工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)狀分析及系統(tǒng)解決方案

1、工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)[簡(jiǎn)稱(chēng)WECS],杭州哲達(dá)科技股份有限公司,,,王耀坤：13757182916,工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)特點(diǎn)循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)狀與存在問(wèn)題WECS基本原理與技術(shù)方案WECS系統(tǒng)配置與關(guān)鍵設(shè)備WECS應(yīng)用業(yè)績(jī)與運(yùn)行效果,報(bào)告內(nèi)容,工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)四大特點(diǎn)（以鋼鐵企業(yè)為例）,應(yīng)用面廣涉及燒結(jié)、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼生產(chǎn)全流程能耗巨大以中小型鋼鐵廠為例，僅水泵年耗電量就達(dá)3億度以上,工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)四大特點(diǎn)（以鋼鐵企

2、業(yè)為例）,自動(dòng)化程度較低大多使用手動(dòng)操作，即使采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制要求和水平也不高，缺乏有效的管理。節(jié)能空間巨大循環(huán)水系統(tǒng)做為生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，只要能滿(mǎn)足冷卻設(shè)備溫度要求即可，在控制技術(shù)與管理上比較粗放，節(jié)能潛力巨大(節(jié)能空間20%以上）,現(xiàn)有循環(huán)水系統(tǒng)構(gòu)成,泵站：水泵、電機(jī)閥門(mén)：手動(dòng)閥、機(jī)械自力式調(diào)節(jié)閥等終端冷卻設(shè)備：高爐爐壁、風(fēng)口小套、熱交換器等冷卻塔：逆流式冷卻塔,循環(huán)水泵站,,,閥門(mén)(管網(wǎng)),冷卻塔,,終端冷卻設(shè)

3、備,,,工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)狀,循環(huán)水泵站,,,閥門(mén)(管網(wǎng)),冷卻塔,,終端冷卻設(shè)備,,,工頻+全手動(dòng)閥門(mén)調(diào)節(jié)各終端配水量 變頻恒壓定流量供水節(jié)能泵+變頻恒壓定流量供水,現(xiàn)有循環(huán)水系統(tǒng)操作方式,工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)狀,循環(huán)水泵站,,,閥門(mén)(管網(wǎng)),冷卻塔,,終端冷卻設(shè)備,,,PLC或數(shù)字儀表對(duì)泵站的總管水壓、流量及泵出口閥門(mén)開(kāi)度數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視或簡(jiǎn)單的控制可能有的還對(duì)系統(tǒng)中重要數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史記錄,循環(huán)水控制系統(tǒng)現(xiàn)狀,工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)

4、狀,,1：管網(wǎng)復(fù)雜、耦合度高，手動(dòng)閥門(mén)難以保證冷卻終端之間水力平衡， 不能按照終端需求進(jìn)行水量合理輸配。,,現(xiàn)有循環(huán)水系統(tǒng)存在的問(wèn)題,,,現(xiàn)有循環(huán)水系統(tǒng)存在的問(wèn)題,2：水泵大多工頻或恒壓變頻運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)手動(dòng)閥門(mén)調(diào)節(jié)常造成閥門(mén)處在大阻尼工作點(diǎn)，使得管網(wǎng)能量損失過(guò)大。,,,現(xiàn)有循環(huán)水系統(tǒng)存在的問(wèn)題,3：沒(méi)有根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況變化、對(duì)水泵開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)、運(yùn)行效率和供水量進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化控制，導(dǎo)致能耗增加。,,,現(xiàn)有循環(huán)水系統(tǒng)存在的問(wèn)題,4：沒(méi)有根據(jù)

5、氣溫變化和水量變化，采用自動(dòng)調(diào)節(jié)手段對(duì)冷卻塔開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)、每臺(tái)冷卻塔效率進(jìn)行優(yōu)化。,WECS基本原理,WECS 是一種新型的工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)。它是根據(jù)流體力學(xué)與熱交換原理，分析工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)能量輸配與交換效率，并采用先進(jìn)控制方法與智慧閥門(mén)技術(shù)，對(duì)工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中水泵、閥門(mén)與管網(wǎng)、終端設(shè)備、冷卻塔等單元進(jìn)行綜合優(yōu)化控制，提高工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)整體能效，達(dá)到綜合節(jié)能目標(biāo)。,WECS (Water Energy Conservation

