1、热力站循环水泵替换节能改造方案（上海）有限公司目 录1 前言2 现有系统情况3 现场测试3-1 测试方法3-2 测试工具及分析软件3-3 测试过程3-4 测试结果4 测试结果分析5 建议方案和原有系统能耗比较6 建议方案水泵特点7 结论及建议1 前言本次经与业主协商达成一致意见，我方格兰富公司利用专业的设备对换热站的二次侧循环泵进行运行工况检测，并用专业的分析软件对测试结果进行水泵运行工况的能耗分析，给贵方提出最佳的解决方法和节能改造方案，以供贵方参考。注：本报告数据根据现场测试完成，而且涉及到的水泵为卧式端吸泵。2 现有换热站系统情况本换热站共有三个换热系统，分别为地暖区、高压区和低压区。其2、中地暖区为两台循环泵并联，变频运行；高压区和低压区均为一台循环泵变频运行。原系统情况如下循环泵系统信息编号供热区域流量扬程功率品牌型号变频m3/hmkW是否P1地暖区4003255成峰/P2地暖区4003255成峰/P3高压区2003230成峰/P4低压区1003215成峰/运行部门反映：当前运行工况可以满足用户需求，但每采暖季的能耗明显偏高，希望能够通过本次审计找出原因，并提出有效降低能耗的方案。3 现场水泵测试3-1 测试目的 通过专业检测设备检测，得出现有板换二次侧的实际工况如流量、扬程、输入功率等，通过水泵实际工作参数重新选择更适用的水泵，通过比较新旧水泵效率及输入功率，得出改造后是否3、节能及节能率。3-2 测试方法1) 流量Q：采用便携式超声波流量计测量。将探头安装在水泵出口主管道上，测量时探头紧贴管壁安装。2) 扬程H：将压力传感器安装在水泵进出口管道上的压力表口上，测量进出口压力值进行相减得水泵扬程。3) 输入功率P1：通过在水泵进线或配电柜内同时测量水泵对应的电流和电压，并自动检测功率因数cos，功率仪自动计算出输入功率，原理如下：P1=。4) 水泵效率：通过实际测得的以上三项数据可以计算出水泵实际的效率：3-3 测试工具及分析软件 测试工具主要包括：功耗仪、超声波流量计、压力变送器、数据记录仪；功耗仪根据电压探头、电流互感器信号反馈计算水泵能耗；超声波流量计根据安装4、在流体管路外的探头信号反馈进行数据分析计算；数据记录仪将功耗仪、超声波流量计、压力变送器所测数据进行逐时连续记录，可连续测试记录24-48小时甚至更长时间内的系统负荷变化数据。有了系统连续的负荷变化数据，就可利用格兰富公司独立开发的系统能耗分析软件（COO.lcc）对系统负荷变化规律分时段做详细的解析，得出运行周期中的最大值，最小值，平均值，根据负荷曲线确定运行周期中时间最长的工况参数等，对现有系统所存在的问题进行诊断，提出解决方案，并依据实际测试值确定合理的节能改造方案。3-4 测试过程现场图片：在电控柜内测量电机电压、电流、功率、功率因数；在水泵出口管路处测流量；在水泵入口总管及出口支管测5、水泵进出口压力；3-5 测试结果3-5.1 地暖区冬季最高运行频率为48Hz，按照运行频率42Hz、45Hz、48Hz、50Hz分别进行测量，实际工况如下：实际总流量(监测平均值)：500m3/h535m3/h560 m3/h592m3/h实际扬程（监测平均值）：26m30m33m36m变频器设定频率：42Hz45Hz48Hz50Hz总电机输入功率（监测平均值）：28.2*2 Kw34.4*2Kw41.7*2Kw47*2Kw水泵总效率（监测平均值）：61.5%62.3%61%62.2 %当前工况效率偏低，水泵长期工作在低效区运行造成大量的能源浪费。3-5.2 高压区 冬季最高运行频率为47Hz6、，按照47Hz运行频率实测，工况如下：实际总流量(监测平均值)：245m3/h实际扬程（监测平均值）：20m变频器设定频率：47Hz总电机输入功率（监测平均值）：29.5Kw水泵总效率（监测平均值）：45.3 %当前运行工况明显效率偏低，水泵长期运行在低效区造成大量能源浪费；实际扬程明显偏离设计参数，原系统水泵选型时对扬程进行了过高的估算，造成实际工况点向水泵运行曲线右侧偏离，流量增大、扬程下降、效率下降、能耗增加！