高效節(jié)能泵在純堿生產(chǎn)中的應用
發(fā)布時間：2018/12/28 9:56:01 來源：《純堿工業(yè)》 作者：何樹桐，趙安太 瀏覽：4944次
摘 要 ：?；儔A的兩套循環(huán)水系統(tǒng) 存在隨季節(jié)變化運行泵組流量不足或過剩的問題 ，浪 費 電 力 資 源 。為此?；儔A通過合同能 源 管理模式與一家節(jié)能公司合作 ，采取對泵體結(jié)構(gòu)重新設計 定 型 、 噴涂光滑的新型耐磨涂層 、使 用 機 械 密 封 、優(yōu)化密封環(huán)的結(jié) 構(gòu)與型式等措施 ，顯著提高泵的運行效 率 。但節(jié)能泵也存在流量可調(diào)彈性小 ，運 行 工 況 狹 窄 ，備件采購不便等情況 。
在化工生產(chǎn) 中，為了將生產(chǎn)過 程中各類化學反 應熱及時移出，企 業(yè)都配備循環(huán)水 系統(tǒng)以達到降溫 目的。大型 循 環(huán) 水 系統(tǒng)一般配備高壓電機和大流 量、低揚程的泵組，根 據(jù) 熱 量 移 出 量 的 多 少 ，來 匹 配 泵組的開機規(guī) 模。 但該系統(tǒng) 往往會存在大流量 、小 溫差、低效率、高能耗的運行現(xiàn)狀。近幾年隨著節(jié)能 技術(shù)的不斷發(fā)展，高效節(jié)能設備應用于純堿生產(chǎn) ，取 得了較好的節(jié)能降耗效果 。
１現(xiàn) 狀
?；儔A共有兩套循環(huán)水系統(tǒng) ，分別應用于新、 老線生產(chǎn)系統(tǒng)中 的 重 堿 、壓 縮、煅 燒 等 工 序，供 水 流 程基本一致。即“水泵 － 輸 水 管 道 － 換 熱 器 － 回 水 管道－涼水塔－ 蓄 水 池 － 水 泵 ”。 兩套系統(tǒng)分別配 備 五 臺 ２８ＳＡ －１０Ａ （Ｋ）雙 吸 離 心 泵，額 定 流 量 ３６００ ｍ３／ｈ，揚程 ５１／５２ ｍ，配 套 電 機 為 ７１０ｋＷ ? ｈ，型號為 ＹＫＫ５０６Ｚ－８高壓電機，五臺泵組按照并 聯(lián)運行 方 式。 該 泵 在設計上存有一定的流量富裕 量。在高溫季節(jié)，一般開啟三臺泵組運行 ，短時間內(nèi) 開啟四臺運行；在低溫 季 節(jié) 例 如 １～３ 月 份，１１～１２ 月份開啟兩臺泵組即可滿足生產(chǎn)冷卻要求 。但是會 出現(xiàn)一臺泵組流量不足 ，兩臺泵組流量過剩的現(xiàn)象 ，只能利用調(diào)整閥 門開度達到控制流量的目的 ，造 成 電機輸出功率與 泵組運行效率不符的情況 ，浪 費 大 量的電力資源。
２ 改 進
為了解決循環(huán)水供水系統(tǒng)電機輸出功率與泵組 效率匹配問題，達到節(jié)能降耗目的，需要從兩方面進 行技術(shù)改造。
２．１ 改變電機輸出功率
目前普遍應用的技術(shù)是采用變頻或磁力耦合調(diào)速節(jié)能技術(shù)。海化純堿已經(jīng)在部分生產(chǎn)工序采用低 壓變頻技術(shù)，運行工況比較穩(wěn)定，節(jié)電效果良好。但 是變頻控制裝置發(fā)生故障時 ，造成設備開停頻繁，導 致局部甚至較大范圍生產(chǎn)波動 。而且高壓變頻和磁 力耦合調(diào)速節(jié)能技術(shù)在大型循環(huán)水泵應用方面未見 有成熟的經(jīng)驗，況 且象循環(huán)水泵這樣的大型關(guān)鍵設 備一旦發(fā)生故障，會導致整個生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生較大波 動甚至停產(chǎn)，給企業(yè)帶來不可估量損失 。
