古巴一家电力公司的抽水系统评估

摘要

拉斯图纳斯燃料贸易公司开发了一种能源管理方法，旨在确定提高能源和经济效率，减少对环境排放的潜力。为此，使用帕累托图作为基本工具进行能量诊断，以识别对能源消耗影响最大的运输工具，区域和设备，直到将燃油泵系统识别为具有以下特征的要素：节省电的潜力。获得的结果允许提出解决方案，以提高这些系统的运行效率，主要是基于更换当前效率不高的某些泵；从技术和经济角度评估各种替代方案，目前可行的是更换两个柴油处理泵，从而可以将年度用电量减少约23.7 MWh，这也意味着停止向柴油机排放碳。每年25.6吨二氧化碳。

介绍

在全球范围内，该行业致力于在所有生产过程中实现更高的效率。古巴是一个不发达国家，它通过实施各种技术工具使商人加倍努力，这些技术工具使商人能够决定投资于能源效率项目，从而实现节约和经济效益，从而降低了设备和工业流程的运营成本。

一些作者将能源管理定义为分析，计划和决策，以便从所需的能源中获得最高的性能。也就是说，实现对能源的更合理利用，这可以减少能源消耗而不会降低服务和生产的质量。能源管理的基本目标是在必须使用能源的每个过程或服务中，在不影响生产的质量和/或数量的前提下，获得最佳性能，将成本降至最低。还建议将其视为有组织和有组织的努力，以实现能源供应，转换和使用中的最大效率，即实现更合理的能源使用，允许减少消费而又不损害舒适性，生产力，服务质量，总的来说，又不降低生活水平；从公司本身和国家层面来看，这都是实现节能目标的最佳方法之一。

根据一些作者的说法，“能源效率”意味着以最小的能源消耗和最少的环境污染来达到客户提出的要求。高效的能源管理还通过降低与能源生产和使用相关的负面影响，从而降低了单位产品所产生的产品或服务的负担，从而也有助于实现更大的环境责任。总而言之，可以在能源管理系统内考虑所有为节省大量能源并提高工厂能效而进行的活动。

在古巴，如果考虑到该国发展地区的条件，石油工业的发展不足，缺乏开展能源项目的资金以及环境的问题，那么能源效率问题就变得极为重要。自1959年革命胜利以来，该国遭受的敌对行动。

该项目的研究活动集中在以下目标上：

总体目标：

在公司中执行能源管理方法。

具体的目标：

对公司进行能源诊断，确定最能影响企业能源消耗的运输工具，区域和设备，确定提高能源和经济效率的潜力。

材料和方法

能源审计或诊断是一个基本阶段，在组织，监控和评估节约和有效利用能源的计划中所包含的所有活动中至关重要，而这反过来又构成了系统的基本组成部分能源管理。能源诊断或审计可以分析安装的不同设备的能源状况，以了解如何购买，在何处，如何使用以及以何种效率使用；此外，它们还可以确定不同形式能源的相对成本，使用方式和低效点，它们提供的信息对于建立节能项目至关重要。

使用不同的技术来诊断能量，评估产生，转化和使用能量的效率。在能源诊断的其中一个阶段，分析区域，设备和系统的运行条件以确定其能源效率；强调确定可能改善能源使用的能源来源。

在工艺过程的辅助系统中，据说激活设备（例如泵，压缩机，风扇，鼓风机）的电动机消耗的所述工业设施的电能约占40％。因此，对此类设备的了解，控制和提高能效是减少能耗和减少温室气体排放的关键步骤（ARPEL指南，2000年第32号）。

石油产品的处理在生产，提炼和分配设施中进行，并辅以运输流程。从生产或制造点，即从油田或炼油厂到到达消费者的石油及其衍生物的运输，它经过几个阶段，在整个过程中，泵送系统起着根本性的作用。如果不能充分发挥它们的功能，那么其他经济部门的经济活动就会受到威胁。

实验部分

通过目视检查，作为初步诊断的一部分，仅通过应用技术组织措施或少量投资即可确定可以立即获得的节能效果。应用一些数学和统计技术，以图形方式确定消耗最大的载体，区域和设备。随后，对某些设备的技术和能量功能进行了深入研究。评估他们的行为。以此分析为参考，确定改进的机会并提出替代解决方案，从技术经济的角度对其进行评估，同时考虑可能减少对环境的排放；最后根据每个评估指标获得的值的结果选择最可行的变量。

