水泵的节能改造

王 齐，王金生（天津冶金集团中兴盛达钢业有限公司，天津301616）

水泵的节能改造

王 齐，王金生
（天津冶金集团中兴盛达钢业有限公司，天津301616）

介绍了预应力分公司对工业循环水系统进行节能改造过程。在满足工况不变的条件下，通过更换水泵及电机和优化管路的方式，使水泵节电率达到60%以上，提高了水系统的稳定性，达到了节能降耗、降低企业生产成本的目的。

水泵；节能降耗；改造；优化管路

1 引言

水泵是我国工业领域最主要的耗能设备之一，用量大，涉及面广，被广泛应用于农田排灌、石油化工、动力工业、建筑、城市给排水、核电、火力发电、冶金采矿和船舶工业等领域，其耗电量约占全国总发电量的20%。目前我国的水泵运行效率总体偏低，水泵的给定效率多数比发达国家产品低5%～10%，实际使用效率普遍比发达国家低10%～30%，能耗浪费严重，运行效率有较大的提升空间。渠时远，我国水泵发展现状和节能的技术途径，通用机械。预应力分公司通过对水泵进行节能改造，大大降低了水泵的耗电量，节能降耗、降低了企业的生产成本。

2 热水泵系统概况

预应力分公司1#水泵房热水上塔系统共安装6台无密封自控自吸水泵，出水母管分两侧对称平衡出水上塔，整体看开4备2，正常情况下，因母管中间联通阀门为关闭状态，实际控制为2组，3台1组，即1#～3#热水泵为一组，4#～6#热水泵为一组；运行模式为开2备1（如图1）。两组系统设计时供水量各为1 000 m3/h，目前每组满负荷供水量为740 m3/h左右，设备老化，工作效率低，耗电量大；泵出口阀门开度为30%，阀门开大，电机电流将超过额定电流，易烧坏电机，尤其在炎热夏季，水泵（电机）满负荷运转故障率较高，直接影响车间的正常生产。

图1 无密封自控自吸水泵

水泵及电机参数如下：

水泵型号：350SLFZ-AD2，设计流量：500 m3/h，设计扬程：40 m，设计转速：1 480 r/min，配用功率：110 kW。

电机型号：Y2-315S-4，额定电压：380 V，额定电流：201 A，额定转速：1 480 r/min，额定功率：110 kW。

3 水泵高能耗原因分析

3.1 水泵及电机效率低

水泵及电机本身设计效率偏低，制造工艺落后；运转过程泵体、叶轮表面粗糙及电机轴与轴承、密封之间摩擦损失大，造成机械损失较大。

3.2 系统设计选型偏差大

水泵的工作参数有转速、扬程、流量和效率，当扬程发生变化，其他参数也发生相应的变化。此系统设计选型时扬程偏大，致使水泵严重偏离最佳工况点运行，造成效率低。

3.3 管路效率低

管路系统设计不合理，造成局部阻力偏高；进水管管径较小，加大了吸水阻力；止回阀选型过于陈旧，加大了流动阻力；整体造成系统效率低。

为保证电机不超额定功率，控制阀门开度，阀门局部阻力增加，加剧了系统能效下降。

4 节能技改方案

4.1 检测

使用超声波流量计多次检测正常工况下的实际流量，求得平均值，测量吸程高度变化量（水池高低水位），测量泵出口至冷却塔出水口的垂直高度，测算管道损失及考虑冷却塔出水压头，结合生产工艺要求，在保留一定富余量的前提下，确定水泵流量800 m3/h，扬程20 m，转速1 480 r/min，为水泵选型提供条件。

4.2 选型

通过确定满足工况的各种参数，查阅手册了解了离心泵的特点［1］，量身定制两台高效节能泵，型号为300GXL800-20/4，流量800 m3/h，扬程20 m，转速1 480 r/min，配用功率75 kW；配用两台超高效率三相异步电动机，型号为YE3-280S-4V1，功率75 kW，转速1 486 r/min，额定电流136 A，效率95%；定制泵特点：采用三元流动理论技术、加工叶轮表面处理技术、双口环叶轮免回路渗漏技术以及叶轮一对一配置。

