循环水泵节能改造722

1、管理创新项目推 荐 部 门： 公用工程中心 项 目 名 称：“能源合同在循环水泵节能改造中的探索应用 项 目 负 责人： 张志刚 申 报 日 期： 2015年2月 内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司世林化工分公司课题名称“能源合同”在循环水泵节能改造中的探索与应用课题负责人张志刚电话立项时间2014年预期完成时间2014年12月10日联系人王秋峰电话课 题 组 成 员姓 名性别学历技术职称业务分工所在部门李书新男大学部长方案制定非煤产业部张志刚男大学总经理方案制定世林化工许成仁男大学工程师方案制定机电中心王秋峰男本科工程师全面管理公用工程中心李顺利男大专技术水务工段王儒男大专技术水务工段郭晓晖男大

2、专具体实施水务工段左建富男大专具体实施水务工段课题简介： 改造水泵型号为KPS50-700（Q=6000m3/h，H=50m，P=1000kW，n=991r/min）循环水泵4台，型号为KPS50-500（Q=3000m3/h，H=50m，P=500kW，n=989r/min）循环水泵2台。增加与泵相对应的运行累时器 6只及所有相应电气附材（电度表测量装置等）。在满足生产工艺要求前提下，经系统能量优化技术，确定合理的循环水量，合理、经济运行供、回水温差，整改系统存在不利因素，降低管路阻力，提高输送效率及水泵的有效利用，实现最佳工况运行。一、 创新方案1、确定项目的基本主题； 在满足生产工艺要求

3、前提下，经系统能量优化技术，确定合理的循环水量，合理、经济运行供、回水温差，整改系统存在不利因素，降低管路阻力，提高输送效率及水泵的有效利用，实现最佳工况运行。 2、研究项目内容和拟解决的关键问题。 1、通过系统调整，优化管网运行，降低管网阻抗，提高管网运行效率。 2、 通过技术措施解决局部换热差等问题，提高系统末端换热效率。 3、通过系统泵机组优化匹配，按冷却水系统管网特性曲线相匹配的工况参数定做高效节能泵组替换目前处于不利工况、低效率运行的泵组。 4、设备设计、制造、安装不得低于国家相关标准，应充分结合系统特点、安装条件、水质等因素，从耐磨、耐腐蚀、抗气蚀性能和提高效率等多方面考虑；水泵所

4、有零部件要求加工精度高，材质采用标准高，机封、轴承等主要零部件选配高，并符合环保，安全、卫生等强制性法规 。 (零部件需选用标准件) 5、叶轮设计上采用先进的水力模型进行设计，要求低脉冲、流动性能优越、高效区宽广；材质上选择适合本系统工艺特性的优质不锈钢材，提高水泵有效利用率和抗气蚀性能。二、 创新项目具体实施情况 于2014年12月10日1#、2#、3#、4#、5#、6#循环水泵节能改造完成。3、 创新项目实施后的效果通过对改造后循环水泵试运行数据分析，在保证循环水泵包括流量、压力等各项运行指标均达到项目标准的前提下，单台水泵直接节电率在10%左右，正常生产循环水系统每小时可实现节电量500

5、千瓦，每年能为公司节约电费70多万元，节能效益显著。“能源合同”在循环水泵节能改造中的探索与应用技术资料项目负责人：张志刚完成单位：世林化工完成日期：二一五年二月目 录第一章：项目立项的背景及其目的、意义21.1项目立项背景21.2项目实施目的和意义2第二章 项目基本情况32.1项目的总体设计32.2 问题的解决42.3流体输送Go·well高效循环水泵的工作原理52.4流体输送Go·well高效循环水泵使用情况82.5流体输送Go·well高效循环水泵所在系统概况92.6经费投入102.7主要经济技术指标11第三章 技术创新点，技术的新颖性、适用性和成熟度124

6、.1技术创新点124.2 技术新颖性12第四章 成果转化和推广应用的条件及前景134.1成果和应用的条件134.2应用前景13第五章 存在的主要问题、改进意见及进一步创新改进的设想145.1 存在的主要问题145.2 改进意见和改进思想15第六章 项目效益分析报告166.1经济效益分析166.2社会效益分析17第一章：项目立项的背景及其目的、意义1.1项目立项背景节能降耗是企业发展的永恒主题，在当今将节能减排被列入基本国策的大背景下，泵类装置的节能自然成为节能工作的重点。近年来煤炭及煤化工行业的市场景气度不甚乐观，行业内企业纷纷强化节能降耗工作。世林化工为了落实集团公司节能降耗的精神，完成降本

