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摘要循環(huán)水系統(tǒng)是化工行業(yè)公用工程耗能大戶，化工企業(yè)對循環(huán)水泵的節(jié)能十分重視。但是，循環(huán)水泵的改造技術(shù)多種多樣，水平也參差不齊，多數(shù)水泵在改造后仍存在流量不足，管網(wǎng)水力不平衡等各種不足和問題。通過幾種常見的循環(huán)水泵節(jié)能技術(shù)的對比分析，探討更佳的循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能方法。

關(guān)鍵詞循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應用

1概述

近年來，受國內(nèi)、國際大環(huán)境影響，化工企業(yè)競爭日趨激烈，利潤逐漸壓縮，節(jié)能降耗成為一個重要的課題。循環(huán)水系統(tǒng)作為化工行業(yè)耗能大戶，節(jié)能降耗工作一直備受關(guān)注，國內(nèi)循環(huán)水節(jié)能改造技術(shù)種類繁多，水平參差不齊，有的改造并沒有達到理想的節(jié)能效果。

2循環(huán)水系統(tǒng)改造技術(shù)的選擇

目前國內(nèi)常用的循環(huán)水泵節(jié)能改造技術(shù)主要有五種方式。（1）葉輪切削技術(shù)，對循環(huán)水泵葉輪外緣進行切割；（2）變頻器等調(diào)速技術(shù)；（3）更換高效葉輪；（4）更換高效節(jié)能泵；（5）水輪機改造。一般企業(yè)會從以上五種技術(shù)中選取一種或幾種進行改造。

2.1葉輪切削技術(shù)

葉輪切削技術(shù)即是對水泵葉輪外緣進行切割處理，以降低水泵出力，減少流量，降低揚程為手段，從而降低水泵電機的運行電耗，達到節(jié)能的目的。這是最簡單的水泵節(jié)能方法，適用于原本選型過大，存在大馬拉小車問題嚴重的水泵。此技術(shù)優(yōu)點為操作簡單、施工時間短、投資低；缺點是葉輪切削后，本身低效運行的水泵效率繼續(xù)降低，同時泵組與系統(tǒng)的匹配度也更差，一般來說葉輪切削后噸水能耗反而更高，水泵仍存在一定節(jié)能潛力。

2.2變頻器等調(diào)速技術(shù)

根據(jù)頻率與轉(zhuǎn)速、流量成線性關(guān)系，與功率成三次方關(guān)系的原理，以改變頻率進而降低水泵流量、揚程達到降低水泵電機運行電耗的方法。變頻器的適用情況為工藝變化較為頻繁，設備運行參數(shù)不斷變化的工況。由于在改造時不需要對設備本身進行改造，施工對設備運行影響較小，受到一些企業(yè)的歡迎。但是對于工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，由于水泵運行參數(shù)基本穩(wěn)定，變頻器并不適用?，F(xiàn)在許多企業(yè)并未使用變頻運行而是僅做降頻運行，作為高壓變頻器如此大的資金投入，此種改造技術(shù)的實用性并不高；同時，根據(jù)流體機械的轉(zhuǎn)速原理，當流體機械的實際轉(zhuǎn)速低于設計轉(zhuǎn)速的70%時，流體機械本身的效率將開始下降，達到50%時，效率將急劇下降，因此即使有很大的降頻空間，也不建議直接增加變頻改造。

2.3更換高效葉輪

更換高效葉輪是將原葉輪拆除后更換高效葉輪的一種節(jié)能方法，以提高水泵的運行效率，達到節(jié)能的目的。通常改造前，節(jié)能公司會對水泵壓力及流量進行測試，根據(jù)實際運行參數(shù)設計水泵葉輪，此技術(shù)適用于水泵實際運行狀態(tài)與設計狀態(tài)偏差不大的情況，一旦偏差較大，更換的葉輪與蝸殼間隙超過設計標準，水泵的運行效率將大幅下降。更換葉輪同葉輪切削有同樣的優(yōu)點，操作簡單、施工時間短、投資較小。但要注意有的公司將普通葉輪切削后作為高效葉輪來替換原葉輪。

2.4更換節(jié)能水泵

更換節(jié)能水泵是在更換高效葉輪的基礎(chǔ)上將原泵體一同替換，這也是根據(jù)現(xiàn)場測試的流量、壓力數(shù)據(jù)來設計的高效節(jié)能泵，可以解決水泵本身效率低，水泵與系統(tǒng)匹配度差的問題；同時又解決了蝸殼與葉輪的匹配問題。此項技術(shù)適用于絕大多數(shù)的循環(huán)水系統(tǒng)改造，改造具有周期較短，施工較為簡便的優(yōu)點。

2.5水輪機改造

水輪機改造技術(shù)是將冷卻塔風機由電機驅(qū)動改為利用循環(huán)水回水余壓驅(qū)動風機運行，可以節(jié)省一臺冷卻塔風機的能耗，此技術(shù)適用于有較多高位用冷卻水裝置的循環(huán)水系統(tǒng)，有較大自流回水壓力的化工生產(chǎn)裝置。由于水輪機可以直接節(jié)省電機的運行能耗，許多企業(yè)將此技術(shù)進行推廣；但是很多沒有高位用冷卻水裝置的企業(yè)也作為推廣對象。這種情況的循環(huán)水系統(tǒng)中，回水壓力來自于水泵提供的壓力，實際水輪機所做的功是由水泵的功轉(zhuǎn)化而來的。水泵機械能轉(zhuǎn)化為水的動能，再由水的動能轉(zhuǎn)化為風機的機械能，如此轉(zhuǎn)化效率只有40%左右，實際并非真正的節(jié)能，同時水輪機還普遍存在冷卻塔震動及維修麻煩的問題。循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)還存在著適用性的問題，更好地挖掘循環(huán)水系統(tǒng)的潛力是一個重要的課題。

