工业风机水泵的节能潜力
于丽萍（辽宁省辽中县辽河化工厂 110200）
摘 要 我国风机、水泵总耗电量约2 500万亿kW·h，占总耗电量的25％。而风机综合利用率仅为40％，水泵为28％，同时这两类设备70％为变负荷运行，节能潜力很大，今后应在科学管理与经济运行方面下功夫。
关键词 风机 水泵 节能 潜力 经济运行
各种工业风机、水泵在冶金、机电、轻纺、石化、电力及各种工业锅炉中广泛应用。其用量也随工业发展成正比递增。据悉全国拥有各种工业水泵2 200万台，年耗电1 260亿kW·h。各种工业风机约500万台，年耗电为600亿kW·h。各种空压机、冷冻机约100万套。上述总电耗约为全国发电量的25％。那么按1998年1万亿kW·h的发电量计算，则约有2 500万亿kW·h电力被风机水泵消耗。为此在“九五”和2010年奋斗目标中，将工业风机，水泵的改造列入节能的重要内容。这也是实现国内生产总值平均增长率8％，解决3亿t～3．6亿t标煤缺口的有效途径。
“九五”是跨世纪的重要时期，是实现经济三步走的战略目标的决定性时期，也是我国经济增长方式转变的关键时期。节能和资源综合利用工作要继续坚持“资源开发与节约并举，把节约放在首位”的方针，以实现“两个转变”，建立“三个机制”为目标，由单纯管理向优化资源配置，提高能源利用率，大力推进技术进步，技术改造、采用新工艺、新技术、新型节能设备，以及不断提高人员素质等多元化方面发展，才能取得最大的节能效益。 1 概况 由于工业的日益发展，和各种形式产业群体的出现。各种工业用风机、水泵的用量骤增、在我国现拥有2 700余万台的工业水泵和风机中，由于设备更新力度尚低，不少老式低效率高耗能设备仍在运行，由此每年造成的电力浪费达200亿kW·h。其风机系统电能综合利用率仅为40．21％，各种泵类电能综合利用率为28．66％。低于导则规定的指标。
我国风机、水泵为量大面广的通用机械设备，70％是变负荷运行，在实际运行中由于生产工艺流程的需要，设计规范造型的要求等，工业风机、水泵大马拉小车的现象广为存在，再加之工业布局、宏观控制以及地方和乡镇企业的出现不规范操作运行，都是导致电能浪费的因素。如某钢铁厂的给水场有工业水泵400多台，其配套电机总容量达10．4×104kW·h。仅电费竟占该场成本的65％，，由此可见其中的潜力。
有报导称某省仅纺织工业，用于生产厂的大型空调风机为1 000多台，其电耗竟高达8 000万kW·h。由于该省属中温带内陆性气候，具有季节性温差大的特点。在不断探求季节温度规律的基础上，加强科学管理、调整班次，合理开机、适时保温等灵活措施后，即收到节电的好成绩。由此证明科学管理中蕴藏着可观的节能潜力。那么以目前全国2 700余万台的工业风机，水泵，年耗电2 000亿kW·h测算，则节电10％即可节电200亿kW·h。可折标煤850万t，炼钢12万t。
2 科学管理与经济运行
由于工业风机、水泵的用电量极大，为此加强科学管理、运用决策技术经济运行，不但是挖掘设备最大潜力，提高生产效益、节约能源的有效手段，也是强化企业管理的首要内容。因为科学管理是投入少，产出高的智能工程、隶属软件内涵，具有宏观指导性。远高于具体项目和机台设备更新改造之效益。电能平衡即将电能从输入—转换—传输—终端使用全过程，进行科学研究分析，较为准确的诊断企业电能合理利用程度，用定量的方法找出或判断节能点。如某工厂在电能平衡中得知风机系统的电能综合利用率仅有40．21％；泵类为28．66％，均低于国家标准。后经技术改造和科学合理运行后，使企业电能综合利用率提高8．4％，为此共节电100．98万kW·h。
还有某工厂从强化能源管理入手，采用经济运行先进技术，成立工厂节能委员会，开展同业务竞赛，从上到下形成三级节能网，在启动大设备时有效地避开早晚用电高峰，做到调荷节能用电，因而使原谷峰由10％提高至现平均98．8％，功率因数达0．99，仅此该厂就节电33万kW·h，节标煤8．5 t，使万元产值能耗比去年同期下降17％的良好成绩。
3 推广调速技术