6、 System),冷卻水循環(huán)系統(tǒng)示意圖,通過(guò)水泵水量和智慧閥門(mén)的優(yōu)化控制，將冷卻終端溫度嚴(yán)格控制在設(shè)定的區(qū)間內(nèi)。智慧閥門(mén)始終處在大開(kāi)度位置進(jìn)行實(shí)時(shí)智能調(diào)節(jié)，使管網(wǎng)阻尼極小化。根據(jù)冷卻水溫度的在線(xiàn)檢測(cè)，對(duì)冷卻塔的智慧閥門(mén)和冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化控制，使各個(gè)冷卻塔的冷卻效果、效率最優(yōu)化。,WECS基本策略,在實(shí)行上述三項(xiàng)控制的同時(shí)，確定水泵組的開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)和變頻的優(yōu)化控制，使水泵輸出功率極小化，從而達(dá)到節(jié)電的最大效果。在總結(jié)節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行基礎(chǔ)上，

7、可對(duì)水泵的規(guī)格特性進(jìn)行調(diào)整和改造，以達(dá)到水泵機(jī)組的能效優(yōu)化配置。,WECS基本策略,冷卻水循環(huán)系統(tǒng)示意圖,WECS技術(shù)方案,現(xiàn)狀：普通閥門(mén)、簡(jiǎn)單監(jiān)控改造：智慧閥門(mén)結(jié)合高級(jí)優(yōu)化控制,智慧閥門(mén)可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)末端冷卻設(shè)備的流動(dòng)參數(shù)測(cè)量、流量分配與能量調(diào)節(jié)的一體化控制。根據(jù)冷卻終端設(shè)備的工況變化，智慧閥門(mén)的運(yùn)行模式可進(jìn)行智能化切換，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。利用冷卻溫度最優(yōu)控制軟件，通過(guò)對(duì)終端冷卻設(shè)備的負(fù)荷分析，實(shí)現(xiàn)輸配能效與終端設(shè)備能效的持續(xù)優(yōu)化。,

8、1.冷卻終端設(shè)備溫度優(yōu)化控制,現(xiàn)狀：普通手動(dòng)閥調(diào)節(jié),管網(wǎng)系統(tǒng) 無(wú)法實(shí)現(xiàn)高效輸配。改造：采用智慧閥門(mén)實(shí)現(xiàn)輸配 節(jié)能控制。,對(duì)智慧閥門(mén)控制的管網(wǎng)進(jìn)行高級(jí)設(shè)定，通過(guò)閥門(mén)開(kāi)度的合理化，提高輸配能效。當(dāng)管網(wǎng)的冷卻水使用量隨機(jī)變化時(shí)，支管對(duì)應(yīng)的水流量也將自動(dòng)適應(yīng)變化、達(dá)到按需分配。在線(xiàn)計(jì)算分析管網(wǎng)各個(gè)單元的冷/熱負(fù)荷，進(jìn)行輸配能效優(yōu)化分析，實(shí)現(xiàn)技術(shù)節(jié)能、管理節(jié)能與行為節(jié)能的一體化。,2.管網(wǎng)閥門(mén)的自動(dòng)調(diào)節(jié),WEC

9、S技術(shù)方案,現(xiàn)狀：普通手動(dòng)閥，簡(jiǎn)單監(jiān)控。改造：智慧閥門(mén)實(shí)現(xiàn)冷卻塔 最佳冷卻控制,根據(jù)氣候條件、系統(tǒng)所需冷卻水流量和各個(gè)冷卻塔的冷卻容量，確定冷卻塔的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)。通過(guò)智慧閥門(mén)對(duì)各個(gè)冷卻塔的水流量進(jìn)行優(yōu)化分配，使得各個(gè)冷卻塔的冷卻效果整體最佳。利用冷卻塔的負(fù)荷分析和風(fēng)機(jī)的特性曲線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)冷卻風(fēng)機(jī)的最優(yōu)節(jié)能控制。,3.冷卻塔的優(yōu)化控制,WECS技術(shù)方案,現(xiàn)狀：水泵單機(jī)運(yùn)行效率和 系統(tǒng)能效低。改造：智慧閥門(mén)結(jié)合變頻調(diào)

