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　　摘要:随着自动化控制技术在冶金行业里不断应用，公司为了强化工序能耗管理，降低能源介质成本，本文依托自动化控制技术，在降低离心空压机组设备循环水系统能耗上，从优化循环水泵组、标准化管理循环水质以及精细化管控冷却设备等方面入手，不仅降低了压缩空气电力单耗，而且提高了循环水系统水质，降低了循环水系统补水量，实现工业设备循环水系统的优化运行，大大降低了系统运行成本。

　　关键词:压缩空气,离心空压机,供水泵,上塔泵,循环冷却水,玻璃钢冷却塔

　　公司现有两座集中空压站，铁前站设计配备2台排气量为100m3/min的离心式空压机组，铁后站设计配备4台排气量为200m3/min的离心式空压机组，配套附属设备有空压机专用冷却水供水泵、上塔泵、玻璃钢冷却塔和再生式干燥机等。设备循环冷却水经过机组冷却器换热后回至循环热水池，然后经上塔泵使循环热水通过玻璃钢冷却塔冷却后至循环冷水池。可见压缩空气能耗主要有电力消耗、新水消耗以及主辅材消耗等，本文主要针对离心空压机循环水系统能耗，为了降低压缩空气单耗，牵头结合公司自动化部门进行研讨，通过精细化管控和自动化等手段，加强循冷却水系统运行管理，实现了粗方式运行到精细化管控的思维转变。本文主要从优化供水泵、上塔泵运行;补水、置换周期标准化;玻璃钢冷却塔联锁控制3个方面进行了详细介绍和节能效果计算。

　　1精细化管控思路及措施实施

　　1.1优化供水泵、上塔泵运行

　　1.1.1系统运行现状

　　铁前站2台排气量为100m3/min的离心空压机，配套循环水泵房有两台45kW的供水泵，两台22kW上塔泵。循环冷却水由供水泵供应至离心空压机一、二、三级空冷器和油冷器，回水至循环水热水池，然后由上塔泵供应至175m3/h玻璃钢冷却塔进行冷却，冷却后的水排至循环水冷水池，系统运行现状见图1。供水泵运行压力为460kPa，供水流量为144m3/h;上塔泵运行压力为70kPa，供水流量为100m3/h左右，循环水供水温度为25.2℃，回水温度为33℃。

　　1.1.2优化思路及实施计算

　　根据工艺运行的参数要求，结合现场实际情况，由于供水泵运行压力为460kPa，供水流量为144m3/h，经过机组换热后，回水压力在250kPa左右。实际测量塔高有8m左右，参数及流程简图见表1所示。

　　将离心空压机循环冷却水回水管与上塔泵供水管道连接，改造后系统如图2所示，关闭上塔泵供水阀门“2”，打开改造阀门“1”。实现冷却水由供水泵供应至离心空压机组，循环冷却水回水经上塔泵管道直接上塔冷却，回至冷水池的方式进行循环运行，取消上塔泵运行。

　　1.1.3节能效果计算

　　电功计算公式如式(5):W=槡3UItcosφ(5)式中:W为电功;U为电压;I为电流;t为运行时间;cosφ为功率因数。根据式(5)可得:每月节省电量W月=1.732×380×39×24×30×0.9/1000=16632kW·h，按用电单价0.52元/kW·h计算，实现每年节省电费J年=W月×12×0.52=16632×12×0.52=103783.6≈10.4万元。

　　1.2补水、置换周期标准化

　　1.2.1系统运行现状

　　两座空压站的循环冷却水给水均由公司处理厂供应(水源为柳河水)，新水水质随季节性和上游水质变化较大，用户循环水水池需要水质变化及时进行置换操作来改善水指标。另外，一方面循环水配套玻璃钢冷却塔为敞开式设计，一方面又紧邻高炉汽车受矿槽，周围环境比较差，更加恶化了循环水水质，增加了循环冷却水的置换频率。岗位操作人员节能意识较差，为了避免频繁操作补水阀门，保持补水阀门为常开状态，不间断地进行水池水质置换。这样不仅造成了大量的水资源浪费，而且补水量大，系统成本增加。

