齊魯石化供排水廠二化供水泵站水泵節(jié)能改造

魏延卓

摘 ?要：在齊魯石化整個企業(yè)中，電的消耗占總能耗的比重很大。而在齊魯公司供排水廠二化供水泵站水泵電耗占整個原水外供成本的40%左右，因此降低水泵電耗是車間節(jié)能降耗的關鍵。結(jié)合泵站自身水泵配置情況，做好運行水泵的能耗情況分析，是做好節(jié)能工作的基礎。本文通過實例初步探討如何分析水泵的運行效率，合理選擇改造方案，以達到水泵節(jié)能降耗的目的。

關鍵詞：工業(yè)水泵;改造方案;節(jié)能降耗

齊魯石化供排水廠二化供水泵站共有工業(yè)水泵6臺，其中三臺為12SH-9A雙吸離心式水泵，另三臺為8SH-9雙吸離心式水泵。水泵的合理選配對于提高運行效率、降低運行成本至關重要。做好供水設備的運行效率分析，改造低效運行水泵，對實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能和降低運行成本具有重要的意義。

1水泵節(jié)能的途徑及改造方案選擇原則

1.1水泵節(jié)能的途徑

雙吸離心式水泵的設計運行效率一般可達80%-85%，但在實際運行過程中，有些水泵的實際運行效率只有55%左右，遠低于設計要求。

一般提高水泵的運行效率有兩個辦法：切削葉輪和更新水泵。

①通過適當切削水泵的葉輪，改變水泵的性能工作曲線，達到提高水泵運行效率的目的，但這種辦法只適用于水泵運行工況點在葉輪最大切削量形成的高效區(qū)內(nèi)，而離心泵的最大切削量受比轉(zhuǎn)速的影響，一般為7%-20%。對于水泵實際運行的工況需求點偏離高效區(qū)較多的情況，則不能用切削葉輪的方法，應通過各種工況的詳細計算與方案比選，選擇適合現(xiàn)有工況要求的水泵，從根本上提高水泵運行效率，達到經(jīng)濟運行的目標。

②配置調(diào)速水泵

離心式水泵廣泛應用于工業(yè)和生活給水系統(tǒng)中，其輸出特性取決于離心泵特性曲線和供水管網(wǎng)阻力曲線交點的工況。從節(jié)能的角度出發(fā)，通常采用變頻調(diào)速的電動機來改變泵的轉(zhuǎn)速，以滿足工況改變時對水泵性能的要求。當水泵轉(zhuǎn)速下降時，消耗的功率也大大下降，因此實際節(jié)能潛力非常大。一般應用變頻器節(jié)電率為20%～50%，效益顯著。系統(tǒng)配置調(diào)速設備容量的原則，一般根據(jù)負荷的日變化情況，按照總量的10%～30%考慮調(diào)速設備的配置，過多或過少都不能達到理想的節(jié)能效果。

1.2水泵節(jié)能改造方案選擇原則

①對于要求恒壓供水且月水需求存在較大的日變化系數(shù)的企業(yè)，如果泵站沒有配置適當數(shù)量的變頻設備，只是通過閥門的開度來調(diào)節(jié)外部壓力，則需要考慮配置適當數(shù)量的變頻調(diào)速設備，以達到既恒壓供水，又節(jié)能的日標。

②對于非調(diào)速運行的水泵且水泵機組的實際運行工作點偏離設計運行工作點太多（效率<70%），采用其他方式不能有效改善運行效率，建議更換新水泵。

③對于非調(diào)速運行的水泵且水泵機組的實際運行工作點偏離設計運行工作點不多（效率>70%）的情況采用其他方式改造費用較高，建議通過切削水泵葉輪，以改變水泵運行的曲線，達到改變水泵工作點、提高水泵運行效率的目標。這種辦法不能徹底改變水泵性能，只能在較小的范圍內(nèi)改善原有水泵的性能參數(shù)，特別適用于工作揚程變化很小但偏離額定揚程甚遠的離心泵。

2應用實例

齊魯公司供排水廠二化供水泵站，泵房選用6臺單級雙吸離心泵，12SH-9A水泵3臺，揚程為49m，額定流量為720m?/h，配用電機功率為160KW，轉(zhuǎn)速為1450 r/min，這三臺泵并聯(lián)，主要供二化廠內(nèi)老區(qū)各個裝置生產(chǎn)用水;8SH-9水泵3臺，揚程為62.5m，額定流量為288m?/h，配用電機功率為75KW，轉(zhuǎn)速為2960 r/min，這三臺泵并聯(lián)，供二化廠內(nèi)裝置生產(chǎn)用水，兩種型號水泵一般均為一開兩備。

