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)化運行技術[簡稱WECS],杭州哲達科技股份有限公司,,,王耀坤：13757182916,工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)特點循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)狀與存在問題WECS基本原理與技術方案WECS系統(tǒng)配置與關鍵設備WECS應用業(yè)績與運行效果,報告內容,工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)四大特點（以鋼鐵企業(yè)為例）,應用面廣涉及燒結、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼生產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3億度以上,工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)四大特點（以鋼鐵企

2、業(yè)為例）,自動化程度較低大多使用手動操作，即使采用自動控制系統(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)做為生產輔助系統(tǒng)，只要能滿足冷卻設備溫度要求即可，在控制技術與管理上比較粗放，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)構成,泵站：水泵、電機閥門：手動閥、機械自力式調節(jié)閥等終端冷卻設備：高爐爐壁、風口小套、熱交換器等冷卻塔：逆流式冷卻塔,循環(huán)水泵站,,,閥門(管網),冷卻塔,,終端冷卻設

3、備,,,工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)狀,循環(huán)水泵站,,,閥門(管網),冷卻塔,,終端冷卻設備,,,工頻+全手動閥門調節(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(管網),冷卻塔,,終端冷卻設備,,,PLC或數(shù)字儀表對泵站的總管水壓、流量及泵出口閥門開度數(shù)據(jù)進行監(jiān)視或簡單的控制可能有的還對系統(tǒng)中重要數(shù)據(jù)進行歷史記錄,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：管網復雜、耦合度高，手動閥門難以保證冷卻終端之間水力平衡， 不能按照終端需求進行水量合理輸配。,,現(xiàn)有循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題,,,現(xiàn)有循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題,2：水泵大多工頻或恒壓變頻運行，現(xiàn)場通過手動閥門調節(jié)常造成閥門處在大阻尼工作點，使得管網能量損失過大。,,,現(xiàn)有循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題,3：沒有根據(jù)現(xiàn)場工況變化、對水泵開機臺數(shù)、運行效率和供水量進行節(jié)能優(yōu)化控制，導致能耗增加。,,,現(xiàn)有循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題,4：沒有根據(jù)

5、氣溫變化和水量變化，采用自動調節(jié)手段對冷卻塔開機臺數(shù)、每臺冷卻塔效率進行優(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)化運行技術。它是根據(jù)流體力學與熱交換原理，分析工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)能量輸配與交換效率，并采用先進控制方法與智慧閥門技術，對工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中水泵、閥門與管網、終端設備、冷卻塔等單元進行綜合優(yōu)化控制，提高工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)整體能效，達到綜合節(jié)能目標。,WECS (Water Energy Conservation

6、 System),冷卻水循環(huán)系統(tǒng)示意圖,通過水泵水量和智慧閥門的優(yōu)化控制，將冷卻終端溫度嚴格控制在設定的區(qū)間內。智慧閥門始終處在大開度位置進行實時智能調節(jié)，使管網阻尼極小化。根據(jù)冷卻水溫度的在線檢測，對冷卻塔的智慧閥門和冷卻風機進行優(yōu)化控制，使各個冷卻塔的冷卻效果、效率最優(yōu)化。,WECS基本策略,在實行上述三項控制的同時，確定水泵組的開機臺數(shù)和變頻的優(yōu)化控制，使水泵輸出功率極小化，從而達到節(jié)電的最大效果。在總結節(jié)能優(yōu)化運行基礎上，

7、可對水泵的規(guī)格特性進行調整和改造，以達到水泵機組的能效優(yōu)化配置。,WECS基本策略,冷卻水循環(huán)系統(tǒng)示意圖,WECS技術方案,現(xiàn)狀：普通閥門、簡單監(jiān)控改造：智慧閥門結合高級優(yōu)化控制,智慧閥門可以實現(xiàn)每個末端冷卻設備的流動參數(shù)測量、流量分配與能量調節(jié)的一體化控制。根據(jù)冷卻終端設備的工況變化，智慧閥門的運行模式可進行智能化切換，實現(xiàn)節(jié)能控制。利用冷卻溫度最優(yōu)控制軟件，通過對終端冷卻設備的負荷分析，實現(xiàn)輸配能效與終端設備能效的持續(xù)優(yōu)化。,

8、1.冷卻終端設備溫度優(yōu)化控制,現(xiàn)狀：普通手動閥調節(jié),管網系統(tǒng) 無法實現(xiàn)高效輸配。改造：采用智慧閥門實現(xiàn)輸配 節(jié)能控制。,對智慧閥門控制的管網進行高級設定，通過閥門開度的合理化，提高輸配能效。當管網的冷卻水使用量隨機變化時，支管對應的水流量也將自動適應變化、達到按需分配。在線計算分析管網各個單元的冷/熱負荷，進行輸配能效優(yōu)化分析，實現(xiàn)技術節(jié)能、管理節(jié)能與行為節(jié)能的一體化。,2.管網閥門的自動調節(jié),WEC

