水泵的节能改造实践

孙普杰 赵 宏 解志安

(山西华圣铝业有限公司， 山西 永济 044501)

电力节能

水泵的节能改造实践

孙普杰 赵 宏 解志安

(山西华圣铝业有限公司， 山西 永济 044501)

在满足工艺要求不变的前提下，某公司整流循环水水泵经变频改造后节电率达到19.6%，经更换水泵及调换运行方式后，水泵节电率达到了61.3%，同时延长了水泵轴承、阀门的使用寿命，提高了供水系统的安全性和可靠性，达到节能降耗的目的。

水泵； 变频； 换泵； 节能降耗； 实践

1 存在问题

某电解厂动力车间整流循环水有3台水泵，主要负责供电车间整流机组可控硅及整流二极管的冷却，原水泵为某厂生产的型号为2T150-B2无密封自吸式水泵，运行方式为两用一备。

自2006年3月投产以来，该水泵存在“大马拉小车”现象，水泵设计豁余量较大。供电车间整流柜要求冷却水进水压力为0.20～0.30 MPa，当开1台水泵时压力不够，而开2台水泵时压力过大，故采用调节水泵出口阀门大小来控制提供给用户的供水压力。但这种水泵阀门开度小于1/3时，关小阀门会引起水泵电流增大，反而造成水泵电机过负荷运行，于是又采用分流办法，即在水泵总管出口接一φ65 mm管，将多余的水直接引入水池来控制压力，如图1、图2、图3所示。

图1 三台无密封自吸式水泵

图2 加装在总出口管上的分流管

图3 水泵出口阀门

由图1、图2和图3可见，传统的方法虽然解决了设备问题，满足了工艺要求，但存在很大浪费，如阀门开度较小造成压力损失，而分流法造成流量损失。

2 治理措施

2.1 变频节能改造

2010年9月，对整流循环水3台水泵进行变频改造，在整流循环水控制室加装3台Lp智能化节电设备，原工频控制系统与现在变频控制系统进行电气互锁，并相互备用，当变频系统出现故障时，起动工频控制系统。变频改造后，通过调节变频器的频率来满足原工艺参数要求。同时水泵出口阀门全开，关闭了分流管阀门，降低了阀门挡板压力损失及分流管流量的无用功损失，不但节约了19.6%的电能，而且提高了供水可靠性。水泵转速降低，可大幅降低轴承等备件的损坏率，延长了阀门、轴承的使用寿命，而且降低了水泵噪音对运行人员健康的伤害。变频改造后各参数变化情况如表1所示。

2.2 更换高效离心式水泵

随着水泵运行周期延长，新的问题又出现了，如水泵老化、叶轮气蚀严重、水泵长时间不出水，且该水泵厂家为非正规厂家，产品为非标品，导致车间每次上报购买的叶轮等备件与现水泵不配套，无法使用且价高。以上问题直接影响着车间的供水安全。由表1可知水泵在原工频运行时效率仅为21.2%，变频改造后水泵效率更低，仅为20.5%。正常水泵效率应在50%以上，高效泵效率可达到80%以上，所以更换高效泵会带来更大的节能空间。

表1 变频改造后各参数变化情况

注：水泵瞬时功率P=1.732×电压×电流×cosφ(其中cosφ取值0.85)；水泵实际输出功率P=供水流量×供水压力÷3.6；水泵效率η=水泵实际输出功率÷水泵瞬时总功率×100%。

2012年9月初，在总结对比整流循环水原无密封自吸泵存在的不足的基础上，对整流循环水更换水泵进行科学选型，最终选用某公司的KQL200/400-75/4型水泵。2012年9月17～28日对整流循环水水泵进行更换改造。表2是水泵改造前后各参数对比情况。

表2 水泵改造前后参数

由表2可知，水泵由原来的无密封自吸式水泵改造为高效离心式水泵后水泵功率、出口压力变化不大，但高效离心式水泵输出流量变为原来的2倍，即水泵效率提高至原来的2倍，且都在原变频运行状态。生产工艺及水泵功率不变前提下，选用高效离心式水泵，一台水泵(一用两备运行状态)可以替代原来两台水泵(两用一备运行状态)的工艺要求。水泵具体运行参数见表3。

表3 高效离心式水泵运行参数

表3的瞬时功率、水泵实际输出功率、水泵效率计算方法与表1公式相同。表3中“两用一备”运行状态节电率(23%)是瞬时总功率与表1变频改造后的瞬时总功率的比较值；“一用两备”运行状态节电率(37.5%)，是更换水泵及配套电机改造后“一用两备”运行状态与更换水泵及配套电机改造后“两用一备”运行状态瞬时总功率的比较值。

由表3可知，更换水泵及配套电机改造后，水泵效率由原来的20.5%，提高到现在的33.2%，运行方式改变后水泵效率提高到现在的53.3%。变频改造加装的Lp智能化节电设备照片和更换水泵及配套电机改造后的照片见图4、图5。

图4 3台LP智能化节电设备

图5 改造后的高效离心式水泵及电机

3 效率分析

3.1 经济效益

表4 整流循环水水泵电机节电一览表

对整流循环水变频改造、更换水泵及配套电机改造后的瞬时总功率、节电率等参数进行了汇总，如表4所示。由表4可知，整流循环水变频改造后节电率为19.6%，更换水泵后节电率升高为38.1%，运行方式改变后节电率高达61.3%，节电效果特别明显，由2012年与2011年整流循环水月用电量对比折线图中(如图6)可以更直观看到节电效果。

由图6可知，1～8月，整流循环水2012年的用电量稍大于2011年，这与工艺调节水量加大用户压力有关。2012年9月17～28日，整流循环水更换高效离心式水泵改造并投入运行，当月节电2.808万kW·h，10月节电7.512万kW·h，相对2012年8月节电率：(119 920-48 080)/119 920=59.91%；相对2011年10月节电率：(123 200-48 080)/123 200=60.97%。

图6 2012年与2011年整流循环水月用电量对比折线图

3.2 社会效益

水泵改造后，节约了大量电能，提高了供水的安全性、可靠性，延长了阀门、轴承的使用寿命，降低了维修人员的劳动强度，同时原来的高速水泵(转速2 970 r/min)更换为现在的低速水泵(1 470 r/min)，其噪音由原来的75 db以上降为现在的40 db左右，减小了噪音对运行人员的健康危害。

4 结束语

由水泵节能的实践经验可知，有时换泵比采用变频节电效果更好。故购买水泵时，一定要购买正规专业厂家生产的高效泵，尽量避免使用小厂家生产的非标产品。在满足同等工艺参数的前提下，两者存在巨大的电耗差异。工艺参数变化大的场所用变频更节能；工艺参数变化小的场所，无需上变频，但水泵的选型一定要科学、匹配，尽量避免“大马拉小车”现象的发生，同时要确保水泵效能的最大化。

Practice of Energy Saving Transformation of Water Pump

SUN Pu-jie, ZHAO Hong, XIE Zhi-an

On the premise that meeting the demands for process, the power saving rate of the rectified circulating water pump reached 19.6% after frequency transformation and the power saving rate of water pump reached 61.3% after changing water pump and adjusting operation mode. The service life of bearing and valve of water pump was prolonged and the safety and reliability of the water supply system was improved, energy saving and consumption reduction were realized.

water pump; frequency transformation; change of water pump; energy saving and consumption reduction; practice

2013-06-13

孙普杰(1973—)，男，山西永济人，大专，工业自动化工程师，主要从事电气自动化控制及设备管理工作。

TU991.35

B

1008-5122(2014)01-0026-03