循环水节能方案汇总

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1、时代科仪循环水节能方案汇总北京时代科仪新能源科技有限公司目录前 言 3第一章 循环水节能的理论基础41.1 水泵分析理论41.2 系统运行分析理论51.2.1 热功率的传递公式51.2.2 水泵功率的表达式5第二章 阀门控制节能62.1 阀门控制节能的原理（智慧阀门）62.2 阀门控制节能的效果6第三章 变频节能63.1 变频节能的原理63.2 变频节能的改进7第四章 温差控制节能74.1 温差控制节能的原理74.2 温差控制节能的弊端7第五章 水泵参数改制节能85.1 水泵参数改制原理85.1.1 水泵扬程设计偏大85.1.2 水泵不能处于高效区间85.2 水泵参数改制的方法85.2.1 更

2、换水泵85.2.2 更换叶轮85.2.3 切削叶轮85.3 注意事项9第六章 冷却塔节能96.1 冷却塔节能原理96.2 冷却塔均水改造96.2.1 塔间均水96.2.2 塔内均水96.3 冷却塔改制96.3.1 延长填料96.3.2 更换风机106.4 高负压冷却塔106.5 冷却塔风扇变频106.6 启用备用冷却塔106.7 水轮风机106.8 冷却塔节能小结10第七章 节能的利器：循环水智能控制系统117.1 时代科仪循环水智能控制系统的原理117.2 时代科仪循环水智能控制系统的特点117.3 案例分析12第八章 复合式闭环冷却塔128.1 原理和特征128.2 技术特点128.3 应

3、用场合13第九章 循环水节能的其它技术方案139.1 分压供水139.2 管路优化139.3 清淤、整修、除垢13后 记13在工业企业、楼宇中央空调中，循环水的使用都相当普遍。循环水的主要功能在于将生 产设备、制冷设备的热量换出并释放，其工作的流程一般都不复杂，主要是先将冷水输送到 被冷却的设备，循环过程中将热量带出来，并输送到冷却塔散热，将水温降低之后收集到水 池中，如此不断循环，过程中蒸发的水量通过自动补水系统进行补充。在循环过程中，水泵 是动力设备，冷却塔是散热设备。水泵：提供循环的动力冷却塔及风机：使热量散发到空气中循环水系统在冶炼、化工、制药、电子、纺织等产业居于重要位置，耗电量较大

4、，在 中央空调等领域，其能耗也占据较大比重，研究循环水系统的节能对于企业和楼宇节电具有 较大意义。为了实现循环水节能，北京时代科仪新能源科技有限公司进行了6年的研究和实践。北 京时代科仪新能源科技有限公司成立于2010,总部和研发中心位于北京市海淀区中关村科 技园区上地信息产业基地。企业专注于节能产品的研发，是国家高新技术企业、国家软件企 业、国家创新基金资助企业、国家发改委备案的节能服务公司。企业以技术创新作为核心工作和发展动力，研制了多项国内外领先的独创节能技术，申 请发明专利6项，实用新型专利11项。公司涉及的节能产品主要包括：空压机系统节能、 循环冷却水系统节能、中央空调系统节能、电梯

5、节能、并网逆变器等。主要应用领域为：工 业企业节电、大型公建系统的节电，提供一站式综合节能服务。企业的主营业务为：节能方案研发、节能产品生产、节能工程实施、节能项目服务。公 司具有较强的节能项目实施经验，为中牧制药、英利集团、桐昆集团、香飘飘、宝洁、天能 电池、联合特钢、天津机场、外交部、湖州市政府大楼等实施了节能项目，效果显著。并为 清华大学、北京交通大学、中科院等高校和院所提供设备、技术服务，或具有合作关系。通 过数年的发展，公司具备丰富的节能项目经验和项目实施能力。企业成立以来，先后研制了电力并网逆变装置、空压机智能节能系统、循环冷却水智能 节能系统、大型离心设备智能节能系统、污水处理厂

