工工业业循循环环水系水系统统研究研究节节能能优优化运行运用化运行运用应应用技用技术术演演讲讲n工工业循循环水系水系统特点特点n循循环水系水系统现状与存在状与存在问题nWECSWECS基本原理与基本原理与技技术方案方案nWECSWECS系系统配置与关配置与关键设备nWECSWECS应应用用业绩业绩与运行效果与运行效果报告内容告内容工工业循循环水系水系统四大特点（以四大特点（以钢铁企企业为例）例）n应用面广用面广u涉及涉及烧结、焦化、焦化、炼铁、炼钢、轧钢生生产全流程全流程n能耗巨大能耗巨大u以中小型以中小型钢铁厂厂为例，例，仅水水泵年耗年耗电量就达量就达3 3亿亿度度以上以上 工工业循循环水系水系统四大特点（以四大特点（以钢铁企企业为例）例）n自自动化程度化程度较低低u大多使用手大多使用手动操作，即使采用自操作，即使采用自动控制系控制系统，控制，控制要求和水平也不高要求和水平也不高n节能空能空间巨大巨大u循循环水系水系统做做为生生产辅助系助系统，只要能，只要能满足足冷却冷却设备温度要求即可，在控制技温度要求即可，在控制技术与管理与管理上比上比较粗放，粗放，节能潜力巨大能潜力巨大( (节能空能空间20%20%以上）以上）现有循有循环水系水系统构成构成n泵站：水站：水泵、电机机n阀门：手：手动阀、机械自力式、机械自力式调节阀等等n终端冷却端冷却设备：高炉炉壁、：高炉炉壁、风口小套、口小套、热交交换器等器等n冷却塔：逆流式冷却塔冷却塔：逆流式冷却塔循循环水水泵站站阀门( (管网管网) )冷却塔冷却塔终端冷端冷却却设备工工业循循环水系水系统现状状循循环水水泵站站阀门( (管网管网) )冷却塔冷却塔终端冷端冷却却设备n工工频+ +全手全手动阀门调节各各终端配水量端配水量 n变频恒恒压定流量供水定流量供水n节能能泵+ +变频恒恒压定流量供水定流量供水现有循有循环水系水系统操作方式操作方式工工业循循环水系水系统现状状循循环水水泵站站阀门( (管网管网) )冷却塔冷却塔终端冷端冷却却设备nPLCPLC或数字或数字仪表表对泵站的站的总管水管水压、流量及、流量及泵出出口口阀门开度数据开度数据进行行监视或或简单的控制的控制n可能有的可能有的还对系系统中重要数据中重要数据进行行历史史记录循循环水水控制系控制系统现状状工工业循循环水系水系统现状状1：管网复管网复杂、耦合度高，手、耦合度高，手动阀门难以保以保证冷却冷却终端之端之间水力平衡，水力平衡， 不能按照不能按照终端需求端需求进行水量合理行水量合理输配。配。现有循有循环水系水系统存在的存在的问题现有循有循环水系水系统存在的存在的问题2：水水泵大多工大多工频或恒或恒压变频运行，运行，现场通通过手手动阀门调节常造成常造成阀门处在大阻尼工作点，使得管网能量在大阻尼工作点，使得管网能量损失失过大。大。现有循有循环水系水系统存在的存在的问题3：没有根据没有根据现场工况工况变化、化、对水水泵开机台数、运行效率和供水量开机台数、运行效率和供水量进行行节能能优化控制，化控制，导致能耗增加。致能耗增加。现有循有循环水系水系统存在的存在的问题4：没有根据气温没有根据气温变化和水量化和水量变化，采用自化，采用自动调节手段手段对冷却塔开机台数、冷却塔开机台数、每台冷却塔效率每台冷却塔效率进行行优化。化。WECS基本原理基本原理 WECS 是一种新型的工是一种新型的工业循循环水系水系统节能能优化运行技化运行技术。它。它是根据流体力学与是根据流体力学与热交交换原理，分析工原理，分析工业循循环水系水系统能量能量输配与配与交交换效率，并采用先效率，并采用先进控制方法与智慧控制方法与智慧阀门技技术，对工工业循循环水水系系统中水中水泵、阀门与管网、与管网、终端端设备、冷却塔等、冷却塔等单元元进行行综合合优化控制，提高工化控制，提高工业循循环水系水系统整体能效，达到整体能效，达到综合合节能目能目标。WECS (Water Energy Conservation System) 冷却水循冷却水循环系系统示意示意图1.1.