采用三元流动理论技术，通过对叶轮流道内各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流动的数学模型，通过这一方法，对叶轮流道分析可以做到最准确，反映流体的流场、压力分布也最接近实际，得到效率最高的叶轮［2］，同时增加了真空泵引水装置，降低了刚刚启动时泵体内的摩擦损失，如图2所示。

图2 真空引水装置

4.3 运行模式

技改后继续执行分组运行控制，运行模式为每组运行技改泵1台，对每组而言，由原来开二备一调整为开一备二，即原两台泵保持备用状态，备用率提高。运行模式如表1所示。

表1 水泵技改前后运行情况表

4.4 优化管路

对泵进出水管路进行优化，加大进水口管径，从而得到较小吸水阻力；更换止回阀，采用了阻力小的第三代阀门—管力阀；技改后整体如图3所示。

图3 节能水泵系统

4.5 运行情况

技改后系统，启动方便，每组系统流量可达850 m3/h，出口阀门可全部打开，且不会超额定电流，能量损失小，效率高，稳定性提高。

5 节能改造效益

5.1 经济效益

技改前，于2015年3月对每台水泵装电表（变比200/5）及对应的累时器，便于记录单台水泵技改前、后耗电量及运行时间，每组系统都是开2备1运行状态。2015年4月技改前统计数据如表2所示。

由表2可算出技改前第1#～3#组总功率P1和第4#～6#组总功率P2：

P1=（111.34+112.1+110.59）/3×2=222.66 kW

P2=（113.18+114.16+112.2）/3×2=226.36 kW

2015年8月，对2组水泵技改完成，分别用节能水泵替代原3#、4#水泵，两组运行状态都是开1 备2。2015年9月节能改造后统计数据如表3所示。

通过计算得节能3#泵（F3）、技能4#泵（F4）的节电率和2台节能泵年（330天）节电量P年分别为：

5.2 社会效益

根据国家发改委数据，生产1万kW·h电需要耗标煤3.5 t，二氧化碳排放8.72 t、二氧化硫排放2.63 t、氮氧化物排放0.13 t、含碳粉尘排放量2.38 t。若年节电量238万kW·h，相当于节约煤833 t，减排二氧化碳2 075 t、二氧化硫625 t、氮氧化物30 t、含碳粉尘566 t。水泵节能改造对环境保护有重要意义。

6 结束语

在能源如此紧张的情况下，节能高效是每个企业面临的追求的最重要的目标，节能改造不仅仅可以降低企业生产成本，还能提高企业办事效率。预应力分公司水泵节能改造，通过减少各部位的能量损失、优化管路，节电量显著，节电率达60%以上，降低了企业生产成本；通过节能降低了对能源的消耗，对环境保护及其重要。

提高能效是企业永远面对的课题，本次改造针对低效的老旧设备进行技改，实现了设备的升级换代，但针对整个冷却水系统而言，如何利用环境温度，降低上塔水量（部分水直回冷水池）、如何准确合理的调整冷却塔风机转速及开停，如何精准控制水位，使水泵吸程最小等等，从而提高系统能效，把节能空间全部挖掘出来，还需要不懈的研究和改进，创新无止境。

［1］关醒凡.现代泵技术手册［M］.北京：宇航出版社，1995.

［2］杨云栓.循环水泵的节能技术与应用［J］.商品与质量，2013（8）：40.

Energy Saving Modification on Water Pump

WANG Qi and WANG Jin-sheng
（Tianjin Metallurgy Group Zhongxing Shengda Steel Industry Co.，Ltd.，Tianjin 301616，China）

The process of energy saving modification on circulation industry water system at Pre-stressing Subsidiary is introduced.With working conditions unchanged，water pumps and motors were exchanged and the pipeline was optimized，bringing the power saving rate of water pump to more than 60%，improving the stability of water system，and achieving the goal of saving energy and reducing consumption and lowering enterprise production cost.

water pump；energy saving and consumption reducing；modification；pipeline optimization

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.02.014

2015-11-17

2015-12-08

王齐（1988—），男，本科，主要从事设备管理方面的研究工作。