6、综合节能系统等节能产品，并申报了相 关的专利和软件著作权。，在相关领域获得了一定的研究成果，具有相应资质，拥有独立知 识产权，既往项目业绩突出。本文将循环水节能相关技术进行小结和汇总，以供参考。第一章 循环水节能的理论基础循环水系统的能耗部件主要是水泵和冷却塔风机，此两项以及工艺、气候之间存在密切 的关联，因此分析难度较大。本章主要介绍基本理论，帮助对各种节能技术进行相应的分析。1.1水泵分析理论水泵主要的分析理论在于水泵的两条曲线，分别是性能曲线和效率曲线，由于水泵的真 实表现主要受到扬程影响，因此将性能曲线和效率曲线都以扬程为自变量绘出，如下所示：流量曲线效率曲线对于变速泵，遵循相似原理，

7、曲线如下所示:以上曲线，含有丰富的信息量，只要充分解读，就能够分析水泵的性能和节能潜力，北 京时代科仪的工程师就是采用以上曲线充分挖掘，实现了诸多节能方法的分析过程。1.2系统运行分析理论循环水系统的运行具有较多变量，如何准确、快捷分析其节能潜力？北京时代科仪的工 程师采用两个基本公式对循环水进行分析，获得主要的节能潜力数据：1.2.1热功率的传递公式循环冷却水的任务就是将热量带走并散发到空气中去，因此带走热量就是循环冷却水的 任务，带走的热量按照热功率来计算，那么热功率为：P=cQ TA其中P为热功率，C为水的比热（常数），Q为水的流量，T为出水和回水的温差，等A于进入冷却塔和流出冷却塔的温

8、差。此公式用于分析流量、温差的相互关系，并考虑气候对散热的影响，作为智能化控制的 基础理论。1.2.2水泵功率的表达式循环冷却水的代价主要是电能的消耗、水的消耗、清洗维护成本等。其中水泵电能消耗的为：p +/Qh/ n功耗其中P功耗为水泵的功耗，Q为流量，h为水泵的扬程，n为水泵的效率。功耗从这个表达式，我们可以分析减小功耗的途径是：充分利用或者减小流量Q,充分利用或者减小扬程h，提高泵的效率n。北京时代科仪的工程师通过以上表达式，对节能方法进行分析，以下进行初步解释：流量Q：由于Q与温差卫成反比，那么就应该保证合理的温差，根据气候变化进行准确的流量调节，还要保证冷却塔的散热能力，保证水流进入

9、冷却塔的均衡性，充分利用流量。扬程h：根据现场不同的特点，可以适当调节扬程h使得运行在最经济状态，对于系统 设计不合理的可进行改进，使得泵的入口存在较大扬程从而减少对扬程的需求，敞开阀门使 得扬程损失减小，有条件时可采用富裕扬程发电回收等。水泵效率n：水泵的效率与实际运行状况密切相关，不同工况下水泵的效率可能大幅变 动，针对现场实际情况修改水泵的设计或者进行精确的调节使得水泵运行在高效状态非常必 要。经过上述三个过程的优化，循环冷却水系统的实际功耗通常能够显著下降，部分的还可 实现节水、减少清洗等效果，但是不同现场的循环冷却水条件各不相同，经过分析后采取的 节能手段也不相同，工程师们致力于提供

10、一站式服务，综合手段减少循环冷却水的能耗。第二章 阀门控制节能循环水系统最简单的方法是采用阀门控制节能，本章进行简单叙述。2.1 阀门控制节能的原理（智慧阀门）循环水系统一般按照夏季最大水量需求而设计，在日常运行中，流量具有裕量。通过阀 门控制，减小水泵的输出流量，达到节能的目的。从水泵的性能曲线中查询，当水泵扬程增 大时，流量就会减小，流量减小的幅度大于扬程增大的幅度，从而水泵功耗下降。通过一套 自动控制系统，可以控制阀门的开度，实现流量、水温受控，这种具有自动控制能力的阀门 称为“智慧阀门”。2.2 阀门控制节能的效果阀门控制能够降低水泵的输出流量，但是同时会增大水泵的输出压力，水泵的功耗