公司的能源特性：

这项工作的第一步是确定对公司能源消耗影响最大的运输工具，区域并确定设备，然后评估一些建议，这些建议可能会导致每个设备的能耗减少这些团队之一。

根据能源载体年消耗量的数据，可以确定柴油和电力是最具代表性的，约占实体总消耗量的84％，其中电力约占总消耗量的20％。总消费。

尽管事实上柴油占总消耗量的百分比最高，但是在与该实体协调后，作者们决定在这项工作中应通过考虑是否存在柴油来深化电力消耗的研究。在这方面节能储备。

通过按区域对电力消耗进行分层，发现对电力消耗影响最大的区域是燃料箱，约占总消耗量的20％，这就是为什么决定深入研究设备，寻求技术改造或运营策略变更带来的潜在节省。

在帕累托图中绘制燃油箱各设备的电力消耗，可以确定哪些对该区域的电能消耗影响最大。结果，确定了组成燃油泵系统的设备的消耗量占该区域电能消耗的89％，其他的则是运行频率较低或能耗较低的装置。

设备用电量-油箱

从上图中可以看出，有四个泵集中了该地区约81％的用电量，这四个泵负责处理柴油，而这四个泵同时是柴油中运行最多的燃料。立即存款。

考虑到上述分析，这项工作将集中于评估这七台抽水设备的运行情况，这些设备全部由卧式离心泵组成，具有多年的运行能力，从未对它们进行过评估。能源，以确定潜在的节电潜力，从而有助于减少该国能源载体的消耗并改善环境。

在这项研究中将要研究的泵是：

1号柴油泵，2号煤油泵，酒精加注泵，1号柴油泵，2号柴油泵。煤油加载泵。

评估抽水设备的运行情况：

当前安装的泵没有特性曲线或其他图纸数据，因此Igor Karassik在他的书“离心泵”中描述的方法。“操作，选择和维护”（1968年）基于叶轮的物理测量。

从已安装的泵获得必要的数据：

D1：吸眼直径（厘米）。

D2：叶轮外径（厘米）。

W2：叶轮排放槽的宽度（厘米）。

S2：刀片厚度（厘米）。

Z2：叶片数（单位）。

n：电动机每分钟的转数（rpm）。

由于工作中使用此方法评估了多个泵，因此使用Table Curve Windows版本1.0软件作为工具来调整必须根据方法论使用的每个图中出现的值的相关性，从而简化了工作。以及必要的计算。在获得这些关系所响应的方程式之后，便可以使用Microsoft Excel作为计算工具。选择了最多三阶的多项式方程，因为它们的计算复杂度较低，并且相关系数大于99％。

通过调整不同的相关性，总共获得了92个方程，分布如下：

23在调整所用文献的数字时，48用于通过粘度的变化来校正工作流体的泵的标称参数，21用于获得这七个泵的特性曲线评估工作中的泵（负载，效率和功率）。

此外，还获得了可以校正该公司三个现有泵模型中每个泵的运行参数的图形，这些图形可以用作使用任何粘度的液体（水以外的其他液体）时的参考。

从常规液压计算中使用的方程（Bernoulli方程，Darcy-Weisbach公式和机械能完全平衡）获得每个评估的泵系统的曲线。这些由总静态负载和系统中的压力损失（动态负载）定义。

为了获得与每个泵相关的系统的特性曲线，首先对其进行目视检查，以获取必要的数据以执行相应的计算。

从泵系统获得的数据：

∆Z：总静载荷，即吸水和出水产品高度之间的高度差（m）。

L：管道各段的长度（米）。

D：每个管段的公称直径（mm）。

附件：管道各部分的附件数量和类型（单位）。

密度（ρ）：在系统中循环流通的产品的密度（kg / m3）。

粘度（µ）：在系统中循环的产品的动态粘度（Pa * s）。

流量（Q）：产品通过每个系统的流量（l / min）。

使用Microsoft Excel Spreadsheet进行计算，其中还引入了对管道系统计算中使用的图形方程的调整，例如用于校正管道中摩擦系数的图形。湍流状态（fturb。）作为相对粗糙度（İ）的函数。它的开发考虑了吸入和排放中多达四个管道段，以及每个段中所有可能的附件。从实验室分析和现有文献中获得有关被操纵产品物理性质的数据。每个附件的局部电阻值来自专门的书目，在某些情况下，还来自制造商文档中针对过滤器和仪表特定情况提供的电阻值。

