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        自動(dòng)再循環(huán)流量閥在某燃燒試驗(yàn)設(shè)備節(jié)能減排改造中的應(yīng)用

        2021-02-01 04:40:58王婧
        中國設(shè)備工程 2021年1期
        關(guān)鍵詞:試驗(yàn)設(shè)備開度閥門

        王婧

        (中國航發(fā)沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)研究所,遼寧 沈陽 10066)

        隨著“兩機(jī)”專項(xiàng)不斷深入推進(jìn),航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)試驗(yàn)論證逐步增多,與此同時(shí),試驗(yàn)設(shè)備自身缺陷及后期維護(hù)使用不當(dāng)?shù)葐栴}也相繼暴露,這些問題的出現(xiàn)不僅造成了能源的浪費(fèi),同時(shí),也帶來了環(huán)境的污染。由于國家大力倡導(dǎo)生態(tài)文明建設(shè),因此,對(duì)工業(yè)企業(yè)老舊設(shè)備采取因地制宜的節(jié)能環(huán)保改造勢在必行。近年來,國家對(duì)工業(yè)設(shè)備的節(jié)能降耗和環(huán)保排放工作的重視程度逐漸提高,各地方的工業(yè)設(shè)備節(jié)能環(huán)保執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提升。因此,工業(yè)企業(yè)正在不斷地加大生產(chǎn)設(shè)備節(jié)能減排改造力度,這對(duì)于減少污染物的排放、提高能源利用率、改善企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量都有著十分重要的意義。通過節(jié)能減排改造使企業(yè)在不斷提高環(huán)境與社會(huì)效益的同時(shí),也提高了自身的經(jīng)濟(jì)效益。本文以某燃燒試驗(yàn)設(shè)備噴淋水系統(tǒng)改造為例,介紹了自動(dòng)再循環(huán)流量閥的技術(shù)應(yīng)用,通過運(yùn)行調(diào)節(jié),達(dá)到了預(yù)期的節(jié)能減排效果。

        1 項(xiàng)目概況

        1.1 項(xiàng)目改造背景

        某燃燒試驗(yàn)設(shè)備在試驗(yàn)過程中,主要通過高壓噴水使試驗(yàn)設(shè)備冷卻降溫,但由于試驗(yàn)設(shè)備噴淋效率較低,同時(shí),噴淋水無法實(shí)現(xiàn)自主調(diào)節(jié)控制,從而造成排水量較大、溫度高且具有污染性。

        目前,試驗(yàn)產(chǎn)生的噴淋水大部分均直接排放在地面,既造成水資源浪費(fèi),又污染環(huán)境,同時(shí),冬季會(huì)造成路面結(jié)冰,存在安全隱患。從供水源頭做起,堅(jiān)持成本工程至上,對(duì)該問題提出解決方案,通過試驗(yàn)設(shè)備端增設(shè)自主調(diào)節(jié)及相關(guān)適應(yīng)性改造控制噴淋水量,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,進(jìn)而消除安全隱患。

        1.2 主要改造思路及方案

        (1)提高噴淋效率,降低噴淋水排放量。正常試驗(yàn)狀態(tài)下,試驗(yàn)設(shè)備溫度很高,水為試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行噴淋降溫后會(huì)被汽化,全部以水蒸氣的形式經(jīng)排氣消音塔排放至大氣,而現(xiàn)階段,受試驗(yàn)設(shè)備噴淋效率的影響,同時(shí)考慮試驗(yàn)設(shè)備安全,往往會(huì)增加噴淋水的使用量,進(jìn)而增加噴淋水的排放量,造成不必要的浪費(fèi)。為了提高噴淋效率,提出在試驗(yàn)設(shè)備端增加水量調(diào)節(jié)閥門及配套管路,根據(jù)試驗(yàn)情況,實(shí)時(shí)進(jìn)行噴水量的自主調(diào)節(jié),基本做到用多少排多少,多余的水通過新增回水管路回至工業(yè)循環(huán)水池,從而避免浪費(fèi)、節(jié)約成本,同時(shí),降低排水量,減少環(huán)境污染。

