泵站节能技术.docx

深圳市昊鑫节电设备有限公司 目 标 电 耗 泵 站 节 能 技 术 国家高技术产业化重大专项、国家科技成果重点推广项目 多方实例验证效果 开辟泵站“目标电耗”先河 提供泵站节能最佳标准 技术人员解惑、实用之工具 让泵站节能清彻到底三大特点：1) 量化节能测算：根据泵站系统的设备参数和运行数据，测算出泵站（包括有调速设备的泵站和没有调速设备的泵站）的节电潜力，经济性，回收期。2) 量化节能设计：根据要求的工艺情况，设计出使泵站达到最低电耗运行的设备选型和配置。3) 量化节能控制：根据测算的节电比例，控制泵站按既满足工艺要求又使电耗最低的方式运行。 本技术开创性的解决了长期以来泵站系统不能用量化的经济指标吨水电耗设计泵站的问题。 在世界上首次给出了用目标电耗量化设计测算控制节能型泵站的工具和方法。 还可以改造已经上了变频的泵站，实现更彻底的节能。泵站目标电耗节能技术原理图m台电机i台调速器设备参数工艺参数P1、Q1实际输出H、Qm台阀门控制系统优化结果Vminamin目标电耗优化模型m台水泵系统设定参数H、Q环境参数T、P P1、Q1 根据系统的工艺要求（流量、压力、温度等）设备参数（水泵、电机、调速装置等）确定出满足工艺要求条件下最省电的水泵组合及调速策略，并精确计算出最省电方式下的单位产量耗电值，给出最省电泵站系统的设计方案。泵站目标电耗节能技术简介开发背景 水泵风机用电量在社会总用电量中所占比重很大，在该领域进行各种节电技术的研究也一直为世界各国所重视。在我国，据第三次全国工业普公布的统计资料表明，水泵风机用电量占社会总用电量的33% ，其中水泵21% ，风机12% 。在该领域进行节电技术和节电产品的研究也一直是作为我国节能工作的重点来进行的。然而，一方面各种节能技术在很多场合产生了巨大的节电效益，而在另一些场合却又不节能或节能不到位。以水泵供水系统为例：由于满足工艺条件下最低的吨水电耗不清楚，所以节电效果也就缺少了一个准确的衡量尺度。所期望的节电效果是多了还是少了？设计的供水系统是否是最省电的？变频供水系统还有多大的节电潜力？是否值得改造？这些问题一直困扰着许多专家、学者解决问题1. 一个泵站系统在满足工艺条件下最低的单位产量电耗应该是多少？2. 如何设计一个最省电的泵站系统？3. 如何让一个泵站系统按设计出的（或已投产使用的按技改前预期的）最低的单位产量电耗去运行？4. 一个工频泵站系统到底还有多大节电潜力？变频改造是否值得？5. 一个变频泵站系统到底还有多大节电潜力？6. 如何控制才能实现最低的单位产量电耗？基本原理 在同单位产量电耗有关的环节上，根据泵站系统的工艺要求（压力、流量、温度等）、设备参数（水泵、电机、调速装置等）和不同的输送介质（水、油、气、颗粒混合物等）等，找出一套满足工艺要求条件下的电耗最低的运行搭配和调速策略。 通过在线软件实时监控，自寻优并且控制给出满足工艺要求条件下，实时的电耗最低的运行搭配和调速策略。泵站目标电耗原理示意图工艺参数（流量、压力、温度等）泵机启停电阀开闭变频器调速满足工艺要求约束下，以电耗最小为目标的优化控制最节电的泵机组合及调速策略设备参数水泵参数电机参数变频参数PLC控制。管网参数（最大流量、最大压力、最小压力）技术特点1. 量化节能测算：一个泵站在进行节能改造之前，根据泵站的设备和工况，可以测算出一个泵站的节电潜力到底还有多少，进行节能改造是否值得。2. 量化节能运行：根据测算出的节电潜力，通过分析可以得出该泵站最省电的优化运行方案，使系统既能满足工艺要求，又能在单耗最低的状态下运行，实现预期的节电效果。3. 量化节能设计：运用该软件在新建或扩建泵站的设计中，用科学的量化节能方法进行设计，避免在实际应用中造成不必要的耗能。