全三元水泵節(jié)能技術(shù)課件

1、全三元水泵節(jié)能技術(shù)應(yīng)用上海國(guó)立節(jié)能環(huán)保工程科技有限公司 技術(shù)總監(jiān)上 海 理 工 大 學(xué) 水 泵 研 究 所 副 所 長(zhǎng)程云章 博士一、公司簡(jiǎn)介 上海國(guó)立節(jié)能環(huán)保工程科技有限公司是一家專業(yè)從事節(jié)電、節(jié)水等節(jié)能項(xiàng)目及產(chǎn)品的研究開發(fā)、銷售和技術(shù)服務(wù)的公司。公司以提高企業(yè)、團(tuán)體節(jié)能、環(huán)保水平，為用戶降低能耗提高效益為己任；全面開發(fā)應(yīng)用具有世界先進(jìn)水平的節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品，終身服務(wù)于我們的客戶。二、為什么選擇水泵節(jié)能 進(jìn)入“十五”以后，我國(guó)能源消費(fèi)速度開始加快，并且逐步超過(guò)同期國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的 增長(zhǎng)速度，能源利用效率開始逐年下降，能源消費(fèi)需求快速上升。2006年上半年的實(shí)際情況是：GDP增長(zhǎng)10.9%的同時(shí)，

2、煤、電同比分別增長(zhǎng)了12.8%和12%，全國(guó)萬(wàn)元GDP能耗同比上升0.8%。全年的節(jié)能形勢(shì)也不容樂觀。能源效率下降的勢(shì)頭在2006年沒有得到根本扭轉(zhuǎn)，若2006年全年單位GDP能源消耗高于2005年，意味著“十一五”期間單位GDP能源消耗降低20%的目標(biāo)必須在4年內(nèi)完成，每年要降低5.4%。“十一五”期間完成節(jié)能降耗20%的目標(biāo)任務(wù)十分艱巨。節(jié)能問(wèn)題對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國(guó)家安全的重要性是不言而喻的。1、目前的形勢(shì)2、如何讓國(guó)家節(jié)能與企業(yè)利益并存 企業(yè)需要發(fā)展,國(guó)家需要節(jié)能。水泵、風(fēng)機(jī)是工業(yè)領(lǐng)域中最為廣泛的必不可缺的基礎(chǔ)性設(shè)備。據(jù)國(guó)家權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)，水泵能耗占電力能源消耗的36%。在大多數(shù)生產(chǎn)廠家中水

3、泵、風(fēng)機(jī)的能源消耗占全部能源消耗的15%55%。根據(jù)泵類行業(yè)特性，絕大多數(shù)的泵系統(tǒng)，無(wú)論其新或舊，都無(wú)法與廠家的實(shí)際使用工況相匹配；并且由于普通一元葉輪存在射流尾跡的影響，水泵、風(fēng)機(jī)的實(shí)際效率明顯較低。針對(duì)這點(diǎn)，全三元流葉輪改造可以明顯提高泵效率，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。用泵企業(yè)提高水泵自身的使用效率，從根本上降低能耗不僅僅只是一次節(jié)能改造，更是為國(guó)家節(jié)能事業(yè)出一份國(guó)人應(yīng)盡的力量。三、常用的水泵節(jié)能方法 1、 切割葉輪方案：水泵制造廠或用戶對(duì)在用泵不符合使用要求時(shí)，可以采用的方式只有切割葉輪；或整體更換新泵。切割葉輪是對(duì)流量、揚(yáng)程都減小時(shí)使用的方法，此時(shí)電機(jī)功率會(huì)減小，人們往往以為這樣是節(jié)能了

4、；但要知道由于流量的減小，單耗（噸水電耗）不但不減，反而還會(huì)增加，因此水泵自身的水力效率是下降的。換裝新泵，由于管路、底座甚至電路、電機(jī)都要改變，不但周期長(zhǎng)，投資大，不是萬(wàn)不得已是不宜采用的。特別是對(duì)于要求泵揚(yáng)程減小，流量增大；或揚(yáng)程、流量都在電機(jī)的功率許可條件下一起增大的情況，切割葉輪是無(wú)法應(yīng)用的。 2、 變頻調(diào)速方案：它是在降低頻率，因而降低電機(jī)轉(zhuǎn)速（即泵轉(zhuǎn)速），使泵的揚(yáng)程下降，流量也下降。變頻調(diào)速減小了閥門的節(jié)流損失；因而減小了電機(jī)功率損耗，是一種節(jié)能措施；但如果泵的運(yùn)行工況是穩(wěn)定的（壓力、流量穩(wěn)定），變頻調(diào)速方案就不可取。只有針對(duì)工況變化頻繁或較頻繁的水泵采用變頻調(diào)速才是可取的。 四、

