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动力设备节能技术小总结
在工业企业能源供给系统中,管道泵阀类设备占很大比重,广泛应用于供水、供热、供风系统。在这一领域，有很多有关节能的新技术、新材料、新工艺，现摘录其中几项，希望与大家共同探讨提高。
一、低碳节能阀门。
低碳阀门分别为偏心半球阀、斜座式硬密封缓闭止回阀和全压高速排气阀。
偏心半球阀阀体采用球体结构，刚性好、强度高；阀瓣采用半球结构，阀轴采用半轴结构，阀瓣全关全开为90°旋转。全开状态下，阀瓣全部进入体腔、使阀门内腔全部畅通。阀体和阀瓣密封面,均采用硬质合金堆焊技术,高硬度、高耐磨、能切断介质中金属或编织类杂物；可抵抗浆料或颗粒状两项流介质的冲刷。可自动清除密封面污垢。阀瓣采用大偏心距结构，密封面无摩擦启闭，开关灵活，使用寿命长。阀轴密封采用柔性石墨圈或O型圈，不拆卸驱动装臵即可更换和调整轴封。
斜座式硬密封缓闭止回阀阀座为倾斜式，阀门启闭行程短，启闭性能良好。蝶板为双偏臵结构，阀门启闭运动合理。采用不锈钢金属硬密封副，使用寿命长，免维护免更换。阀腔结构元件流动特性好，流阻小，节能。快关缓闭，能有效防止水锤。蝶板/阀轴启闭灵活、无卡滞。
有压供水管道排气问题，是几十年来世界性技术难题，由于有压输水管道排气不净，气水两相流非稳定运行，造成管道断流弥合水锤，其压力升高经常可达200~400m水柱，有的工程理论计算，甚至达到近千米，足以造成任何高强度的供水管道的破坏。我国大型输水工程和城市供水管网爆管事故是很多的。据有关资料，我国特大城市如北京、上海、香港等供水管网年爆管约2000次，一般性省会城市年爆管约1000次，其水力上的主要原因就是排气不畅。全压高速排气阀研究的目的，就是解决有压供水管道排气不净和不稳定问题，减少或彻底消除城市供水管道的爆管顽疾。
二、变频调速技术促进空调机组节能
将变频调速技术运用在在蒸发冷却空调机组中，能提高了设备效率，满足了生产工艺要求，并且还能大大减少了设备维护、维修费用，还降低了停产周期。直接和间接经济效益十分明显。为了提高蒸发冷却空调机组的制冷效率，必须时时控制二次风量与一次风量之比，同时控制直接段水泵流量，使系统制冷效率达到最佳同时降低风机水泵能耗。本控制系统由PLC可编程控制器、触摸屏、变频器等构成。PLC可编程控制器实现控制程序的运行和执行，触摸屏实现显示系统状态和修改系统参数，变频器实现风机水泵的流量控制，风速传感器和流量传感器对风机水泵的风量和流量进行采集，经过PLC内部程序的计算对风机水泵进行变频转速控制。控制系统软件设计中时时对一二次风量及水泵流量进行测量，通过变频器调整其二次风量与一次风量比值在0.6～0.8的范围内同时调整直接段水泵流量，保证直接段、间接段冷却器在较高的效率区运行，同时达到节约能耗的目的。程序设计中采用了PID调节。PLC终端软件采用梯形图语言编写，为提高终端的抗干扰能力，软件采用了数字滤波，故障自诊、控制口令等措施，保证控制操作的正确性和可靠性。程序设计采用了模块化、功能化结构，便于维护、扩展。
变频调速技术改变了普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗达到系统高效运行的目的。蒸发冷却空调利用水作为制冷剂，利用水的蒸发提供冷量，与机械制冷相比，蒸发冷却不需要消耗压缩功，这使得它的COP值有时比机械制冷要大，从而取得节能效果。把变频调速技术用于蒸发冷却空调系统一二次风机及水泵调速中，通过调节一二次风量比及淋水密度可以进一步提高冷却器的效率，达到降低系统能耗的目的。
三、空压机能耗分析及节能解决方案
空压机在工业生产中有着广泛地应用。它担负着为所有气动元件，包括各种气动阀门，提供气源的职责。因此它运行的好坏直接影响生产工艺。空压机的种类主要有活塞式、螺杆式，但其供气控制方式几乎都是采用加、卸载控制方式。2 电机原理及空压机加、卸载供气控制方式存在的电能浪费
2（1）交流异步电动机的转速公式为:
n=60f（1-s）/p
其中 n—电机转速
f—运行电频率;
p—电机极对数
s—转差率;2（2）空压机加、卸载供气控制方式存在的问题
2.1 能耗分析
加、卸载控制方式使得压缩气体的压力在Pmin～Pmax之间来回变化。Pmin是最低压力值，即能够保证用户正常工作的最低压力。一般情况下，Pmax、Pmin之间关系可以用下式来表示:
Pmax＝（1＋δ）Pmin δ是一个百分数，其数值大致在15%～30%之间。
在加、卸载供气控制方式下的空压机，所浪费的能量主要在2个部分:（1）加载时的电能消耗
在压力达到最小值后，原控制方式决定其压力会继续上升直到最大压力值。在加压过程中,一定要向外界释放更多的热量，从而导致电能损失。另一方面，高于压力最大值的气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压,这一过程同样是一个耗能过程。字串2（2）卸载时电能的消耗
当压力达到压力最大值时，空压机通过如下方法来降压卸载:关闭进气阀使电机处于空转状态，同时将分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的能量浪费。据我们测算，空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的10%～25%（这还是在卸载时间所占比例不大的情况下）。换言之，该空压机20%的时间处于空载状态，在作无用功。很明显在加卸载供气控制方式下，空压机电机存在很大的节能空间。