据悉目前我国70％的工业风机、水泵为变量运行。但其中80％的设备可调速运行。另外20％可启停控制，故其节能潜力可观。而今工业风机、水泵又由电机拖动，而交流电机调速通常是采取变极对数、改变转差率和改变电机频率方法实现。而前二种方法则要更换原来异步电机，而变频调速则不改变原来鼠笼式异步电机，具有调速范围广、精度高、效率高等节能特点，在大功率电机中尤显突出。经实践一般可节能20％～30％以上。 如某煤油厂将12台风机改为变频调速后，以塔内液面控制输出信号调节电机转速，使节流阀、塔内液面、泵状进入科学良好合理的工位。其电机转速可在2 950 r／min至1 950 r／min内调节，电机功率由45 kW降至12 kW，并可使无功损耗大为降低，仅此该厂每年节电27万kW·h。
变频调速节能技术在某厂二台95 kW焦炉鼓冷系统中应用，不仅年节电率达67％，实现节电22．1万kW·h／a的明显成绩。且风机转速由980 r／min降至380 r／min的低速工况下运行，不但减少设备磨损而且有利于寿命的提高，更为可贵的是噪声由95 db降至87 db、改善了作业环境。
由于调速节电技术具有明显的效益，被列为国家重点技改推广项目，据悉某市仅1998年完成400台套计4 000 kW容量的电机调速节电改造后，预计可节电720万kW·h的好成绩。 4 采用新技术中的节能作用 风机在运行时的风量，风压往往都偏离额定工作点。为此除用高效风机外，更主要是改善风机的运行况状，提高整个网络系统的综合效率，对于变工况工作的风机，采用最经济最有效的调节手段使风机容量与外界负荷相配匹而节能。而风机进风口附加一套可旋转的流线型叶栅，通过电动或气动执行器控制风机叶轮前的叶栅角度，避免了直接进入后产生的冲击损失。由于叶栅角度的改变，使进口管道的截面积也相应改变，可实现风机电动机无载启动，还可将安装在风机出口处的调空阀门精减。经多个钢铁工厂实践，综合节能效果达22％。
根据叶片式风机，水泵的轴功率与其转速三次方成正比。其流量与转速一次方成正比的关系。故在变化流量而调低转速时，则轴功率大幅度的按转速三次方下降，与管道闸阀节流调节相比，与风机、水泵恒速运行相比一般可使额定功率下降20％～45％。将液力偶合器置于笼型电机与工作机械之间，通过改变导管开度来变化工作膛充液量而调节输出转速。在调节器控制下导管开度可无极变化，故使输出转速实现无极转动自控或运程电控。这一新技术在100 kW大功率机泵中应用效果更明显。
如某钢铁厂30 t转炉除尘用440 kW风机，其转速为3 000 r／min。而采用液力偶合器改造后，可保持吹氧炼钢时的原风机转速，非吹炼时则风机转速可降至600 r／min，仅此平均节电1．6 kW·h／t，那么全年就可实现节电70万kW·h。
还有无功就地补偿技术，对大功率电动机的节电有明显作用。经实践和计算一般可提高功率因数到0．95左右；综合设备增容5％～22％；提高端电压5％；导线截面减少20％；节电250 kW·h／kvar年。 5 磁性槽泥在电机改造中的应用 从所周知槽齿结构的电动机，其气隙尺寸是不均匀的，从而导致磁场分而也不均匀，而形成齿谐波，这种齿谐波而使电机运行中的附加损耗增加。又因有效气隙增加，使激磁无功功率增加，不但降低了电机的功率因数和效率，也增加电机的噪声和振动。
而采用CC材料填平槽口，使电机定子，转子表面趋于平滑，克服上述不足的新技术改造，在某化工总厂6 kV、440 kW泵用电机使用CC磁性改造后，取得电机有功损耗减少5．6 3 kW；年节电30 455 kW·h，折电费8 900元；降低电机空载定子电流2．5 A；使电机效率提高1．27％；电机温升降低9℃的明显成绩。几年来对102台30～45 kW和2台225 kW低压电机，6台300 kW～440 kW高压电机使用CC材料后节电69万kW·h。
综上所述，各种工业风机、水泵的节能潜力可观，途径多样。这里既有科学管理、经济运行、又有设备更新改造，采用推广应用新技术以及人员素质提高等软件内容。但只要依靠科学办事，增加科技投入，提高节能意识，在工业风机、水泵的节能课题上统筹安排，全面规划、合理科学应用，就一定会取得工业风机、水泵的高效、节能、安全运行，并能最大限度地挖掘其节能潜力，使我国风机、水泵的综合水平迈上新台阶。