IAO清洁型无负压节能供水设备 利用管网压力实现最大化节能，该设备由负压消除装置、加压泵组、变频控制柜等组成。设备采用目标电耗技术，自动根据自来水进水压力、管网输出压力和设备参数进行优化控制。它解决了目前大多数无负压供水设备还存在较大电能浪费的通病，实现了最大限度的节能运行，设备不对管网造成负压影响，实现恒压稳定供水，满足用户需求。主要特点1. 节能省电明显（节电20-80%）；2. 水质干净卫生，无二次污染；3. 避免负压产生；4. 占地面积少；5. 全自动运行，无人值守；6. 安装简单。应用范围1. 宾馆、酒店、写字楼、住宅小区等建筑的二次供水；2. 工矿企业的生产、生活用水；3. 供水系统的中间加压泵站。IAO泵站目标电耗节能控制系统设备组成该设备由上位计算机、目标电耗控制柜、目标电耗在线节能软件等组成，对于日供介质小于1万吨的泵站优化节能控制设备，只需一台带参数设定装置的控制柜即可，省去一台上位机，同时历史均势报表功能省去适用范围厂矿企业（钢厂、电厂、焦化、炼油、化工、制药、化肥、矿山机械）输送介质（水、油）的泵站、制水车间、循环水车间、污水厂和自来水厂的泵房、水利排灌部门的泵站等场合。主要功能1. 通过对泵站的工艺参数（压力、流量）和设备参数（水泵、电机、调速装置）的自寻优，使泵站一直工作于满足工艺要求条件下，最省电的运行方式。2. 操作员可以设定要求的工艺（压力、流量）参数，可选择人工对泵房设备（电机、阀门、调速装置）进行控制，也可以选择全自动化优化运行方式。3. 上位机可以设定管网参数或工艺特性参数让优化控制设备按管网特性或工艺特性自动控制。4. 上位机可以实时监测流量、压力、液位、温度等工艺参数，并有形象直观的历史趋势图，以备值班人员查阅。5. 上位机可以自动打印报表。 在世界上率先解困泵站的节能量化难题 -让泵站节能清彻到底！l 改造已有变频的泵站！l 改造还没有变频的泵站！l 改造一切有节电潜力且经济上可行的泵站！中央空调泵组IAO量化节电控制设备应用及功能 此设备是针对宾馆、酒店、写字楼、医院、剧场、超市、商店等大型建筑中央空调泵组设计的，因中央空调系统冷冻、冷却、采暖泵组每年（季）电费支出数额较大，造成运作成本提高，使宝贵的利润减少。对其进行节能改造，不仅节约成本，同时也提高了自动化程度，延长设备的使用年限。应用IAO系列设备，既能实现自动控制，保证冷（暖）供应，又可节能降耗。构成及特点 IAO量化节电控制设备使用我公司自主开发的泵站系统节能软件（目标电耗技术），它是世界上第一套供水系统节能优化软件。 设备由温度、压力传感器系统、PLC控制系统、变频调速系统、触摸屏系统和冷水（采暖）或冷却水泵组成闭环控制系统，将温差、压差的反馈值实时与设定的目标值进行比较判别，通过PLC系统自动调节水泵的运行频率，在满足工艺要求的前提下最大化地达到节电目的。随着工况的变化，设备控制水泵电机频率时刻在满足需要的前提下变化，因频率下降，噪声下降，电机温度下降，从而节省了电量又延长了设备的使用寿命，由此产生的经济和社会效益是很可观的。 以成熟的技术，世界领先的软件组成的IAO量化节电控制设备，是中央空调系统节能的最佳组合，真正实现泵组最省电运行。IAO-PF-I型普通节电控制设备 中央空调系统及采暖热交换系统是按最不利天气情况下能保障建筑内最多的人数来设计的，而在实际运行中，天气、环境、房间人数等情况远离设计工况，所以存在很大的余量，系统的水泵风机如果仍按额定工频运行，势必造成系统的流量过大，进回水温差太小。 