２．２ 改變泵組輸出運行特性
每臺應用于生產(chǎn)的水泵都具有特定的 特 性 曲線。該曲線與很 多 因 素 有 關(guān) ，例如液體的密度或粘 度，葉輪出口寬度、葉片的出口安放角與葉片數(shù)以及水泵的泵腔形狀 等均對 水泵的特 性曲線產(chǎn)生影響 。 在水泵的特性曲 線 中 ，對于任何流量點都可以找出 一組對應的揚程、功率和效率值等參數(shù) ，稱為泵的運 行工況，對應最高效率點我們稱為泵的******工況點 。 在實際生產(chǎn)實踐 中，是利用管道特 性曲線與泵的特 性曲線共同確定經(jīng)濟和安全運行工況點 。目前國內(nèi) 水泵生產(chǎn)企業(yè)和部分節(jié)能公司都掌握水泵節(jié)能改造專利技術(shù) 并 應 用 推 廣。 為 此 海 化 純 堿 于 ２０１３ 年 ９ 月，通過合同能源 管理模式與國內(nèi) 一家節(jié)能有限公司開展合作，對我廠循環(huán)水泵進行節(jié)能技術(shù)改造 。
該技術(shù)是對現(xiàn)有在線運行的循環(huán)水泵所有運行參數(shù)進行較長時 間 的 跟 蹤 標 定 并 綜 合 處 理 ，并 對 整 個循環(huán)水供水管網(wǎng)、供水分布點、供水情況等進行分 析，形成循環(huán)水 系統(tǒng)運行工況分 析 報 告 。 對 循 環(huán) 水 泵的所有 運 行 參 數(shù) 以 及 管 道 供 水工況進行綜合分 析，將其輸 入 計 算 機 模 擬 系 統(tǒng)，利用計算機模擬技 術(shù)，查找并消除影 響水泵特性曲線 和管道特性曲線 的不利因素，進行 優(yōu) 化 設 計，確認******水力模型 ，量 身定做高效節(jié)能水泵。該技術(shù)優(yōu)化設計過程包括對 葉輪進行重新設 計 定 型 ；在水泵過流部件表面噴涂 光滑的新型耐磨 涂 層 ；采用機械密封替代傳統(tǒng)的填 料密封；優(yōu)化密 封環(huán)的結(jié)構(gòu)與型式等。 加 裝 節(jié) 能 裝 置，該裝置能夠調(diào)節(jié)水泵出水口流態(tài) ，使紊亂的流體 通過裝置后變?yōu)槠椒€(wěn)的層流 ，降低水力損失，提高系 統(tǒng)效率，達到節(jié) 能 效 果。 該技術(shù)只對循環(huán)水泵體進 行改造，其它設施附件例如電機 、基 座、進 出 口 管 道 等規(guī)格、型號不發(fā)生任何變化 ，這就大大縮短設備改造施工時間。改造后泵體構(gòu)造如圖１所示。
圖 １ 改造后泵體構(gòu)造圖
３ 結(jié)果和應用
２０１４年 １ 月 份 對 老 系 統(tǒng) １＃ 、４＃ 循 環(huán) 水 泵 進 行 技術(shù)改造，改造 后 的 泵 型 號 為 ＳＣ３６００－９０，新 泵 體 自重和外形體積對比原泵大大減少 ，泵體結(jié)構(gòu)緊湊， 內(nèi)腔處理平滑，使 用 機 械 密 封。 泵 體安裝完畢后按 照合同要求 進 行 連 續(xù) ７２ｈ 跟 蹤 標 定，水 泵 整 體 運 行情況良好。兩臺泵組供水量７０００ｍ３／ｈ，電機運行電 流６３Ａ 左右，對比改造前降低９Ａ，泵出口壓力０．４５ ＭＰａ。各項運行 參 數(shù) 除 電 機 運 行 電 流 降 低 外 其 余 參 數(shù)未發(fā)生變化。根 據(jù) 供 水 流 量 與 該 泵 實 際 電 力 消 耗 計算，各臺 循 環(huán) 水 泵 節(jié) 電 率 在 １２％ 左 右。 我 們 將 改 造后的各類運行參數(shù)輸入計算機計算模擬后，得出該泵的特性曲線，如圖２所示。由圖中看出改造后循環(huán) 水泵的運行效率在相同工況點處大大提高。
