工业循环水恒温变频控制系统节能技术

蓝鹏

（重庆赛迪冶炼装备系统集成工程技术研究中心有限公司，重庆401122）

工业循环水恒温变频控制系统节能技术

蓝鹏

（重庆赛迪冶炼装备系统集成工程技术研究中心有限公司，重庆401122）

主要针循环水系统运行特点，进水温度随季节等因素变化，而设备要求进水温度条件没有变化，从系统节能考虑调整循环水泵运行机制。

循环水系统；恒温；变频；节能

1 前言

工业循环冷却水系统一般按照冷却水用户进水温度要求运行，为保证用户设备安全一方面对进水最高温度做出了限制，另一方面对供水水量范围做了要求。事实上，从设备冷却效果既循环水带走热量的关系式中可以发现循环水量和进出水温差呈线性关系，即进出水温差与循环水量两者均对冷却效果产生影响。着手于此在设备冷却效果不变且对系统不产生其他影响的前提下通过对进出水温差的控制和水量的控制达到最佳的节能运行效果。

2 原理分析

工业循环水系统设备冷却效果既循环水带走热量的关系式：

Q=Δt×m×c

Q——单位时间内循环水带走热量；

c——水的比热容；

Δt——循环水进出水温升；

m——单位时间内循环水质量。

可见循环水系统在单位时间内温升越高或水量越大，带走热量越高既冷却效果越好，而循环水进出水温升随气候条件、设备运行状态等多方面影响，不便精确控制，在此我们仅对循环水用户所要求的进水最高温度做为限制条件，以循环水量做变频控制。

在冷却任务不变（即带走的总热量不变）的前提下，进水温度较低时只需要较少的冷却水量就可以完成冷却任务。而常规循环水冷却系统在进水温度较低时循环水量仍然不变，进出水温升较低，过大的水量造成了能量浪费。本恒温变频节能技术以限制特定进水水温为前提，变频调节循环水量，通过与环境温度相适应达到最佳的节能效果。

3 技术方案

以某循环水系统2用1备泵组为例，单台水泵流量3200 m3/h，扬程65 m，正常情况下系统供水量6400 m3/h，出口压力0.65 MPa。循环水系统用户要求进水温度低于42℃，正常运行工况，进水温度22～40℃，夏季极端条件41℃。我们以满足用户最低水温要求为节能限制条件，更换一台水泵为变频泵，程序设定变频频率随水温变化，为防止变频频率过小影响水泵寿命，设定变频最低限制条件为20 Hz，程序流程图如图1。

图1程序流程图

系统通过对用户进水温度检测判断水温是否高于42℃，若高于42℃转而判断变频水泵频率是否达到了最高变频量50 Hz，如果达到最高变频则这时系统发出报警，表示进水温度超过了用户的最高水温要求，提示操作人员采取相应措施。相反如果变频泵仍有变频空间，则通过提高水泵频率增加水量的方式来降低用户进水温度。若进水温度低于42℃，程序转而判断变频电机频率是否达到了我们所规定的最低运行频率，如果不低于20 Hz则继续降低水泵频率减少水量达到更好的节能效果，如果已低于20 Hz则维持现有运行状态不变。

4 效益分析

我们通过收集此循环水系统一年的运行数据得出年平均进水温度曲线图如图2。

通过数据分析得出：

普通循环水用户进出水年平均温差Δt1=5.28℃

节能循环水系统运行年平均温差Δt2=7.68℃

图22012年每月平均进出水曲线图

根据热量公式：Q=Δt×m×c假设冷却量Q不变，对应乘以一个0.8的转换系数，得出两种循环水系统平均水量差1600 m3/h。最终按24 h运行制度年运行330天计算得出年耗电量见表1。

表1 改造前后耗电量表

从表1可以看出节能系统年节省电耗297万kWh，按一般工业用电电费0.7元/kWh计算，年共计节约电费208万元，大大降低了运行成本。

5 其他因素

由于循环水系统还可能受到用户对冷却壁水侧温度、腐蚀、结垢、运行寿命等多种因素影响，因此系统控制时还需考虑这些因素作为限制条件。如已知循环水系统结垢受循环水水质、循环水水温、加药类型、流速等综合因素影响，本节能系统由于改变了流速和水温，因此就应把结垢速率作为附加限制条件，在系统合适位置设置结构挂片模拟装置，随时判断系统结垢情况并相应调整控制程序。同样，循环水进水温度限制条件的设定可通过监控设备或冷却用户内部温度的是否在正常范围内的方式作为依据。

6 结语

循环水恒温变频控制系统通过程序自动控制实现了高度自动化运行，系统还可以根据实际运行情况调整程序限制条件做到与系统相匹配，具有控制灵活、运行稳定的特点。在环境温度较低、冷却塔冷却效果较好的情况下通过系统对循环水量的降低得到了较好的节能效果。但是由于循环水系统稳定运行的限制条件多且暂时无法确定，本节能技术所涉及的控制条件是否全面还需要进一步研究。

[1]廉乐明，工程热力学（第五版）[M].北京∶中国建筑工业出版社，2007

[2]姜乃昌，泵与泵站（第五版）[M].北京∶中国建筑工业出版社，2007

Energy Saving Technology for Constant Temperature Frequency -conversion Control System of Industrial Circulating Water

LAN Peng
(Chongqing Saidi Metallurgical Equipment Integration Engineering Technology Research Center,Chongqing 401122,China)

Based on the operation characteristics of circulating water system that inlet water temperature is affected by factors such as seasonal change while the equipment requires constant inlet water temperature,the operation system of the circulating water pump was modified to save energy.

circulating water system;constant temperature;frequency conversion;energy saving

TF085

B

1006-6764（2014）05-0064-02

2013-12-11

蓝鹏（1986-），男，大学本科，给排水助理工程师，现从事给排水设计工作。