济钢循环水泵能效提升的探索

孔繁科

【摘要】济钢循环冷却水占总用水量的70%左右，主要为炼铁、炼钢、轧钢、发电等产线设备运行产生的大量热量进行降温冷却，因产能高，各产线循环用水要求流量大、扬程高，各类循环水泵额定功率均较高，且由于初始设计考虑参数裕量大、用户端间断或不平稳使用，水泵未在高效区运行，造成循环水泵无用功的消耗严重，能源利用效率低。

【关键词】钢铁企业；循环冷却；能源利用效率

1、济钢循环水系统运行概况

水泵是广泛使用的设备，但效率均偏低，据不完全统计，水泵耗电占全国发电量的22.5%。

1.1概述

济钢供水系统现有循环水泵站14个，主要为高炉、炼钢、轧钢、发电等用户进行循环水供应，各泵站50KW以上水泵合计231台，总装机容量5.9万KW，目前运行台数为201台，运行负荷为5.2万KW，耗电1109万元/月，根据效率调查计算，目前所有水泵平均效率为61.1%，效率提升潜力为9.1%。

1.2运行现状

1.2.1目前各泵站部分水泵电机的容量比实际需要高出一些，存在大马拉小车的现象，且部分水泵本体效率低下，造成了电能的浪费，通过水泵重新选型可减少无用功的消耗，使水泵在高效区运行。

1.2.2传统的调节方法是通过调节阀门开度来调节流量，其输出功率大量的能源消耗在阀门上，由于水泵的轴功率与转速的立方成正比，当采用变频调速降低转速时，功率的消耗也大大降低，能达到用多少供多少的供水目的，还可大大延长电机、轴承、管网的使用寿命。

1.3能效损失分析

通过对比水泵的额定参数、各厂家的水泵样本、性能曲线、现场实际工况，找出水泵效率损失的主要原因有以下几点：

1.3.1水泵选型时流量和扬程裕量过大，未能在高效区运行；

1.3.2设计缺陷造成系统设备配置不合理产生水泵性能偏离；

1.3.3供应商加工技术落后，水泵本体效率偏低；

1.3.4流量变化相差很大的场合未使用调速系统，仅用阀门截流造成能源损耗；

1.3.5用户生产节奏、产量及品种变化产生的水量、水压波动造成的水泵管路特性曲线偏离；

1.3.6季节变化造成的设备匹配不合理产生的能源浪费。

2、循环水系统节能方法实施建议及案例分析

根据能效分析情况，对各个泵组根据不同生产运行状况量身定制节能措施：

2.1重新选型

对于与系统不匹配而引起高能耗的水泵，通过当前运行的工况参数和设备额定参数，准确找到最佳工况点，选择合适流量和扬程的水泵来替换目前处于不利工况、低效率运行的水泵，从而降低水泵输出功率，达到节电效果。

典型案例：1700连铸冷媒水泵选型优化改造

连铸冷媒水供水泵组现三台水泵，扬程37.5m，流量1422m3/h，电机功率200KW。现水泵出口阀门开度为70%，单台泵实际流量1750m3/h，管道实际压力为0.11MPa，额定电流361A，实际电流343A，水泵效率0.38。该泵组水泵运行状态已偏离最佳工况点，三台电机均不同程度存在电机本体发热现象，最高达105℃，造成系统能源消耗，属于不经济运行设备。

该案例属典型的水泵额定参数与实际工况不匹配的情况，考虑对水泵重新选型。选用型号为500S-22的水泵，流量2020m3/h，扬程22m，效率0.84，效率提升55%，可匹配电机为功率185KW，功率降低15KW。

投资概算：水泵、管道、阀门、施工约9.8万元。

效益分析：年节电27.7萬度，年化效益18万元。

2.2变频改造

对于水泵负载有经常性变化或有明显季节性变化时，通过变频器改变电机的转速，从而影响设备的转速，平移性能曲线，相当于变成许多不同容量的水泵，来适应负荷的变化，使水泵运行处于高效区域，减少节流损失。

典型案例：连铸二冷水供水泵变频改造

连铸二冷水系统用户间断性用水，满负荷生产时用户需求流量950m3/h，压力接近1.4MPa；低负荷运行时流量100-200m3/h，压力1.54MPa左右，水泵效率为0.58，工况变化范围较大，设备长期处与低效率运行状态，造成系统压力、流量波动大，设备检修频率高。

该案例属典型的负载经常性变化的情况，考虑实施变频改造。

投资概算：变频器、变频柜、电缆、施工等约25万元。

效益分析：年节电29.5万度，年化效益19.2万元。

2.3叶轮切削

对于额定扬程流量高于实际扬程流量的水泵，可对原叶轮进行逐次切削以得到最佳叶轮外径，平移水泵特性曲线，达到实际工况。

典型案例：连轧加热炉供水泵叶轮车削改造

1700连轧加热炉共四台供水泵，水泵扬程65.1m，流量486m3/h，实际流量小于额定流量，实际压力比设计压力偏低，水泵效率为0.53，未处于高效运行区间。

该案例属典型的水泵的额定扬程流量高于水泵实际扬程流量的情况，考虑对水泵叶轮切削。原叶轮直径为470mm，初次切削至450mm，并逐次切削。

效益分析：年节电13万度，年化效益8.4万元。

3、结语

循环水泵能效提升对于钢铁企业来说意义重大，不仅能够提升整个循环水系统的运行效率，而且能够使设备单体保持稳定高效运行，其重点在于设备选型不要过裕量或通过某种措施使设备运行与生产调整保持步调一致，在保证安全运行的前提下，尽力考虑设备的经济性运行，达到降低电耗，能效提升目的。

参考文献

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