5、為什么選擇全三元 全三元水泵節(jié)能技術(shù)：傳統(tǒng)葉輪設(shè)計(jì)采用的速度系數(shù)法、相似換算法等是基于水泵內(nèi)部流動(dòng)一維和準(zhǔn)一維的假設(shè)條件下的經(jīng)驗(yàn)方法，具有相當(dāng)?shù)木窒扌院碗S機(jī)性。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及和商業(yè)化的CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）軟件的成熟，在葉輪設(shè)計(jì)階段通過(guò)進(jìn)行CFD分析，了解葉輪流場(chǎng)分布情況，對(duì)葉輪的設(shè)計(jì)進(jìn)行理論評(píng)價(jià)和修正，提高了設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)工作效率。因此采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法同CFD流場(chǎng)分析相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，已經(jīng)成為葉輪設(shè)計(jì)的主要方法，正廣泛應(yīng)用于流體機(jī)械的葉輪設(shè)計(jì)過(guò)程中。葉輪內(nèi)部流場(chǎng)分析計(jì)算方法的發(fā)展可以分成兩個(gè)階段，以理想流體力學(xué)模型為基礎(chǔ)的早期階段和以粘性流體力學(xué)模型為基礎(chǔ)的當(dāng)前階段。 五十年

6、代吳仲華教授提出的”葉輪機(jī)械三元流動(dòng)“理論，七十年代后被廣泛的應(yīng)用于航空燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)和研究，也稱為吳氏理論或兩類流面理論。 吳氏理論是建立在理想流體“忽略流體粘性”假設(shè)的基礎(chǔ)之上，對(duì)由于粘性作用引起的流體效應(yīng)無(wú)法在計(jì)算中直接反映出來(lái)，如粘性引起的分離流動(dòng)、葉片尾跡等現(xiàn)象。因此在粘性效應(yīng)比較顯著的離心式葉輪中，采用吳氏理論的計(jì)算結(jié)果往往與實(shí)際流動(dòng)情況偏差較大。 為解決這類問(wèn)題，擴(kuò)大吳氏理論的應(yīng)用范圍，使計(jì)算結(jié)果更符合實(shí)際，70年代起，在吳氏理論的基礎(chǔ)上，提出了多種修正方法來(lái)反映離心葉輪內(nèi)流動(dòng)真實(shí)情況，其中比較成功的有含“射流-尾跡模型”的三元流動(dòng)計(jì)算方法。1、以理想流體力學(xué)模型為基礎(chǔ)的“兩類流面

7、”理論階段。2、以粘流體力學(xué)模型為基礎(chǔ)的“全三元流動(dòng)”理論階段 上世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的深入， CFD科技在理論和應(yīng)用上也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，最典型的標(biāo)志是（1）采用全 三元粘性流體力學(xué)模型；（2）求解控制方程組的離散方法有更多的選擇， 特 別是廣泛采用適合工廠應(yīng)用的有限體積法；（3）可以提高計(jì)算收斂速度 的多重網(wǎng)格發(fā)的成熟和應(yīng)用；（4）成熟的網(wǎng)格劃分技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等 等。 葉輪是水泵的心臟,它決定了泵的揚(yáng)程、效率的絕大部分，不是工況與設(shè)計(jì)值差異極大的情況，泵體的影響總是較小的。對(duì)于在用泵，結(jié)合其在用的流量、揚(yáng)程及泵體，設(shè)計(jì)出可互換的高效率三元流葉輪，換裝于原