7、目标，去年开始在自主创新、设备改造等方面做了大量工作，为企业连续生产节约了可观的成本。流体输送领域的泵类装置电力消耗巨大，据中国大百科全书·化工篇所载，泵类装置所消耗的电量约占社会总发电量的25%。目前我国流体输送领域普遍存在低效率、高能耗现象，与国际先进水平比较存在较大差距。仅对泵组本身而言，节能中长期专项规划（2505号文件）明确指出，我国水泵平均设计效率75%，比国际先进水平低5个百分点，运行效率低20个百分点左右。为此，我们一方面致力于改进泵的结构设计以提高水力效率；另一方面着眼于系统的配置优化和运行优化，从影响水泵能耗最根本的三大要素（管路阻抗、运行效率、输送流量）入手，求

8、得最佳节能效果，从根本上解决系统普遍存在的“大流量、低效率、高能耗”的技术难题，节电效果显著。1.2项目实施目的和意义循环水泵是我公司的用电量非常大的设备，6台循环水泵正常生产运行每小时耗电5000千瓦，所以循环水泵的节能开发成为公司节能工作的重中之重。2014年6月开始，世林化工相关技术人员与多家节能专业公司就世林化工循环水泵的节电改造开发问题，进行了反复交流、考察、试验、论证，最后经招标于2014年8月8日正式与浙江科维节能技术股份有限公司签订改造合同，并采用“合同能源管理”模式，进行世林化工循环水泵节能改造。合同能源管理(简称“EMC”)是一种新型的国际化、市场化的节能机制，近年来在我国

9、一些新型大企业已经推广采用。其实质是以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能业务方式。节能公司依据与客户所签订的“能源管理合同”，在客户没有资金投入的前提下为客户提供综合性的节能服务，允许客户方用未来的节能收益为公司设备升级并使客户达到节能降耗，降低能源成本的目的，再通过与客户分享节能效益来获取报酬的新型节能服务机制。按合同规定：循环水泵节能改造费用包括水泵制造、运输、安装、调试等全部由浙江科维节能技术股份有限公司承担，并负责试运行期间的设备维护，试运行指标达标后双方确认，世林化工对项目验收合格后进行交接，进入节电分享期，自分享期开始日起，以节能设备满负荷运行 4年为基本期限（实际运行时间

10、计），浙江科维按运行循环水泵节电总量的50%的比例参与节能技改产生的节电费收益分成，作为技改费用和专有技术投入所获得的节电收益；其余部分节电费及以后产生节电费的收益归世林化工享有，同时按约定付清浙江科维累计四年节电收益后，节能设备（循环节能水泵）无偿归世林化工所有。该项目的实施，贯彻了集团公司内涵提升的经营宗旨，开创了世林化工节能降耗工作的新途径，特别是在公司资金困难的情况下，不用投资既实现了节能降耗目标，又提升了设备质量，为公司进一步节能改造积累了宝贵经验。伴随着世林化工的不断发展壮大，能源消耗也将日益增加，如何降低能耗费用如何开源节流，是世林人需要时时刻刻思考的问题。毫无疑问，“合同能源管

11、理”为世林化工打造出了一个节能新引擎，也将为世林化工未来的发展增添新的动力。第二章 项目基本情况2.1项目的总体设计循环水泵运行用电量非常大，我公司正常情况下一般需运行5台（4500kw/h），如果采用流体输送Go.Well技术对水泵运行数据进行系统分析、研究，结合生产工艺特征， 通过分析系统装置热负荷以及工艺特点，按经济供回水温差原则及供水压力与设计压力比较，判断流量的合理性，并确定合理流量，做到“装置侧合理用水、泵站侧高效供水”，降低水送能耗指标。通过对循环水泵系统原有各种运行模式的工况分析，判断电机及水泵的实际运行效率是否高效，并结合装置侧所需的技术参数要求，提出最优的泵组搭配运行模式及

12、运行参数，确定高效节能泵参数设计值，做好循环水泵优化改造。通过改造系统存在的不利因素，消除“无效能耗”，提高输送效率，达到最佳的节能效果。2.2问题的解决针对目前我厂冷却循环水系统存在“低效率、高能耗”的状况，以最佳工况运行、最合理能耗为指导原则，从影响水泵能耗最根本的三大要素（管路阻抗、运行效率、输送流量）入手，着眼于系统整体优化。首先凭借浙江科维专有的参数采集标准和计算机仿真模拟等技术手段，通过检测复核系统当前运行工况，准确判断引起高能耗的各种原因，提出系统优化节能的最佳解决方案。然后通过整改管网不利因素、解决换热瓶颈、优化水力平衡及参数设定、量身定制高效节能泵等多种配置优化手段，利用流体

