【案例】冷却循环水系统节能改造项目

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 先博节能 

项目名称：冷却循环水系统节能改造

项目单位：浙江***材料有限公司

项目地点：浙江

项目时间：2016年

项目内容：改造3台280KW离心泵。

一、节能项目概述

1.1、项目名称

Ⅱ期工程车间冷却循环水系统节能技术改造项目介绍

1.2、改造效益

Ⅱ期工程车间冷却循环水系统节能改造项目每年节省电费100多万元。

二、冷却水智能化节能技术改造项目

2.1、Ⅱ期工程冷却水系统配置

浙江万凯新材料有限公司Ⅱ期工程车间循环水系统参数：

2.2、Ⅱ期工程车间冷却水系统状况分析

Ⅱ期工程车间冷却水系统常运行有3台280KW离心泵，运行总功率达到700KW，设备运行时间长，能耗大。

系统构成图如下：

运行现状：

2.2.1、Ⅱ期工程车间冷却水系统水温为28-35℃，流量不低于3000M3/h。

2.2.2、五台功率315KW、流量1320M3/h、扬程60M离心水泵，其中1#、2#和3#三台更  换为280KW节能泵，因此1#、2#和3#泵常运行，另外两台作为备用。

2.2.3、1#泵安装变频设备，根据水温对泵进行流量调节。

2.2.4、三台冷却塔风机总功率接近100KW，要满足夏天将水温冷却到35℃，冬季将水温控制在28℃左右。

2.2.5、其中一台冷却塔风机安装变频设备，根据水温控制冷却塔冷却风量。

2.2.6、管网阻力大。因存在水泵电机过载问题，泵出口蝶阀开度只有50%，将泵出口压力维持在额定扬程0.6Mpa（60M）。

2.3、先博节能技术有限公司水泵系统节能方案

Ⅱ期工程车间冷却水系统已更换高效节能泵并且在泵出口安装流体增压装置，因此现在主要通过安装水泵智能化控制系统整改管网不利因数达到节能目的。

先博水泵智能化节能系统包含XBZD-FSQ-05水泵节能系统主柜、XBZD-FS系列水泵变频节能柜、压力变送器、流量变送器、远程通信控制模块等组成。

节能改造步骤：

l 、水泵控制系统安装一套XBZD-FSQ-05节能控制主柜。

l、在1#、2#、3#水泵出口分别安装压力变送器和超声波流量变送器，在主管网上安装压力变送器。将采集的流量、压力信号传送给XBZD-FSQ-05节能主柜。

l、1#泵已安装变频系统，那么在2#、3#泵上分别安装XBZD-FS280280KW磁通矢量变频柜以及工/变频转换柜。由XBZD-FSQ-05控制1#泵变频器以及2#、3#XBZD-FS280变频柜节能运行。

2.3.1、整改管网不利因数节能分析

水泵额定功率280KW，额定电流495A，额定扬程60M，额定流量1320M3/h；工作电流480A，泵出口压力，0.6Mpa，泵基本工作在额定工况。当前泵出口蝶阀开度为50%；如果阀门完全打开，出口压力降低，流量剧增造成电机过载，因此要通过阀门节流避免电机过载。

蝶阀的流量系数跟开度并非呈线性变化，而是近似与开度平方成正比，当蝶阀开度为50%时，流通通径为30%左右。此时阀门相当于人为增加管道阻力，造成额外损耗。

如下图：在水力输送系统中，管网输送能力跟主供水管道b点压力相关，而泵出口a点压力由于有出口阀门节流作用，跟b点会形成一个大的压差。水泵出口a点压力为0.6Mpa，而主供水管网b点压力会大大低于0.6Mpa。

水泵特性可知，流量一定，水泵消耗的功率跟扬程成正比，因此a点与b点的压差造成了水泵电机电能浪费。

但是，在现有工况下，将泵出口阀门完全打开，水流量剧增，水泵电机会过载。因此必须采取智能化控制系统，在保证额定流量前提下，降低a、b两点压差，水泵节能运行。

多泵并联运行系中，先博XBZD-FSQ-05水泵节能系统主柜采集每台泵出口压力信号、流量信号和主供水管网压力信号，通过综合智能运算，以XBZD-FS变频柜控制水泵运行。

系统控制中将水泵出口阀门完全打开，XBZD-FS变频柜控制水泵输出流量不超过额定流量，将a点和b点的压差降到最低，水泵节省了这一部分压差损耗，水泵节能运行。

XBZD-FSQ-05系统自动计算各泵排水量，XBZD-FS变频柜控制各泵之间压力平衡，避免某单一水泵过载。

l 在一台变频，多台工频水泵系统中：一方面变频泵转速下降太多，水泵排出压力太低，无法向管网注水，造成水泵空转浪费；另一方面，管网压力下降，工频泵出口压力下降，流量剧增造成电机过载。XBZD-FSQ-05和XBZD-FS系统很好避免此状况。

l 水泵软启动，避免工频启动巨大冲击。

l 具有故障自诊断功能，提供过流、过压、欠压、过载、缺相、短路等保护。

l 实时计量运行功率，随时掌握能耗参数。

l 人机界面友好、操作便利。

lXBZD-FS系统带工频/变频转换操作机构，紧急情况可切换工频运行，不影响生产。

l提供RS485或以太网通信接口，可实现办公PC操作监控。

l通过二次开发，可将其数据整合到原有车间主控DCS操作系统中，真正实现管控一体化。

水泵节能量分析：

1)、假设水泵出口阀门全开a点和b点压差为0.05Mpa（一般工况），

2)、那么现有工况压力损失为：（水泵出口蝶阀开度为50%，实际通径为30%）

0.05Mpa ÷ 30% = 0.167Mpa

3) 、节省压差为：

0.167Mpa - 0.05Mpa = 0.117Mpa

4) 、水泵扬程下降百分比：

0.117Mpa ÷ 0.6Mpa = 19.5%

5) 、水泵流量一定，水泵扬程跟水泵功率成正比，因此整个水泵节省功率：

280kW × 2台 + 280kW × 0.5台 × 19.5%= 136.5kW

6)、每天运行24小时，每年运行330天节省电量：

136.5kW × 24小时 × 330天 ≈ 100万kW·h

7)、工业平均电价1元/kW·h，节省电费：

100万kW·h × 1元/kW·h= 100万元

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