引言

　　隨著GB／T24915—20l0合同能源管理技術通則及財建【2010】249號合同能源管理項目財政獎勵資金管理暫行辦法等相關文件的出臺，越來越多的節能服務公司加入節能行業。在相同的待改造項目上，由于各家公司的技術產品不盡相同，節能改造的效果也不一樣，這給業主在選擇什么樣的技術產品時造成一定的困擾，針對這一情況，結合相關案例給出分析評價。

　　1、系統運行情況分析

　　河北鋼鐵集團煉鋼廠連鑄設備冷卻泵共2臺，運行模式一開一備，電機由佳木斯電機公司生產，型號為Y315L2—4，額定功率為220 kw， 額定電壓為380 v，額定電流為359 A，功率因數為o．89；水泵由上海康大泵業公司生產，型號為KD0w200一660C，流量為2l0m3／h一660 m3／h，揚程為98 m，汽蝕余量為5．1 m。

　　參照sL548—2012泵站現場測試與安全檢測規程進行測量，經過與業主相關技術人員溝通及對系統多年的運行參數統計分析后，得出連鑄設備冷卻泵系統運行流量范圍為400 m3／h～500 m3／h，水泵出口壓力為0.85 MPa。0.9 MPa。水泵每年大部分時間(約6 000h)運行工況為：出口閥門開度為65％，進口閥門全開，流量為500 m3／h，壓力為0.9 MPa，電機運行電流為339 A；在冬季大氣溫度比較低時(約2 000 h)運行工況為：出口閥門開度為50％，進口閥門全開，流量為400 m3／h，壓力為0.1MPa。

　　2、復合節能技術改造評價

　　2．1 采用三元流技術設計更換節能泵

　　三元流技術對循環水泵的節能改造具有重要作用，它的實質是理論與實踐相結合的成果。它通過采用先進的水泵設計軟件，即榭流一尾跡三元流動理論計算方法》Ⅲ，并與水泵在現實生產運行的實際狀況相結合，對水泵內部的以葉輪為主要部件的水力構件進行設計。它主要是通過以下步驟完成的：首先是對正在使用的離心泵的工況，如水流量、壓力變化的范圍以及離心泵所耗費的功率等進行試驗，并將以前泵體運行的參數標準提出來，以這些參數為依據進行離心泵的設計，然后再通過相關軟件設計出新的高效水泵。

　　把現有連鑄設備冷卻泵更改成高效節能泵，計算前提：水泵出口流量500 m3／h、壓力0．9 MPa，水泵出口閥門開度100％，電機運行電流為339 A，其余管網硬件設施不便，經軟件分析計算后得出系統改造后的節能量。

　　改造前：電機耗電功率Pl=1．732×380 x 339×0．89=198．6 kW，電機輸出軸功率P2=1．732×380×339×0.89×0.92=182．7 kw，水泵輸入軸功率B=電機輸出軸功率=182．7 kw，水泵輸出軸功率P4=9．8×500×90，3 600=122．5 kW，水泵運行效率=剮P3=67％。通過軟件分析計算，新設計的水泵可以運行在高效率區，其效率可達到85％。

　　改造后：水泵輸入軸功率P3。=122．5／0．85=144．1kw，電機輸出軸功率P2’=水泵輸入軸功率P3’=144．1kW，電機耗電功率Pl’=144．1／0．92=156．6 kW，小時節電量=P1一只。=198．6—156．6=42 kW，節能率=42／198．6=21．1％，年節能量：42 kW×8 000 h=33．6 x 10 4kW·h，電費按照0．6元／(kW．h)計算，年節省電費=33．6×104kW·h×0．6元，(kW·h1=20．2×10 4元，1．5 a左右的時間可以收回投資成本。

　　2．2節能泵調速節能

　　根據電機的特性可知電動機的調速原理，異步電動機輸出軸轉速(簡稱電機轉速)為幾0_(1一s)×60×f／p，式中：凡0為電動機同步轉速，r／min；f為電動機定子供電頻率，Hz；P為電動機極對數，2p；s=(no-n)no；s為轉差率，凡為電動機定子供電頻率變化后的轉速，r／min。通過改變電機供電頻率可以改變電機轉速。