8、泵內(nèi)。這是最簡(jiǎn)捷、見效最快的技改方式。 改造泵葉輪與采用變頻調(diào)速并不能互相取代。即使采用了變頻調(diào)速，但是提高泵效率的問(wèn)題仍然存在。仍可使用改造泵葉輪（全三元改造）技術(shù)，提高節(jié)能的效果。 綜上所述，對(duì)在用泵，應(yīng)用全三元流動(dòng)理論設(shè)計(jì)高效率可互換的葉輪，無(wú)論對(duì)工頻泵或變頻泵都是行之有效的節(jié)能技改方案。其投入產(chǎn)出比最優(yōu)。 3、葉輪的實(shí)際使用與全三元的結(jié)合五、全三元技術(shù)改造項(xiàng)目實(shí)施方法 1、 根據(jù)用戶水泵實(shí)際運(yùn)行工況，以完全滿足用戶實(shí)際運(yùn)行需要為前提；使用全三元設(shè)計(jì)軟件，重新設(shè)計(jì)、鑄造加工可互換的高效率全三元葉輪，換裝于原設(shè)備殼體內(nèi)。不動(dòng)設(shè)備基礎(chǔ)、電機(jī)、管路等，施工簡(jiǎn)單，見效快。 合同能源管理（EMC）

9、：根據(jù)合同能源管理方式，技術(shù)改造的成本將完全由本公司承擔(dān)；或用戶承擔(dān)10%。 改造完成后，用戶將在三年內(nèi)由節(jié)能改造產(chǎn)生的節(jié)能效益中按一定的比例分成給本公司。本公司獲得年月節(jié)能效益的80%，用戶獲得年月節(jié)能效益的20%。 2、 付款方式：用戶每月將實(shí)際節(jié)能效益金額按合同比例，在每月交納電費(fèi)時(shí)一并匯入本公司帳戶。上海某化纖有限公司循環(huán)、冷卻水系統(tǒng)節(jié)能改造： 公司自1994建廠投產(chǎn)以來(lái)，現(xiàn)已經(jīng)發(fā)展成擁有員工520名，年產(chǎn)值達(dá)22億元，利稅達(dá)5000萬(wàn)元的上?；w行業(yè)發(fā)展版塊的龍頭企業(yè)。 該公司循環(huán)、冷卻水系統(tǒng)有12Sh6B型循環(huán)水泵5臺(tái)，開3臺(tái)、備用2臺(tái)，全天24小時(shí)運(yùn)行；250S65A型冷卻水泵3

10、臺(tái)，開2臺(tái)、備用1臺(tái)，全天24小時(shí)運(yùn)行。經(jīng)本公司派員實(shí)際檢測(cè)，均有較大節(jié)能潛力。六、案例概述 公司水泵間 原型葉輪 新型葉輪該公司以合同能源管理方式實(shí)施了節(jié)能改造：1、12Sh-6B，電機(jī)功率225kW A）方案一：葉輪改造結(jié)果（適用于三分之二春秋季、冬季）： 流量726m3/h，壓力0.54MPa，電機(jī)電流257A。 機(jī)組效率由原來(lái)的50.15%提高至70.44%，提高20.29%； 電機(jī)實(shí)際功率由原來(lái)的233.6kW降低至145.8kW，減少87.8kW； 每天節(jié)電2107.2kWh。B）方案二：葉輪改造結(jié)果（適用于三分之一春秋季、夏季）： 流量820m3/H，壓力0.57MPa，電機(jī)電流

11、340A。 機(jī)組效率由原來(lái)的50.15%提高至62.88%，提高12.73%； 電機(jī)實(shí)際功率由原來(lái)的233.6kW降低至198.9kW，減少34.7kW； 每天節(jié)電832.8kWh。 改造后：流量486m3/h，壓力0.282MPa，電機(jī)電流105A。機(jī)組效率由原來(lái)的44.65%提高至60.04%，提高15.39%；電機(jī)實(shí)際功率由原來(lái)的88.9kW降低至62.2kW，減少26.7kW；每天節(jié)電：640.8 kWh。 說(shuō)明：三分之二春秋季、冬季為189天（210天*0.9運(yùn)轉(zhuǎn)率）； 三分之一春秋季、夏季為140天（155天*0.9運(yùn)轉(zhuǎn)率）。 A、（2107.2kWh*3臺(tái)*189天+640.8kWh*2臺(tái)*189天)= (1194782.4kWh+242222.4kWh)=1437004.8 kWh B 、(832.8kWh*3臺(tái)*140天+640.8kWh*2臺(tái)*140