冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能改造案例

浙江萬凱新材料有限公司

萬凱新材料股份有限公司是國內(nèi)領(lǐng)先的聚酯材料研發(fā)、生產(chǎn)、銷售企業(yè)，致力于為社會提供健康、安全、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)的聚酯材料，地處中國經(jīng)濟(jì)最活躍的長三角地帶——海寧市尖山新區(qū)。歷時十余年，已建成年產(chǎn)240萬噸瓶級切片的產(chǎn)能，產(chǎn)能規(guī)模位居全球前列。產(chǎn)品銷至全球上百個國家和地區(qū)，是瓶級PET行業(yè)“中國制造”的代表型企業(yè)。

Ⅱ期工程冷卻水系統(tǒng)配置

Ⅱ期工程車間冷卻水系統(tǒng)狀況分析

Ⅱ期工程車間冷卻水系統(tǒng)常運行有3臺280KW離心泵，運行總功率達(dá)到700KW，設(shè)備運行時間長，能耗大。

Ⅱ期工程車間冷卻水系統(tǒng)運行現(xiàn)狀

1、Ⅱ期工程車間冷卻水系統(tǒng)水溫為28-35℃，流量不低于3000M3/h。

2、五臺功率315KW、流量1320M3/h、揚程60M離心水泵，其中1#、2#和3# 三臺更 換為280KW節(jié)能泵，因此1#、2#和3#泵常運行，另外兩臺作為備用。

3、1#泵安裝變頻設(shè)備，根據(jù)水溫對泵進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。

4、三臺冷卻塔風(fēng)機(jī)總功率接近100KW，要滿足夏天將水溫冷卻到35℃，冬季將水溫控制在28℃左右。

5、其中一臺冷卻塔風(fēng)機(jī)安裝變頻設(shè)備，根據(jù)水溫控制冷卻塔冷卻風(fēng)量。

6、管網(wǎng)阻力大。因存在水泵電機(jī)過載問題，泵出口蝶閥開度只有50%，將泵出口壓力維持在額定揚程0.6Mpa（60M）。

水泵系統(tǒng)節(jié)能方案

Ⅱ期工程車間冷卻水系統(tǒng)已更換高效節(jié)能泵并且在泵出口安裝流體增壓裝置，因此現(xiàn)在主要通過安裝水泵智能化控制系統(tǒng) 整改管網(wǎng)不利因數(shù)達(dá)到節(jié)能目的。

先博水泵智能化節(jié)能系統(tǒng)包含XBZD-FSQ-05水泵節(jié)能系統(tǒng)主柜、XBZD-FS系列水泵變頻節(jié)能柜、壓力變送器、流量變送器、遠(yuǎn)程通信控制模塊等組成。

水泵系統(tǒng)節(jié)能方案步驟

1、水泵控制系統(tǒng)安裝一套XBZD-FSQ-05節(jié)能控制主柜。

2、在1#、2#、3# 水泵出口分別安裝壓力變送器和超聲波流量變送器，在主管網(wǎng)上安裝壓力變送器。將采集的流量、壓力信號傳送給XBZD-FSQ-05節(jié)能主柜。

3、1#泵已安裝變頻系統(tǒng)，那么在2#、3# 泵上分別安裝XBZD-FS280 280KW磁通矢量變頻柜以及工/變頻轉(zhuǎn)換柜。由XBZD-FSQ-05控制1#泵變頻器以及2#、3# XBZD-FS280變頻柜節(jié)能運行。

整改管網(wǎng)后節(jié)能分析

水泵額定功率280KW，額定電流495A，額定揚程60M，額定流量1320M3/h；工作電流480A，泵出口壓力，0.6Mpa，泵基本工作在額定工況。當(dāng)前泵出口蝶閥開度為50%；如果閥門完全打開，出口壓力降低，流量劇增造成電機(jī)過載，因此要通過閥門節(jié)流避免電機(jī)過載。