由于每个系统中的产品液位是可变的，因此要针对极端条件进行计算，即在吸油时要使储罐或罐车中的液位达到最低，而出水时要使罐中的最大液位发挥作用。存储，并且在装载区域中，液位在同一点恒定。在这些条件下，如果系统正确运行，则在改变它们时将不会有困难，仅调节流量就足够了。考虑到这些因素，将上述计算程序应用于评估由七个燃油泵和总共28个变量或管道系统组成的每个系统。为每个系统获得的方程式响应以下模型，该模型表示抛离原点的抛物线：

H = ∆Z + A *Q²

获得的结果

在进行了相关的计算之后，有可能总结出评估效率不高的泵系统的运行情况，从而得出以下结论：

目前，这两个柴油机排放泵仅输送约60％的标称流量，而煤油排放泵则输送约75％的标称流量，当接收到油罐车时，流量进一步降低，原因是1号柴油装载泵输送的流量不足以装载该产品所需的速度水平2号柴油装载泵和煤油装载泵他们提供的流量约为标称流量的70％。

确定每个评估泵的改进机会：

对于推荐的解决方案，由于每种泵在技术上的劣势以及每种泵对于必须保证的工艺流程的重要性，因此应尽可能考虑投资新设备的可能性。。

在每种建议方案中，都考虑了对实体和公司运营最重要的因素。由于这个原因，我们评估了考虑更换柴油泵的不同变型，占柴油总处理量的80％以上。

评估时考虑了当前状况与更换泵的状况之间的比较，评估了通过减少运营成本（减少运营时间，减少维护成本和改善运行成本）获得的经济效益。提议的替换将产生的泵送效率和环境设备。

每种拟议替代品减少环境排放的方法，技术经济评估和分析：

考虑到当前情况与更换泵的情况之间的比较，对每种型号进行评估，评估通过减少运行成本（减少运行时间，维护成本和维护成本）获得的经济效益。改善了拟议的替换所产生的泵送和环境设备的效率。经济分析还包括对NPV，IRR和PRD的计算，以及由于节省电能而减少的CO2排放量。

分析的替代方案如下：

更换了四个柴油搬运泵；更换了两个用于柴油排放的泵；更换了2号柴油排放泵和1号用于装载；更换了2号柴油泵。柴油机排放。

每种替代方案的经济指标如下所示：

另类	年度节约（千瓦时/年）	年度节省（％）	PRS（年份）	VAN（CUC）	内部收益率（％）	珠三角（年）	减排量（t CO ₂ /年）
一世	23890.0	51.7	9.3	-7 274.29	8.8	--	25.8
II	18240.0	39.5	6.3	3 374.36	14.8	13	19.7
三级	23,720.0	51.3	5.0	9 364.85	19.5	8	25.6
IV	18240.0	39.5	3.3	11 901.21	30.1	4.5	19.7

正如所观察到的，从经济角度来看，最推荐使用选项IV，因为“简单恢复期”最短，这是获得较高NPV，具有最佳内部收益率和恢复率的那一个在最短的时间内进行投资。但是，从技术上建议，应考虑到当前安装的柴油泵的技术状况来评估建议III，因为它们需要进行持续监控以保证在该省的分配的可靠性，并且使用该替代方案时，每次操作（装卸）所需的新设备较少；在不排除在条件允许的情况下恢复四个柴油处理泵的可能性的情况下，由于其重要性，它们代表了该产品向客户的分销。

考虑到用于执行经济性计算的参数将来可能会更改，在下图中，可以观察到四个柴油泵替代品对这些因素变化的敏感性分析。

更换柴油泵不同参数的灵敏度分析

可以观察到，对于一定程度的操纵柴油增加值，燃料价格上涨，泵成本降低和折现率降低程度较小的情况，可以从从经济角度考虑，它的另一个好处是减少了向环境的二氧化碳排放，并有助于减少温室气体造成的损害。

结论

研究区域的电力消耗主要由七个抽水设备决定，这大约消耗了87.7％的电力，而四个处理柴油的水泵则占装置消耗的80.8％。有六个团队的效率不高，在当前条件和评估参数下，更换对公司最重要的四个泵在经济上是不可行的，在所分析的替代方案中，技术上最可行的是更换2号柴油卸料泵和1号柴油注料是经济的，这也保证了每次操作都会有新的泵送设备。

参考书目

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