3YASA循環(huán)水系統(tǒng)整體優(yōu)化方法

循環(huán)水系統(tǒng)整體優(yōu)化的方法，是從多角度解決整個循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能降耗的問題。循環(huán)水系統(tǒng)大致分為循環(huán)水泵組及電機，換熱單元，冷卻塔及吸水池三部分，重要的用電部分雖然集中在泵組及電機，但是其他部分對整個系統(tǒng)的能耗也有很大影響，其它部分能否有序、高效運行也影響著泵組及電機部分的運行。YASA循環(huán)水系統(tǒng)整體優(yōu)化方法從循環(huán)水系統(tǒng)各個部分入手，逐一解決影響系統(tǒng)運行效率的問題，達到整體優(yōu)化，深挖潛力的效果。

3.1循環(huán)水泵組及電機單元

循環(huán)水泵組及電機單元由循環(huán)水泵及電機組成，其能耗占循環(huán)水系統(tǒng)總能耗的80%以上，因此對于泵組及電機單元的改造最為重要。循環(huán)水系統(tǒng)整體改造在此單元做了如下的優(yōu)化工作。（1）水泵優(yōu)化①首先運用高精密的測試儀器對系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進行測試；②根據(jù)運行參數(shù)做計算機數(shù)值模擬，計算系統(tǒng)與泵組匹配的最佳運行點；③按照最佳運行點參數(shù)進行高效葉輪設計；④采用3D打印技術(shù)打印葉輪，進行實驗平臺模擬，進一步修正最佳參數(shù)；⑤最終參數(shù)確定，訂制高效節(jié)能水泵。（2）泵組運行優(yōu)化①確定冬夏及過渡季節(jié)運行參數(shù)；②根據(jù)運行參數(shù)進行泵組大小泵匹配的優(yōu)化。（3）高效電機①更換低效電機為IE3高效電機；②根據(jù)系統(tǒng)適用性采用變頻等調(diào)速裝置。

3.2換熱單元

換熱單元是循環(huán)水系統(tǒng)主要的功能體現(xiàn)部分，在這里進行的熱交換是循環(huán)水系統(tǒng)的主要作用。通常循環(huán)水節(jié)能改造并不對換熱單元有過多關(guān)注，但是實際上換熱單元中存在諸多節(jié)能潛力。絕大多數(shù)換熱單元存在水力失調(diào)，由于某些環(huán)路存在剩余壓頭即某些環(huán)路的阻力過小時，這些環(huán)路的實際流量就將超過設計流量，而其他部分可能達不到設定流量，就會出現(xiàn)冷熱不均。企業(yè)普遍存在個別換熱器換熱效果不好，整個循環(huán)水系統(tǒng)都要增量的問題。YASA循環(huán)水系統(tǒng)整體優(yōu)化方法在換熱管網(wǎng)水力平衡調(diào)整方面做了如下優(yōu)化工作。①采集整個換熱單元各裝置、各換熱器的進出口溫度，管徑，標高等參數(shù)；②根據(jù)采集數(shù)據(jù)對換熱管網(wǎng)進行建模分析，找出水力失調(diào)的原因并進行調(diào)整；③對個別高位換熱裝置或換熱器加管道泵增壓，降低總管網(wǎng)壓力，降低能耗。

3.3冷卻塔單元及吸水池單元

冷卻塔作為循環(huán)水系統(tǒng)的末端，最重要的功能就是對回水進行降溫冷卻，降溫效果也直接影響著系統(tǒng)循環(huán)水量和系統(tǒng)能耗。按照大氣溫度30℃，循環(huán)水供水溫度25℃，回水溫度35℃，根據(jù)計算冷卻塔冷卻水溫降低1℃，水泵能耗可以降低8.4%，因此增強冷卻塔的換熱效率也可以大幅降低循環(huán)水系統(tǒng)能耗。YASA循環(huán)水整體優(yōu)化方法中，針對冷卻塔及吸水池單元可以做以下優(yōu)化工作。①冷卻塔高效填料及布水器噴嘴優(yōu)化；②更換高效碳纖維風機葉片；③旁濾系統(tǒng)的單獨泵組設置。通過循環(huán)水系統(tǒng)整體優(yōu)化的技術(shù)改造，將循環(huán)水系統(tǒng)作為一個有機的整體進行全方位的優(yōu)化，不再從單一的循環(huán)水泵或風機下手，真正的解決了循環(huán)水系統(tǒng)存在的高耗能問題，也更加深入的挖掘了循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能潛力。

4應用案例

去年山東聯(lián)合化工有限公司采用了我公司YASA循環(huán)水系統(tǒng)整體優(yōu)化技術(shù)對三胺二循環(huán)水系統(tǒng)進行了整體優(yōu)化節(jié)能改造，對循環(huán)水泵組進行了更換，對換熱單元進行了水力優(yōu)化，對冷卻塔進行了優(yōu)化調(diào)整，最終驗收時節(jié)電率24.78%，節(jié)能效果十分明顯。

5結(jié)束語

化工企業(yè)的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)作為一個有機的整體要從泵組、換熱單元、冷卻塔全面著手，各點擊破，才能深入挖潛，完成節(jié)能降耗的目標，單一的節(jié)能手段往往是治標不治本，不能將節(jié)能的效益發(fā)揮到最大。

作者：楊揚 單位：青島德昌原節(jié)能技術(shù)服務有限公司