蝶閥的流量系數(shù)跟開度并非呈線性變化，而是近似與開度平方成正比，當(dāng)?shù)y開度為50%時，流通通徑為30%左右。此時閥門相當(dāng)于人為增加管道阻力，造成額外損耗。

如下圖：在水力輸送系統(tǒng)中，管網(wǎng)輸送能力跟主供水管道b點壓力相關(guān)，而泵出口a點壓力由于有出口閥門節(jié)流作用，跟b點會形成一個大的壓差。水泵出口a點壓力為0.6Mpa，而主供水管網(wǎng)b點壓力會大大低于0.6Mpa。

水泵特性可知，流量一定，水泵消耗的功率跟揚程成正比，因此a點與b點的壓差造成了水泵電機(jī)電能浪費。

但是，在現(xiàn)有工況下，將泵出口閥門完全打開，水流量劇增，水泵電機(jī)會過載。因此必須采取智能化控制系統(tǒng)，在保證額定流量前提下，降低a、b兩點壓差，水泵節(jié)能運行。

多泵并聯(lián)運行系中，先博XBZD-FSQ-05水泵節(jié)能系統(tǒng)主柜采集每臺泵出口壓力信號、流量信號和主供水管網(wǎng)壓力信號，通過綜合智能運算，以XBZD-FS變頻柜控制水泵運行。

系統(tǒng)控制中將水泵出口閥門完全打開，XBZD-FS變頻柜控制水泵輸出流量不超過額定流量，將a點和b點的壓差降到最低，水泵節(jié)省了這一部分壓差損耗，水泵節(jié)能運行。

XBZD-FSQ-05系統(tǒng)自動計算各泵排水量，XBZD-FS變頻柜控制各泵之間壓力平衡，避免某單一水泵過載。

管改造后具體利好

1、在一臺變頻，多臺工頻水泵系統(tǒng)中：一方面變頻泵轉(zhuǎn)速下降太多，水泵排出壓力太低，無法向管網(wǎng)注水，造成水泵空轉(zhuǎn)浪費；另一方面，管網(wǎng)壓力下降，工頻泵出口壓力下降，流量劇增造成電機(jī)過載。XBZD-FSQ-05和XBZD-FS系統(tǒng)很好避免此狀況。

2、水泵軟啟動，避免工頻啟動巨大沖擊。

3、具有故障自診斷功能，提供過流、過壓、欠壓、過載、缺相、短路等保護(hù)。

4、實時計量運行功率，隨時掌握能耗參數(shù)。

5、人機(jī)界面友好、操作便利。

6、XBZD-FS系統(tǒng)帶工頻/變頻轉(zhuǎn)換操作機(jī)構(gòu)，緊急情況可切換工頻運行，不影響生產(chǎn)。

7、提供RS485或以太網(wǎng)通信接口，可實現(xiàn)辦公PC操作監(jiān)控。

8、通過二次開發(fā)，可將其數(shù)據(jù)整合到原有車間主控DCS操作系統(tǒng)中，真正實現(xiàn)管控一體化。

水泵節(jié)能量分析

1) 、假設(shè)水泵出口閥門全開a點和b點壓差為0.05Mpa（一般工況），

2) 、那么現(xiàn)有工況壓力損失為：（水泵出口蝶閥開度為50%，實際通徑為30%）

0.05Mpa ÷ 30% = 0.167Mpa

3) 、節(jié)省壓差為：

0.167Mpa - 0.05Mpa = 0.117Mpa

4) 、水泵揚程下降百分比：

0.117Mpa ÷ 0.6Mpa = 19.5%

5) 、水泵流量一定，水泵揚程跟水泵功率成正比，因此整個水泵節(jié)省功率：

280kW × 2臺 + 280kW × 0.5臺 × 19.5%= 136.5kW

6) 、每天運行24小時，每年運行330天節(jié)省電量：

136.5kW × 24小時 × 330天 ≈ 100萬kW·h

7) 、工業(yè)平均電價1元/kW·h，節(jié)省電費：

100萬kW·h × 1元/kW·h= 100萬元

Ⅱ期工程車間冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能改造項目每年節(jié)省電費100多萬元。