发表时间：2020-07-17T08:55:45.396Z 来源：《中国科技人才》2020年第6期作者：徐昕
[导读] 为了响应国家有关节能减排、保护环境的号召，结合石化企业中大型循环水系统现状，目前有多种新型的节能设备及技术工艺有针对性的对老系统进行节能改造，以实现提升企业生产效率，节能降耗的目的。
徐昕
中国石油哈尔滨石化公司黑龙江省哈尔滨市 150056
摘要：为了响应国家有关节能减排、保护环境的号召，结合石化企业中大型循环水系统现状，目前有多种新型的节能设备及技术工艺有针对性的对老系统进行节能改造，以实现提升企业生产效率，节能降耗的目的。
关键词：循环水系统；节能优化；效率
引言
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循环水系统是石油化工生产中冷却工艺热介质的重要辅助装置，常用的循环水系统是敞开式冷却水系统。在生产过程中，循环水系统的巨大电力消耗在生产成本中占有较大份额，目前循环水系统普遍存在能量使用效率低、能耗高的现象。随着节能环保要求的日益严格和科技的发展，利用现有技术，通过对循环冷却水系统的数据采集、分析和研究，在此基础上根据循环水系统运行工况，量身定做最匹配的节能改造系统优化，对于提高循环水系统利用效率、降低能耗作用明显。本文对循环水系统目前存在效率低系统能耗高的原因进行了分析，并对系统优化方案进行了探讨。
四轴机械臂1目前循环水系统运行存在问题
从目前循环水系统的运行现状看，主要存在以下六点问题：（1）循环水泵的选型问题，循环水泵选型与实际运行不匹配，运行效率低，存在高扬程、低流量的情况，导致装置循环水系统换热器的流速偏低，影响换热效果。（2）循环水系统存在局部偏流，部分循环水分支管线流速偏低，造成换热器换热效果差，多数情况下换热器循环水走管程，较低的流速容易造成循环水管束中的管路堵塞，形成垢下腐蚀。（3）循环水系统的水轮机驱动方式一般有两种，一种是电机驱动，一种是水力驱动，从运行效果上看，目前的两种驱动方式各有利弊，均有优化空间。（4）从循环水换热器打开检修看，存在结垢、腐蚀等现象，说明循环水水质存在问题，对于形成垢下腐蚀的原因需要彻底分析，对于循环水的加药配方调整和运行方式需要完善。（5）循环水系统压力问题，这是一个综合性性问题，一般一个循环水系统同时供多套装置，特别是跨部门公用，对于循环水系统的管理就带来较大挑战，如 何平衡系统压差和循环水换热器管束的流速，带来很大挑战。（6）循环水系统换热器给、回水温差问题，在循环水系统中经常会出现不同位置的换热器换热温差有的能满足设计要求，有的达不到设计要求。
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2系统优化措施
无线视频服务器对于循环水系统的优化，主要从以下三个方向提出节能优化措施。1）局部管网和水力优化，对循环水泵进、出口阀门间管道进行优化调整，通过优化水泵的进、出流态，提高循环水泵的运行效果。2）工艺调整，对循环水系统管网进行系统优化，循环水换热器根据设计换热温差要求，逐台调整进、出水阀门开度，在保证系统正常生产的前提下，纠正换热设备的流量偏差，使其实际运行工况在设计值要求范围内，以降低循环水消耗量。在一个循环水系统中，所有用水设备保持进水阀门全开，通过控制出水阀门开度来控制系统压差，逐步优化循环水管网系统压差计用水设备的流速，是循环水高效运行的重要调节手段。3）循环水泵优化，目前针对循环数泵优化升级改造是循环水系统节能改造的重点方向之一，针对水泵运行效率较低的问题，根据原循环水泵的运行工况及系统管路特性，按“合理流量、最低阻抗、最高效率”的循环水系统经济运行原则量身定做适合循环水系统最佳工况的循环水泵，替换目前处于不利工况、低效率运行的水泵，可有效降低无效能耗，提高输送效率，达到最佳的节能效果。
