变频技术在钢厂循环水处理节能改造中的应用

C科技瓜变频技术在钢厂循环水处理节能改造中的应用袁显能(宝钢股份,上海市200949)摘婴本文利用水系的性能曲线,推导出了水泵变频调速的节能依据,定量分析了该技术的相对能耗水平,并通过一个典型的例子,说明了水泵变节能技术在钢厂循环水处理申的应用。[关键词]变频;节能;水泵;环水处理钢厂循环水处理就是为了减少钢铁治炼过程中对水资源的消耗和N2=N×(o/n34)污染,将使用过的各种水介质经过加药、沉淀等过程进行处理后,利用式中:n为工况a点的转速,n为工况c点的转速。水泵提供动力将水供给用户进行循环再利用。在循环水处理工艺中,除对于异步电机,同步转速n与频宰f成正比,两种工况下异步辕速了水质指标外,用户最为关注的就是出水压力和流量。循环水处理水泵均在同步转速附近,电机实际运行中转差很小且近似相等,故可近似认大多采用的是恒速异步电机来拖动,在实际运行中,一般是通过开大或为异步转逶也与频率成正比,故式(4)可变换为者是关小泵出口阀门的方法调节流量来满足用户的需求,当阀门调节还N/N=(/3不能满足生产要求时,就需要增加或是减少运行水泵数量,但是该方法该式表明,在这两种工况下,水泵消耗的电能与频率的三次方成正会造成大量的电能浪费。如果对这些泵进行节能改造,利用目前已经成比。变频方式拉制水泵后,白于流量减少,频率降低,同时水泵清耗的熟的变频技术及相应设备同时改变电源电压和频率来控制电机转速,就功率三次方于频率的速率快速降低能够大大减少电能肖耗。下面具体分析。2)式和(5)式利用水泵运行特性从理论上证明了变频调速水泵的节能效果,是我们进行节能改造的依据。有了以上结论,我们可以对生产现场中的水泵采用变频调速后的节能情况进行分析在宝钢罗泾炼钢水处理作业区,有一组恒速泵(一用一备)是将澈流池水抽回来处理后供炼钢厂连铸机喷淋用。其工艺图如下:水泵流限程战线段设原来水泵运行于上图a点,现在我们利用上图定性分析阀门了平关闭过程水泵运行状态的变化。如果仅仅通过减少阀门开度来得到所需妥的流量,流量由Q1减小到Q3,同时H将显著增大,由H增大到H。,阀门开度减少导致管路的摩擦阻力增大,此时管路曲线变的更陡由P201泵流程图R1移到R2,水泵运行点沿着原性能曲线由a点移动到b点。如果采用该泵电机为132XW,一台泵的正常流量是1100MPH,通常需妥变频器控制水泵来调节流量,由于管路系统没有发生变化,則运行点会的渡量大概为70MH左右,目前的操作控制方式是当流量需婆变化沿若管路曲线R移动,当流量达到Q2时,水泵运行于上图c点。现在时,通过调节回流阀的开度来实现,这种运行方式将会浪费大量的电我们利用公式定量计算在以上三种情况下,相对耗能水平。能。由于系统对该泵出口压力没有要求,量即可,因此可以采用根据离心泵的特性曲线公式变频调速的方法进行节能改造,让该泵运行在任压力低流量的节能工N=ROH/102 n况。由于渡量与转速成正比,频宰与转速成正比,故频率与流量成正式中:N水泵使用工况轴功率(kw比,囚北根据式(3)变频改选后该泵的正常运行频率为Q使用工况点的流量mysf=fxoo=50×[0o1100)=312HzH使用工况点的扬程(m根据式(5),我们可以做如下计算R输出介质单位体积重量kg/m7NN=(31H50Hz)0238n—使用工况点的泵效率(%即:水泵以31Hz运行时的能耗只有工频运行时238%运行在b、c两点水泵的轴功率分别为水泵节电率=(1-0238×100%=762%N,=RO2H102 n根据以上结论,该泵进行变频改造后,消耗的功率由132KW减少N=RQ2H』102n为314KW,节电1006KW,耗能水平大幅下降。节能效果图如下所在实际调节过程中,流量调节范围并不大,因此η变化也不大,示为便于分析,假设水泵在运行状况变化过程中,运行效率维持不变,则b、c两点功率之比为N/N=HJH该式表明,这两种工况下,水泵所消耗的功率与扬程成正比。由于H。>H故N>N,也就是说,用阀门增加管网阻力的方式控制流量时,将会比使用变频控制多消耗功率。中国煤化工下面我们来讨论a、c两种工况下相对能耗水平。由理论可知:当采用变频控制时,管路曲线不变,流量Q与转速n成正比,扬程H与CNMHG→b转速n的平方成正比,轴功率P与转速n的立方成正比,即水泵流量游Q,=O,x n, /nJ3)年3月【」