降低空调系统循环水泵能耗

1、降低空调系统循环水泵能耗淮阴卷烟厂设备管理处耿浩、杨光一、前言作为我厂科技楼内部重点耗能设备，中央空调系统耗电大约要占整座建筑电耗 60%以上。在中央空调系统设计时，我厂中央空调机组是以满足此栋大楼所有使用场所最大冷热量来进行设计的 ，循环水泵的电机容量也是根据建筑物的最大设计冷热负荷选定的，而且还都留有一定设计余量。我厂现有的循环水泵是在工频供电下始终全速运行，管道中的供水流量通过阀门和回流方式进行调节的，这必会产生大量的节流及回流损失，同时也增加了电机的负荷，白白消耗了许多电能。故对其进行节能改造应该具有一定的节能效果。本着自力更生，降本增效，节能环保的原则。我们QC小组经过数月的努力攻关

2、，经过实践证明，在中央空调系统中接入变频节能系统，利用变频技术改变水泵转速来调节管道中的流量，以取代阀门调节及回流方式，能取得明显的节能效果，一般直接节电率都在30以上。同时变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对中央空调水循环系统的平稳调节，有效消除水锤效应，从而可延长机组及管组的使用寿命，达到间接节能的目的。二 、小组概况小组名称设备QC小组小组注册号HY-QC2008-3课题名称降低空调系统循环水泵能耗小组人数4人TQM 教育人均35小时活动次数12次活动出勤率100%活动时间20083-20088小组类型现场型姓 名性 别学 历职 务组内任务赵中伟男本 科副处长 工程师组长 全面负责

3、耿 浩男本 科管理员 工程师组员 技术方案杨 光男本 科维修工 助理工程师组员 方案设施李俊疆男高 中维修工 技 师组员 具体设施三、选题理由在电制冷空调系统中循环水泵的能耗,一般约占空调系统总能耗量的815%。因此,循环水泵的正确选择具有很重要的实际意义。循环水泵流量及扬程的安全系数文献中给出了空调循环水泵的选择及注意事项,其中明确指出“泵的流量和扬程应有1020%的富裕量”。事实上,我厂的循环水泵也根据此设计的。但是随着季节的变化、昼夜的变化、不同时间办公间使用数量的变化等等，导致中央空调系统对室内热源吸收量的变化。这也就要求循环水的压力跟着变化。可现有循环水泵始终是在工频下全速运行的，管

4、道中的供水流量只能通过阀门或回流方式调节，这必会产生大量的节流及回流损失，同时也增加了电机的负荷，白白消耗了许多电能。故对其进行改造具有很大的节能空间。对其进行的节能改造也是降本增效的一条捷径。同时变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对中央空调的平稳调节，并可延长机组及管组的使用寿命。作为烟草生产企业，也应当积极响应国家节能减排号召,降低企业的资源消耗，承担相应的社会责任。为此，我们选择降低空调系统循环水泵电力资源消耗作为本次QC活动的课题。空调系统能耗偏高，响应国家节能减排号召,降低企业的资源消耗，增加企业效益。现实情况确定课题领导要求空调循环水泵设计的容量比实际需要高，调节方式不合理，

5、存在“大马拉小车”的现象，效率低下，造成电能的浪费。降低空调系统循环水泵能耗 四、现状调查参加人员：杨光时 间：2008.3根据现有空调系统设计资料和我厂设备管理处值班人员的上一年中详细空调运行纪录，可以得出该系统（六月、七月、八月）三个月能耗分布情况如下：科技楼空调系统能耗分布PLC及上位机循环水泵系统冷水（热泵）机组送风系统总功率：0.7KW总使用率：100 %平均使用总功率：0.7 KW总功率：62.2KW总使用率：28.7%总功率：758.4KW总使用率：41 %总功率：74KW总使用率：63 %平均使用总功率：326.1 KW平均使用总功率：17.9 KW平均使用总功率：46.6 K

6、W注：这里的使用率是指在空调机组运行时各设备的使用率（即假设空调系统的使用率为100%时，其它系统的使用率）。所有的设备都是工频运行的。计算公式如下： 三个月平均使用总功率设备的额定功率设备的三个月平均使用率M 空调系统的总额定功率设备的三个月平均使用时间Z 空调系统的三个月平均使用时间上式中的平均使用总功率之比即表示实际使用中各设备之间的三个月平均能耗之比。循环水泵额定功率所占空调系统其他部分总功率的比例为：M1=74/(0.7+758.4+62.2)9%循环水泵平均使用功率占空调系统其他部分平均使用总功率的比例为：M2=46.6/(19.1+356.4+0.7)12.4%。从上面的一些列统