１．揚 程 ——— 流 量 變 化 曲 線
２．效 率 ——— 流 量 變 化 曲 線
３．功 率 ——— 流 量 變 化 曲 線
４．改 造 后 效 率 ——— 流 量 變 化 曲 線
圖 ２ 泵的特性曲線圖
該泵組自２０１４ 年 ２ 月 份 投 用 以 來，全 年 運 行， 維保時間短，運 行 工 況 良 好。 只是在高溫季節(jié)加開 一臺原裝泵。２０１３～２０１７ 年，系 統(tǒng) 負 荷 由 ６７．２３％ 增加到 ８８．５５％，產(chǎn) 品 電 耗 由 ２８．４４ｋＷ?ｈ／ｔ降 低 到１０．４２ｋＷ?ｈ／ｔ。 在 ２０１３～２０１４ 年 度 因 為 系 統(tǒng) 開機規(guī) 模 較 小，單位產(chǎn)品電耗仍有 ３．３４ｋＷ ?ｈ／ｔ 的降低幅度，隨著系統(tǒng)負荷的提高，高效節(jié)能泵的優(yōu)點 體現(xiàn)出來。到 目 前 為 止，老系統(tǒng)噸循環(huán)水耗電完成 ０．１７９ｋＷ?ｈ。截止到 ２０１７ 年 １２ 月 份，累 計 節(jié) 約 電 力１６９３．５３萬ｋＷ?ｈ，節(jié)約 能 耗 ２０８０ｔ標 準 煤，減 少 碳 排放１４９７０ｔ。真正達到節(jié)能降耗減排的目的。
４ 存在問題
１）ＳＣ３６００－９０型式節(jié)能泵供水流量沒 有 富 裕 ， 在 同等工況下單泵最大流量不超過３６００ｍ３／ｈ。該 泵比較適合于泵 組 轉(zhuǎn) 速 恒 定 ，輸送介質(zhì)量大且輸送 壓力穩(wěn)定的工作場合 ，特別適合于水質(zhì)類供水系統(tǒng) 。 該泵組在 與其它未更新改造 的 同 類 泵 組 并 聯(lián) 運 行 時，在供水量增大或末端供水壓力升高時 ，會造成泵 組之間運行負荷的轉(zhuǎn)移 ，達不到應有的節(jié)電效益。
２）該泵組不適合于供水管網(wǎng)壓頭變化幅度較大 的場 合。 在 實 際 生 產(chǎn) 運 行 中，當 系 統(tǒng) 末 端 壓 力０．４８ ＭＰａ以上時，該泵組運行 電 流 基 本 與 其 它 未 改 造泵組電流持平 甚 至 高 于 其 運 行 電 流 ，這 就 說 明 泵組未 處 于 節(jié) 電 狀 態(tài) ；當 末 端 壓 力 在 ０．４８ ＭＰａ 以 下 時其運行 電 流 方 可 達 到 ８～１０ Ａ 的 差 額，當 末 端 壓 力０．４５ ＭＰａ運行時經(jīng)濟 效 益 最 佳。 這 說 明 該 類 節(jié)能泵運行工況點本身有一個較為狹窄且固定的經(jīng)濟 運行區(qū)域，超出該區(qū)域節(jié)電效果較差 。
３）該節(jié) 能 泵 節(jié) 電效果標定可以采用電流變化 量、單位時間電量變化量 、單位時間噸循環(huán)水耗電量等參數(shù)來標定。 但是電 流變化量 無準確計量器具 ； 使用電量變化量 可 以 進 行 標 定 ，但 要考慮電壓穩(wěn)定問題；在循環(huán)水系統(tǒng)計量器具完整的情況下 ，使用噸循環(huán)水耗電量來標定較為準確 。但是通過三者跟蹤 數(shù)據(jù)分別計算節(jié)電率 ，結(jié)果不一，很難對高效節(jié)能泵 的經(jīng)濟效益進行合理判斷 。
４）該節(jié)能泵 屬于技術(shù)專利產(chǎn)品 ，在 合 同 期 內(nèi) 供 貨商負責設備維保 。但是合同期外，在備品、備件采購和使用上造成 供貨單一的局面 ，不利于企業(yè)多方 比價采購。
