CN112797017B - 一种冷却循环水节能改造的节能空间估算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冷却循环水节能领域,尤其是一种冷却循环水节能改造的节能空间估算方法,针对现有的离心泵变频节能改造技术过于依赖泵性能曲线和管道阻力曲线信息以及专业技术人员的技术和经验、且不够客观和准确问题,现提出如下方案,其包括以下步骤:S1:收集冷却循环水流量和压力历史数据;S2:先通过流量比计算出频率的变化,然后再算出扬程的比例,即静态节能率;S3:在变频后的温差不得超过当月80%的温差数据、扬程不得低于当月20%的压差数据的限制下,将超过当月80%的温差定为设定温差,同时使扬程高于20%的压差数据,本发明避免了对泵性能曲线和管道阻力曲线的高度依赖,在实际的工程应用中更具有通用性和客观性。
Description
技术领域
本发明涉及冷却循环水节能技术领域,尤其涉及一种冷却循环水节能改造的节能空间估算方法。
背景技术
在冷却循环水系统中,循环水泵是主要的耗电设备。现阶段对于这种设备的一种节能方法是使用变频技术。在大多数应用场合下,离心泵输送的液体流量并非恒定不变,而是随着用水末端的需求而动态变化。对于以恒定转速工频运行的离心泵,需要调节离心泵出口末端阀门的开度,改变管道的阻力从而起到流量调节的作用,但这种方式一方面因阀门阻力而造成能量的额外浪费,另一方面则使离心泵偏离其最佳效率点运行,降低离心泵的运行稳定性。因此,人们经常使用变频调节的改造方案,通过改变离心泵运行的转速来实现输送流量的调节,最终达到节能降耗目的。然而,现有公知的离心泵变频改造技术依赖精确的泵性能曲线和管道阻力曲线等信息,且需要专业技术人员长期的技术沉淀和经验积累,十分费时费力且缺乏通用性和客观性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在离心泵变频节能改造技术过于依赖泵性能曲线和管道阻力曲线信息以及专业技术人员的技术和经验、且不够客观和准确的缺点,而提出的一种冷却循环水节能改造的节能空间估算方法。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种冷却循环水节能改造的节能空间估算方法,包括以下步骤:
S1:收集冷却循环水流量和压力历史数据;
S2:先通过流量比计算出频率的变化,然后再算出扬程的比例,即静态节能率;
S3:在变频后的温差不得超过当月80%的温差数据、扬程不得低于当月20%的压差数据的限制下,将超过当月80%的温差定为设定温差,同时使扬程高于20%的压差数据;
S4:计算每个月的动态节能率,最后计算年平均,得到全年总动态节能率;
S5:计算全年总静态节能率与全年总动态节能率之和,即可完成冷却循环水节能改造的节能空间估算。
优选的,所述S2中,为了防止变频后电机的效率过低,将频率限制在35Hz(70%)以上,变频器效率定为97%。第i个月的静态节能率为:
假定一年中,第i个月的耗电量为Pi,全年总静态节能率为:
其中,mi为工况实际流量;m0为设计额定流量:ηf为变频器的效率。
优选的,所述S4中,假定一年中,第i个月的耗电量为Pi,第i个月的数据数为Ni,大于80%的温差点为T80%,大于20%的压力点为P20%,则T80%与P20%为限制点,对第j个数据点有:
优选的,所述S4中,对每个月的动态节能率进行统计,并将统计的数据输入电脑,根据数据制作出每个月动态节能率的曲线图,将动态节能率的曲线图与理想的曲线图进行对比,得出每月份动态节能率的差异,并对差异进行统计,按照差异大小进行排序。
优选的,所述S1中,在冷却循环水流量和压力数据为往年监测的数据,流量数据由流量传感器进行监测,压力数据由压力数据进行监测,监测的输出传输至控制中心,由控制中心进行汇总,分类,最后将流量和压力数据以表格的形式呈现。
优选的,所述S3中,在变频后通过温度传感器对循环水温度进行检测,然后计算出温差,将温差数据与当月温差数据进行对比,低于当月温差数据则自动忽略,高于当月温差数据的进行计数,最后计算出计数占当月温差数据的比例,超过当月80%的温差数据,则进行报警。
优选的,所述S3中,通过压力传感器对变频后的压力数据进行监测,然后计算出压差,将压差数据与当月的压差数据进行对比,高于当月压差数据则自动忽略,低于当月压差差数据的进行计数,最后计算出计数占当月压差数据的比例,低于当月20%的压差数据,则进行报警。
