毕京涛

[摘 要]由于制氧机组要求连续运行，因此循环水系统必须不间断运行，年运行时间为8640小时。因此进行节能优化能够有效降低运行成本，创造可观的经济效益和社会效益。

中图分类号：TQ245.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0174-01

1 前言

莱芜天元气体有限公司现有制氧机组8台套、氧氮液化系统1套，其配套的循环水系统共有3套，分别为四五氧水泵房、六氧水泵房、九十氧水泵房。由于制氧机组要求连续运行，因此循环水系统必须不间断运行，年运行时间为8640小时。因此进行节能优化能够有效降低运行成本，创造可观的经济效益和社会效益。

2 技术改造内容

2.1 水泵输送系统节能优化

2.1.1 系统概况

（1）六氧循环水泵房系统概况

本冷却水系统泵房位于以地面为基准的地下标高-2米处，设型号为500S-59A冷却水泵3台（Q=1872m3/h，H=49m，N=400kW，n=970r/min，1#-3#；山东双轮），1-3#泵配电机型号为：Y400-7-6400kW；设型号为500S-59冷却泵6台（Q=2020m3/h，H=59m，N=450Kw，n=970r/min，4#-9#；山东双轮），4-8#泵配先电机厂生产的型号为：Y450-6-6450kW电机，9#泵配西安西玛电机厂生产的型号为：Y450-6-6450kW电机；相应配套的4组喷淋式冷冷却塔位于地面层（冷却能力：2500m3/h；配风机功率：30kW），冷却水最高供应点是上塔处约7.5m。冷却水主要供给三氧（5900Nm3/h氧气）、六氧（12000Nm3/h氧气）、七氧（21000Nm3/h氧气）八氧（21000Nm3/h氧气）设备空压机、氧压机、氮压机、膨胀机等设备冷却循环用。

（2）九十氧循环水泵房系统概况

本冷却循环水系统机房位于以地面为基准的地下标高-2.9m处，设型号500S-59A冷却泵6台（Q=1872T/h，H=49m，N=355kW，n=970r/min，1-6#泵）；配电机型号为：Y450-4-6355kW西安电机厂；设型号为500S-59A冷却泵2台（Q=1872T/h，H=49m，N=400kW，n=970r/min，7-8#泵）；配电机型号为：Y4505-6400kW西安西玛电机；配套的4组冷却塔（2500m3/h30kW喷淋式冷却方式）布置在地面1层；冷却循环水最高供应点标高7.5米。本冷却水主要提供九氧（21000Nm3/h氧气）、十氧（21000Nm3/h氧气）生产设备空压机、氧压机、氮压机、膨胀机等设备冷却循环用，外再加一组5台液化系统氮压机冷却循环用。

2.1.2 改造前运行情况及能耗分析

（1）六氧循环水泵房

本系统属于工艺冷却水系统，运行模式如下：

2台冷却水泵（三、六氧）+3台冷却水泵（七、八氧）+4组冷却塔+需冷却设备（空压机、氧压机、氮压机、膨胀机、空冷塔），年平均运行时间8640小时。

（2）九十氧循环水泵房

此系统属于工艺冷却水系统，运行模式如下：

4台冷却水泵（九氧、十氧、氧氮液化）+4组冷却塔+需冷却设备（空压机、氧压机、氮压机、膨胀机、空冷塔），年平均运行时间8640小时。

2.1.3 技术改造情况

（1）通过分析系统装置热负荷以及工艺特点，按经济供回水温差原则，判断流量的合理性，并确定合理流量，做到“装置侧合理用水、泵站侧合理供水”，降低水送能耗指标。水送能耗指标：每输送单位冷（热）量所耗的水泵功率。

（2）对换热器及冷却塔的热工性能进行评估，针对性选择提高冷却效果的改造方案，以确保经济供回水温差实现的可行性。

（3）运用计算机模拟技术分析管网水力节点平衡，寻找水力失衡原因，得到可实现的最优管网性能曲线，降低系统管网阻抗，提高管网运行效率。

（4）通过对泵房原有运行模式的工况分析，判断电机及水泵的实际运行效率是否高效，并结合装置侧所需的技术参数要求，提出最优的泵组搭配运行模式及运行参数，确定高效节能泵参数设计值，做好泵站优化设计。

（5）借助三元流理论，采用国外最先进的“CFD”仿真模拟技术，通过精确模拟，设计出最优化的水力模型，确保水泵泵性能可靠、运行稳定，并确保在各种运行模式下均处于高效运行。

（6）根据设计出的水利模型进行水泵的定制，更换部分原有的水泵，原有高压电机不做改动。水泵更换后原有的运行模式不变，完善相应的操作规程。原有系统的流量及压力均符合要求，提高了系统运行效率。

3 应用效果验证

3.1 水泵输送系统节能效果

（1）六氧循环水泵房

每年节省电量：

△P年=370kW×8640h=3196800kWh

（3）九十氧循环水泵房

每年节省电量：

△P年=399kW×8640h=3447360kWh

循环水系统总效益：

（3196800+3447360）kWh×0.72元/kWh=478万元

4 国内同类技术比较和技术创新点

水泵输送系统的节能优化与实践，创造性的采用了新技术，利用测量数据的精确计算，确定适合系统运行的相应设备。项目通过长时间的运行验证，设备运行可靠，设备技术性能大幅提升，能耗大大减少，创造了可观的经济效益和社会效益。相较于原系统，改造后的系统具有以下技术创新点：

（1）具有较高的抗汽蚀性能；

（2）减小了泵的转子重量，降低了泵组的径向力，提高了轴承寿命；

（3）增高了泵组的临界转速，泵运行更平稳，提高轴的抗疲劳强度；

（4）降低了转子运行挠度值，减少叶轮口环的磨损及功率损耗；

（5）减小了密封的磨损，延长了使用寿命；

（6）采用全三维立体设计，优化水力设计，提高叶轮效率；

（7）能加工到的叶轮表面全部采用机械加工，对叶轮流道采用精密铸造，全面提高叶轮光洁度，减小了水力损失。

（8）降低了水泵输送系统的能耗，节电率达到25%以上，创造了可观的经济效益及社会效益。

该项目整体技术水平达到国内先进水平，具有很强的实用性、可移植性，在本行业及其它相关行业均具有很高的推广应用价值。

5 结论

项目通过对原有系统的参数测量计算，采用了新技术进行改造，推動了相关技术的进步，提高了设备的稳定性，同时大大减少了能量的消耗，对促进企业深挖内潜、增加效益方面具有重要的推动作用，在行业内示范作用明显，具有广阔的推广前景。