浅谈冷冻水系统管道的改造与节能

【摘要】 本文主要介绍一开式冷冻水系统的回水管改造，将生产车间的回水从原来流回水池改为沿回水泵的管道流回冷冻站水池，这样就节省了P

4、P9二台回水泵；同时，冷冻站的二台冷冻水泵进行变频改造，将扬程从40M降为20M，为了保持流量不变，用大功率的7#泵变频代替3#泵，用3#、8#泵变频后并联代替8#泵，节能效果十分明显，节省了大量的电费。

【关键词】 冷冻水；水泵；变频；节能；

1.冷冻站流程图和参数

冷冻站有5台冷水机组，每台制冷量为800冷吨，生产时用2#、5#冷水机组，3#和8#冷冻泵。冷冻水流程图如图1所示，各水泵的参数如表1所示。

表1 冷冻站和生产车间水泵参数

设备名称 位置 流量（m3/h） 扬程（m） 功率（kw） 效率（%） 运行台数（台）

3～5#泵 同 上 245 48 55 77

6～8#泵 同 上 420 48 90 77

P2 同 上 30 50 7.5 1

P3 同 上 6 45 2.2 1

P6 同 上 42 50 11 1

P7 同 上 126 30 18.5 1

2.回水管道改造（生产车间）

2.1 停P

4、P9回水泵

2.2 管道改造

2.3 调试

2.4 停P1和P8

② 最初，运行中发现P8出口压力偏高，估计末端空调的实际用水量不大，便停掉一台P8，发现电流过大，泵体发热，说明超载运行，便放弃了这一作法。考虑另一方法，通过调节水泵出口阀门的开度来减少水量，关小阀门可减少水泵所消耗的功率。把二台并联的P8出水口阀门都关小50%，水泵发出尖锐的声音以及泵出口的管道剧烈振动，又不行，说明在小流量下偏离了工况点，使叶轮受到较大的径向力，才产生这现象。

管路经过改造，合并后估计管道末端的阻力增大，便试停一台P8，并联时电流60A，压力0.47MPa，停P8后电流比原来大2A，为62A，压力0.45MPa，泵体不发热，证明了原来的分析。检查几台空调机组的进出水温差都在5～7℃，而且温湿度都正常，又节省了一台P8。

3.变频改造（冷冻站）

冷冻站运行3#和8#冷冻泵即可满足流量平衡，由于3#、8#泵的扬程偏高，运行时冷水机组的冷冻水出水阀门仅开65%，水泵的扬程都消耗在关小的阀门上，故决定对3#、8#泵进行变频改造。通过比较，选择一个最节能的方案，把7#与3#泵对调，7#泵变频（以下称3'）代替3#泵，3#泵变频（以下称7'）和8#泵变频后（以下称8'）并联使用，扬程全部从48M降为20M。

3.1 比例定律

根据比例定律： ， ，

比例定律指出：流量与转速的一次方成正比，能头与转速的平方成正比，功率与转速的三次方成正比。由此可知，水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。当水泵的转速降低而管阻也随之降低，水泵的转速可通过调整频率至水泵的扬程能满足系统最大限度的需求，达到最节能的目的。运行中，水泵出口阀门、冷水机组冷冻水出口阀门都必须全开，阻力减少，管路特性曲线变得更加平坦，使流量增加。水泵一般运行频率在35～50Hz 之间， 系统总体效率基本不变。 3.2 7#泵变频的原理和变频计算

7#泵变频后扬程从48M降为20M，代替3#泵，则 ，n=936 r/min，频率为32Hz，水泵的电机功率估计为： ，变频器的效率为96%，则电机消耗的功率为 。变频器实际运行的数据为：频率35Hz，功率26KW。与理论计算基本吻合。

3.3 3#泵和8#泵变频的原理和变频计算

投入运行后，扬程和水流量都基本能够满足系统的需求，水量来回基本平衡。当水泵故障时，可投入原来的备用泵运行。

4.节能分析

4.1 管道改造的节能

节省了一台P

1、P8，以及P

4、P9，省电量如下：

22+37+22+37=118KW

4.2 3#、8#泵变频后的节能

变频前的耗电量：55+90=145KW

变频后的耗电量：26+42=68KW

节省的电量：145-68=77KW

4.3 合计节能

年运行小时数为5904小时，两项节约电量：

运行半年后，电表统计的数据为529590 KW・h，据此可推全年节约电量为1059180 KW・h，比理论计算小8%，说明理论计算是正确的。

4.4 初投资及回收期

管道改造费用6.9万元，二个变频器及线路改造费用8万元，水位监控系统1万，合计初投资为15.9万元。

回收期不足三个月。由于水泵运行台数减少，冷冻泵扬程降低，设备的故障率降低，实际的维护费用也大大降低，相应的回收期也更短。

5. 总结

经过一段时间的运行，生产车间与冷冻站的水量基本保持平衡；冷冻站3#、8#泵变频后冷水机组运行正常，管道压力稳定，进出水温差5～7℃，而且变频器实现了平滑的软启动，减少水泵的噪声及振动，减少对电网的冲击，大大降低设备的故障率，具有同步电压斜坡下降和电动机保护功能，使电动机更安全、可靠地运行。此系统节能效果显著，也节省了运营成本，提高了市场竞争力。