2.1水泵機組的運行效率分析

2.1.1水泵運行數(shù)據(jù)（以12SH-9A水泵為例）

水泵實測運行數(shù)據(jù)：出口壓力為0.54 Mpa，流量為520m?/h（平均流量），電機運行數(shù)據(jù)：實測運行電壓為380V，電流為220A，電機運行效率為92%。

2.1.2水泵運行效率計算

①水泵的有效功率P有效

P有效=ρgQH/1000=流量×揚程×9.81×介質(zhì)比重÷3600

=1000 ×9.8×520×54/3600/1000=77.8KW。

②電機的輸出功率P1

P1= 160 KW×92%=147.2KW。

按照電機的輸出功率約等于水泵的軸功率（忽略其他環(huán)節(jié)損失），則Pl=P軸功率。

③水泵的效率η=P有效/P軸功率=77.8/147.2= 0.53

一般水泵的設計運行效率為70%～80%，高效運行一般可達到80%～86%。根據(jù)計算得出，車間水泵機組的運行效率僅為53%左右，運行效率過低。

2.2改造方案

由于廠里工業(yè)水用水量根據(jù)生產(chǎn)需要有較大波動，12SH-9A工業(yè)水泵一臺運行時，出口流量變化較大，運行時最小流量為350m?/h，最大流量為660m?/h，平均流量為520m?/h。車間分別進行了葉輪切削和更換新泵的改造。

2.2 l方案一：葉輪切削

利用原水泵葉輪，根據(jù)切削定律和泵房實際的運行狀況，并結(jié)合所需流量、揚程和消耗功率，耐水泵葉輪進行切削，以滿足生產(chǎn)和水量調(diào)節(jié)的需要。葉輪切削機泵不需要投入資金，但是又能節(jié)約一定的電量，所以車間首先進行了葉輪切削改造。

2010年車間通過廠家對三臺12SH-9A泵中的一臺水泵做了葉輪切削改造，將原來402mm直徑的葉輪切削到了351mm，泵出口壓力從0.55MPa，降到了0.42 MPa（夜間使用此泵），通過葉輪切削，使電機的運行負載有所降低，避免了運行過載的現(xiàn)象電機運行發(fā)熱得到較大改善。但切削葉輪也降低了水泵的供水能力，使水泵的流量較原先下降了13%。葉輪切削的方法只能在較小的范圍內(nèi)改善原有水泵的性能參數(shù)。

2.2.2方案二：更換現(xiàn)有水泵

因為車間的這六臺工業(yè)水泵都應運行快三十年了，車間為了節(jié)能以及減少維修費用的考慮，在2012年對其中的兩臺泵進行了設備更新。

換泵型號為KQSN300-N9/418

參數(shù)：Q=720 m?/h，H=55m，電機功率：160KW，電機效率：94%，水泵參數(shù)跟原有水泵參數(shù)相同，但是因為選用的是節(jié)能電機和節(jié)能泵，泵安裝后相同的流量下電流下降。

經(jīng)核算：P有效=108KW，P軸功率=140.8 KW。泵的效率上升到76.7%。

2.3方案比選

方案一投入成本低，但節(jié)能效果不顯著，不能徹底改變水泵性能，達不到水泵高效運行的目標。

方案二投入大，施工周期相對較長，但更換設備后能夠發(fā)揮出水泵最大效牢，最大限度地節(jié)能降耗，有利于長期、經(jīng)濟的運行。

采用葉輪切削方式不能有效改善水泵的運行效率，是在犧牲一定參數(shù)的條件下進行了節(jié)能，更換新型泵后，泵的效率明顯增加，但是因為廠內(nèi)裝置區(qū)用水量波動較大，進行變頻改造十分有必要。

3結(jié)論

齊魯石化的供水節(jié)能（主要是節(jié)電）降耗是一個長期任務。水場的節(jié)能改造要結(jié)合自身的實際情況，通過做好水泵節(jié)能改造的論證，選擇節(jié)能潛力大、節(jié)能效果好、投資回收快的方案實施改造，才能取得良好的效果。

參考文獻

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[2] ?韓安榮，通用變頻器及應用.北京：機械工業(yè)出版社.2012.

[3] ?劉文軍 吳維勇編：新老水場操作規(guī)程.2013.5.11.