9、S技術方案,現(xiàn)狀：普通手動閥，簡單監(jiān)控。改造：智慧閥門實現(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冷卻塔的冷卻容量，確定冷卻塔的開啟臺數(shù)。通過智慧閥門對各個冷卻塔的水流量進行優(yōu)化分配，使得各個冷卻塔的冷卻效果整體最佳。利用冷卻塔的負荷分析和風機的特性曲線，實現(xiàn)冷卻風機的最優(yōu)節(jié)能控制。,3.冷卻塔的優(yōu)化控制,WECS技術方案,現(xiàn)狀：水泵單機運行效率和 系統(tǒng)能效低。改造：智慧閥門結合變頻調

10、節(jié) 和水泵機組優(yōu)化運行技術， 實現(xiàn)供水量極小化。,利用智慧閥門解決流量輸配的平衡問題以及管網阻尼過大問題，通過變頻技術，可降低水泵的輸出功率。根據(jù)水泵特性曲線，利用智慧閥門結合變頻技術，對水泵機組進行優(yōu)化控制，使水泵運行在高效區(qū)。,4.泵的節(jié)能控制,WECS技術方案,通過D水量減少,通過智能溫度平衡閥及D最佳冷卻容量計算,確定D開機臺數(shù)與流量分配,提高冷卻效率。,在C正常投運時,逐步減少B流量。C閥門開度將會

11、開大,達到一定開度時B流量不再減少,從而減少了系統(tǒng)中冷卻水用量。,B開度減到一定開度時,A降頻減少水泵出水量，使B處在較大開度。降低耗電量,減小阻力損失,WECS技術方案[單回路系統(tǒng)],,,,,,,,,根據(jù)終端用水情況：流量按需分配管網阻力優(yōu)化,根據(jù)負荷變化,動態(tài)調整流量管網動態(tài)平衡,根據(jù)管網的流量變化：采用變頻與機組優(yōu)化運行技術,達到能效最優(yōu),只需在新增終端冷卻設備前加裝智慧閥門，自動實現(xiàn)管網平衡。,,尋找循環(huán)水最佳出塔溫度

12、、冷卻塔與換熱用戶合理的匹配方式，使風機和水泵總電耗最小.,WECS技術方案[多回路系統(tǒng)],,循環(huán)水泵站,,,閥門(管網),終端冷卻設備,冷卻塔,,,,智慧閥門,智慧閥門,智慧閥門,水泵變頻與臺數(shù)優(yōu)化控制軟件,管網阻力優(yōu)化匹配軟件,冷卻溫度的最優(yōu)控制軟件,冷卻塔優(yōu)化運行軟件,綜合能耗監(jiān)控及管理系統(tǒng),維修及事故預防檢測系統(tǒng),WECS系統(tǒng)配置,WECS系統(tǒng)平臺,,變頻、切削,WECS關鍵設備,基于嵌入式軟件、傳感技術、智能控制器、調節(jié)

13、閥與執(zhí)行機構機電一體化的新一代閥門裝置。具有壓力、流量、壓差、溫度、溫差、能量等管道流體參數(shù)的智能測量、智能控制和網絡通信集成功能。以最小阻力實現(xiàn)壓力無關型智能流動。,智慧閥門,如圖所示，利用智慧閥門優(yōu)化管網的輸配特性后，水泵運行內效率可提高10%左右。通過模擬計算表明，利用智慧閥門結合變頻技術，優(yōu)化輸配特性后水泵運行工況點偏移，盡管輸出功率增加了10%左右，但電機的輸入功率反而下降到93%。,WECS關鍵設備,智慧閥門,利用智慧

14、閥門結合水泵變頻和系統(tǒng)能效優(yōu)化技術，可以顯著改善水泵與管網特性的良好匹配，提高設備能效與系統(tǒng)能效。,WECS 應用相關業(yè)績與運行效果,石油化工：遼寧化學工業(yè)公司、上海石化股份有限公司、揚州石油化工廠、福建金綸石化、鎮(zhèn)海煉化化纖工業(yè)：沈陽化纖廠、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、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、浙江康大輕紡集團公司、青島

15、第二棉紡廠 、印尼三寶隆紡織公司 ...電子工業(yè)：Philips Array (ShangHai) Factory、上海中芯國際SMIC ...醫(yī)藥工業(yè)：上海新先鋒制藥、上海雷允上制藥、浙江九州藥業(yè)、浙江青春寶藥業(yè)有限公司 …,相關業(yè)績,WECS 應用相關業(yè)績與運行效果,地鐵車站：武廣高鐵、福州南站、鄭州火車站、蘇州地鐵、深圳地鐵、杭州蕭山國際機場、江蘇無錫機場...商業(yè)建筑:南京東效國賓館、杭州龍禧大酒店、南京新百大樓、合肥中心