趙益華

容積式能量回收系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

趙益華

（天津生態(tài)城水務(wù)投資建設(shè)有限公司，天津 300467）

能量回收一直是科學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)課題之一。在當(dāng)前能源消費(fèi)不斷增加、存量能源面臨“枯竭”的背景下，如何實(shí)現(xiàn)能量回收、提升能量利用效率就顯得尤為重要?；诂F(xiàn)有研究成果，重點(diǎn)探討、分析容積式能量回收系統(tǒng)的功能、應(yīng)用以及優(yōu)化問(wèn)題，旨在達(dá)到擴(kuò)大容積式能量回收系統(tǒng)的應(yīng)用范圍、提升容積式能量回收系統(tǒng)的能量“回收”效率。

容積式；能量回收；系統(tǒng)優(yōu)化；設(shè)計(jì)

1　能量回收系統(tǒng)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀分析

能量回收一直是科學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)課題之一。無(wú)論是工業(yè)還是交通行業(yè)（比如，汽車能量回收等），亦或是日常生活領(lǐng)域，能量浪費(fèi)現(xiàn)象均比較嚴(yán)重。在當(dāng)前能源消費(fèi)不斷增加、存量能源面臨“枯竭”的背景下，如何實(shí)現(xiàn)能量回收、提升能量利用效率就顯得尤為重要。能量系統(tǒng)回收最早應(yīng)用于海水淡化工藝流程。近年來(lái)，隨著能量回收系統(tǒng)研究力度的不斷加大，能量回收系統(tǒng)開(kāi)始逐漸地應(yīng)用于工業(yè)、交通、生活等諸多領(lǐng)域，有效地消除了能量損失過(guò)大、利用效率較低的現(xiàn)象。

2　容積式能量回收系統(tǒng)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1容積式能量回收系統(tǒng)簡(jiǎn)介

容積式能量回收系統(tǒng)采用的是“雙液壓缸”的工作結(jié)構(gòu)，缸內(nèi)通過(guò)設(shè)置活塞隔離成為上下兩個(gè)“腔室”；硬件部分主要包括配流塊、換向控制集成塊、供料泵以及活塞組建等；觸摸屏、PLC控制系統(tǒng)、傳感器、變頻器以及組態(tài)軟件等組成容積式能量回收系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)，達(dá)到控制回收系統(tǒng)安全、穩(wěn)定回收能量的目的，比如，供料泵的控制、液壓缸的運(yùn)行狀態(tài)、回收能量流量等等都主要通過(guò)該控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，“雙缸”交替工作。以化工廢液回收為例，通過(guò)安裝能量回收裝置，供料泵將廢液輸送到“A缸”的上腔，然后打開(kāi)下腔所連接的電池閥，高壓廢液流入下腔，然后推動(dòng)缸內(nèi)活塞向上運(yùn)行；同時(shí)，開(kāi)啟B缸進(jìn)液閥，低壓廢液流入B缸上腔推動(dòng)缸內(nèi)活塞向下運(yùn)行，同時(shí)打開(kāi)下腔連接的電池閥排入再生系統(tǒng)。

2.2容積式能量回收系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.2.1容積式能量回收系統(tǒng)液壓沖洗的優(yōu)化

過(guò)大的液壓沖擊不僅會(huì)影響裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，而且還會(huì)影響能量回收效果，降低能量回收效率。容積式能量回收系統(tǒng)工作過(guò)程中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)液壓沖擊現(xiàn)象，對(duì)回收裝置的正常運(yùn)行造成不利影響。比如，開(kāi)關(guān)閥門活塞制動(dòng)過(guò)程中，液壓沖擊現(xiàn)象就會(huì)頻現(xiàn)。實(shí)踐中，一方面，可以采取降低電池閥換向速度或者是加入阻尼裝置的方式，緩沖液壓沖擊、降低系統(tǒng)的功率消耗；另一方面，可以在缸內(nèi)安裝圓錐形環(huán)隙式緩沖結(jié)構(gòu)，以減少活塞制動(dòng)、換向時(shí)的沖擊力度。

