冰机冷却水泵及冷却塔变频改造方案

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效益分析计算 2、样的根据往年小冰机实际运行数据统计，小冰机全年运 行月份除去冬季板换的2个月间断为5个月时间，根据之前 计算可得出小冷却水泵压头相同频率最低也要为31.6Hz， 则流量由750m³/h降至474m³/h，而功率降至18.93kw，可节 约能耗为75-18.93≈56kw。 则五个月共可以节约能耗为：201600千瓦时，电费均价为 0.7元/千瓦时，则每年节约费用为14.11万元。 则两台冷却水泵经过变频运行后每年可节约32.25万元
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投资成本分析：
1、本次改造需要新增设备为：160kw、75kw、37kw变频器各一台 。 2、新增加控制箱费用，原先控制箱保留以作为紧急备用。 3、原先工频电机改善费用。 4、控制系统采用PLC等自动控制费用。 5、电缆线材及安装费用。 6、其他。
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工程动力部 111#动力站冰机冷却水泵变频节 能改造方案
Dept.：工程动力部 张威龙 Reporter：暖通系统 Date：2015-4-20
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项目背景（Background）
时间：2016年4月地点:111#动力站， 主角：冷水机组冷却水泵及冷 却塔 事件：冰机冷却水泵、冷却塔风扇变频改造 事件描述： 目前动力站配置2台2000RT低温冷冻机、1台1000RT低温冷冻机 保障整个厂区制冷的全年运行。但在系统实际运行中，我们发现配 置的冰机容量均是过大的，冰机实际负荷仅有在夏季最严厉的两个 月左右时间内达到过满负荷运行，其余大部分时段均在50~70%的 工况下运行，而此时工频冷却水泵却依然保持着全负荷运行状态， 造成了冷却泵电机的能源浪费。拟将冰机冷却水泵增加变频控制达 到节能的目的，同理冷却塔风扇也拟增加变频改造。
备注：冰机所有冷却水泵均是工频，此次改造既是增加冷却水泵 变频器。
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4、3#大冰机夏季最严厉时刻实际运行的能量分析
根据大冰机夏季严厉工况实际运行分析可看出，冰机实际运行温差为3.2℃ ，则其冷量约为：4480kw，冰机额定制冷量为：7034kw，实际冷量约为额定 的64%，跟冰机电流负荷60%基本一致。此时冷凝器温差2.9℃，并未达到冰 机额定的设计温差5℃，可以得到大冰机冷却水泵流量严重过量，如果温差拉 到5℃，即可通过降低冷却水泵流量做到，这既是本次节能根本出发点。
注：可看出项目投资运营后约3个月即可收回投资并开始产生收益。
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改造方案组织设计：
1、本方案为111#动力站原先1#、2#冷却水泵及1#冷却塔电机电源变 频节能改造，主要包括3台新变频器系统的安装就位、调试、运 行。 2、施工技术方案要求，所有设备位置及安装说明按图施工，不得影 响其他设备运行。安装完成后调试运行前，必须通知甲方及供 货方三方一起调试验收。 3、改造工期要求，为尽可能降低对其他设备的影响，要求7个工作 日内完成。 4、技术指标要求（验收标准）：
投资成本分析：
分部分项工程量清单
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 含税 总价 项目名称 abb变频器，160kw及电箱 abb变频器75kw及电箱 abb变频器37kw及电箱 工频电机改善费用 水泵plc自控费用 冷却塔plc自控费用 电缆线材及辅材费用 人工及安装费 其他 为以上各项目总价之和：12.5万元 单价万 5 2.5 1.5 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 数量 1套 1套 1套 1项 1项 1项 1项 1项 总价 5 2.5 1.5 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 备注
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效益分析计算
3、冷却塔风扇的变频能耗分析 冷却塔风扇也是工频运行，拟将其也增加1台变频运行 。控制逻辑为每日空气实时湿球以上3℃为冷却水温度最 低值，最高值为30℃，频率在最低值及最高值之间稳定连 续波动。经过与厂家的交流确定最低频率为30Hz，风机额 定功率37kw，则频率降至30Hz时，功率降至7.99kw，节约 37-7.99≈29kw。而冷却塔风扇运行时间全年至少保持一 台运行。则一台变频冷却塔风扇每年可节约250560千瓦时 ，费用为17.54万元。 最终结果： 经过两台冰机的冷却水泵及一台冷却塔风扇变频改造 后，每年共可以节约费用为：32.25+17.54=49.79万元
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3、动力站的冷水机组及水泵额定参数
冷水机组 1# 1000RT 2# 2000RT 3# 2000RT 一次水 泵扬程 18m 18m 18m 一次水 泵流量 630m³/h 1260m³/ h 1260m³/ h 冷却水 泵扬程 25m 25m 25m 冷却水 泵流量 750m³/h 1500m³/ h 1500m³/ h 额定功率 75kw 160kw 160kw
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改善方案能耗计算
1、目前动力站冰机系统介绍
冰机系统流程示意图
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2、冷冻水管路系统采用的是二次泵桥管变流量系统
桥管将整个系统分隔为两个水力工况相对独立的回路：冷水生产和冷水输 送，当冷机负荷与用户负荷相等时，管内流量为零；当用户负荷减少时，桥管 内流量从供水流向回水，我们的二次泵为变频变速调节方式，故本次方案不针 对冷冻水侧的变频改造。仅寻求冷却水侧的节能改造。
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5、通过之前的实际工况分析，节能空间在于降低3#冷却水泵的流量，额 定流量为1500m³，根据能量守恒定律，通过降低电源频率将流量由 1500吨降至870吨即可满足要求。 由于离心式水泵流量与转速的一次方关系，而功率与转速的立方 关系。转速与电源频率的正比关系： 可以得出：流量下降比1500/870，则电源频率下降至约30Hz。而 电功率因频率下降降至31.2kw，可节约128.8kw。 另外由于二次泵变频转速调节中流量与扬程存在的二次方关系： H1/H2=(n1/n2) ²，扬程则会由原来的25m下降至8.41m，不足一公斤 的压头，加上回水的高位势能约0.5公斤，实际出水压头约为13.5m， 还是可能会造成冷却水无法泵送至屋面冷却塔，故为保障系统稳定运 行，必须设置最低压头及最低频率，经过厂家咨询将最低出水压头确 定为15m，则理论扬程应由25m降至10m即可。则反推流量将降低至 949m³/h，此时理论制冷量约为：4450kw，约为63%冰机额定负荷，另 频率降至31.6Hz（最低安全频率），而功率降至40.51kw，可节约能 耗为160-40.51≈120kw。
► 最低频率的校验与确定不能影响系统的稳定。 ► 原先工频电机运行冷却效果的确认，并形成书面验收资料保存并记录。 ► 变频调节系统运行平稳，无故障及其他隐患。
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改造方案组织设计： 5、施工平面图
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October 16, 2016
1、根据往年大冰机实际运行数据统计，大冰机全年运行月 份为5-9月份共计5个月，而冰机负荷低于77.5%的时段经过 统计约有3个月时间，在其余低冷负荷月份则运行小冰机， 根据之前计算大冷却水泵流量由1500m³/h降至949m³/h，而 功率降至40.51kw，可节约能耗为160-40.51≈120kw。 三个月共可以节约能耗为：259200千瓦时，电费均价为0.7 元/千瓦时，则每年节约费用为18.14万元。
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而降低水泵的流量，可 以通过阀门调节控制及变频 调节控制两种方式来达到。 通过右侧对比曲线图可以看 出，通过变频器的频率调节 流量的经济节能效果是机器 显著的，故本方案确定为采 用变频器调节。
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