目前很多中央空调系统和采暖热交换系统普遍存在小温差大流量现象，有的系统温差远远小于国家有关规范确定的范围，根据热力学的有关定律，热（冷）交换量W，W=KQT式中，K ：系数，Q ：流量，T ：进回水温差，当热（冷）交换量W一定时，增大温差T可以减少中央空调和热交换系统循环泵站的流量Q ，在流量降低的同时，管路所需的扬程（压力）H也有较大幅度的降低，泵站电耗N（kw.h），N=K1QH/h，式中，K1 ：系数，h ：泵站实际运行效率，由于流量Q和扬程H的降低，泵站电耗N将有较大幅度的下降。 根据这一原理，IAO-PF-I型节电控制设备自动调节控制水泵启停与转速，增大温差至规范范围或满足实际要求的范围内，减少水泵流量，从而使水泵电机耗电相应降低，实现较大幅度的节电。应用限制：IAO-PF-I型节电控制设备不适合中央空调系统和热交换系统进回水温差已经较大并接近国家规范5的情况。IAO-PF-型量化节电控制设备 我们知道泵站电耗表达式N=K1QH/h，除了IAO-PF-I型介绍的增大温差、降低泵站流量Q、降低泵站扬程（压力）H可以减少泵站电耗的控制方法外，其实还可以通过提高泵站的整体运行效率h来降低电耗，国家高技术产业化重大专项-泵站量化节电产品，通过系统寻优，在满足工艺要求下，按电耗最低的泵组优化搭配和调速运行控制设备，实现对水泵机组的量化节能控制，可以使泵站达到可以实现的运行效率最大值hmax,即使中央空调系统不存在温差照样可以实现大幅度的节能。 IAO-PF-型量化节电控制设备可应用于所有中央空调系统，而不管是否有温差余量还是无温差余量，该设备也可用于对已有变频等节电设备的泵站（组）进行节能改造，以实现节电的最大化。 IAO-PF-型量化节电控制设备可以使中央空调系统的冷冻泵、冷却泵和采暖泵组一次节能到底。变频器目标电耗节能控制器 变频器作为可以实现电机变速运行的设备，越来越多的被当作节电设备，越来越多的被当作节电设备，用于以节能为目的电机拖动的水泵风机的节能改造中，有的地方应用变频改造后节电明显，有的地方节电不明显，有的地方甚至出现费电的情况，这主要是由于变频器对水泵风机调速只是节约了压力流量的富裕量，并未对水泵风机的实际运行效率进行判别和控制。 变频器目标电耗节能控制器可根据被控制水泵风机的特性，控制变频器使水泵风机运行在节能范围内，从而实现变频器节能可控的飞跃。适用范围1. 为变频器厂家提供配套：2. 新设计水泵风机站的节能选型：a、PLC和变频器之间； b、单台变频器前端。3. 对有变频器的水泵风机站进行节能再改造。功能 （1）变频器本机开环运行； （2）变频器本机常规闭环控制； （3）变频器本机节能闭环控制； （4）上位（PLC或其它）旁路控制； （5）上位（PLC或其它）常规控制； （6）上位（PLC或其它）目标电耗节能控制。特点 （1）彩色触摸屏操作界面； （2）体积小，安装简便； （3）适用于不同电压等级的变频器； （4）多种控制模式可选择； （5）可内嵌或外挂于变频器。重要提示：1) 目标电耗技术不是变频技术，它是控制泵站所有的设备包括变频调速、串级调速、液力调速、电磁调速、阀门等使泵站整体电耗最低的技术。2) 目标电耗是指技术上可以实现的最低电耗。3) 目标电耗没有可供宣传的固定节能比例，目标电耗节能技术只有针对具体的泵站才能给出具体的节电比例。4) 目标电耗能对节能投资项目的可行性给出科学而量化的结论，避免出现投资失误。企业、技术和产品相关鉴定、许可与认证 国家高技术产业化重大专项 国家科技成果重点推广项目 国家科学技术成果鉴定（鉴定结论：国际先进水平） 国家B级检测验证（国内国际最高级别的检测检定K9810124号） 国家A级科技项目查新（查新结论：国内外未见报道） 建设部中国工程建设标准化协会推荐产品论证 北京双软论证企业 北京高新技术企业 中国建设科技自主创新优势企业客户案例IAO泵站目标电耗节能控制系统应用实例石家庄化工化纤有限公司始建于1970年，是原国家经委等五部委首批认定的国有大型骨干企业，现已成为占地面积50多万平方米，年销售收入近4.5亿的大型化工化纤联合企业。