老泵站循环水泵变频改造节能计算
循环水泵节能变频改造分析
循环水泵节能变频改造分析摘要：在满足企业生产情况下，通过电机变频技术，并在设备原有的基础上做局部的改动，达到节能降耗的结果，提升设备运行电能使用效率，为企业节约大量的电费，同时为节能减排做出贡献。
关键词：循环水系统水泵电机高压变频器公司循环水装置主要功能是负责向公司各级生产设备输送合格的循环水，用以冷却工艺介质，确保生产装置运行正常。
1.工艺概况该循环水系统由三台型号规格相同的水泵及与之匹配的三台电机组成，其工艺流程示意图如下：循环水泵使用规律为“两用一备”，其“启动、停止”控制由远方操作室值班人员完成，启动方式为直接启动。
工艺设计该循环水系统的循环水供应能力为3500 m3/h，管网压力0.6MPa。
在实际运行过程中，循环水的实际需求量为2500～3000m3/h，其中一台循环水泵阀门为全开，另一台水泵阀门开度为30%左右，电机运行电流为55A，总管网压力为0.6MPa。
2.改造前系统分析（1）循环水泵设计输送能力远大于实际需求，电能浪费严重。
根据资料此循环水系统的实际输送量在2500～3000m3/h时即可满足设备需求，远小于设计输送能力3500 m3/h。
而目前该循环水泵电机为工频定速运行，无法通过转速调节调整水泵流量，因此，为匹配循环水用户的实际需求量，只能采用阀门调节的方式调整水流量，从而造成很大部分的电能浪费在做“无用功”中。
（2）电机直接启动,启动冲击电流大由于电机采用直接启动，启动电流较大，一般为额定电流的4-7倍。
因此在启动时，不但对电机电机绝缘造成损害，同时还会对电网造成了严重的冲击，影响电网上其他设备的稳定运行。
另外，电机在直接启动时，由于管网内水量在极短时间内的发生巨大变化，有可能产生“水锤效应”，对管网设备寿命极为不利。
（3）阀门控制时节流损耗大由现场调查得知，其中一台水泵阀门开度仅为30%，水泵长期处于“憋泵”状态，加速了阀体自身磨损，导致阀门控制特性变差，同时还会有部分能耗消耗在节流损失中。
老泵站循环水泵变频改造节能计算
老泵站2-3、5-6两套循环水泵变频改造（一拖二）节能计算一、概况：1-9号发电机组(燃煤)设计配有七台循环水泵，额定排量3056立升/秒、扬程为26.3 m，其中1-4号配用JRZ170/39-12型电动机，额定功率1000kW，额定电压6kV、额定电流120A，5-7号配用ДAД170/44-12型电动机，额定功率1100kW，额定电压6kV、额定电流138A，电机无调速装置，靠起停备用电动机来控制流量。
二、单套循环水泵变频改造（一拖二）节能计算：1、循环水泵现场运行数据：1）#1-9 发电机组容量：500 MW2）配置循环水泵数量：7 台（正常5 用2 备）3）循环水泵参数：（表一）4）配套电机参数：1-4#循环水泵电动机参数（表二）：5-7#循环水泵电动机参数（表三）：5）发电机组电价：上网电价：0.25元/kW·h6）发电机全年工作时间：7000h2、工频状态下的年耗电量计算：P g：电动机总功率；I：电动机输入电流；η：电动机效率；U：电动机输入电压；cosφ：功率因子。
计算公式：P g=3×U×I×cosφ×η…①电动机在工频状态下，各负荷电动机实际功耗计算值见下表。
C g：年耗电量值；T：年运行时间；δ：单负荷运行时间百分比。
累计年耗电量公式：C g= T×∑（P g×δ）…②C g=7391154.12kW·h因此，采用工频运行时，每年循环水泵耗电量约为739.12万度电。
3、变频状态下的年耗电量计算：电动机在变频状态下，各负荷电动机实际功耗计算值见下表。
C b：年耗电量值；T：年运行时间；δ：单负荷运行时间百分比。
累计年耗电量公式：C b= T×∑（P b×δ）…②C b =5692945.44kW·h因此，采用工频运行时，每年循环水泵耗电量约为569.29万度电。
