台间互为备用。

4 控制技术解析4.1 基本控制原理实时采集冷却水循环系统的供水压力、温度、液位等参数，经 A/D变换后送到智能控制器，经 PID运算和模糊控制，计算出实际需求冷却水量，智能调控冷却供水泵、上塔泵的流量、压力，使拖动电机的输出功率始终与系统的负荷变化相匹配，达到节电的目的。

4.2 同步跟随技术冷却水循环系统是-个典型的负载可变系统，它受生产量、品种变化和季节、环境变化的直接影响，这就导致了冷却水系统的负载特性曲线不断变化。运行曲线分析见图 1。

图 1 运行曲线分析图LDJ智能化控制系统能够实时跟踪负载的变化智能控制电机的转速，使拖动电机的输出功率跟随56冶 金 动 力METAL1.URGIC L P( ER2013年第 5期总第 159期负荷的变化同步输出，实现系统同步跟随、功率按需输出”，从而达到最佳的节能效果。

4.3 水平衡调节技术通过对热水池、旋流井液位的调控实现上塔泵、提升泵的智能动态控制，当前端水量增大，水池水位有上升趋势时，系统自动加大上塔泵、提升泵流量使水池水位下降；而当前端水量减少，水池水位有降低趋势时，系统自动降低上塔泵、提升泵流量使水池水位上升，系统以此能维持水池水位的基本恒定，从而实现前端来多少水，上塔泵、提升泵输送多少水，严格保证冷水池和热水池的水量平衡。

4.4 轧机状态联动控制技术按低压浊环供水泵系统的运行特性。关闭回流阀，根据轧机工作和不工作时对冷却水泵供水量要求的不同，通过轧机状态开关量信号联动智能控制冷却供水泵工作在两种状态。系统在改造后，在轧机轧钢时，系统 自动提高冷却水泵转速，加大供水流量；在不轧钢时，系统自动降低冷却水泵转速，减小供水流量，最终实现冷却水泵转速与轧钢和不轧钢换轧辊、交接班、钢坯不到位时对水量的不同需求保持-致，既满足系统工艺要求，又节约电能。

同时通过实时检测冷却水出水温度智能控制低压浊环供水泵节能运行。当冷却泵的出水温度高于工艺冷却需求值时，水泵自动加速运转，提高水泵压力，加大冷却水的流量；当冷却泵的出水温度低于工艺冷却需求值时，水泵自动减速运转，降低水泵压力，减小冷却水的流量。在保证设备安全和工艺标准控制的基础上，实现大幅度节能。

4.5 温度控制下的压力调节技术根据浊环冷却泵系统的运行特性。通过实时检测冷却水出水温度智能控制浊环冷却泵节能运行。

当冷却泵的出水温度高于工艺冷却需求值时，水泵自动加速运转，提高水泵压力，加大冷却水的流量；当冷却泵的出水温度低于工艺冷却需求值时，水泵自动减速运转，降低水泵压力 ，减小冷却水的流量。

图2 水温与压力的曲线分析在保证设备安全和工艺标准控制的基础上，实现大幅度节能。这个随水温变化的压力、流量是-个全智能自动控制过程，主要以两组、四个参数来实现。

4.6 压力保障下的液位调节技术根据旋流井提升泵系统的运行特性。压力保障”是使系统维持-个能够满足工艺需求的下限压力。液位调节”是通过实时采集旋流井液位信号智能控制提升泵节能运行。当前级水量增大，液位升高时，提升泵 自动加速运转 ，提高流量 ；当前级水量减小，液位降低时，提升泵自动减速运转，降低流量，维持液位基本恒定，实现旋流井的供水量和前端的排水量严格同步。在保证设备安全和水量平衡的基础上，实现大幅度节能。

4.7 同频控制技术当冷却循环水系统有多台水泵同时运行时 ，LDJ智能化控制系统能够实现水泵系统同频节能运行，使压力均衡输出，消除水泵不同频率运行产生的压力损失和出口压力不同造成的水泵系统内部的相互损耗。

4.8 安全保障技术根据现场的设备和控制，充分考虑多个控制点操作的实用和便捷JI生，为防止设备运行时的误操作动作，本系统的控制点包括机旁箱、节电装置和控制室操作箱等三个控制点进行互锁控制。同时为了保证系统的正常使用，设有电气互锁的工频/节能转换装置。当变频器因故障短时间内不能恢复时，可方便快捷地切换为工频状态运行。

5 节电量分析5.1 电价与用电时间电费单价：0.64元，度；用电时间：按 30天/月，12月/年计算。

5.3 效益通过计算改造后节电率可达 20%以上，折合电功率 12325 kW，每年可节约电量 1084.1万 kwh，折合标准煤为3902.8 t，年节约电费约693.8万元。系统投资共计 1583.7万元，需两年多收回成本，以后每年节约近700万元。

收稿 日期 ：2012-09-18作者简介：车艳华(1983-)，女，大学本科学历，毕业于鞍山科技大学自动化专业，工程师，现从事电气设备管理工作。

2013年第5期 冶 金 动 力总第 159期 METALLURGICAL POWER 57(上接第52页)3.3 微生物滋生情况通过平皿计数法对不同含油量模拟水样运行 1个周期后的异养菌群数进行了测定，如表 3所示。

表3 不同浓度油含量水样的异养菌群数油含量(体积百分比) 异养菌群数，(cFU/mL)00.O0.O50.1O030O.5O8.5xl036.5xl o59.5xl055.5xl 061.5x107.7×1o4由表 3可看出，随着水中油含量的增大，水中的微生物数量增加，主要原因是油份作为营养源，可为水中的微生物提供养分，促使水中的微生物迅速生长和大量繁殖，由此也可造成碳钢的微生物腐蚀，但当水中油份较多时，会使水中氧气不易扩散，造成好氧微生物生存环境变恶劣，阻碍微生物的快速繁殖。

4 结论(1)循环冷却水中含油会使碳钢的自腐蚀电位下降，进而造成碳钢腐蚀速率随油含量的增加逐步增加，但含油量大于0.3%后由于油脂的吸附作用在碳钢表面成膜从而减缓腐蚀情况；(2)循环冷却水中含油会极大的影响换热器的换热效果，造成换热器热交换效率下降。

(3)水中含油会为微生物繁殖提供营养源，从而造成微生物大量繁殖，进而影响循环水系统的稳定运行，最终将会导致循环水的生物粘泥量大幅上升。