2.2.2 容積式能量回收系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)

針對(duì)廢液能量回收而言，流量過(guò)大或者過(guò)小都會(huì)對(duì)容積式能量回收裝置的運(yùn)行、系統(tǒng)的回收效率產(chǎn)生影響，因此，必須對(duì)流量進(jìn)行調(diào)控，確保廢液流量能在系統(tǒng)參數(shù)范圍之內(nèi)變化，以取得比較理想的能量回收效果。廢液流經(jīng)A缸或者B缸時(shí)，PLC負(fù)責(zé)自動(dòng)檢測(cè)活塞運(yùn)動(dòng)位置并計(jì)算活塞運(yùn)動(dòng)到“電池閥門”的時(shí)間，然后在活塞運(yùn)行到極限位置時(shí)，控制系統(tǒng)打開(kāi)電池閥門，但是，實(shí)踐中，經(jīng)常出現(xiàn)時(shí)間差過(guò)大的情形，導(dǎo)致活塞運(yùn)行時(shí)間變化比較大，影響能量回收的穩(wěn)定性。

2.2.3容積式能量回收系統(tǒng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化

PLC控制系統(tǒng)是容積式能量回收系統(tǒng)的核心部件，其自動(dòng)化控制精度的優(yōu)劣，會(huì)直接影響到該系統(tǒng)的能量回收效果。選用自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，提升PLC控制系統(tǒng)流量信號(hào)檢測(cè)的精確度，然后根據(jù)廢液流量發(fā)出控制指令，將缸內(nèi)廢液流量控制在設(shè)置范圍之內(nèi)。

2.2.4容積式能量回收系統(tǒng)故障診斷的優(yōu)化

傳統(tǒng)的容積式能量回收系統(tǒng)的故障診斷、故障維修基本上是以人工為主，不僅耗費(fèi)時(shí)間，而且還極易引發(fā)重大事故。針對(duì)這一問(wèn)題，可以在PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)（比如，人機(jī)界面）增加故障自動(dòng)診斷及控制模塊，通過(guò)將檢測(cè)到的信號(hào)直接顯示到診斷功能模塊，比如，閥門所處的狀態(tài)、電機(jī)的制動(dòng)等等，便于操作人員實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，做到早期預(yù)防、早期發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)確、及時(shí)地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障位置以及故障原因，這不僅大大縮短了故障診斷、維修的時(shí)間，而且還可以防患于未然，將各種潛在的威脅消滅在萌芽狀態(tài)。

［1］ 季宏麗，馬勇，裘進(jìn)浩，等.高效壓電能量回收系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)（英文）［C］.第4屆國(guó)際壓電驅(qū)動(dòng)材料及應(yīng)用研討會(huì)論文集［C］.2008.

［2］ 薛樹(shù)旗，孫鑫，劉永強(qiáng)，等.余壓能量回收技術(shù)在船用反滲透海水淡化工藝中的應(yīng)用研究［J］.船舶工程，2016，（1）.

Study on Optimal Design of Volume Type Energy Recovery System

Zhao Yi-hua

Energy recovery has been one of the key issues in the field of science research.In the current energy consumption continues to increase，the stock of energy in the face of depletion of the background，how to achieve energy recovery，energy efficiency is particularly important to enhance energy efficiency.Based on the existing research results，focusing on analysis，function，application and optimization of energy recovery system volume，in order to expand the scope of application，the volumetric energy recovery system to enhance the energy efficiency of the “recovery” volume type energy recovery system.

volume type；energy recovery；system optimization；design

TP273

A

1003-6490（2016）06-0092-01

2016-06-11

趙益華（1967—），男，天津人，高級(jí)工程師，主要從事水務(wù)公司整體管理及建設(shè)運(yùn)行工作。