13、输送技术优化，通过整改管路不利因素，提高设备和管路运行效率原则，改造现有水泵转子为增效节能转子，全面提高系统能源利用效率；对负荷变化较大的系统，再针对性安装变流量控制系统，实现变工况节能运行，进一步提高运行效率。标本兼治，整体节能，达到最佳节能效果。2.3流体输送Go·well高效循环水泵的工作原理采用流体输送设备优化三元流动设计理论。众所周知，目前国内水泵用户广泛采用的是由设计院进行水泵系统设计，由泵厂根据系统参数进行设计供货，在实际运用中因各方面的原因，原始参数和实际运行参数存在一定差距。大家都知道泵高效区是一个很小的区间，这样就造成了效率低了又低，能源浪费惊人。设计院在设计方法

14、上是采用上个世纪七十年代出现的泵二元设计理论。这一理论通过将水泵叶轮流道和泵体流道在一个曲面上进行分析，把叶轮流道的流体流态作为一个变量来看待，然后通过迭代法，进行整个叶轮水力模型设计，其方案中经验系数较多，而且和实际水力模型存在一定差距，对叶轮内及叶轮出口漩涡等考虑较少，和目前国际最新设计理论存在一定的差距，而我司采用的是目前世界最新的三元流动设计理论，三元流动理论是建立在一元流及二元流基础上，应用“叶轮机械三元流动理论”，由于流体流动的三元曲线形状，又是在等速旋转之中，流速 ( 或压力)不但沿流线变化，沿横截面任一点都是不相同的即流速是三元空间圆柱坐标 ( R、X、Z )的函数，把叶轮内部

15、的三元立体空间无限分割，通过对叶轮流道内各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流体流动的数学模型。依据三元流动理论设计出来的叶片形状为不规则曲面形状，叶轮叶片的结构可适应流体的真实流态，能够控制叶轮内部全部流体质点的速度分布。应用三元流动理论设计的水泵，水泵运行效率得以显著提高。由上可知，三元流叶轮比原叶轮除安装尺寸 ( 轴 孔、键、密封环)相同外，直径减小了，叶轮的出口宽度增加了，整个叶轮从外型上看比原来显得 “ 矮胖” ；而且叶片的形状也有很大的变化。其区别示意如下图所示。左图为叶轮叶片的子午面视图，只画出了双吸叶轮的左半面。右图为一个叶片的前视图。 由上图可知： ( 1 )三元流叶片子

16、午流道加宽了许多。 ( 2 )三元流叶轮子午流道直径减少，而出口宽度增大。 ( 3 )三元流叶片的叶片扭曲度较一元流大很多。 ( 4 )三元流叶片进口边向来流进口伸展。 性能的区别 由于三元流叶片加宽了子午流道增大了流通能力，而且进口采用了轴向延伸故减少了进口供角损失，因此提高了叶轮的效率从而整体提高了水泵效率。 STAR-Launch Version 2.10.0002运行界面如下图：2.4流体输送Go·well高效循环水泵使用情况系统运行模式及运行时间1、模式：4台大泵+1台小泵+5台冷却塔+需冷却设备；年运行时间：8400小时； 2、水系统目前运行情况及能耗分析根据实测参数、流

17、体输送工程学复核，本循环水系统目前各种运行方式的实际能耗情况如下表：检测时开了4台冷却水泵，水泵运行稳定及系统实际运行情况如下表： 水泵编号泵出口压力（MPa/m）运行电流（A）运行电压（KV）运行功率（KW）总管供水压力（MPa/m）1#0.42/-0.45106A6.710410.412/12#0.42/-0.45105A6.710383#0.42/-0.45/10406#0.45/-0.655.76.7536合计3655运行功率合计运行状况运行功率（kW）循环水系统1041+1040+1038+536=36552.5流体输送Go·well高效循环水泵所在系统概况世林化工循环水装

18、置位于以地面为基准-2.5m处，内设有型号为KPS50-700（Q=6000m3/h，H=50m，P=1000kW，n=991r/min）循环水泵4台，另设有型号为KPS50-500（Q=3000m3/h，H=50m，P=500kW，n=989r/min）循环水泵2台，相应配套使用5台冷却塔，采用喷淋冷却方式，回水上塔高度为8.6m。循环水主要供甲醇生产设备换热用水。系统名称：循环水系统介质：循环水电机有关参数运行电流/功率I1=106A 检测方法及仪器现场读取I2=105A I3=105A I6=55.7A 水泵铭牌摘抄泵型号及数量KPS50-700形式中开泵流量6000 m3/h扬程50m

