工业循环水系统节能优化运行技术演讲

工业循环水系统节能优化运行技术演讲第1页，共26页，2023年，2月20日，星期一工业循环水系统特点循环水系统现状与存在问题WECS基本原理与技术方案WECS系统配置与关键设备WECS应用业绩与运行效果报告内容第2页，共26页，2023年，2月20日，星期一工业循环水系统四大特点（以钢铁企业为例）应用面广涉及烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢生产全流程能耗巨大以中小型钢铁厂为例，仅水泵年耗电量就达3亿度以上

第3页，共26页，2023年，2月20日，星期一工业循环水系统四大特点（以钢铁企业为例）自动化程度较低大多使用手动操作，即使采用自动控制系统，控制要求和水平也不高节能空间巨大循环水系统做为生产辅助系统，只要能满足冷却设备温度要求即可，在控制技术与管理上比较粗放，节能潜力巨大(节能空间20%以上）第4页，共26页，2023年，2月20日，星期一现有循环水系统构成泵站：水泵、电机阀门：手动阀、机械自力式调节阀等终端冷却设备：高炉炉壁、风口小套、热交换器等冷却塔：逆流式冷却塔循环水泵站阀门(管网)冷却塔终端冷却设备工业循环水系统现状第5页，共26页，2023年，2月20日，星期一循环水泵站阀门(管网)冷却塔终端冷却设备工频+全手动阀门调节各终端配水量变频恒压定流量供水节能泵+变频恒压定流量供水现有循环水系统操作方式工业循环水系统现状第6页，共26页，2023年，2月20日，星期一循环水泵站阀门(管网)冷却塔终端冷却设备PLC或数字仪表对泵站的总管水压、流量及泵出口阀门开度数据进行监视或简单的控制可能有的还对系统中重要数据进行历史记录循环水控制系统现状工业循环水系统现状第7页，共26页，2023年，2月20日，星期一1：管网复杂、耦合度高，手动阀门难以保证冷却终端之间水力平衡，

不能按照终端需求进行水量合理输配。现有循环水系统存在的问题第8页，共26页，2023年，2月20日，星期一现有循环水系统存在的问题2：水泵大多工频或恒压变频运行，现场通过手动阀门调节常造成阀门处在大阻尼工作点，使得管网能量损失过大。第9页，共26页，2023年，2月20日，星期一现有循环水系统存在的问题3：没有根据现场工况变化、对水泵开机台数、运行效率和供水量进行节能优化控制，导致能耗增加。第10页，共26页，2023年，2月20日，星期一现有循环水系统存在的问题4：没有根据气温变化和水量变化，采用自动调节手段对冷却塔开机台数、每台冷却塔效率进行优化。第11页，共26页，2023年，2月20日，星期一WECS基本原理

WECS是一种新型的工业循环水系统节能优化运行技术。它是根据流体力学与热交换原理，分析工业循环水系统能量输配与交换效率，并采用先进控制方法与智慧阀门技术，对工业循环水系统中水泵、阀门与管网、终端设备、冷却塔等单元进行综合优化控制，提高工业循环水系统整体能效，达到综合节能目标。WECS(WaterEnergyConservationSystem)第12页，共26页，2023年，2月20日，星期一冷却水循环系统示意图通过水泵水量和智慧阀门的优化控制，将冷却终端温度严格控制在设定的区间内。智慧阀门始终处在大开度位置进行实时智能调节，使管网阻尼极小化。根据冷却水温度的在线检测，对冷却塔的智慧阀门和冷却风机进行优化控制，使各个冷却塔的冷却效果、效率最优化。

循环水泵站阀门(管网)冷却塔终端冷却设备WECS基本策略第13页，共26页，2023年，2月20日，星期一在实行上述三项控制的同时，确定水泵组的开机台数和变频的优化控制，使水泵输出功率极小化，从而达到节电的最大效果。在总结节能优化运行基础上，可对水泵的规格特性进行调整和改造，以达到水泵机组的能效优化配置。