　　連鑄設備冷卻泵更換為高效節能泵以后，考慮到在冬季大氣溫度比較低時，設備的冷卻效果較好，循環水用量有所降低，用水量為400 m3／h。此時若水泵出口閥門全開，其出水流量為500 m3／h，超過了設備冷卻實際需求量400 m3／h。不僅電機的能耗較高，也浪費水資源，若采取減小出口閥開度方式來減小水泵出口流量，會造成節流損失，降低水泵系統運行效率。節能泵變速運行可以解決這個問題。在高效節能泵系統上加裝變頻器，通過改變電機的供電頻率，達到改變電機和水泵的轉速。根據流體力學原理，離心式水泵風機等負載設備運行負荷相似定律：流量p與電機轉速n一次方成正比，即Q ∞ n；水壓日與電機轉速n二次方成正比，即H ∞n2。功率P與電機轉速n三次方成正比，即P ∞ n3。

　　如果效率一定，當要求調節流量下降時，轉速n可成比例下降，則軸輸出功率P成立方關系下降，即電機的耗電功率與轉速近似成立方比的關系。降低水泵的轉速，可以使流量成正比地減少，壓力成平方關系減少，軸功率成立方關系降低，因而節電效果顯著。Q1/Q2=n1/n2=400／500=O．8，H1/H2=n1/n2=O.85／1.O=0.85，連鑄設備冷卻泵運行時壓力范圍為0．85 MPa～O．9 MPa，所以變頻調速后的水泵最小轉速比n1/n2=0．92，軸功率P3〃／P3ˊ=(n1/n2)3=(0．92)3=0．78。

　　加裝變頻器以后電機耗電功率Pl”=P3’×0．78／電機效率／變頻器效率=144.1 x 0.78／O.9／0.91=137.2 kw，小時節能量=P1’-P1”=156.6—137.2=19.4 kw，節能率=19.4/156.6=12.4％，更換高效節能泵以后，1 a中需要調速運行的時間按2 000 h計算，年節電量=194×2 000=3．9 x 1 04 kw·h，年節省電費=3.9 x 10 4kW·h×O．6元／(kw．h)=2．3 x 104元，4 a左右的時間可以收回投資成本。更換高效節能泵并加裝變頻器以后，可以實現以下功能：

　　a)連鑄設備冷卻泵系統節能量變大，系統節電量=33．6×10 4kW·h+3.9×10 4kW·h=37．5×10 4kW·h．年節省電費=37．5 x l0 4kW·h×0.6元／(kW·h)=22.5 x104元，2 a左右可以收回投資成本；

　　}))電機實現軟啟動，減小啟動電流，降低了對電網的沖擊和對供電容量的要求，減小機械磨損等。若原連鑄設備冷卻泵僅采用變頻調速技術進行節能改造，節能情況分析如下：

　　Q1/Q2=n1/n2=400／660=0.6l，H1/H2=(n1／n2)一O.85／9.8=0.86，連鑄設備冷卻泵運行時壓力范圍為0.85 MPa一0.9～MPa，所以變頻調速后的水泵最小轉速比n1/n2=0.93，電機輸出軸功率P3〃ˊ／P3=(n1/n2)3=(0．93)3=0．8。加裝變頻器以后電機耗電功率P1〃ˊ=P3×0．8／電機效率，變頻器效率：182.7 x O.8／O.92，0.94=169 kw，小時節電量=P。一P1.=198．6一169=29．6 kw·h，節能率=29.6/198.6=14.9％，一年中需要調速的時間按8 000h計算，年節電量=29.6 kW·h×8 000 h=23.7×1 0 4 kW·h，年節省電費=23.7×10 4 kw·h×0.6元／(kw·h)=14.2×104元，1 a左右的時間可以收回投資成本。

　　可以看出，只采用變頻調速對電機系統進行節能改造比更換節能泵加裝變頻器方式每年少節約電費8．3×104元(22．5×104元一14．2×104元)。所以。采用復合節能技術對水泵系統改造是菲常理想的方式。特別是業主采用合同能源管理模式和節能服務公司合作，由節能服務公司提供資金和技術產品，節能服務公司和業主按比例分享節能收益，達到雙贏結果。

　　3、結語

　　離心式水泵風機等電機拖動負載節能改造的方式較多，企業通常采取單一的節能改造技術，沒有充分挖掘出電機拖動系統的節能空間，主要原因有：單一的節能技術產品和水泵復合節能技術相比造價較低；水泵復合節能技術在實際操作中有一定的難度，需要經驗豐富的技術人員充分分析論證。此案例低壓電機拖動水泵系統采用了水泵復合節能技術改造后，取得了良好的經濟和社會效益。隨著合同能源管理節能機制在中國的發展，節能服務公司利用資金和技術優勢，能夠為用能單位提供全面的節能評估和節能改造效果保證。相信未來采用合同能源管理模式進行的水泵復合節能技術會在工業企業節能改造中越來越普及。