10、節(jié) 和水泵機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)供水量極小化。,利用智慧閥門(mén)解決流量輸配的平衡問(wèn)題以及管網(wǎng)阻尼過(guò)大問(wèn)題，通過(guò)變頻技術(shù)，可降低水泵的輸出功率。根據(jù)水泵特性曲線(xiàn)，利用智慧閥門(mén)結(jié)合變頻技術(shù)，對(duì)水泵機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化控制，使水泵運(yùn)行在高效區(qū)。,4.泵的節(jié)能控制,WECS技術(shù)方案,通過(guò)D水量減少,通過(guò)智能溫度平衡閥及D最佳冷卻容量計(jì)算,確定D開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)與流量分配,提高冷卻效率。,在C正常投運(yùn)時(shí),逐步減少B流量。C閥門(mén)開(kāi)度將會(huì)

11、開(kāi)大,達(dá)到一定開(kāi)度時(shí)B流量不再減少,從而減少了系統(tǒng)中冷卻水用量。,B開(kāi)度減到一定開(kāi)度時(shí),A降頻減少水泵出水量，使B處在較大開(kāi)度。降低耗電量,減小阻力損失,WECS技術(shù)方案[單回路系統(tǒng)],,,,,,,,,根據(jù)終端用水情況：流量按需分配管網(wǎng)阻力優(yōu)化,根據(jù)負(fù)荷變化,動(dòng)態(tài)調(diào)整流量管網(wǎng)動(dòng)態(tài)平衡,根據(jù)管網(wǎng)的流量變化：采用變頻與機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行技術(shù),達(dá)到能效最優(yōu),只需在新增終端冷卻設(shè)備前加裝智慧閥門(mén)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)平衡。,,尋找循環(huán)水最佳出塔溫度

12、、冷卻塔與換熱用戶(hù)合理的匹配方式，使風(fēng)機(jī)和水泵總電耗最小.,WECS技術(shù)方案[多回路系統(tǒng)],,循環(huán)水泵站,,,閥門(mén)(管網(wǎng)),終端冷卻設(shè)備,冷卻塔,,,,智慧閥門(mén),智慧閥門(mén),智慧閥門(mén),水泵變頻與臺(tái)數(shù)優(yōu)化控制軟件,管網(wǎng)阻力優(yōu)化匹配軟件,冷卻溫度的最優(yōu)控制軟件,冷卻塔優(yōu)化運(yùn)行軟件,綜合能耗監(jiān)控及管理系統(tǒng),維修及事故預(yù)防檢測(cè)系統(tǒng),WECS系統(tǒng)配置,WECS系統(tǒng)平臺(tái),,變頻、切削,WECS關(guān)鍵設(shè)備,基于嵌入式軟件、傳感技術(shù)、智能控制器、調(diào)節(jié)

13、閥與執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)電一體化的新一代閥門(mén)裝置。具有壓力、流量、壓差、溫度、溫差、能量等管道流體參數(shù)的智能測(cè)量、智能控制和網(wǎng)絡(luò)通信集成功能。以最小阻力實(shí)現(xiàn)壓力無(wú)關(guān)型智能流動(dòng)。,智慧閥門(mén),如圖所示，利用智慧閥門(mén)優(yōu)化管網(wǎng)的輸配特性后，水泵運(yùn)行內(nèi)效率可提高10%左右。通過(guò)模擬計(jì)算表明，利用智慧閥門(mén)結(jié)合變頻技術(shù)，優(yōu)化輸配特性后水泵運(yùn)行工況點(diǎn)偏移，盡管輸出功率增加了10%左右，但電機(jī)的輸入功率反而下降到93%。,WECS關(guān)鍵設(shè)備,智慧閥門(mén),利用智慧

14、閥門(mén)結(jié)合水泵變頻和系統(tǒng)能效優(yōu)化技術(shù)，可以顯著改善水泵與管網(wǎng)特性的良好匹配，提高設(shè)備能效與系統(tǒng)能效。,WECS 應(yīng)用相關(guān)業(yè)績(jī)與運(yùn)行效果,石油化工：遼寧化學(xué)工業(yè)公司、上海石化股份有限公司、揚(yáng)州石油化工廠、福建金綸石化、鎮(zhèn)海煉化化纖工業(yè)：沈陽(yáng)化纖廠、江西合成纖維廠、青島嶗山化纖廠、湖南湘潭化纖廠、江蘇三房巷集團(tuán)、杭州紅山化纖廠區(qū)域供熱：西安陜鼓生活區(qū)、新疆西部熱力、新疆瑪納斯熱力...紡織工業(yè)：陜西第九棉紡廠、浙江康大輕紡集團(tuán)公司、青島

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