摘要：冷却循环水系统广泛应用于工业领域，从目前大多数企业运行来看，系统能源浪费现象较为严重。从系统优化入手， “多策并举、有的放矢”，从根本上解决系统普遍存在的“大流量、低效率、高能耗”的现象，存在良好的经济效益和社会效益。
关键词：冷却循环水 节能 水泵
中图分类号：TE08 文献标识码： A
冷却循环水系统广泛应用于空调采暖冷热媒介配送，石油化工、钢铁冶金、热电、纺织化纤、生化制药、机械电子、建材等行业的工艺冷却水输送，起到移去热量作用。泵类设备是冷却水输送最为通用的动力机械，其电力消耗巨大，据《中国大百科全书・化工篇》所载，泵类装置所消耗的电量约占社会总发电量的25%。目前，冷却循环水领域普遍存在低效率、高能耗现象，造成能源极大浪费。国家发展改革委发布的《节能中长期专项规划》（2505号文件）明确指出，我国水泵平均设计效率75%，比国际先进水平低5个百分点，系统运行效率低20个百分点。
一 循环水系统低效率与高能耗原因剖析
从离心泵基本工作原理理论可知，水泵所耗功率与扬送的流量、水头成正比（水头等于系统的总阻抗）、与运行效率成反比。由此可知，节能型系统要求是以体现“合理的阻抗、最高的运行效率、合理的流量”为目的，但目前已运行的装置在以下几个方面普遍存在问题：
1、冷却循环水主要用于换热设备的冷、热量交换和传送，根据热工与传热学理论，对某一特定生产装置的换热量是可以计算的，那么根据当地的气候条件及换热设备的传热性能，所需的合理循环水量同样可以确定的，关键是如何做到“按需定量”。但目前现状是：系统回路普遍存在水力失衡现象或单纯的大流量现象，具体表现为“大流量、低温差”。
2、化工单元过程的理论告诉人们，表征离心泵流量、供给压头之间关系的水泵特性曲线，与管路特性曲线（反映管网系统不同流量下的压力损失）二者的交点，即为泵在实际运行时的工作点。对某一特定管路，如何准确地找到管路特性曲线，按合理的流量确定工作点并按最高效率原则匹配水泵，这是节能型设计之关键。但目前状况很难做到或做好，导致实际运行时的工作点严重偏离泵的高效区或不处于理想的高效工作点。原因有二：
1）、作为批量生产的工业制成品，泵是按一定规格型号系列组织设计制造的，泵的特性曲线只有设定的若干条，而管路特性曲线却是千变万化，对某一特定管路，在泵的设计选型时，就不能保证水力效率高，也不能保证工作点正好落在泵的高效率区间内。
2）、在现实情况下设计者往往凭经验，而不是根据管路特性曲线选泵，常常过于保守，以致严重依赖阀门调节运行，管路与泵匹配存在问题。同时，对已投入运行装置的管路特性曲线，也很少有人对其实施有效检测，管路与泵是否匹配从无评判，对泵的匹配进行有效调整则更少。
3、循环水系统都存在多种工况运行，泵站一般有数台泵组成，组合形式又有并联、或并联加二级串联等形式。那么，如何做好泵组搭配以保证应各种工况要求所扬送的流量尽可能合理、运行效率都处于高效区，这对设计过程及运行管理过程中都是非常重要课题，但目前对多泵组合泵站的设计普遍缺少节能优化，运行管理过程也缺少必要的节能技术手段，能耗的经济性处于盲目状态。
4、因设计、改造或运行原因导致系统管网各回路的管路特性曲线差异较大，存在因某局部阻力偏高而导致整体压头升高等现象。
5、当然引起高能耗的原因还有很多，如冷却塔及系统相关换热设备换热效能低下增加泵送流量，未能按负荷变化（和气候变化）有效调节流量 增加水送能耗。
二 循环水系统节能的技术思路与技改手段
1、技术思路：以最佳工况运行、最合理能耗为指导原则，从影响水泵能耗最根本的三大要素（管路阻抗、运行效率、输送流量）入手，凭借专业的参数采集和计算机仿真模拟等技术手段，通过检测复核当前运行的工况参数和设备额定参数，准确判断引起高能耗各种原因，提出系统最佳配置方案和系统过程能量优化最佳解决方案。然后通过整改管网不利因素，优化调整系统换热装置，按最佳运行工况参数定做高效节能泵等，实现配置优化，消除因系统配置不合理引起的高能耗；通过安装变频节能控制系统，实现运行控制优化，降低因负荷较大变化引起的高能耗；标本兼治，综合节能，达到最佳节能效果。
2、技改手段：
1）根据热平衡原理及流量分配节点平衡原理，通过检测各换热装置及总供回水温差，再通过计算复核各装置的换热量，判断冷却水量供应及分配的合理性，最终找到系统的合理流量及流量平衡调整的参数。
2）通过一定的方法、程序，对运行中的管路在线检测，通过拟合，得到水力平衡调整后真实的管路特性曲线。
3）采用高效叶轮技术改变离心泵的额定点，使之适应工作点。过去的实践中人们主要注重如何改变泵的工作点，使之适应新的工况，其中比较有效的方法就是在运行中改变泵的特性曲线，亦即改变泵的速度或叶轮直径，对于一条匹配的管路特性，上述方法无疑是有效的，但当管路特性曲线与原设计出入较大时，在原泵特性曲线基础上通过变频技术改变转速形成新的特性曲线，其与管路特性曲线的交点往往偏离泵的额定点，而处于低效运行区间，不可能得到理想的效果。这时便需求通过重新设计出特制的高效的叶轮，使其额定点正好符合工作点的对应Q、H、n值。
4）运用系统优化的思路，着眼于泵站适应变工况运行下的泵组最佳组合和管网优化，在保证系统功能的前提下，使整体能耗最优。如对多泵组变工况运行的系统，从设计上如何做好泵组搭配，并采用具有自动寻优功能的变频节能控制系统做好运行管理优化；针对个别地方需用压头过高，采取局部加压的配置，避免整体压头升高耗费能量；通过检测找出管路阻力瓶颈部位，采取措施削除瓶颈，改进了管路特性曲线，强调实效，做到各项技术措施整合协调。
三 上述节能技术在现实中的应用
表一：
如今节能减排已成为基本国策，冷却水系统的节能技改也就成为企业节能降耗的有效手段。节能技术、节能产品越来越广泛的应用于实际，正为产品提升市场综合竞争力，企业的转型升级发挥着越来越大的作用。同时电耗的下降带来碳排量减少，对企业来说不仅仅经济效益还有有良好的社会效益。