4、节能计算：年节电量：ΔC= C g－C b = 739.12－569.29= 169.83万kW·h节电率：（ΔC/C g）×100% =（169.83 / 739.12）×100% =22.98%2、3号循环水泵经变频改造（一拖二）后，预计每年可节约169.83万度，折合发电成本：169.83×0.25=42.46万元。
水泵设备的节能量计算方法(含公式)
水泵设备的节能量计算方法(含公式) 根据水泵系统节能技术改造特征，选择合适的计算方法计算水泵系统节能量。
1、用于流体输送的泵类系统节能量计算1.1负荷恒定工况用于流体输送泵类系统节能量计算本计算适用于但不仅限于以下几种情况：——采用高效电机更换现有电动机;——采用高效泵更换现有泵；——选用在高效区工作的泵(更换泵或更换叶轮)。
1.1.1基准期泵类系统单位流量电耗按式⑴计算：w1=p1∕η .. (1)式中：W1——基准期泵类系统单位流量电耗，单位为千瓦时每立方米(kWh∕m3)；P.——基准期泵类系统电动机输入平均功率，单位为千瓦(kW)；F1一一基准期泵类系统平均流量，单位为立方米每小时(m3∕h)。
1.1.2统计报告期泵类系统单位流量电耗按式⑵计算：W 2=P2ZEi (2)式中：——统计报告期泵类系统单位流量电耗，单位为千瓦时每立方W2米(kWh∕m3)；P——统计报告期泵类系统电动机输入平均功率，单位为千瓦2(kW)；——统计报告期泵类系统平均系统流量，单位为立方米每小时F2(m7h)o1.1.3节能技术改造后泵类系统节能率按式(3)计算：ξi=(W1W2)/W1X1Oo% (3)式中：。
一一节能技术改造后泵类系统节能率。
1.1.4统计期负荷恒定工况用于流体输送泵类系统节能量按式⑷计算：Q i=PMIXTXk (4)式中：Q.——统计期泵类系统节能量，单位为吨标准煤(tee)；统计期泵类系统运行时间，单位为小时(h)；k——能源折标准煤系数。
12、负荷变化工况用于流体输送泵类系统节能量计算本计算适用于但不仅限于以下情况：——采用水泵无级调速定压控制节能技术。
1.2.1节能技术改造后泵类系统节能率按式⑸计算：42=(6-B)∕<χ1OO% ..... . (5)式中：&——节能技术改造后泵类系统节能率。
注1：由于工况变化，需要在所有典型工况时段内测量平均功率。
注2：应保证基准期和统计报告期内所用典型工况一一对应、完全相同的条件下进行节能量计算。
水泵变频控制节能改造方案
水泵变频控制节能改造方案水泵是一种用于输送水体的设备，广泛应用于工农业生产、城市供水、排水及消防等领域。
传统的水泵多采用恒速运行方式，存在能量浪费的问题。
而水泵变频控制技术则能够通过调整水泵的转速，达到节能的目的。
下面是一种水泵变频控制节能改造方案：1.方案介绍本方案主要通过安装水泵变频器，实现对水泵的变频控制，从而提高水泵的运行效率，降低能源消耗。
同时，还可以减少设备的维护成本，延长设备的使用寿命。
2.方案实施步骤（1）方案设计：根据实际情况选择适合的水泵变频器，并根据现有水泵的参数进行设计和校准。
（2）安装水泵变频器：将水泵变频器安装在现有的水泵系统中，确保与水泵、电源等设备连接正常。
（3）参数设置：根据实际运行需求，将水泵变频器的参数进行设置，包括最大频率、最小频率、加速时间、减速时间等。
（4）调试测试：对安装完毕的水泵变频器进行调试测试，确保其正常运行，并对参数进行调整优化。
（5）监控与维护：安装监控系统对水泵变频器进行实时监测，并进行定期的维护和检修，确保设备的正常运行。
3.实施效果（1）节能效果：水泵变频器可以根据需要，调整水泵的转速，从而减少能源消耗。
根据实际情况，节能效果可达到20%以上。