7、计数据对比我们可以得出，循环水泵的平均使用功率是最高的。循环水泵的实际使用中存在比较严重的能量浪费的情况。存在比较大的节约空间。五、设定目标根据QC小组的反复理论计算论证，结合行业相关经验及行业权威数据，一般对空调系统循环水泵进行节能改造，节电率都在30在此处的计算方法为：（M2-M3）/M2=30%，M3为改造后循环水泵使用功率占空调系统其它部分使用功率的百分比以上。因此，我们保守设定本次QC小组的循环水泵系统的节能改造的目标为：实际使用中循环水泵能耗占空调系统其他总能耗的比例从改造前的12.4%减到改造后的9.4%。六、分析原因流量调节方式不合理设计流量及扬程偏高循环水泵能耗偏高设计不合理

8、外在因数影响人为因数影响启动方式不合理功率因数偏低人为操作不当传感器信号不准管网阻力较大从上面的因果分析图上可以看出，3大项分析到末梢原因是7个影响因数。我们对末梢原因逐条进行确认，找出造成循环水泵能耗偏高的主要影响因数。 七、要因确认参加人员：QC小组全体人员时 间：2008.4 序号因数名称确认方法确认情况是否要因1水泵的设计流量及扬程偏高调查分析循环水泵流量及扬程的安全系数文献中给出了空调循环水泵的选择及注意事项,其中明确指出“泵的流量和扬程应有1020%的富裕量”。事实上,我厂的循环水泵也根据此设计的。是2启动方式不合理现场验证此系统原有的启动方式是软启动器起到，已经能够有效的抑制启动

9、电流过大的情况。否3流量调节方式不合理讨论分析原有循环水泵是一直在工频下运行的，其流量调节方式完全靠旁通阀来完成，其输出功率大量的能源消耗在阀门截流过程中。由流体力学可知，P（功率）=Q（流量）H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。是4功率因数偏低讨论分析无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，

10、由公式P=SCOS，Q=SSIN，其中S视在功率，P有功功率，Q无功功率，COS功率因数，可知COS越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COS1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。是5人为操作不当调查分析所有的操作人员都经过严格的岗前培训，持证上岗。否6管网阻力较大调查分析所有管网在设计时都留有20%的富裕量，而且充分考虑到管网间的转接，阀门的阻力等否7传感器信号不准调查分析由于设计当初没有充分考虑到传感器（0-10V信号）离PLC采集点的距离较远，存在一定的电磁干扰和信号衰减，从而造成流量调节计算的不准。

11、影响水泵的效率，造成电能浪费。是确认为主要原因的是：1、 水泵的设计流量及扬程偏高（按照高出所需容量的20%设计的）2、 水泵电机功率因数偏低（这是电机直接运行一直存在的问题）3、 流量调节方式不合理（仅靠旁通阀来调节流量和压力）4、 传感器传输信号不准（传感器离信号采集PLC的距离大约有70M，电磁干扰较严重）八、制定对策参加人员：全体QC小组成员时 间：2008.4序号要 因对 策目 标措 施地 点完成时间1水泵的设计流量及扬程偏高增加变频器使用变频按需调节流量，压力新安装四台invt的变频器型号为：CHF100-018G/022P-4科技楼空调监控室2008年6月底2水泵电机功率因数偏低

12、通过变频器内部滤波电容的作用，使COS1，从而减少无功损耗2008年6月底3流量调节方式不合理增加控制器通过专用控制器来控制变频器从而达到更加合理调节流量，减少旁通阀调节流量的能量损耗新安装一个西门子RMU730-2控制器2008年6月4传感器传输信号不准增加隔离设备通过隔离变送器来减少信号干扰和信号衰减，保证PLC信号采集的准确性在传感器输出端增加一个（0-10V）的电压信号隔离变送器。型号为：NPGL-55D2008年6月底九、实施阶段参加人员：杨 光 李俊疆时 间：2008.4-2008.5第一阶段，定制一个控制柜，具体尺寸如下图：实物图片：第二阶段，定够元器件，按照下图把元器件布置到位

13、。 柜内实物照片 第三阶段，按原理图布线，主要原理图如下：第四阶段，增加隔离变送器，安装图片如下：十、效果检查为检查实际水泵改造后的节能效果，我们特意在改造完成后三个月内对整个空调系统和四台循环水泵进行电能计量。具体统计数据如下：月份电量6月份7月份8月份平 均空调系统（除循环水泵外）41364 kwh98584.2 kwh107546.4 kwh82498.2 kwh循环水泵2895.5 kwh8875.3 kwh9313.5 kwh7028.1 kwh实际使用中循环水泵能耗占空调系统其它能耗比为：7028.1/82498.2=8.5%，即使用功率比为：8.5%。通过上图表可以看出，小组按照对策设施后，已经完成了确定的目标。十一、巩固措施1、 将活动中安装和改造的设备，全部列入设