循环水泵站阀门(管网)冷却塔终端冷却设备WECS基本策略冷却水循环系统示意图第14页，共26页，2023年，2月20日，星期一WECS技术方案现状：普通阀门、简单监控改造：智慧阀门结合高级优化控制智慧阀门可以实现每个末端冷却设备的流动参数测量、流量分配与能量调节的一体化控制。根据冷却终端设备的工况变化，智慧阀门的运行模式可进行智能化切换，实现节能控制。利用冷却温度最优控制软件，通过对终端冷却设备的负荷分析，实现输配能效与终端设备能效的持续优化。1.冷却终端设备温度优化控制第15页，共26页，2023年，2月20日，星期一现状：普通手动阀调节,管网系统

无法实现高效输配。改造：采用智慧阀门实现输配

节能控制。对智慧阀门控制的管网进行高级设定，通过阀门开度的合理化，提高输配能效。当管网的冷却水使用量随机变化时，支管对应的水流量也将自动适应变化、达到按需分配。在线计算分析管网各个单元的冷/热负荷，进行输配能效优化分析，实现技术节能、管理节能与行为节能的一体化。2.管网阀门的自动调节WECS技术方案第16页，共26页，2023年，2月20日，星期一现状：普通手动阀，简单监控。改造：智慧阀门实现冷却塔

最佳冷却控制根据气候条件、系统所需冷却水流量和各个冷却塔的冷却容量，确定冷却塔的开启台数。通过智慧阀门对各个冷却塔的水流量进行优化分配，使得各个冷却塔的冷却效果整体最佳。利用冷却塔的负荷分析和风机的特性曲线，实现冷却风机的最优节能控制。3.冷却塔的优化控制WECS技术方案第17页，共26页，2023年，2月20日，星期一现状：水泵单机运行效率和系统能效低。改造：智慧阀门结合变频调节和水泵机组优化运行技术，

实现供水量极小化。利用智慧阀门解决流量输配的平衡问题以及管网阻尼过大问题，通过变频技术，可降低水泵的输出功率。根据水泵特性曲线，利用智慧阀门结合变频技术，对水泵机组进行优化控制，使水泵运行在高效区。4.泵的节能控制WECS技术方案第18页，共26页，2023年，2月20日，星期一通过D水量减少,通过智能温度平衡阀及D最佳冷却容量计算,确定D开机台数与流量分配,提高冷却效率。在C正常投运时,逐步减少B流量。C阀门开度将会开大,达到一定开度时B流量不再减少,从而减少了系统中冷却水用量。B开度减到一定开度时,A降频减少水泵出水量，使B处在较大开度。降低耗电量,减小阻力损失WECS技术方案[单回路系统]第19页，共26页，2023年，2月20日，星期一根据终端用水情况：流量按需分配管网阻力优化根据负荷变化,动态调整流量管网动态平衡根据管网的流量变化：采用变频与机组优化运行技术,达到能效最优只需在新增终端冷却设备前加装智慧阀门，自动实现管网平衡。寻找循环水最佳出塔温度、冷却塔与换热用户合理的匹配方式，使风机和水泵总电耗最小.WECS技术方案[多回路系统]第20页，共26页，2023年，2月20日，星期一循环水泵站阀门(管网)终端冷却设备冷却塔智慧阀门智慧阀门智慧阀门水泵变频与台数优化控制软件管网阻力优化匹配软件冷却温度的最优控制软件冷却塔优化运行软件综合能耗监控及管理系统维修及事故预防检测系统WECS系统配置WECS系统平台变频、切削第21页，共26页，2023年，2月20日，星期一WECS关键设备基于嵌入式软件、传感技术、智能控制器、调节阀与执行机构机电一体化的新一代阀门装置。具有压力、流量、压差、温度、温差、能量等管道流体参数的智能测量、智能控制和网络通信集成功能。以最小阻力实现压力无关型智能流动。智慧阀门第22页，共26页，2023年，2月20日，星期一如图所示，利用智慧阀门优化管网的输配特性后，水泵运行内效率可提高10%左右。通过模拟计算表明，利用智慧阀门结合变频技术，优化输配特性后水泵运行工况点偏移，尽管输出功率增加了10%左右，但电机的输入功率反而下降到93%。

WECS关键设备智慧阀门利用智慧阀门结合水泵变频和系统能效优化技术，可以显著改善水泵与管网特性的良好匹配，提高设备能效与系统能效。第23页，共26页，2023年，2月20日，星期一WECS

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