（2）运行平稳：水泵变频器可以实现平稳启动和停止，避免了传统水泵在启停过程中的冲击和压力波动，延长了设备的使用寿命。
（3）减少维护成本：变频控制可以减少水泵的启停次数和频率，降低了设备的维护成本，减少了维修次数。
（4）过载保护：水泵变频器具备过载保护功能，一旦水泵负荷过大，可以自动停机保护，避免设备损坏。
（5）流量调节：通过调整变频器的频率，可以实现水泵流量的调节，满足不同工况下的需求。
4.经济效益总结起来，水泵变频控制节能改造方案通过安装水泵变频器，实现对水泵运行的变频控制，从而提高水泵的运行效率，减少能源消耗，降低设备的维护成本。
这是一种经济实用的节能改造方案，具有较高的应用价值。
分析循环水泵变频改造前后的经济效益
分析循环水泵变频改造前后的经济效益摘要：文章根据循环水泵变频改造后，在不同冷却水温度与变负荷条件下，得到对应的最佳真空值，以此为依据使用不同的循环水泵组运行方式，在维持机组安全运行的基础上，大大提高机组经济性，按一年度机组负荷估算，单台循环水泵变频改造后每天节约用电7000kWh，平均节电率为13.9%，全年节省费用约50万元，经济效益显著。
关键词：循环水泵；节能改造技术；最佳真空目前，我国已经把节能战略提高到国民经济发展重要的位置中，水泵节能是我国重大节能领域的研究焦点。
根据我国节能发展组委会调查结果显示，我国没有改造的水泵产品整体效率相比起国外而言改造过的水泵产品整体效率下降12.22%～15.54。
水力模型的落后以及科研成果的不足等均导致了我国的水泵产品技术仍然停留在20世纪50/60年代。
上述种种均造成诸多水泵制造厂能源消耗较高而效率较为低下，进一步影响到了水泵的生产使用过程。
相关资料研究结果显示，一套水泵系统在终生使用过程中，其购置成本仅仅占总成本的4.55%～7.85%左右，但是在维修过程中，所占用的成本高达11.25%～16.14%左右，运行过程中电费成本占总成本的76.66%～86.36%。
从上述研究数据不难看出，广泛提高水泵系统的整体运行效率，能够提高整体经济效益且降低企业的成本。
1、技改进行的必要性在循环水系统中采用高压变频调速技术，根据机组负荷大小、不同季节的环境温度变化等因素，合理控制循环水流量维持凝汽器排汽压力的最佳真空度，主要可以在以下几个方面取到良好的效果：①提高机组运行效率，降低煤耗水平。
②降低循环水泵单耗，节约大量电能。
③降低冷却塔循环水蒸发量损失。
人们对于水泵节能的认识不够全面，会在一定程度上影响到水泵的节能效果。
出现上述情况的主要原因是：（1）水泵企业忽略了水泵的具体节能指标，重点考虑的知识产品是否能够满足企业的整体生产需求，重点关注的是价格高低问题；（2）水泵生产商对于经济利益的追求比较高，但是对于设备的节能型需求没有很好的进行研究；（3）选用较大容量的水泵导致水泵在低效率和高耗能的状态下运行，导致系统能耗被广泛提高，与此同时还出现电机过热问题。
循环水泵变频改造节能方案
智盛石油化工（惠州）有限公司循环水泵变频节能改造技术方案书智盛（惠州）石油化工有限公司一、水泵类设备的节能原理由流体传输设备水泵、风机的工作原理可知：水泵、风机的流量（风量）与其转速成正比；水泵、风机的压力（扬程）与其转速的平方成正比，而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）根据上述原理可知：降低水泵、风机的转速就，水泵、风机的功率可以下降得更多。
例如:将供电频率由50Hz降为45Hz，则P45/P50=(45/50)3=0.729，即P45=0.729P50（P为电机轴功率）；将供电频率由50Hz降为40Hz，则P40/P50=(40/50)3=0.512，即P40=0.512P50（P为电机轴功率）。