11、下降 程度没有流量下降明显，其节能效果较为有限，由于阀门具有额外的能量损失，其节能效果 仅限于降低水泵功耗的部分，其主要作用在于避免水泵的超载。此种节能方式目前在化工等 现场仍然在大量使用，有必要更换成更佳的节能方式。第三章 变频节能变频节能的主要设备是变频器，对水泵进行降速运行，已经获得广泛应用。3.1 变频节能的原理北京时代科仪新能源科技有限公司的工程师通过水泵性能曲线分析变频节能的原理：为了实现低于水泵额定流量的一个实际流量，采用阀门控制势必增大水泵的输出扬程， 但是如果采用减速运行，则能在更低的扬程条件下输出该流量。在流量相同的情况下，扬程 下降非常明显，从而实现了水泵功率的大幅下降。

12、变频节能是一个进步，而至今用户仍然不 能完全掌握变频的特性，也未必能够将变频用好，仍然需要节能工作者的认真引导和服务。3.2变频节能的改进通常变频器只在一组水泵中的一台配置，实践证明，此种配置不能充分发挥变频器的 节能作用，也不能使得水泵运行在高效区间，因此这种方法存在改进的余地。理想的变频配 置应是：为每台运行的泵配置变频器，并且等速运行，具体原则可咨询北京时代科仪工程师。第四章温差控制节能温差控制是在变频节能基础上发展出来的，本章进行简述。4.1温差控制节能的原理根据热功率传递公式，如果温差增大，则对流量的需求减少。工程师们自然将温差作 为控制指标，通过保证温差来实现流量的限制，从而实现节

13、能。流量与温差成反比，在相当 多的场合，实现温差较低，通过适当拉大温差运行，能够显著降低流量需求，再采用变频器 控制水泵，降低流量的产生，从而实现节能。为了实现温差控制，一般在冷却塔或者表冷器的两端分别设立水温传感器，将温差测 量出来，并指定一个温差目标，通过流量控制实现温差恒定。4.2温差控制节能的弊端温差控制方式在变频器的基础上具备了基本的自控能力，但是，对于温差的指定未必 科学。例如：夏季某日的环境湿度极高，接近饱和，此时冷却塔无法将温差拉开，温差控制 系统为了增大温差，不断降低流量，导致热量难以散出，最终冷却水因温度过高而引起系统 跳车。从这个极端例子可见，温差控制是具有逻辑缺陷的，虽

14、然被写入教科书，但是仍然不 具备理论和逻辑上的正确性。北京时代科仪的工程师对温差控制的弊端进行了充分的分析，并给出了一种智能化温 差设置方案，弥补了这个缺陷，并应用在循环水智能控制系统中。第五章 水泵参数改制节能循环水系统一经设计，参数就会固定，而出厂参数往往不适合现场的真实需要，因此对 水泵参数进行改制就是一种节能手段。5.1 水泵参数改制原理5.1.1 水泵扬程设计偏大根据水泵性能曲线，假设水泵扬程配置偏大，则水泵容易出现流量过大，进而导致过载， 因此就采用阀门限制流量，同时水泵的输出压力提高，满足扬程匹配关系。由于阀门的阻碍 作用，带来了较大的能量损失。通过改制水泵，矫正扬程偏高的问题。

15、5.1.2 水泵不能处于高效区间某些现场水泵的扬程与实际背压不匹配，根据水泵效率曲线，当扬程不匹配时，水泵不 能处于高效区间，实际性能下降。通过改制水泵，使改制后的水泵扬程匹配程度提高，处于 高效区间。5.2 水泵参数改制的方法以上水泵参数改制，一般称为“高效泵”节能，其主要原理是提高水泵的实际运行效率， 并且改制后的泵力求在工艺上更加先进、高效，使泵本体获得节能效果，具体方法有：5.2.1 更换水泵测量现场具体运行环境和所需参数，重新设计、制造、更换水泵。5.2.2 更换叶轮保留原有泵壳，重新设计、制造、更换叶轮。5.2.3 切削叶轮对原有叶轮进行切割，更改直径、间隙参数，降低扬程和流量。5.3 注意事项以上各种泵改制的方法，其本质是降低泵的设计扬程，获得更好的实际运行效率。有 必要时，同时