优选的,所述S5中,将全年总静态节能率与全年总动态节能率之和数据传输至电脑,并进行时间标记,最后进行存储。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、本发明提供的这种计算方法,主要使用监控系统中往年的压力、温度等历史数据,避免了对泵性能曲线和管道阻力曲线的高度依赖,在实际的工程应用中更具有通用性和客观性。
2、本发明提供的这种计算方法中,总的节能量分为静态节能率与动态节能率两部分,分别代表:系统中通过全开阀门可节能的空间;通过自控系统的调节可节能的空间。
3、本发明提到的动态节能量计算中,设定T80%可保证通过变频调节后的冷却水温度可满足当月的工艺需求,设定P20%可保证通过变频调节后的冷却水扬程可覆盖当月的管道阻力。
本发明避免了对泵性能曲线和管道阻力曲线的高度依赖,在实际的工程应用中更具有通用性和客观性。
附图说明
图1为本发明提出的一种冷却循环水节能改造的节能空间估算方法的流程图;
图2为本发明提出的一种冷却循环水节能改造的节能空间估算方法的温差检测报警流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
参照图1-2,一种冷却循环水节能改造的节能空间估算方法,将循环水系统的节能率Q分为两个部分计算:
改为变频调节之后,可以将阀门全开,而只用变频的方式调节循环水量,可降低一部分由管道压损引起的能耗,由于该部分只与管道的阀门开度有关,因此本方案中将其称为静态节能率Qs;
在外界湿球温度或末端工况变化后,智控系统会根据设定的冷却水出水温度与冷却水进出水温差,动态地调整冷却塔风机与水泵的工作状态,以最少的能耗达到工艺要求,因此本方案中将这一部分节能率称为全年总动态节能率Qd。
Q=Qs+Qd
具体包括以下步骤:
S1:收集冷却循环水流量和压力历史数据,冷却循环水流量和压力数据为往年监测的数据,流量数据由流量传感器进行监测,压力数据由压力数据进行监测,监测的输出传输至控制中心,由控制中心进行汇总,分类,最后将流量和压力数据以表格的形式呈现;
S2:在实际运行时,工况需求流量达不到额定流量,也就是阀门都没有全开,先通过流量比计算出频率的变化,然后再算出扬程的比例,即静态节能率,为了防止变频后电机的效率过低,将频率限制在35Hz(70%)以上,变频器效率定为97%。第i个月的静态节能率为:
假定一年中,第i个月的耗电量为Pi,全年总静态节能率为:
其中,mi为工况实际流量;m0为设计额定流量:ηf为变频器的效率;
S3:现在的非精细化控制,导致运行过程中温差有时会过小,在满足冷却水末端工序需求的前提下,将冷却水温差调高至设定值所产生的节能率即为动态节能率,为了保证变频调节之后,冷却水系统可满足用水需求,作出以下限制:变频后的温差不得超过当月80%的温差数据,保证不会超出冷却塔的负荷,并且可以满足末端使用需求,变频后的扬程不得低于当月20%的压差数据,保证该工作频率下扬程可以满足管路压损,在以上两个限制下将超过当月80%的温差定为设定温差,同时使扬程高于20%的压差数据,在变频后通过温度传感器对循环水温度进行检测,然后计算出温差,将温差数据与当月温差数据进行对比,低于当月温差数据则自动忽略,高于当月温差数据的进行计数,最后计算出计数占当月温差数据的比例,超过当月80%的温差数据,则进行报警,通过压力传感器对变频后的压力数据进行监测,然后计算出压差,将压差数据与当月的压差数据进行对比,高于当月压差数据则自动忽略,低于当月压差差数据的进行计数,最后计算出计数占当月压差数据的比例,低于当月20%的压差数据,则进行报警;
S4:计算每个月的动态节能率,对每个月的动态节能率进行统计,并将统计的数据输入电脑,根据数据制作出每个月动态节能率的曲线图,将动态节能率的曲线图与理想的曲线图进行对比,得出每月份动态节能率的差异,并对差异进行统计,按照差异大小进行排序,最后计算年平均,即动态节能率,假定一年中,第i个月的耗电量为Pi,第i个月的数据数为Ni,大于80%的温差点为T80%,大于20%的压力点为P20%,则T80%与P20%为限制点,对第j个数据点有:
S5:计算全年总静态节能率与全年总动态节能率之和,即可完成冷却循环水节能改造的节能空间估算,将全年总静态节能率与全年总动态节能率之和数据传输至电脑,并进行时间标记,最后进行存储。
1、本发明提供的这种计算方法,主要使用监控系统中往年的压力、温度等历史数据,避免了对泵性能曲线和管道阻力曲线的高度依赖,在实际的工程应用中更具有通用性和客观性。