2004年5月，应用风机目标电耗节能技术对其自备电厂锅炉引风机进行节能改造，新上变频器1台，用变频调速器进行风压调节取代传统的风板调节方式，实现节能效果26%。首钢集团秦皇岛首秦金属材料有限公司秦皇岛首秦金属材料有限公司是首钢总公司，韩国现代重工业株式会社等共同建设经营的一家钢铁联合企业，生产具有国际水平的4300mm宽厚板。 2007年9月开始，应用泵站目标电耗节能技术对2#炉体密闭循环泵组（装机容量1775kw）、浊环常压泵组（装机容量1065kw）、液压润滑泵组（装机容量840kw）、二期设备内冷泵组（装机容量800kw）进行一期节能改造，分别实现节电比例26.9%、21.6%、15.5%、12.3%，可实现年节约电量532万度。 2008年3月，应用IAO-I型泵站目标电耗节能控制系统对ACC供水泵组进行二期节能改造，节能改造后泵组平均小时耗电量下降44%，每年可节约电量106万度。哈尔滨三水厂 哈尔滨制水三厂是哈尔滨供排水集团制水有限责任公司的主力水厂，是东北地区最大的水厂，日供水能力65万吨，担负着哈尔滨市75%以上的供水任务。该水厂是以松花江为水源的地表水长，送水二泵站为引进外资设备建设，设备先进，自动化程度高，1992年投入使用配备了先进的日本横河集散控制系统（DCS），泵站的水泵、电机、变频调速器等设备为奥地利ELIN公司产品。 2003年9月，应用“IAO-II型泵站目标电耗节能控制系统”在原有变频设备基础上进行节能改造，截止2004年9月底，使用该系统后与未使用该系统前相比，平均节电率7.31%，与提前测算的节电比例7%左右的结论基本一致，全年节约电量1032204kw.h，节约电费464491元。石家庄地表水厂 石家庄地表水厂（润石水厂）是河北境内最大的水厂，日供水能力40万吨，由黄壁庄水库和岗南水库提供水源。水厂送水泵房原有自动化系统由PLC柜、上位机和3台660kw变频器组成。99年5月份，用“PUMPSAVE3.0泵站目标电耗节能测算软件”对该系统分析和测算，发现在不改变水压和送水量的前提下，还有30%的节点潜力，后应用“IAO-II泵站目标电耗节能控制系统”在原有的变频设备基础上对水厂进行节能改造，实际节电效果30%左右，与改造前的测算结果相符，年节约电费近100万元。华药维尔康制药有限公司 华北制药维尔康有限公司是华北制药集团第一家合资合作的子公司，1993年合作兴建，生产维生素C及系列产品，现已跻身国内VC行业一流企业之列，成为世界VC生产企业六强之一。公司动力供应部一车间的新循环水泵站由4台250kw立式离心水泵组成，配备1台变频调速控制系统和3台软启动器，自动化程度较高。2005年5月应用IAO泵站目标电耗节能控制系统在原有变频设备基础上对齐进行节能改造，使用节能控制系统后泵站送水单位电耗下降26.3%，与节能改造前的测算比例相符。石药集团河北中润制药有限公司 中润制药公司是世界最主要的抗生素原料供应商，成立于1989年，产品销往全球三十多个国家和地区，公司103车间制水一站由4台高压水泵组成，未使用变频调速系统。2006年6月，应用IAO泵站目标电耗节能控制系统和变频调速设备对1号高压泵组进行节能技术改造，改造前吨水耗电0.461kw.h，应用节能系统后的吨水耗电为0.346kw.h，节电比例24.9%。石家庄滹沱河化肥有限责任公司 石家庄滹沱河化肥有限责任公司建于1969年，主要生产合成氨、碳铵、甲醇等化工产品，年产值上亿元。