3-5.3 低压区冬季最高运行频率为48Hz，按照48Hz运行频率实测，工况如下：实际总流量(监测平均值)：107m3/h实际扬程（监测平均值）：19m变频器设定频率：48Hz总电7、机输入功率（监测平均值）：14.6Kw水泵总效率（监测平均值）：37.9 %当前运行工况明显效率偏低，水泵长期运行在低效区造成大量能源浪费；实际扬程明显偏离设计参数，原系统水泵选型时对扬程进行了过高的估算，造成实际工况点向水泵运行曲线右侧偏离，流量增大、扬程下降、效率下降、能耗增加！4 测试结果分析利用相似理论将实测工况转换成工频工况并与标称数据进行对比，结果如下：供热系统编号项目实测工频标称工况偏离率效率地暖区P1Q（m3/h）28029240027%61%H（m）33363212.5%P2Q（m3/h）28029240027%61%H（m）33363212.5%高压区P3Q（m3/h）248、526120030.5%45.3%H（m）20233228.1%低压区P4Q（m3/h）10711110011%37.2%H（m）19213234.4%由上表可以看出：a、 四台水泵工作状态点严重偏离标称工况，P1、P2流量较额定流量低接近30%，P3、P4扬程较额定扬程低30%以上；b、 四台水泵均在较低效率点运行，尤其是高压区、低压区的两台水泵，运行效率极低；c、 由于效率低下，四台水泵均存在运行成本偏高的问题，长期运行将造成极大的能源浪费及经济损失。改造方案：不改变现有的非受控定频运行模式，根据实测参数替换泵，选择在实际运行工况条件下效率更高的循环泵，从而达到降低轴功率、节约能源的目的。9、根据实地情况选择卧式离心泵，可选择格兰富NBG系列卧式端吸泵。供热系统地暖区高压区低压区型号：NBG150-125-315NBG150-125-250NBG125-80-250工频流量：285m3/h248m3/h121m3/h工频扬程：34.2m20.4m21.4m测试工况点频率50Hz50Hz50Hz配用电机功率：37kW18.5kW11kW电机额定转速1480rpm1465rpm1466rpm测试工况点水力效率82.8%83.3%81.3%测试工况点总效率77.8%77.5%74.7%测试工况点总功率34.1kW17.4kW9.24kW水泵数量：2用1备1用1备1用1备NBG150-1210、5-315NBG150-125-250NBG125-80-250节能效果分析：（计算中使用测试工况的流量扬程下的功率进行比较）供热系统水泵原泵Pin（KW）新泵Pin（KW）节能率新泵Hmax （m）新泵Q最佳效率 （m3/h）Q实际（m3/h）地暖区P141.734.118.2%39255285P241.734.118.2%39255285高压区P329.517.441%26270248低压区P414.69.237%25110121由以上图表可以看出：选择格兰富NBG卧式端吸泵，在监测工况下四台循环泵全部工作在高效区（粉色标识区域），可以保证长期稳定运行。5 方案比较5.1 建议方案和与原有11、水泵比较项 目P1/P2P3P4原循环泵改造方案原循环泵改造方案原循环泵改造方案水泵型号/NBG150-125-315/NBG150-125-250/NBG125-80-250最大工况流量（m3/h）280285245248107121最大工况扬程(m)3334.22020.41921.4额定电机功率（kW）553730221511监测工况电机输入功率P1(kW)41.734.129.517.414.69.2监测工况水泵效率（%）/82.8/83.3/81.3监测工况水泵总效率（%）6177.845.377.537.974.7同运行模式监测工况节能率（%）/18.2%/41%/37%5.2 与12、普通水泵15年寿命周期成本比较项目采购成本维修成本能耗使用寿命全寿命周期成本年均成本年均节约（元）（元/年）（元/年）（年）（元）（元/年）（元）NBG150-125-315573501000774531512341458227623068市场普通水泵28675300010043215158015510534406 投资回报周期水泵采购成本（元）178734上采暖季电耗（kWh)498240改造后采暖季计算电耗（kWh)371021电价（元/KWh）0.52年节约电费（元）66153投资回收年限（年）2.7改造后采暖季计算电耗计算方式：用额定工况点总输入功率总运行时间上一年度负荷变化比例7 建13、议方案中水泵特点 格兰富NBG系列端吸泵为卧式、单级管道离心泵，配有标准电机和机械轴封。