　　1.2.2优化思路及实施计算

　　结合工艺运行的参数要求和现场实际，梳理系统补水操作和置换效果，对循环水量、水池水位、补水阀和排放阀的使用情况进行确认。为实现系统运行的自动控制，将补水阀和排放阀更换为电动阀(DN80)。在运行控制中将补水电动阀、排放电动阀的启闭和循环水池水位等参数编辑周期性置换操作连锁控制程序。画面绘制“周期时间设定”和“置换时间设定”两个输入输出窗口，可以在电脑画面上设定周期时间和置换时间，并制作“投入”和“不投入”控制按钮，实现根据实际运行情况对自动控制程序投入与否的选择，改造后运行图如图3所示。

　　整个运行周期时间为:周期时间设定值+置换时间设定值，执行完设定时间后自动清零，重新计时。在未到达周期时间设定值时，补水电动阀和排放电动阀处于关闭状态，但是水位处于低水位状态时，补水电动阀自动开启，高水位自动关闭;在运行时间大于周期时间设定值时，补水电动阀和排放电动阀自动打开，但是必须满足水池水位大于低水位值的要求。

　　当补水电动阀和排放电动阀开启时间小于置换时间设定值并且水池水位大于低水位时，两个电动阀一直处于开启状态;当水池水位处于低水位时，补水电动阀保持开启，排放电动阀自动关闭，当水位上升至高水位时，排放电动阀再自动开启。当补水电动阀和排放电动阀开启时间大于置换时间设定值时，两个电动阀自动关闭，阶段运行控制详见表2。这样不仅满足了机组运行的需要，而且降低了循环冷却水系统的能耗。

　　1.3玻璃钢冷却塔联锁控制

　　1.3.1系统运行现状

　　铁后站循环水泵房配套两台冷却机组循环回水的玻璃钢冷却塔，实现对机组循环水冷却的目的。冷却塔风扇配套电机15kW，两台冷却塔24h长期运行。循环冷却水供水温度15℃左右，回水温度30℃左右，由于昼夜存在温差，两台冷却塔全负荷运行存在能源浪费现象。

        1.3.2优化思路及实施计算

　　根据工艺运行的参数要求，结合现场实际情况，对两台玻璃钢冷却塔的运行控制方式进行优化，在运行控制中将供水温度与玻璃钢冷却塔的运行制作联锁控制程序。制作“温度高值设定”和“温度低值设定”两个输入输出窗口，可以在电脑画面上设定温度控制高值和温度控制低值，并制作“投入”和“不投入”控制按钮来实现根据实际运行情况，对自动控制程序投入与否的选择。正常运行时，单台玻璃钢冷却塔运行如图4所示，当冷却水供水温度高于设定温度时，自动控制两台玻璃钢冷却塔同时运行如图5所示。

　　由于两台玻璃钢冷却塔冷却效果较强，当冷却水供水温度低于设定温度时，其中一台玻璃钢冷却塔自动停止(图四)，这样不仅满足了机组运行的需要，而且降低了循环冷却水系统的电力耗。

　　1.3.3节能效果计算

　　根据实际运行情况统计:每班次(8h)两台冷却塔运行时间能够比原来减少1/2之多，按每班次单台玻璃钢冷却塔运行4h。由式(5)可得:每月节省电量W月=1.732×380×25×(4×3)×30×0.9/1000=5331kW·h，按用电单价0.52元/kW·h计算，实现每年节省电费J年=W月×12×0.52=5331×12×0.52=33266≈3.33万元。

　　2小结

　　通过工艺优化和自动化技术在离心空压机循环水系统上的应用，我们不但降低了操作工人的劳动强度、降低了工业污水的排放量，而且还取得了一定的经济效益，压缩空气系统电力、新水等能源介质消耗得到了一定程度的降低，实现年节约费用13.73万元以上，最终实现了细管控、降消耗、控成本的目的。

　　参考文献:

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　　[2]汤跃，马正军，戴盛冷，等.冷却循环水系统节能研究及应用[J].排灌机械工程学报，2012(6):2.

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