摘 要:仪器仪表是工业生产的“倍增器”,在工业生产过程中起着十分重要的作用。降低工业自动化仪表的能耗有利于节约降低成本、提高企业的生产效率。自动化仪表节能的途径主要有: 控制接液阻力, 使用低压损仪表等高性能装置和采用合理的调节方法。
关键词:工业自动化仪表;使用过程;节能方法
一、前言<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />
一直以来,自动化仪表节能的手段都集中在应用先进技术、优化工艺流程等方面, 而将节能应用于仪表的使用过程中的方法却并不多见。实际上,在工业生产过程中,仪表也与节能息息相关。就石油化工企业而言,为克服流体输送的阻力损失,每年至少要浪费五分之一的电力。因而,在使用过程中仪表节能是很有挖掘潜力的。利用仪表节能主要可从以下几个方面展开:
二、控制仪表接液阻力
在石油化工的生产过程中,由于仪表与流体直接接触从而产生阻力,阻力的存在会产生不必要的能耗,阻力越大,能耗越高。在管道的各种阻力件中,流量计和调节阀在对流体产生的阻力中所占比重是很高的。因而,最大限度减少接液仪表的阻力就成了节能的关键所在。
1、增大节流装置的直径比
在各种流量测量装置中,节流装置的应用是最为广泛的,尤其是在石油化工行业中,节流装置的应用几乎达到三分之二以上。实际流体是具有一定的粘性,所以当流体流经节流件之时,一部分能量用来消耗在节能件形成的漩涡,以及克服摩擦阻力上,因此,通过节流件后液体的静压力有一定的损失,并不能完全恢复。所以,直径比与压力损是成反比的,直径比越大,压力损就会越小,这样就越有利于节能。
2.减低调节阀的阀阻比
调节阀的阀阻比是指的是在阀全开状态下,压降与管路总压降之比,通常以 S表示,越大, 损失在阀上的能量与S 值成正比。依据以往的经验S 值一般不低于0.3, 阀组比的选值范围通常为0.3~0.5, 气体的 阀组比则相对较高,通常在0.5以上。
调节阀控制实施流量的功能在石化生产中应用十分广泛, 通过阀组比值的减低可大大降低应用过程中产生的机泵电力消耗。
三、 利用交流变频调速装置代替调节阀
在石油化工的生产过程中,调节器按照一定的规律( PI,PID),来达到控制离心泵出口流量,同时也能够起到改变调节阀的开度流量控制的目的。
但是,这种方案也是存在一定的缺陷的。 其一,由于它是变阻力元件,所以有一定的耗能;其二,他的经济性上存在缺陷,泵出口侧面常常安置有一个截止阀,这个截止阀是为了配合调节阀的工作而安置的,因此,在泵的选择就要有一定余量,用来达到适应负荷变化的要求,所以这样是不经济的。
近年来,伴随着电子及计算机技术飞速发展,高效节能的变频调速器也逐渐登上了世界的舞台,高性能变频调速器能够组成既理想、又经济的调节回路,把以前那种控制泵的出口变为现在的控制变频调速器。这种方案的特点有三:其一,这是一种非接触、无阻力的安装;其二,由于控制泵的转速是由变频调速器直接控制的,所以能够很容易的达到控制流量的目的;其三,这种方案的功能是大范围无级调速,这样调节品质就会高,省去了调节阀等一阶滞后环节。
按照原来选用机泵的原则以及选取调节阀上压降的原则,使用变频调速器来组成调节回路,那么这种方案可以至少能够使电能消耗节约百分之三十,尤其是那些原来选泵过盈量太多,或者生产处在低负荷状态的,则节能效果更佳显著。 与此同时,这种方案也能够起到延长机泵使用寿命的作用,因为机泵是处在一种相对轻载工况下运行的。虽然选择使用这种变频调速器,是薄膜调节阀的三到四倍,一次性的投资相对来说比较大,但是因为这种方案是既高效、又节能的,所以投资回收就比较短,通常在一年之内便可收回成本。
四、低压损或无压损的仪表的使用
节流装置应用于流量测量高于百分之七十的,但是这样会对能源的节约产生不利影响,因为压损过大。伴随着公众节能环保意识的不断提升,人们逐渐开始重视和普遍关注低压损或无压损的仪表。尤其是近些年来,旋涡流量计、笛形均速管流量计等在工业生产过程中表现出了显著的优势。特别是笛形均速管流量计,即阿牛巴流量计,由于安装使用方便、造价低廉、压损微小等特点,受到了广泛的欢迎。
笛形均速管流量计与孔板流量计相比较,虽然两者的工作原理基本相同,但是前者比后者的节能效果更加明显。在通常情况下,在对同一流量进行测量时,笛形均速管流量计产生的差压还不到孔板流量计的百分之五,产生的压损仅仅只有孔板流量计的五十分之一。
由此可以得出结论,笛形均速管流量计的永久压损和孔板流量计相比是极为微小,甚至可以是忽略不计的,一般笛形均速管流量计连续能量消耗,和节流孔板相比,可减少至少百分之九十五。
五、优化调节方案,节约能源
1、改变调节阀的安装位置
把调节阀安装在换热器之前, 调节阀自身存在的压损可以降低进入换热器的物料的压力,这样一来,换热器中的冷物料的汽化就可以在较低的温度下进行,换热器所需要的蒸汽用量大大减少,节能效果得以实现。
2、采用可变极限流量的喘振控制
通常离心式压缩机的喘振控制采用固定极限流量法,然而这一方法有着很大的缺限, 就是在转速降低的情况下,会带来气体的大量排空, 导致能量的浪费。
而在可变极限流量法中,由于调节器的给定值可以随转速而改变,在转速降低的情况下,气体的排空量也不会太大,较少能量的消耗。
六、小结
在信息化时代的到来的今天,网络技术、计算机技术、自动化仪表等高新技术的也随之快速发展,工业自动化仪表技术得到了更新,领域不断拓宽,能源节约也逐渐成为广泛关注的课题。节约能源关系国家经济健康发展的大局,也与企业自身发展息息相关。通过更新工业自动化仪表使用方法和技术, 可有效节约能耗提高企业的经济效益。
参考文献:
[1] 张智贤、沈永良;自动化仪表与过程控制[M];电子工业出版社出版;2011-5.
[2] 孙维清、王建中;流量测量节流装置设计手册[M];化学工业出版社;2000-6.
[3] 编辑委员会;工业自动化仪表与系统手册[M];中国电力出版社;2008-08.
[4] 孟艳京;浅谈仪表自动化在化工工业方面的应用[J];才智;2011-12.
[5] 张如芹、付新新、张丰伟;浅谈仪表自动化的发展[J];科技信息(科学教研);2008-24.
[6] 许大庆;节能减排,仪表自动化大有作为[J];自动化仪表;2008-07.
中国论文网(www.lunwen.net.cn)免费学术期刊论文发表,目录,论文查重入口,本科毕业论文怎么写,职称论文范文,论文摘要,论文文献资料,毕业论文格式,论文检测降重服务。