其特点主要有：可靠性高：1、 铸铁叶轮更好的机械平衡减小了震动，保证了运行的稳定和平稳。同时，叶轮上的小孔有助于减小泵中产生压力所引起的马达轴承变形，同时提高了管道泵的使用寿命；2、 叶轮和泵壳的电泳处理使其表面十分光滑，经久耐磨并降低了摩擦，延长了使用寿命，同时采用电泳处理可以有效避免因喷漆而引起的不均匀性；3、 非常牢固的泵轴/联轴器一体化设计使泵轴以纯旋转的方式运转，牢固的结构使横向运动降低到最小程度，从而最大限度地减小了震动和磨损，有效改善了轴封和轴承的运行环境并延长了其使用寿命；效率高：1、 最佳14、的水利模型设计保证了水泵的高效率NBG泵对叶轮和泵壳的水利模型的独特设计使水的流动效果更佳，在水流过管道泵时不会产生漩涡，管道泵中的回流也可以降低到最低程度，极大的提高了水泵效率；2、 叶轮和泵壳的最佳匹配提高了水泵效率通过不断对叶轮和泵壳的几何形状进行改进和调整使它们的整体效率达到了最高；3、 一体化的泵轴/联轴器的设计提高了水泵效率；独特的泵轴/联轴器一体化设计使运转更平稳，同时消除了不规则运动，并能够实现减小叶轮和泵壳之间的距离，从而降低了系统中的回流提高了工作效率；效率 %4、 格兰富NBG端吸泵采用高效EFF1电机，相对通常使用的EFF2和EFF3电机效率更高，由其在非满负荷工作状态15、下EFF1电机效率可以比EFF2和EFF3电机高出9%，使节能效果更明显；在25负荷状态时，EFF1电机的效率可以比EFF2-3电机高9% 。EFF 2 - 3 电机EFF 1 电机5025125100750707580859095轴功率 %5、 泵壳和叶轮的表面电泳处理使得相对表面粗糙的水泵而言，效率可以增加1-2，有效降低能耗；6、 由于泵和电机均由格兰富公司提供，使得电机与水泵的匹配更好，同时降低误差风险，效率更高。噪音低：1、 泵进出口管道尺寸的设计确保流速低，运行平稳，噪音低；2、 独特的轴/联轴器一体化设计及叶轮良好的动平衡确保了泵运行平稳，降低了噪音；3、 采用高效率的EFF1电16、机，使总体噪音更低。安装、维护方便：1、 泵头（电机、电机座和叶轮）可以直接拆卸而不影响管路；2、 安装方便，节省空间，同时泵可以直接安装在水平或垂直的管路中（根据电机大小）；3、 无需调整马达轴和泵轴的同轴度，安装调试简单；4、 泵内无轴承等易损件，无需维护；泵和电机均由格兰富提供，无需再找另外厂家，服务更方便。8 结论及建议经测试发现现有系统的循环泵流量或扬程均与水泵的额定设计值有较大差距，说明水泵的额定流量扬程与系统实际工况不符，造成水泵运行效率低下，偏离高效工作区，能耗较高，存在浪费现象。现根据实际测试值推荐使用更适合现有系统运行且高效节能的水泵。选用与实测工况尽量匹配的格兰富NBG卧17、式端吸泵，以纠正原系统循环泵工频非受控运转时效率低下的问题。新选用的各系统的循环泵额定功率均比现有系统低，且运行效率均有明显提高，节能率分别能提高：地暖区：18.2%、高压区：41%、低压区：37%，节能效果显著。投资回报周期仅：2.7年。根据以上分析，建议以监测实际工况为基准选择新的循环泵，以达到提高系统运行效率，节能减排的目的。循环泵的耗电量占供热系统总能耗相当大的比重，仅次于热源的能耗。设备选型趋于保守、能力偏高是我国供暖设计存在的普遍现象，也是导致能耗过高的根源所在；选用合适的设备是节能工作的基础，也是整个供热系统节能的切入点。在本项目中，换热站二次侧能耗主要表现为循环泵的电耗，选用更适合系统工况点的水泵，既可以为节能减排打好坚实的基础又能收到立竿见影的效果！