二、变频调速的基本原理及特性对于普通异步电机的无级调速，必须采用变频变压，同时进行的方法才能够实现，异步电机的调速下述公式，因此利用变频技术，调整电机的供电频率，使电机得到任意转速。
Ｎ＝６０ｆ（１－Ｓ）／ＰＮ：表示转速ｆ：表示频率Ｓ：表示滑差率Ｐ：表示电机极对数从电机的设计特性，如单纯改变频率，会造成严重的磁过饱和或转矩变软，根据电机转矩特性以下可知只要在频率Ｆ变化时，电压Ｖ跟踪变化，保持压频比Ｖ／Ｆ为常数，即可保证电机在变频调速的同时，保证恒转矩输出。
如图下图所示Ｍ＝Ｋ（Ｖ／Ｆ）2Ｍ：表示转矩Ｖ：表示电压Ｆ：表示频率Ｋ：为系数０F，（Ｎ）０ＮV/F关系转矩关系三、循环水泵工况目前有循环水泵2台，功率各为75KW ,其工作状况为：设备用水量小的时候，开一台循环水泵，一台冷却风机，此时设备用水量少，而水泵出水量远大于设备用水量，因此水泵无需全速运行就可满足设备用水量需求；在设备用水量大的时候，一台循环水泵供水量不够，必须开两台循环水泵和两台冷却风机，两台泵水量供水量远远超过设备用水量需求，因此存在着大量的电能白白的消耗掉了，鉴于以上工况，对现有的设备进行变频技术改造是非常有必要的，通过调节电机的转速达到节能的目的。
风机水泵压缩机变频调速控制节能与应用(含工频节流功率计算公式)
风机水泵负载变频调速节能原理相似定律：两台风机或水泵流动相似，在任一对应点上的统计和尺寸成比例，比值成相等，各对应角、叶片数相等，排挤系数、各种效率相等。
流量按照相似定律，由连续运动方程流量公式：φπηη⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=d D A vm vm vv v q流速公式： 60π⨯⨯=n D v m 式中：qv——体积流量，s m3；ηv——容积效率，实际容积效率约为0.95；A ——有效断面积（与轴面速度vm垂直的断面积），m²；D ——叶轮直径，m ； n ——叶片转速，r/mi n ； b ——叶片宽度，m ；vm——圆周速度，m/s ；φ——排挤系数，表示叶片厚度使有效面积减少的程度，约为0.75～0.95；按照电机学的基本原理，交流异步电动机转速公式： p f s n ⨯⨯-=60)1( 式中： s ——滑差； P ——电机极对数； f ——电机运行频率。
流量、转速和频率关系式：φππφππηη⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⇒d D p f s D d D n D v v v q 6060)1(60f n q v∞∞⇒ 可见流量和转速的一次方成正比，和频率的一次方成正比。
扬程按照流体力学定律，扬程公式：²21v m H ⨯⨯=ρ扬程、转速和频率关系式：²²21216060)1(6022f n H H p f s D n D ∞∞⇒⨯⨯=⨯⨯=⇒⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯ππρρ 可见扬程和转速的二次方成正比，和频率的二次方成正比。
式中：H ——水泵或风机的扬程，m ；功率风机水泵的有效功率：每秒钟流体经风机水泵获得的能量。
水泵：H g q Pve⨯⨯⨯=ρ或 风机：P qP ve⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⇒⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=6060)1(6022216060)1(2160πηπηρφππρρφππρp f s D n D P d D p fs D g d D n D g vv e fnPe33∞∞⇒可见有效功率和转速的三次方成正比，和频率的三次方成正比。
南钢高压变频改造节能估算方案.