        (2)供水設(shè)備優(yōu)化,保障試驗(yàn)設(shè)備安全。若試驗(yàn)設(shè)備端需實(shí)現(xiàn)噴淋水量的自主調(diào)節(jié),勢必對(duì)其他試驗(yàn)設(shè)備供水系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊,因?yàn)楝F(xiàn)有高壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)相對(duì)較早,設(shè)備相對(duì)陳舊、性能退化嚴(yán)重,若保障試驗(yàn)供水安全穩(wěn)定,需對(duì)現(xiàn)有供水設(shè)備進(jìn)行適應(yīng)性改造。經(jīng)多方學(xué)習(xí)調(diào)研,提出將現(xiàn)有高壓泵出口逆止閥更換為自動(dòng)再循環(huán)流量閥,并對(duì)供回水管路做出相應(yīng)調(diào)整,以保證試驗(yàn)用戶進(jìn)行自主調(diào)節(jié)時(shí),供水設(shè)備運(yùn)行可靠,保障試驗(yàn)設(shè)備的安全。

        (3)某燃燒試驗(yàn)設(shè)備端改造方案。在原有DN200 總供水管路上增設(shè)一個(gè)DN200 的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門,提高閥門控制可靠性;同時(shí),在原有DN200 電動(dòng)閥門和新增DN200 電動(dòng)閥門之間的管路上連接一段DN100 回水調(diào)節(jié)管路,回水至工業(yè)循環(huán)水池,同時(shí),在回水管路上增設(shè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門。

        (4)高壓供水系統(tǒng)改造方案。將高壓水泵出口逆止閥更換為自動(dòng)再循環(huán)流量閥,并增設(shè)自動(dòng)再循環(huán)流量閥旁路出口至水池的回水管路。

        2 自動(dòng)再循環(huán)流量閥

        自動(dòng)再循環(huán)流量閥分為主路和旁路兩個(gè)出水路徑,主路止回閥對(duì)泵提供即時(shí)保護(hù),其開啟與旁路是靠機(jī)械聯(lián)動(dòng)的,隨時(shí)保證泵需要的回流量,自動(dòng)再循環(huán)閥的工作原理圖及實(shí)物圖見圖1,外形結(jié)構(gòu)簡圖如圖2 所示,選用自動(dòng)再循環(huán)流量閥可以適用于水泵額定運(yùn)行工況。

        圖1 自動(dòng)再循環(huán)流量閥工作原理圖及實(shí)物圖

        自動(dòng)再循環(huán)流量閥工作原理是:泵啟動(dòng)時(shí),主路止回閥在彈簧力及閥瓣自重的作用下,處于關(guān)閉位置,使與主閥瓣接觸的杠桿左端處在最低位置,杠桿右端處在最高位置,杠桿撥動(dòng)旁路控制閥處在開啟位置。此時(shí),串聯(lián)活塞左腔與旁路出口接通,壓力相對(duì)較低,而與閥門中腔相通的串聯(lián)活塞密封面處壓力較高,將串聯(lián)活塞向左推動(dòng)至完全開啟,保證泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最小回流量。

        圖2 自動(dòng)再循環(huán)流量閥外形結(jié)構(gòu)簡圖

        3 節(jié)能運(yùn)行調(diào)節(jié)方案

        為確保節(jié)能調(diào)節(jié)方案的可實(shí)施性,需進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)備端和水力發(fā)電站聯(lián)調(diào)。通過調(diào)節(jié),確定某燃燒試驗(yàn)設(shè)備高壓進(jìn)水管路新增DN200 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度值,在保證開度值不變的前提下,某燃燒試驗(yàn)設(shè)備各級(jí)噴水閥門可以實(shí)現(xiàn)按需自由調(diào)節(jié),同時(shí),供水流量大于實(shí)際需求時(shí),利用回水管路調(diào)節(jié)流量,從而實(shí)現(xiàn)減排。項(xiàng)目實(shí)施后,水力發(fā)電站高壓水系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以泵的額定工況向各用戶供應(yīng)高壓水,試驗(yàn)設(shè)備端通過閥門進(jìn)行自主調(diào)節(jié),經(jīng)旁通回水至工業(yè)循環(huán)水池實(shí)現(xiàn)減排,控制工業(yè)水浪費(fèi),節(jié)約成本。同時(shí),水力發(fā)電站通過增設(shè)自動(dòng)再循環(huán)流量閥來保證調(diào)節(jié)過程中水壓流量波動(dòng)時(shí)水泵等設(shè)備的安全。