2006年9月份，对其厂区泵站进行了节能测算，11月份化肥公司决定在碳化车间循环水泵站进行节能改造试点，11月下旬，应用我公司IAO目标电耗节能控制系统和调速设备对其进行节能改造，应用节能系统后，循环水泵站每小时用电量同未使用节能系统前对比下降了68%。东北轻合金有限责任公司 东北轻合金有限责任公司，是中国第一家铝镁合金企业，是中国最大的铝镁合金加工基地，国有特大型企业，公司循环水系统主要由一循环水，二循环水，三循环水和四循环水泵站组成，2007年1月我公司对其循环水泵站进行节能测算，发现都有一定节电潜力。 2007年2月，应用IAO泵站目标电耗节能控制系统和调速设备对第二循环水冷水泵站和热水泵站进行节能改造，应用节能控制系统后，均实现预期30%以上的节能效果。中央空调泵组IAO量化节电控制设备北京万隆酒店 北京万隆酒店坐落在北京鸭子桥北里，紧邻二环白纸坊桥，地上7层，地下1层。 客房整栋大楼采用中央空调制冷，中央空调新机组为上海富华冷水螺杆式冷水机组。冷水泵组为2台北京二泵IS125-100-315卧式离心水泵，功率15kw，1用1备。 酒店冷水泵组安装我公司IAO-PF-II/18型中央空调泵组量化节能控制设备，通过电量对比，未使用节能设备前用电量14.5kw/h，应用节能设备后的用电量5.5kw/h，节电比例62.1%，系统状况运行良好，同时水泵噪音降低。同样，在采暖泵组（2台22kw循环泵，1用1备）安装IAO-PF-II/22型泵组量化节能控制设备，通过电量对比，未使用节能设备前用电量21kw/h,应用节能设备后的用电量5.8kw/h,节电比例72.4%。河北人寿大厦 河北人寿大厦是中国人寿保险公司河北分公司在河北省会石家庄市的办公大楼，坐落在石家庄市裕华西路，北邻石家庄火车站，西邻河北省艺术中心，地上16层，地下2层。 河北人寿大厦采用中央空调制冷，空调机组为2台江苏双良蒸汽（热水）溴化锂吸收式冷水机组。冷水泵组为3台上海凯泉KQL150-315立式离心水泵，功率30kw。冷却水泵组为3台上海凯泉KQL200-400 （I）C立式离心水泵，功率45kw。大厦冷水泵组和冷却水泵组分别应用我公司IAO-PF-I/30和IAO-PF-II/45型中央空调泵组量化节能控制设备，通过运行数据对比，冷冻泵节电比例67%，冷却泵节电比例71%。海洋石油大厦 海洋石油大厦为中海实业公司北京分公司写字楼，地上11层，地下1层。房间采用中央空调集中供冷，制冷机为2台开利HR制冷机，冷水泵组为3台18.5Kw清水离心泵，冷却水泵组为3台37.5Kw清水离心泵。2006年7月，冷水泵组和冷却水泵组分别安装中央空调泵组量化节电控制设备，设备安装使用后，冷水泵组由原来的每小时用电20kw.h下降为8kw.h，冷却泵组由原来的每小时用电37kw.h下降到21.3kw.h，节电比例分别为60%和42%，同时节能设备应用后制冷水泵系统运行稳定。华严北里小区 华严北里小区是北京住总集团公司投资建设的居民住宅小区，位于朝阳区北四环内，毗邻中华民族园，住宅小区分为中区，北区，东区，最高楼层为18层，采暖系统为3台燃气热水锅炉，6台二次热水循环水泵，中、北、东区各使用2台热水循环泵供暖，其中东区采暖面积最大。 2007年1月份，应用我公司IAO-P-75/2型量化节电控制设备对东区2台采暖泵组进行节能改造，改造后泵组用电量由原来的每小时81.6kw.h，下降为每小时51.9kw.h,节电比例36%，节电设备应用后采暖水泵系统运行稳定。IAO清洁型无负压节能供水设备应用实例牡丹江东平安小区 牡丹江东平安小区供水设备改造项目，为牡丹江市城区供水扩建二次加压改造工程的重要组成部分，该工程是市政府解决全市全民用水，提高用水质量的一项重要工程。