《水泵系统运行节能关键技术及应用》

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泵作为重要的能量转换装置和流体输送设备,是应用极其广泛的通用机械。据统计,泵的耗电量约占全国总发电量的20.9%。而中国泵的实际使用效率却比发达国家约低20%,节能形势十分严峻。长期以来中国泵行业节能工作的重点是通过提高水泵设计和加工水平,来提高水泵本身的性能,从而实现节能。因此,国内有大量的业内人士就如何提高水泵的效率而努力,直到目前,设计水平已与国外先进水平相当,但由于制造技术和工艺有差距,效率只比国外先进水平低2~4个百分点,但在实际使用上,其运行效率却比发达国家低20%。因此,从系统优化运行的角度就可以实现泵节能潜力的进一步开发。同时通过优化运行不但可以减低能耗,还可以提高水泵的可靠性,减少对环境的影响,降低水泵的维护费用,延长水泵的使用寿命,是实现广义节能的重要途径。该项目采用了理论分析、仿真计算和试验研究相结合的方法,对水泵系统优化运行关键技术进行了深入研究:对水泵及系统的运行机理的分析,现有理论只是针对确定的系统,而对大量实际水泵系统存在的不确定因素没有系统深入的机理分析,使现有控制策略带有盲目性,基于此按装置不同需求特性及需求规律是否明确,提出了将水泵系统分为确定和不确定的两类系统及其新型变流变压控制策略;针对传统的调度模型忽视了水泵运行过程中,由于不同工况而造成的维护费差异问题,提出了采用泵的振动强度来评估这些差异,基于泵的振动特性建立了反映水泵运行过程可靠性函数,形成了计及运行可靠性的多目标调度模型;针对泵系统运行控制策略与系统的配置密切相关,但传统的配置过程却较少考虑优化控制策略的情况,建立了基于运行控制策略的泵系统优化配置模型,可对各种泵配置方案的可行性和经济性进行分析,为水泵配置方案的优选提供理论基础;针对经常出现的单变频同型号配置方案中运行效率低的问题,建立了基于单变频器配置的过渡泵的系统配置的优化运行模型及其变频切换控制方法,解决了相同泵配置的泵站在单调速方案下运行效率低的问题。申报相关发明专利10项,获授权发明2项,授权实用新型2项;在国内外主要专业性刊物上发表相关学术论文14篇,其中EI收录9篇,SCI收录3篇。该项目节能关键技术已成功应用于多个泵站中,改造后的泵系统可节能20%以上。该技术形成的控制系统在国内近30家企业引进和推广。取得了巨大的经济和社会效益,该项目在引领中国泵行业发展、促进节能减排战略实施和推动企业技术进步等方面发挥了重要作用。

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