2.2 其它不足之处
（1）靠机械方式调节进气阀，使供气量无法连续调节，当用气量不断变化时，供气压力不可避免地产生较大幅度的波动。用气精度达不到工艺要求。再加上频繁调节进气阀，会加速进气阀的磨损，增加维修量和维修成本。
（2）频繁采用打开和关闭放气阀，放气阀的耐用性得不到保障。恒压供气控制方案的设计
针对原有供气控制方式存在的诸多问题，可应用变频调速技术进行恒压供气控制。采用这一方案时，我们可以把管网压力作为控制对象，压力变送器YB将储气罐的压力P转变为电信号送给PID智能调节器，与压力设定值P0作比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号送变频调速器VVVF，通过变频器控制电机的工作频率与转速，从而使实际压力P始终接近设定压力P0。同时，该方案可增加工频与变频切换功能，并保留原有的控制和保护系统，另外，采用该方案后，空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动，实现了软启动，避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。字串9 4 系统元器件的选配及系统的安装与调试
控制柜安装在空压机房内，与原控制柜分离，但与压缩机之间的主配线不要超过30m。控制回路的配线采用屏蔽双绞线，双绞线的节距在15m以下。另外控制柜上装有换气装臵，变频器接地端子一定不能与动力接地混用，以上措施增强了系统的稳定性、可靠性。
a）变频器功能设定（不同的工况及控制方式，功能设定可能不同）
F0.01=1设定为1:运行指令由外部端子控制
F0.08=20加速时间:设定为15S,具体数值根据工况及生产要求
F0.09=20减速时间:设定为15S
F0.05=50最大频率:设定为50Hz（等于电机额定频率）
F9.00=0 PI控制给定源选择
F9.01=72%（给定压力值）PI数字给定值（100%对应10KG）
F9.02=0 或1 PID反馈源选择
F9.03=0 PI调节误差极性：设为正极
增加工变频装臵,整套改造装臵并不改变空压机原有控制原理，原空压机系统保护装臵依然有效。并且工频/变频切换采用了电气及机械双重联锁，大大的提高了系统的安全、可靠性。
在调试过程中，将下限频率调至40Hz，然后用红外线测温仪对空压机电机的温升及管路的油温进行了长时间、严格的监测，电机温升约2-4℃之间，属正常温升范围，油温基本无变化，排气温度下降5℃。所以40Hz下限频率运行对空压机机组的工作很安全。
经过一系列的反复调整，最终系统稳定在39.5-42.5Hz的频率范围，管线压力基本保持在0.69Mpa，供气质量得到提高。改造后空压机的运行安全、可靠，同时达到了工厂用气的工艺要求。
四、蒸汽疏水阀工作原理及三个节能作用
各种类型的蒸汽疏水阀结构和原理不尽相同，应区别疏水阀类型，根据实际使用工况确定蒸汽疏水阀入口与出口的压差，再根据蒸汽供热设备在正常工作时可能产生的凝结水量，乘以选用修正系数K，然后对照蒸汽疏水阀的排水量进行选择。
在凝结水回收系统中，若利用工作背压回收凝结水时，应选用背压率较高的蒸汽疏水阀（如机械型蒸汽疏水阀）；当用汽设备内要求不得积存凝结水时，应选用能连续排出饱和凝结水的蒸汽疏水阀（如浮球式蒸汽疏水阀）；在凝结水回收系统中，用汽设备既要求排出饱和凝结水，又要求及时排除不凝结性气体时，应采用能排饱和水的蒸汽疏水阀与排气装臵并联的疏水装臵或采用同时具有排水、排气两种功能的蒸汽疏水阀（如热静力型蒸汽疏水阀）；当用汽设备工作压力经常波动时，应选用不需要调整工作压力的蒸汽疏水阀。
目前的蒸汽疏水阀型号特别多，但其工作原理都是利用蒸汽和凝结水的高度、温度、流速的差异，通过各种机构来实现蒸汽疏水阀的启闭，达到阻汽排水的目的。它主要有三个节能作用。
第一：迅速排出蒸汽使用设备内产生的凝结水，使蒸汽使用设备的加热效率保持在最佳状态，使设备内的凝结水不形成滞留，最大限度地确保设备内的蒸汽空间，这样可经常保持最高的加热效率。鸿丰认为一旦蒸汽疏水阀不能充分的发挥作用，由于凝结水的滞留，不仅蒸汽使用设备的性能受到很大的影响，有时甚至使生产设备完全陷于瘫痪。
第二：迅速排出开始启动时设备内的空气和低温凝结水，从而缩短预热运转时间。开始通汽时，蒸汽输送管路和蒸汽使用设备内部都充满了空气，如不将它们排除，就无法送入蒸汽。此外，在蒸汽输送管路和蒸汽使用设备升温达到蒸汽温度的过程中，所产生的初期低温凝结水也要迅速排出，使设备在短时间内实现正常运转，这是提高生产效率的重要条件，特别是间歇生产的场合，由于缩短了预热时间，也就缩短了每次的作业时间，由于增加了处理次数，最终可增加产量。以前，在预热运转时，先开启旁通阀来排放初期空气和低温凝结水，现在由于选用了恰当的蒸汽疏水阀，既可自动排出初期空气和初期低温凝结水，又可节省人力。
第三：降低蒸汽疏水阀自身的蒸汽消耗量。所谓蒸汽疏水阀自身的蒸汽消耗量，一般是指蒸汽泄漏而言，是蒸汽疏水阀动作需要的蒸汽量和散热损失量之和。
管道泵阀多为重要供能设备，同时也多为主要耗能设备，广泛采用新材料、新技术、新工艺，使其实现节能高效运行，是在源头上落实国家节能减排政策行之有效的技术手段。
2012.6.14
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