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      分體式電磁流量計

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      工業分體式電磁流量計的水錄節能技術改造

      來源:www.gyk39.com作者:發表時間:2019-10-23 14:28:05

      [摘要]基于某多晶硅廠工業分體式電磁流量計水泵的運行現狀及耗能分析,發現系統能耗過高的原因是水泵實際運行區間嚴重偏離高效運行區間、葉輪出現汽蝕損害以及部分水泵出口閥門未全開。在滿足生產需要、盡可能利舊以及不影響生產工作的前提下,通過對當前系統的精確檢測和分析,從參數、型號和葉輪材質等方面確定了適合系統的髙效節能水泵。技術改造后,水泵運行狀況良好,經濟效益和節能環保效益顯著提高
      0前言
      隨著我國工業發展速度不斷加快、經濟快速增長的同時,工業企業的能耗問題也隨之顯現。為了確保我國工業產業的可持續發展,必須采取合理可行的措施去降低能耗。節能降耗對于一個企業的發展是至關重要的,企業開展生產的目的就是為了獲得最大利潤,而節能降耗能夠減少企業用于生產中的能源,從而減少生產成本[I]。工業分體式電磁流量計在工礦企業運行中,占據較大的生產運行成本,且存在不同程度上的能耗浪費,增加了企業的成本。本文對某多晶硅廠的三期循環水泵的節能技術改造、降低能耗的實施案例進行了闡述。
      1分體式電磁流量計水泵生產現狀
      1.1分體式電磁流量計的基本情況
      某多晶硅廠三期低壓分體式電磁流量計的增壓泵在正常情況下有3臺運行,設在三期循環水泵房的低壓循環水泵將三期冷水池內的軟化水加壓供往原料車間、動力車間、熱能車間、還原車間等,回水進入三期冷卻塔降溫后流人三期冷水池。水泵及其配套電機的運行參數見表1在正常情況下,該分體式電磁流量計的母管壓力要求控制在0.4~0.55MPa,運行時一般保持在0.4~0.45MPa。在現場,經過使用專業儀器檢測,分體式電磁流量計的母管流量約為5000曠/h,母管壓力為0.46MPa,通過查閱近一年的運行數據表,此兩項數值相20191023160620.jpg對較為平穩。3臺水泵的運行功率分別為398.98kW、391.55kW和397.77kW,水泵出口蝶閥開度分別約為90。、65。和80°。
      1.2分體式電磁流量計水泵耗能分析
      1.2.1水泵實際運行區間嚴重偏離高效運行區間
      通過查閱KPS75-250水泵的性能曲線圖可知,在揚程為71~76m、流量為1200-1500曠/h時,是該水泵工作的高效運行區間(η;;::85%)。根據崗位員工抄錄上位機顯示的數值記錄,計算出水泵的實際工作揚程均值為50m、流量均值約1800曠/h。此時,水泵的實際運行效率低至60%左右,即水泵實際運行區間嚴重偏離高效運行區間,這是水泵能耗高、效率低的最根本的原因。因此,只有提高水泵的實際工作效率,才能達到節能效果。
      1.2.2葉輪出現汽蝕損害
      水泵的葉輪材質為球磨鑄鐵,經過前期對水泵解體檢查發現,葉輪出現了汽蝕損害,而且表面粗糙,并伴有局部穿孔的情況。這在一定程度上降低了水泵的效率,增加了能耗。另外,經現場觀察,由于葉輪汽蝕的原因,導致泵腔內的噪聲及震動偏大。
      1.2.3部分水泵出口閥門未全開
      部分水泵出口閥門未全開,有局部損失,會造成能量的損耗。這說明水泵在運行時出現了流量大而需求量小,需要通過調控閥門來達到滿足生產的情況。這種情況可以理解為“大馬拉小車”,從而使能耗增加。
      2節能改造方案
      2.1設備節能技術改造的要求
      對設備進行節能技術改造,必須滿足三個條件:
      1)滿足生產需要,即改造前、后系統各種參數應一致。
      2)盡量降低改造項目的成本,能利舊的設備要利舊。
      3)改造實施過程應不影響生產工作。
      2.2技改水泵的選擇
      2.2.1選擇高效節能型水泵
      通過分體式電磁流量計水泵的耗能分析可以看出,提高水泵的效率是節能的關鍵。我國水泵生產企業技術水平參差不齊,技術水平較低的水泵從根本上效率就偏低,選擇這種水泵顯然滿足不了節能的需求。經過考察了解,公司原使用的產品即為高效節能水泵,KPS型部分產品離心泵獲得了節能產品認證,并己被列入《節能機電設備(產品)推薦目錄》[2],因此,繼續使用該公司生產的水泵作為技改水泵。
      2.2.2確定技改水泵參數
      如果原系統流量計顯示值與真實值相比偏高,依據原流量計數值進行分析定制水泵,則定制的水泵依然會存在不能在高效區運行的問題,節能效果打折扣;如果原流量計顯示值與真實值相比偏低,則會導致定制水泵因出水量小而無法滿足生產需求的問題,節能改造失敗。所以,為了精準確定水泵的流量、揚程等參數,應“拋棄”原系統自帶的壓力、流量等檢測儀器顯示值,避免因這些檢測儀器年久失修帶來的誤差影響參數的確定。