        3.1 調(diào)節(jié)操作流程

        (1)啟泵前檢查,具體檢查項(xiàng)目見表1。(2)啟動(dòng)軟啟。(3)在泵出口閥門關(guān)閉情況下,使泵穩(wěn)定運(yùn)行3 ~5min,并記錄下此狀態(tài)下的電機(jī)電流。(4)穩(wěn)定運(yùn)行結(jié)束后,緩慢開啟泵出口閥門,直至達(dá)到安全閥值。(5)啟動(dòng)后檢查。(6)水泵在104A 電流下穩(wěn)定運(yùn)行15min 后,記錄下泵出口閥門開度值。(7)通知某燃燒試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)員,在保證某燃燒試驗(yàn)設(shè)備高壓水入口壓力不小于5.5MPa 的條件下,緩慢開啟高壓水入口端第一個(gè)DN200 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門,每次閥門開度百分比的調(diào)整值為1。(8)為確保水泵運(yùn)行安全,水力發(fā)電站現(xiàn)場調(diào)試人員要隨時(shí)關(guān)注水泵電機(jī)電流值的變化,當(dāng)電機(jī)電流值超過100A 時(shí),需立即通知某燃燒試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)員停止閥門調(diào)節(jié),并記錄下當(dāng)前狀態(tài)下的閾值K、閥前壓力值P 及電機(jī)電流值。(9)當(dāng)水力發(fā)電站電機(jī)電流超過100A 時(shí),仍未滿足某燃燒試驗(yàn)設(shè)備供水量或壓力需求,則需再啟動(dòng)一臺(tái)高壓泵并重復(fù)4 ~8 節(jié)操作。(10)閾值K 及閥前壓力值P 確定后,先關(guān)閉泵出口閥,再進(jìn)行停泵操作,最后,關(guān)閉某試驗(yàn)廠房高壓水總供水閥,調(diào)試結(jié)束。

        3.2 調(diào)節(jié)結(jié)果分析

        (1)水泵電機(jī)電流。如圖3 所示,調(diào)試過程中在滿足某燃燒試驗(yàn)設(shè)備供水流量和壓力的前提下,水泵電機(jī)電流始終低于104A(水泵額定電流),說明安裝自動(dòng)再循環(huán)流量閥后,可以有效保證水泵在額定工況下工作,保障水泵等設(shè)備運(yùn)行安全。

        表1 啟泵前檢查列表

        表2 啟泵后檢查列表

        圖3 調(diào)試過程中水泵電機(jī)電流變化

        (2)某試驗(yàn)器進(jìn)水閥門開啟度。經(jīng)調(diào)試,在DN100 旁通回水閥門完全關(guān)閉的情況下,每次試驗(yàn)時(shí),某燃燒試驗(yàn)設(shè)備1 號(hào)DN200 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥門開度值應(yīng)控制在19%,依供水需求不同可在16%~19%開度值范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整,2 號(hào)DN200 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥門開度值應(yīng)控制在13%并保持不動(dòng)。在此狀態(tài)下,某燃燒試驗(yàn)設(shè)備可正常進(jìn)行試驗(yàn)的噴水降溫,同時(shí),保障試驗(yàn)件設(shè)備以及水泵的運(yùn)行安全。

        4 效益分析

        在某燃燒試驗(yàn)設(shè)備節(jié)能減排改造中,將原有的高壓供水系統(tǒng)改為便于調(diào)節(jié)控制的操作系統(tǒng)。同時(shí),由于采用了新的節(jié)能調(diào)節(jié)方案,使整個(gè)供水系統(tǒng)達(dá)到了按需供水的要求,可以實(shí)現(xiàn)在節(jié)能減排的同時(shí),保持試驗(yàn)用水的正常供應(yīng)。經(jīng)過改造,試驗(yàn)設(shè)備噴淋水量得到了明顯控制,排放現(xiàn)場具體情況見圖6、圖7。

        通過本次改造實(shí)現(xiàn)了噴淋水的減量化,在降低污染、節(jié)約水資源的同時(shí),也保障了廠區(qū)的安全,產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益。

        5 結(jié)語

        綜上所述,應(yīng)用自動(dòng)再循環(huán)流量閥對(duì)某燃燒試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行節(jié)能減排改造,目前,小狀態(tài)試驗(yàn)已實(shí)現(xiàn)零排放,達(dá)到預(yù)期效果,此方案可行。某燃燒試驗(yàn)設(shè)備端通過閥門進(jìn)行自主調(diào)節(jié),經(jīng)旁通回水至工業(yè)循環(huán)水池實(shí)現(xiàn)減排,控制工業(yè)水浪費(fèi),節(jié)約成本,并極大地減少了污染物的排放,保護(hù)環(huán)境。水力發(fā)電站高壓水系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以泵的額定工況向各用戶供水,同時(shí)通過增設(shè)自動(dòng)再循環(huán)流量閥來保證調(diào)節(jié)過程中水壓流量波動(dòng)時(shí)水泵等設(shè)備的安全。

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