3节能改造基本方案
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3.1更换高效水泵并使用无刷双馈调速电机降低循环水泵能耗
通过系统各工艺流程点的温度、压力范围等参数，根据系统实际使用需求进行水泵和电机的重新选型。将原效率低的立式轴流泵更换为高效节能水泵，水泵效率可增高至85%左右，既能满足生产的调整需求，又可以有效的减少能耗。另外，监控预警安全平台通过对负荷端获得的反馈数据进行分析计算，系统将实时对水泵的运行参数进行调整匹配。变频技术可通过调节水泵电机的输出功率从而切实降低电机在运行过程中产生的无功能耗。但由于本项目循环水泵为高压电机，若使用高压变频技术，其设备复杂、造价高、占地面积大、且高压变频器自身也需要一定的电能消耗，其性价比并不高。因此本项目应用一种具有调速功能的无刷双馈电机及控制系统，这种无刷双馈电机采用低压控制方式，在负载变化时，能够进行转差率调速，使电机运行功率下降，达到调速、节能的目的。新型无刷双馈电机采用电网电源和变频电源同时馈电的方式，功率因数可调，可靠性高，运行时不要求变频器提供全功率，而只要求提供“转差功率”，不仅变频器容量
小，也可采用较低电压。两套绕组的接入方式为：三相高压定子绕组直接与高压外电网并联；三相低压定子绕组，通过一台智能调速器与低压电源连接。当流量变化时，改变调速器输出的频率与幅值，就可以降低电机输出功率。
3.2将循环水泵电机由单速改为双速控制
循环水系统的作用是为了冷却汽轮机低压缸排汽，并在凝汽器内建立真空。在该系统中，循环水泵是关键设备，其主要作用是将从水塔淋下的循环水送至凝汽器冷却水侧，循环水吸收汽轮机的排汽热量后再返回至凉水塔。循环水泵主要有工频和变频2种形式。其中变频运行方式主要以平移泵特征与变速原理为依据运行。工频运行方式，就是定速运行，在机组负荷低或季节变化环境温度低的情况下，机组真空度已接近最佳，提高真空与循环水泵电耗相比已无助于提高机组经济性，相反还造成厂用电增加，降低整机经济性。因此，与定速水泵相比，变速水泵在节能与操作的便利性方面占据较大优势，即使在低负荷情况下仍然可以节约电能。
3.3使用冷却塔模块化能效控制柜，对冷却塔进行联合变频控制
高压电线杆根据实际情况分析，电机增加变频装置，可满足高、中、低负荷时段的不同需求，也可大大的节约冷却塔的能耗。安装能效控制柜，并按照下述技术原理对冷却塔进行联合变频控制，使冷却塔以最低的能耗，产生最理想的冷却效果。通过冷却塔模块化能效控制柜，对环境温度和湿度、湿球温度、进出水温度进行采集，采用近湿球温度控制技术，计算出当前冷却塔系统的最大冷却能力和可以冷却到的最大温度值，再利用变频技术对冷却塔进行联合控制，使冷却塔在风电比的高效区运行，以达到节能目的。
结束语
循环水系统的节能优化对于石油化工行业有着非常重要的意义，因为循环水系统无论是从节水还是节电的效果上看，都是石化化工行业节能降耗、实现降本增效的重要手段。随着日趋严格的环保要求和石化行业的现实需要，节水、节电越来越重要，循环水系统的节能空间巨大，随着科技的发展，循环水系统的节能空间还会进一步挖掘提升。系统优化、工艺调整和高效节能循环水泵的应用，对于循环水系统的高效运行缺一不可。对于循环水系统的节能优化，是一个循序渐进，持续改进的过程，需要常抓不懈，才能不断降低循环水系统的能耗。
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