通通过水水泵水量和智慧水量和智慧阀门的的优化控制，将冷却化控制，将冷却终端温度端温度严格格控制在控制在设定的区定的区间内。内。2.2.智慧智慧阀门始始终处在大开度位置在大开度位置进行行实时智能智能调节，使管网阻，使管网阻尼极小化。尼极小化。3.3.根据冷却水温度的在根据冷却水温度的在线检测，对冷却塔的智慧冷却塔的智慧阀门和冷却和冷却风机机进行行优化控制，使各个冷却塔的冷却效果、效率最化控制，使各个冷却塔的冷却效果、效率最优化。化。 循循环水水泵站站阀门( (管网管网) )冷却塔冷却塔终端冷端冷却却设备WECS基本策略基本策略4.4.在在实行上述三行上述三项控制的同控制的同时，确定水，确定水泵组的开机台数和的开机台数和变频的的优化控制，使水化控制，使水泵输出功率极小化，从而达到出功率极小化，从而达到节电的最大的最大效果。效果。5.5.在在总结节能能优化运行基化运行基础上，可上，可对水水泵的的规格特性格特性进行行调整整和改造，以达到水和改造，以达到水泵机机组的能效的能效优化配置。化配置。循循环水水泵站站阀门( (管网管网) )冷却塔冷却塔终端冷端冷却却设备WECS基本策略基本策略冷却水循冷却水循环系系统示意示意图WECS技技术方案方案现状：普通状：普通阀门、简单监控控改造：智慧改造：智慧阀门结合高合高级优化控制化控制n智慧智慧阀门可以可以实现每个末端冷却每个末端冷却设备的流的流动参数参数测量、流量量、流量分配与能量分配与能量调节的一体化控制。的一体化控制。n根据冷却根据冷却终端端设备的工况的工况变化，智慧化，智慧阀门的运行模式可的运行模式可进行行智能化切智能化切换，实现节能控制。能控制。n利用冷却温度最利用冷却温度最优控制控制软件，通件，通过对终端冷却端冷却设备的的负荷分荷分析，析，实现输配能效与配能效与终端端设备能效的持能效的持续优化。化。1.1.冷却冷却终端端设备温度温度优化控制化控制现状：普通手状：普通手动阀调节, ,管网系管网系统 无法无法实现高效高效输配。配。改造：采用智慧改造：采用智慧阀门实现输配配 节能控制。能控制。n对智慧智慧阀门控制的管网控制的管网进行高行高级设定，通定，通过阀门开度的合理开度的合理化，提高化，提高输配能效。配能效。n当管网的冷却水使用量随机当管网的冷却水使用量随机变化化时，支管，支管对应的水流量也将的水流量也将自自动适适应变化、达到按需分配。化、达到按需分配。n在在线计算分析管网各个算分析管网各个单元的冷元的冷/ /热负荷，荷，进行行输配能效配能效优化化分析，分析，实现技技术节能、管理能、管理节能与行能与行为节能的一体化。能的一体化。2.2.管网管网阀门的自的自动调节WECS技技术方案方案现状状：普通手普通手动阀，简单监控。控。改造：智慧改造：智慧阀门实现冷却塔冷却塔 最佳冷却控制最佳冷却控制n根据气候条件、系根据气候条件、系统所需冷却水流量和各个冷却塔的冷却容所需冷却水流量和各个冷却塔的冷却容量，确定冷却塔的开启台数。量，确定冷却塔的开启台数。n通通过智慧智慧阀门对各个冷却塔的水流量各个冷却塔的水流量进行行优化分配，使得各化分配，使得各个冷却塔的冷却效果整体最佳。个冷却塔的冷却效果整体最佳。n利用冷却塔的利用冷却塔的负荷分析和荷分析和风机的特性曲机的特性曲线，实现冷却冷却风机的机的最最优节能控制。能控制。3.3.冷却塔的冷却塔的优化控制化控制WECS技技术方案方案现状：水状：水泵单机运行效率和机运行效率和 系系统能效低。能效低。改造：智慧改造：智慧阀门结合合变频调节 和水和水泵机机组优化运行技化运行技术， 实现供水量极小化。供水量极小化。n利用智慧利用智慧阀门解决流量解决流量输配的平衡配的平衡问题以及管网阻尼以及管网阻尼过大大问题，通，通过变频技技术，可降低水，可降低水泵的的输出功率。出功率。n根据水根据水泵特性曲特性曲线，利用智慧，利用智慧阀门结合合变频技技术，对水水泵机机组进行行优化控制，使水化控制，使水泵运行在高效区。运行在高效区。4.4.