李建伟

【摘 要】在当前的化工自动化生产系统中，仪器仪表是占有重要地位的生产工具，是控制工业化工自动化生产流程的主要管理装置。当前受资源能源短缺加剧的影响，工业化工企业正在不断的大力提倡节能环保的生产技术，以实现可持续发展。仪器仪表作为重要的基础装置，对其进行节能技术改进是非常有必要的。现本文就来探讨工业化自动仪表的节能方法。文章主要是以控制仪表接液阻力、采用变频技术、使用低压损仪表、优化调节方案等几方面来进行探讨分析的，以供同行参考借鉴。

【关键词】工业化工；自动化仪表；节能；低压损

自建国以来，我国就开始重点发展工业化工产业，经过几十年的发展历程，我国的工业化工产业已经取得了很大的成就，为我国国民经济的提升做出卓越贡献。尤其是近年来电子科技技术的应用更是推动了工业化工的自动化发展，大大的提高了生产效率，促进了化工产业现代化生产水平的进一步提升。而自动化仪表作为化工自动化发展进程中的重要因素，其使用性能的优化也一直备受人们关注。为了能够提升自动化仪表的性能，实现节约型化工生产，技术人员不断的优化自动化仪表的构造与运行技术，取得了较好的节能效果。但在本文中，笔者则主要探讨了鲜少有人关注的另外一方面的仪表节能方法，即自动化仪表在使用过程中的几种节能方法，希望能够为工业化工自动化仪表的节能方法提供一些新的优化思路。

1.控制仪表接液阻力

在工业化工的生产过程中，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。

1.1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。

1.2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工业化工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。

2.充分利用交流变频技术

一般来讲，在工业化工的自动化生产系统中，所使用的调节器都是在一定的规律下进行调节控制，以满足离心泵出口流量的控制需求，进而对调节阀的开度流量起到相应的控制效果。但需要注意的是，这种在规律下进行调节控制的调节方案是存在一定缺陷的。主要可以体现在两点：第一，节能性较差，这种调节器装置是以变阻力元件为主要元配件进行工作调节的，其自身也是需要消耗能量的；第二，经济性较小，因为该装置下，离心泵的出口侧面设置有截止阀，用以配合调节阀的正常运行，这就限制了泵的选择，要求所选用的离心泵必须要具备较大的额定功率，以满足负荷不断变化的动力需求，这就会造成一定的功率浪费，同时也不利于实现经济的调节方案。

为此，我们若能针对这一问题进行相应的改革与完善，就能够起到较好的节能效果。而当前不断发展的电子科技技术与信息技术正好为我们提供了有力的技术支持。在电子科技的推动下，变频节能调速器逐渐被研发并被广泛应用在各个工业生产领域。这是因为变频调速器具有很好的节能效果，且更加经济方便，极大的提高了设备的运行效率。在工业化工生产系统中的调速器，同样可以充分利用高性能的变频技术来改善其调节方案。即实用变频调速器来控制泵的出口流量。使用交流变频调速器的优越性主要可以体现在三点：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。

3.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。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95%。

4.优化调节方案，节约能源

除了上述几种方法以外，我们还可以通过优化调节方案来实现工业化工自动化仪表使用过程中的节能效益。例如在安装调节阀时，可以利用一定的技术手段或创新设计方法来讲调节阀的设置部位进行更换改变，以实现节能效果。或者也可以利用可变极限流量啦实现对设备的喘振控制。具体的优化方案如下所示：

4.1重新确定调节阀的安装位置

物料经过预热器预热后送到闪蒸罐闪蒸，闪蒸罐前大部分压降都发生在流量调节阀上，这个调节阀紧靠闪蒸罐的人口，使换热系统的压力保持为进口压力，这样会大大抑制物料在换热器中的汽化。如果把调节安装在换热器之前，由于调节阀本身压损的存在，使得进入换热器中的物料压力降低，换热器中的冷物料可以在较低温度下汽化，这样进入换热器中的蒸汽用量减少，节能是很明显的。

4.2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（下转第189页）（上接第61页）也不会太大，较少能量的消耗。

5.结语

随着新兴科技的不断发展，工业化工生产过程中使用的自动化仪表的自身性能与使用方法也必将会得到更大的改进与完善，从而能够使自动化仪表实现好的节能效果。大力研发自动化仪表的节能方法能够促进工业化工生产实现更好的节能效益和经济效益。

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