      本項目中,原檢測儀器顯示的流量均值為1800曠/h,與現場實測流量數據均值有一定的誤差,故應采用校驗準確的檢測儀器復核當前運行的工況參數,以準確判斷引起高能耗的各種原因,找到最佳工況點,提出最佳匹配方案[3-4]。然后通過整改不利因素,按最佳運行工況參數“量身定做”適合系統的高效節能水泵產品,替換目前系統中嚴重偏離高效運行區間的水泵,消除因系統配置不合理引起的高能耗,達到最佳節能效果。
      根據實際的運行工況(母管壓力0.46MPa、母管流量5000m3/h、水泵情況)以及確保系統有一定富裕量,確定技改水泵的參數為:流量1700曠/h,揚程47m0
      2.2.3確定技改水泵型號
      根據已確定水泵的參數,并查閱泵生產企業提供的選型手冊(圖1),可供選擇的泵型號有2種:KPS50-350、KPSl15-500。由圖1可知,KPS50-350水泵的轉速為1480r/min,KPSl15-500的轉速為980r/mino原水泵的配套電機轉速為1480r/min,從降低改造項目的成本,能利舊的設備要利舊的原則考慮,盡量利用原電機,原電機轉速與功率均可以滿足KPS50-350水泵運行使用要求,故最終選擇KPS50-350水泵作為技改水泵。
      20191023160630.jpg
      2.2.4確定技改水泵葉輪的材質
      原水泵葉輪的材質為球墨鑄鐵,鑄鐵材料的晶粒結構不夠致密,抗應力腐蝕能力不強,在發生汽蝕的情況下,容易快速形成汽蝕破壞,因此,技改水泵不再選用球墨鑄鐵葉輪,以避免發生汽蝕對設備及后續節能帶來的問題。抗汽蝕能力隨材料硬度的增加而增加,但為了達到較好的耐汽蝕性能,除硬度外,還要求材料具有一定的延伸性、均勻的組織成分、較細密的晶粒、光滑的表面和較高的耐腐蝕性能。適合這方面的材料很多,有Co-W硬質合金、青銅合金、不銹鋼、雙相不銹鋼等[5-6]。經與水泵生產廠家技術人員的溝通和探討,確定葉輪采用雙相不銹鋼材質。雙相不銹鋼是目前合金元素含量較低、耐應力腐蝕的鋼種,抗汽蝕能力極強。
      2.3節能改造需要注意的其他細節
      1)因電機利舊、水泵型號變化,原配套的聯軸器已不能使用,應根據原電機、技改水泵的實際情況定制適配的聯軸器。
      2)因原水泵與技改水泵相比尺寸發生變化,技改水泵的基礎、進出口法蘭、異徑管等在改造工作實施前應提前確認,避免因物資準備不充分影響技改的實施。
      3)在改造實施前,應測試水泵進出口管道上的閱門密封性能是否良好。如閥門密封性能差,造成泄漏量大,就會影響技改水泵的更換工作。如出現這種情況,應提前做好補救工作,如在閥門后加裝盲板。
      4)為了精確計算節能效果,可在技改前對水泵增加單獨的電力計量設施,計算出技改前后的水泵功率,以方便對比。
      3節能改造效果
      通過逐臺改造的方法,拆除原有水泵,替換成技改水泵。安裝完成l臺即調試運行l臺,最終在12天內,完成了3臺水泵的節能改造工作。改造完成后,3臺水泵的出口閥門全開,系統的母管壓力在0.43田0.48MPa、流量在4900-5200曠/h區間運行,可以滿足生產使用。另外,相比于原水泵,技改水泵的震動更小、噪聲更低,運行狀況明顯改善。分體式電磁流量計水泵改造前后的功率和節電率見表2。
      1)經濟效益。由表2可知,節能改造后,循環中,母管壓力、母管流量、運行功率需要采用專業的水系統水泵每小時節電量為368.41kWh,按照年運檢測設備檢測。行8000K電費0.5元/kWh計算,年節電收益為3)對影響節能的制約點,應逐個分析,制定相147.4萬元,經濟收益顯著。應的措施進行消除。表Z水泵改造前后
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      2)環保效益。根據國家發改委的數據,每生產10000kWh電消耗標煤3.6t,排放二氧化碳9.59t[7]。根據表2,技術改造后可節省標煤約1061νa,減少二氧化碳排放量約2826t/a。
      4結論
      1)水泵的實際運行流量、壓力與水泵的額定值相比偏離較多,造成了效率低且耗能高。采用節能技術改造的水泵匹配現有系統,與系統原有水泵相比,大幅提高了運行效率,具有良好的節能效果。
      2)掌握分體式電磁流量計的真實情況是節能技改成功的前提和關鍵。這些情況包括分體式電磁流量計的流程、設備參數、母管壓力、母管流量、運行功率等。其中,母管壓力、母管流量、運行功率需要采用專業的檢測設備檢測。
      3)對影響節能的制約點,應逐個分析,制定相應的措施進行消除。
      4)雙相不銹鋼材質的葉輪抗汽蝕損害性能優良。水泵技改運行半年以后,對其中1臺水泵解體檢查發現,葉輪表面光滑完好,無損傷痕跡。
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