泵的的节能控制能控制WECS技技术方案方案通通过D水量减少水量减少,通通过智能智能温度平衡温度平衡阀及及D最佳冷却最佳冷却容量容量计算算,确定确定D开机台数开机台数与流量分配与流量分配,提高冷却效率提高冷却效率。在在C C正常投运正常投运时, ,逐步减少逐步减少B B流量。流量。C C阀门开度开度将会开大将会开大, ,达到一定开度达到一定开度时B B流量不再减少流量不再减少, ,从从而减少了系而减少了系统中冷却水用量中冷却水用量。B开度减到一定开度开度减到一定开度时,A降降频减少水减少水泵出水量，使出水量，使B处在在较大开度。降低大开度。降低耗耗电量量,减小阻力减小阻力损失失WECS技技术方案方案单单回路系回路系统统根据根据终端用水情况：端用水情况：流量按需分配流量按需分配管网阻力管网阻力优化化 根据根据负荷荷变化化, ,动态调整流量整流量管网管网动态平衡平衡根据管网的流量根据管网的流量变化：化：采用采用变频与机与机组优化运行化运行技技术, ,达到能效最达到能效最优只需在新增只需在新增终端冷却端冷却设备前加装智慧前加装智慧阀门，自自动实现管网平衡。管网平衡。寻找循找循环水最佳出塔温度、冷却水最佳出塔温度、冷却塔与塔与换热用用户合理的匹配方式，合理的匹配方式，使使风机和水机和水泵总电耗最小耗最小. .WECS技技术方案方案多多回路系回路系统统循循环水水泵站站阀门( (管网管网) )终端冷端冷却却设备冷却塔冷却塔智慧智慧阀门智慧智慧阀门智慧智慧阀门水水泵变频与台数与台数优化控制化控制软件件管网阻力管网阻力优化匹化匹配配软件件冷却温度的最冷却温度的最优控制控制软件件冷却塔冷却塔优化运行化运行软件件综合能耗合能耗监控控及管理系及管理系统维修及事故修及事故预防防检测系系统WECS系系统统配置配置WECSWECS系系统平台平台变频、切削、切削WECS关关键设备键设备n基于嵌入式基于嵌入式软件、件、传感技感技术、智能控制器、智能控制器、调节阀与与执行机构机行机构机电一体化的新一代一体化的新一代阀门装置。装置。n具有具有压力、流量、力、流量、压差、温度、温差、能差、温度、温差、能量等管道流体参数的智能量等管道流体参数的智能测量、智能控制量、智能控制和网和网络通信集成功能。通信集成功能。n以最小阻力以最小阻力实现压力无关型智能流力无关型智能流动。智慧智慧阀门阀门 n如如图所示，利用智慧所示，利用智慧阀门优化管网的化管网的输配特性后，水配特性后，水泵运行内运行内效率可提高效率可提高10%10%左右。左右。n通通过模模拟计算表明，利用智慧算表明，利用智慧阀门结合合变频技技术，优化化输配特配特性后水性后水泵运行工况点偏移，尽管运行工况点偏移，尽管输出功率增加了出功率增加了10%10%左右，但左右，但电机的机的输入功率反而下降到入功率反而下降到93%93%。WECS关关键设备键设备智慧智慧阀门阀门 n利用智慧利用智慧阀门结合水合水泵变频和系和系统能效能效优化技化技术，可以可以显著改善水著改善水泵与管网与管网特性的良好匹配，提高特性的良好匹配，提高设备能效与系能效与系统能效。能效。WECS 应应用相关用相关业绩业绩与运行效果与运行效果n地地铁车站：武广高站：武广高铁、福州南站、福州南站、郑州火州火车站、站、苏州地州地铁、深圳地、深圳地铁、杭州、杭州萧山国山国际机机场、江、江苏无无锡机机场.n商商业建筑建筑: :南京南京东效国效国宾馆、杭州、杭州龙禧大酒店、南京新百大楼、合肥中心医禧大酒店、南京新百大楼、合肥中心医院、厦院、厦门BRTBRT公交站公交站.n办公楼：杭州黄公楼：杭州黄龙体育中心、杭州万体育中心、杭州万银国国际大厦、上海大厦、上海东方城市广方城市广场、浙江、浙江德清行政中心德清行政中心 、南京金、南京金鹰天地、南京中天地、南京中环国国际广广场、淮南潘集三、淮南潘集三矿办公楼、公楼、温州城市合作温州城市合作银行、宁波国行、宁波国际会展中心会展中心相关相关业绩n相关系相关系统已成功已成功应用很多用很多套。套。综合合节能能20-40%20-40%。运行效果运行效果