2、本发明提供的这种计算方法中,总的节能量分为静态节能率与动态节能率两部分,分别代表:系统中通过全开阀门可节能的空间;通过自控系统的调节可节能的空间。
3、本发明提到的动态节能量计算中,设定T80%可保证通过变频调节后的冷却水温度可满足当月的工艺需求,设定P20%可保证通过变频调节后的冷却水扬程可覆盖当月的管道阻力。
本发明避免了对泵性能曲线和管道阻力曲线的高度依赖,在实际的工程应用中更具有通用性和客观性。
冷却循环水原理:系统中冷却塔、冷冻主机、冷却泵及冷冻泵应是一一对应开启的,应采用电动阀控制水流,不得让水流经过已停机部分的管道,而影响处理效率。开机的顺序是:电动阀、冷却塔、冷却水泵、冷冻主机、冷冻水泵,停机的顺序则相反,且冷冻机停机要提前半小时,外界环境气候设定调节水泵功率,节能效果更好,冷却塔风机采用双速电机以及酌情适当调整风机叶片角度对于节能降噪有明显效果。
本实施例中,如表1所示,其中记录了每个月温差与压差数据表,以下表数据为例。
表1每月温差与压差数据表
1.静态节能率:
表2每个月静态耗能率
2.动态节能率:
将第一个月的数据单独处理如表3。大于80%的温差点T80%为排名第2的9.36度,数值大于20%的压力点P20%为排名第8的0.21MPa。对第1个数据点,ΔP1=0.23>ΔP20%=0.21且ΔT1=6.98<ΔT80%=9.36,因此转速比类似地,计算出第2到第10个数据点。
表3第一个月数据处理
故总年的总节能率为Q=Qs+Qd。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种冷却循环水节能改造的节能空间估算方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:收集冷却循环水流量和压力历史数据;
S2:先通过流量比计算出频率的变化,然后再算出扬程的比例,为了防止变频后电机的效率过低,将频率限制在35Hz以上,变频器效率定为97%,第i个月的静态节能率为:
假定一年中,第i个月的耗电量为Pi,全年总静态节能率为:
其中,mi为工况实际流量;m0为设计额定流量:ηf为变频器的效率;
S3:在变频后的温差不得超过当月80%的温差数据、扬程不得低于当月20%的压差数据的限制下,将超过当月80%的温差定为设定温差,同时使扬程高于20%的压差数据;
S4:计算每个月的动态节能率,最后计算年平均,得到全年总动态节能率;
S4中,假定一年中第i个月的耗电量为Pi,第i个月的数据数为Ni,大于80%的温差点为T80%,大于20%的压力点为P20%,则T80%与P20%为限制点,对第j个数据点有:
其中,n表示转速,下角标j表示第j个数据点,下角标0为额定工况,n0为水泵的额定转速;
S5:计算全年总静态节能率与全年总动态节能率之和,即可完成冷却循环水节能改造的节能空间估算。
2.根据权利要求1所述的一种冷却循环水节能改造的节能空间估算方法,其特征在于,所述S4中,对每个月的动态节能率进行统计,并将统计的数据输入电脑,根据数据制作出每个月动态节能率的曲线图,将动态节能率的曲线图与理想的曲线图进行对比,得出每月份动态节能率的差异,并对差异进行统计,按照差异大小进行排序。
3.根据权利要求1所述的一种冷却循环水节能改造的节能空间估算方法,其特征在于,所述S1中,冷却循环水流量和压力数据为往年监测的数据,流量数据由流量传感器进行监测,压力数据由压力数据进行监测,监测的输出传输至控制中心,由控制中心进行汇总,分类,最后将流量和压力数据以表格的形式呈现。
4.根据权利要求1所述的一种冷却循环水节能改造的节能空间估算方法,其特征在于,所述S3中,在变频后通过温度传感器对循环水温度进行检测,然后计算出温差,将温差数据与当月温差数据进行对比,低于当月温差数据则自动忽略,高于当月温差数据的进行计数,最后计算出计数占当月温差数据的比例,超过当月80%的温差数据,则进行报警。
5.根据权利要求1所述的一种冷却循环水节能改造的节能空间估算方法,其特征在于,所述S3中,通过压力传感器对变频后的压力数据进行监测,然后计算出压差,将压差数据与当月的压差数据进行对比,高于当月压差数据则自动忽略,低于当月压差数据的进行计数,最后计算出计数占当月压差数据的比例,低于当月20%的压差数据,则进行报警。
6.根据权利要求1所述的一种冷却循环水节能改造的节能空间估算方法,其特征在于,所述S5中,将全年总静态节能率与全年总动态节能率之和数据传输至电脑,并进行时间标记,最后进行存储。
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