19、转速991 r/mim配带功率1000KW泵型号及数量KPS50-500形式中开泵流量3000 m3/h扬程50 m转速989 r/mim配带功率500 KW通过对改造后循环水泵试运行数据分析，在保证循环水泵包括流量、压力等各项运行指标均达到项目标准的前提下，单台水泵直接节电率在10%左右，正常生产循环水系统每小时可实现节电量500千瓦，每年能为公司节约电费70多万元，节能效益显著。2.6 经费投入由于采用能源合同管理模式，公司没有投资。2.7主要经济技术指标技术指标： 技改前水泵运行相关参数运行模式运行模式及时间四台大泵+一台小泵运行，年运行时间7200h水泵编号泵出口压力MPa/m单台水泵

20、流量m³/h泵运行电流A泵运行功率（kw）1#0.47MPa/-0.45m5200-530010610412#0.47MPa/-0.45m5300-540010510383#0.47MPa/-0.45m5800-590010510404#0.47MPa/-0.45m5200-570010610405#0.47MPa/-0.45m2800-290055.75366#技改后水泵运行相关参数运行模式运行模式及时间四台大泵+一台小泵运行，年运行时间7200h水泵编号泵出口压力MPa/m单台水泵流量m³/h泵运行电流A泵运行功率（kw）1#0.47MPa/-0.45m5700-580

21、0918612#0.47MPa/-0.45m5800-59001008743#0.47MPa/-0.45m5800-5900968704#0.47MPa/-0.45m5500-5800908545#0.47MPa/-0.45m2900-3000474066#节电率技改前总功率4330kw技改后总功率3865kw节电率10.7%第三章：技术创新点，技术的新颖性、适用性和成熟度。3.1创新点、技术关键：（1）首次采用能源合同管理模式，在企业面临资金困难的情况下，零投资就可以达到设备改造换代和节能降耗的目的。（2）采用三元流技术，该技术目前居世界流体技术前列，借助CFD计算流体力学对流动速度场进行分

22、析模拟，设计出最适合工作点要求的高效节能泵。3.2技术的新颖性（1）效率高效区域宽广，更能适应因负荷变化引起的各种变工况运行；（2）水力模型先进，机械加工精度高，水泵效率比常规高10%以上；（3）抗汽蚀能力强，满足现场装置的汽蚀余量要求；（4）机械性能卓越，铸件采用树脂砂造型铸造，所有零部件经CAM加工。3.3变频节能控系统特点：（1）有自动寻优功能，找出电耗最低的运行搭配和调速策略；（2）智能化自动控制，调节过程及时、平稳、准确；（3）具有故障自动诊断功能，提供过流、过压、欠压、过载、短路等保护；（4）实时计量运行功率，累计电量和时间，精确掌握能耗情况及节电量；（5）人机界面友好，直接触控操

23、作；3.4适用性和成熟度流体输送Go.Well技术作为解决冷却循环水系统高能耗的最先进技术，已开始应用于石油化工、煤化工、生化制药、钢铁冶金、热电、机械电子、中央空调等行业，在国家节能减排大背景下，节能水泵应用前景广阔，技术可靠，适用性强。 第四章 成果转化和推广应用的条件及前景4.1成果和应用的条件 本项目重点研究高效节能泵在循环水系统的使用。采用能源合同管理的模式，既解决企业困境中资金短缺问题，也使设备在不用投资的前提下得到更新和改造。经过试运行是行之有效的。本项目成果是在技术人员反复交流试验基础上取得的，并紧密结合我国现阶段节能降耗的大的背景及社会和经济发展的实际，具有较强的针对性和可操

24、作性，在我国同类企业设备改造中具有重要的推广价值和借鉴意义。4.2应用前景流体输送Go.Well技术作为解决冷却循环水系统高能耗的最先进技术，已广泛应用于石油化工、煤化工、生化制药、钢铁冶金、热电、机械、电子、中央空调等行业，应用前景广阔。第五章 存在的主要问题、改进意见及进一步创新改进的设想 5.1 存在的主要问题 主要因为世林化工污水及深度水扩建项目完成后，增加了200m/h的回用水，回收重复利用的同时，也顺带把该部分的热能全部回收，使循环水系统整体温度上升，影响主装置换热效果，故需求更大的运行参数满足生产要求。世林化工从2015年6月份开始运行5台节能泵。使总管供水压力提高0.05MPa，流量增加约1300m³/h。 5.2 改进意见及进一步创新改进的设想考虑到上述的原因，决定对节能泵的叶轮进行加大处理。加大叶轮后恢复到4台泵运行，也可能增加系统运行的安全性，节电率也可以比5台节能泵运行时的节电率更高。在不更换节能泵的基础上，尽可能的加大叶轮，单台的水泵流量可以增加300-400m³/h。预计更换后，4台节能泵运行，总管压力保持0.40MPa，流量比未更换叶轮前增加约1400m³/h，和目前5台泵的运行参数基本一致，压力较5台泵运行降低0.05MPa。因此，更换叶轮后，还需要对系统进行调试，通过气化车间的加压