南钢高压变频改造节能估算方案1. #1#2冲渣水泵电机功率355KW 电压等级6KV额定电流42．4A 额定转速1480r/m功率因素0.86 风量/流量（m3/h）1800实际电流36A 出口压力（MP）0．32两台水泵给#1高炉供水。
在出铁期间运行，一般出铁时间约60分钟；出完铁，中间间隔20—30分钟，停泵。
如此循环。
正常一运一备，轮流启停。
节能预算：①．在没使用高压变频器之前，冲渣水泵电机每小时所用电能为：Pe=1.732Ue Ie cosφη →η==1.732Ui Ii cosφη===301.4KW②．如果使用高压变频器，冲渣水泵电机每小时所用电能为：===188.3KW=-=301.4-188.3=113.1KW③．节电率：100%=100%=37.5%年节约电能：36524=6.6KW.H年节约电费：6.6KW.H0.52元/KW.H=3.432元2. #3#4冲渣水泵电机参数电机功率360KW 电压等级6KV额定电流42A 额定转速1480r/m功率因素0.86 风量/流量（m3/h）1500实际电流33A 出口压力（MP）0．4两台水泵给#3高炉供水。
在出铁期间运行，一般出铁时间约60分钟；出完铁，中间间隔20—30分钟，停泵。
如此循环。
正常一运一备，轮流启停。
节能预算：①．在没使用高压变频器之前，冲渣水泵电机每小时所用电能为：Pe=1.732Ue Ie cosφη →η==1.732Ui Ii cosφη===282.8KW②．如果使用高压变频器，冲渣水泵电机每小时所用电能为：===196.1KW=-=282.8-196.1=86.7KW③．节电率：100%=100%=30.6%年节约电能：36524=5.06KW.H年节约电费：5.06KW.H0.52元/KW.H=2.63元3. #5#6冲渣水泵电机参数电机功率355KW 电压等级6KV额定电流41.4A 额定转速1484r/m功率因素0.876 风量/流量（m3/h）1500实际电流37A 出口压力（MP）0．4两台水泵与#3和#4一样，也是给#3高炉供水。
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老泵站2-3、5-6两套循环水泵变频改造（一拖二）节能计算一、概况：
1-9号发电机组(燃煤)设计配有七台循环水泵，额定排量3056立升/秒、扬程为26.3 m，其中1-4号配用JRZ170/39-12型电动机，额定功率1000kW，额定电压6kV、额定电流120A，5-7号配用ДAД170/44-12型电动机，额定功率1100kW，额定电压6kV、额定电流138A，电机无调速装置，靠起停备用电动机来控制流量。
二、单套循环水泵变频改造（一拖二）节能计算：
1、循环水泵现场运行数据：
1）#1-9 发电机组容量：500 MW
2）配置循环水泵数量：7 台（正常5 用2 备）
3）循环水泵参数：（表一）
4）配套电机参数：
1-4#循环水泵电动机参数（表二）：
5-7#循环水泵电动机参数（表三）：
5）发电机组电价：
上网电价：0.25元/kW·h
6）发电机全年工作时间：7000h
2、工频状态下的年耗电量计算：
P g：电动机总功率；I：电动机输入电流；η：电动机效率；U：电动机输入电压；cos φ：功率因子。
计算公式：P g=3×U×I×cosφ×η…①
电动机在工频状态下，各负荷电动机实际功耗计算值见下表。
C g：年耗电量值；T：年运行时间；δ：单负荷运行时间百分比。
累计年耗电量公式：C g= T×∑（P g×δ）…②
C g=7391154.12kW·h
因此，采用工频运行时，每年循环水泵耗电量约为739.12万度电。
3、变频状态下的年耗电量计算：
电动机在变频状态下，各负荷电动机实际功耗计算值见下表。
C b：年耗电量值；T：年运行时间；δ：单负荷运行时间百分比。
累计年耗电量公式：C b= T×∑（P b×δ）…②
C b =5692945.44kW·h
因此，采用工频运行时，每年循环水泵耗电量约为569.29万度电。
4、节能计算：
年节电量：ΔC= C g－C b = 739.12－569.29= 169.83万kW·h
节电率：（ΔC/C g）×100% =（169.83 / 739.12）×100% =22.98%
2、3号循环水泵经变频改造（一拖二）后，预计每年可节约169.83万度，折合发电成本：169.83×0.25=42.46万元。
三、两套循环水泵变频改造（一拖二）节能计算：
年节电量：ΔC∑=2×ΔC=2×169.83=339.66万kW·h
2-3、5-6两套循环水泵经变频改造（一拖二）后，预计每年可节约339.66万度，折合发电成本：339.66×0.25=84.92万元。
四、结论
通过采用高压变频器（一拖二）对两台循环水泵进行变频改造，既能够起到降低厂用电率的目的。
而且，在系统的安全可靠性、设备维护量等方面具有良好的收益。