專利名稱：一種工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)，具體涉及一種工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
目前大部分工礦企業(yè)的循環(huán)水系統(tǒng)只停留在保證生產(chǎn)的水平上，由于種種原因， 大多數(shù)循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中能量并沒有得到充分利用，能效較低，能耗較高，其能量利用率，只達(dá)到了 25% 40%。如循環(huán)水系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備換熱器的被冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度t' i、出口溫度t" i在很多情況下均小于設(shè)計(jì)值，這可能導(dǎo)致以下問題I)被冷卻介質(zhì)過冷，影響后續(xù)工藝的生產(chǎn)效益；2)換熱器的換熱面過冷，可能容易導(dǎo)致結(jié)垢、結(jié)渣、粘灰，影響換熱器的壽命；3)過量供應(yīng)的循環(huán)水是一種能量的浪費(fèi)；4)流量過大往往導(dǎo)致系統(tǒng)壓力升高，容易導(dǎo)致系統(tǒng)的跑、冒、滴、漏，影響整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命，增加維修的頻率。對于水系統(tǒng)節(jié)能改造，現(xiàn)有技術(shù)提供了一些解決方案，如中國專利文獻(xiàn)就公開了“一種在線流體系統(tǒng)的糾偏方法”(申請?zhí)?00710066873. 2，公開號CN101008475A)。這種方法盡管在一定程度上可改善系統(tǒng)的節(jié)能降耗問題，但其主要解決的是水泵機(jī)組與系統(tǒng)不匹配(俗稱大馬拉小車)的問題，沒有系統(tǒng)、全面地解決循環(huán)水系統(tǒng)中末端的不匹配問題，因此不能使整個(gè)系統(tǒng)得到優(yōu)化，使其節(jié)能降耗達(dá)到最佳水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種可以精確分析工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的能耗水平并通過重新更換和改造供水設(shè)備顯著提高能耗水平的工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化方法包括以下步驟一、現(xiàn)場測量循環(huán)水系統(tǒng)中換熱器中冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度t' 2、出口溫度t" 2和被冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度t' i、出口溫度t" i、冷卻介質(zhì)的質(zhì)量流量M2和被冷卻介質(zhì)的質(zhì)量流量M1 ;同時(shí)測量循環(huán)水系統(tǒng)中供水設(shè)備的輸入能量Pi ；二、根據(jù)測量的t' 2、t" 2、t' i、t" PM1，用換熱器的熱負(fù)荷平衡公式和迭代計(jì)算方法確定每個(gè)換熱器的冷卻介質(zhì)的最佳質(zhì)量流量仏(*^，然后把所有換熱器的最佳流量值仏(*^累加，得到Σ Μ2(Λ )，并根據(jù)所述系統(tǒng)最不利點(diǎn)的高差和溫度確定系統(tǒng)最佳壓力
H(最佳)；三、根據(jù)步驟二所得到的冷卻介質(zhì)的最佳質(zhì)量流量Σ Μ2(Λ )、系統(tǒng)最佳壓力H(i 用能耗平衡法推算泵房的可節(jié)約能量Pp分析出循環(huán)水系統(tǒng)的能耗水平；根據(jù)可節(jié)約能
量P」確定是否更換設(shè)備，如果可節(jié)約能量P」小于或等于輸入能量Pi的5%，不需更換設(shè)備，否則按步驟四重新配置設(shè)備；四、根據(jù)步驟二所確定的冷卻介質(zhì)最佳質(zhì)量流量Σ Μ2(Λβ)和系統(tǒng)最佳壓力H(·)，重新優(yōu)化設(shè)計(jì)、調(diào)整循環(huán)水系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)及設(shè)備配置。
進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述步驟二中，冷卻介質(zhì)的最佳質(zhì)量流量Μ2(Λ )按以下方法確定根據(jù)公式(2)-(4)和公式組(5)，設(shè)仏為變量，逐步逼近，采用迭代計(jì)算法，使t" !
=t" ()求解 M2 (最佳)；
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征是包括以下步驟 一、現(xiàn)場測量循環(huán)水系統(tǒng)中換熱器中冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度t'2、出口溫度t" 2和被冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度t' i、出口溫度t" i、冷卻介質(zhì)的質(zhì)量流量M2和被冷卻介質(zhì)的質(zhì)量流量M1 ;同時(shí)測量循環(huán)水系統(tǒng)中供水設(shè)備的輸入能量Pi ； 二、根據(jù)測量的t'2、t" 2、t' pt" PM1，用換熱器的熱負(fù)荷平衡公式和迭代計(jì)算方法確定每個(gè)換熱器的冷卻介質(zhì)的最佳質(zhì)量流量仏(*^，然后把所有換熱器的最佳流量值M2(iβ)累加，得到Σ Μ2(Λ )，并根據(jù)所述系統(tǒng)最不利點(diǎn)的高差和溫度確定系統(tǒng)最佳壓力Η(Λ )； 三、根據(jù)步驟二所得到的冷卻介質(zhì)的最佳質(zhì)量流量ΣΜ2(Λ )、系統(tǒng)最佳壓力Η(Λ )，用能耗平衡法推算泵房的可節(jié)約能量Pj,分析出循環(huán)水系統(tǒng)的能耗水平；根據(jù)可節(jié)約能量Pi確定是否更換設(shè)備，如果可節(jié)約能量P」小于或等于輸入能量Pi的5%，不需更換設(shè)備，否則按步驟四重新配置設(shè)備； 四、根據(jù)步驟~■所確定的冷卻介質(zhì)最佳質(zhì)量流量ΣM2(d和系統(tǒng)最佳壓力H(d,重新優(yōu)化設(shè)計(jì)、調(diào)整循環(huán)水系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)及設(shè)備配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征是 所述步驟二中，冷卻介質(zhì)的最佳質(zhì)量流量Μ2(Λ )按以下方法確定根據(jù)公式(2)-(4)和公式組(5)，設(shè)M2為變量，逐步逼近，采用迭代計(jì)算法，使t' 1 = t" 1( Β+)求解Μ2(Λ );
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征是 所述步驟二中，所述系統(tǒng)最佳壓力Η(Λ )按以下方法確定 系統(tǒng)最佳壓力Η(Λ )由最不利點(diǎn)的高差和溫度的情況下，保持正壓為原則，按公式(6)確定； H(最佳)=H(安全余量)+H(飽和蒸汽壓)+H(管損)(6)式中 h($M)為系統(tǒng)的安全余量壓力，根據(jù)不同的行業(yè)和工藝參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)手冊確定; H(MnM)為系統(tǒng)的飽和蒸汽壓，可在手冊中g(shù)找不同溫度下的飽和蒸汽壓； 為系統(tǒng)的管損壓力，為整個(gè)管路上的沿程水頭損失ΛΗ(Π。)和局部水頭損失ΛΗω之和，ΔΗ(ωο)和ΛΗω分別由公式(7)和⑶計(jì)算
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征是 所述步驟三中，泵房的可節(jié)約能量Pj按以下方法確定 SI用公式(9)確定水泵對外提供的必需水力能量Pe
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征是 所述步驟四中，所述設(shè)備配置按以下方法確定 水泵的流量直接按Σ M2(Mm)配置，水泵的揚(yáng)程按前面計(jì)算得出的系統(tǒng)的最佳壓力H(i佳)配置；電機(jī)運(yùn)行負(fù)載率在75%以下時(shí)，配置功率補(bǔ)償設(shè)備，負(fù)載率在50%以下時(shí)，應(yīng)更換電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化方法，包括以下步驟一、現(xiàn)場測量循環(huán)水系統(tǒng)中換熱器中冷卻介質(zhì)和被冷卻介質(zhì)的進(jìn)出口溫度、質(zhì)量流量、供水設(shè)備的輸入能量；二、根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，確定每個(gè)換熱器的冷卻介質(zhì)的最佳質(zhì)量流量，并根據(jù)所述系統(tǒng)最不利點(diǎn)的高差和溫度確定系統(tǒng)最佳壓力；三、根據(jù)所得到的冷卻介質(zhì)的最佳質(zhì)量流量、系統(tǒng)最佳壓力，用能耗平衡法推算泵房可節(jié)約能量；以確定是否更換設(shè)備，如果可節(jié)約能量大于輸入能量的5％，可考慮重新配置設(shè)備。本發(fā)明方法能精確地計(jì)算出并控制系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的供水量和必須的最小壓力，除了能在循環(huán)水供水設(shè)備上節(jié)能外，還能使系統(tǒng)的運(yùn)行壽命增加，生產(chǎn)工藝更加合理。
文檔編號F17D3/01GK102620143SQ20121010886
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者張智勇 申請人:長沙海川節(jié)能技術(shù)有限公司