绿色节能环保机械设计及设备应用浅述

2021-04-25马伟伟

皮革制作与环保科技 2021年3期

马伟伟

（德州众和环保装备制造有限公司，山东德州 253000）

在我们的日常生活中，通常会应用到很多的节能环保型机械设备，而在这些机械设备的设计与应用过程中，如何能让绿色节能环保效果得到充分发挥，一直以来都是人们所关注的重点。因此，在对此类机械设备进行设计的过程中，应该对其应用需求加以全面明确，在此基础上进行绿色环保设计；具体应用中，应该严格遵循其操作规范和流程进行操作。通过这样的方式，才可以使其设计和应用都保持合理，以此来发挥出绿色节能环保机械设备的实际价值。

1 某直饮水净化机械的绿色节能环保设计分析

本次所研究的是某小区中的直饮水工程机械设计，在该工程系统中，应用到的是绿色节能环保型的直饮水机械设备，该设备整个系统的节能环保设计都有着非常理想的效果。其主要的应用原理是将符合饮用标准的水资源或者是自来水用作原水，对其进行深度的净化与处理，最终经过小区中的自来水管道直接输送给小区用户。以下是该直饮水净化机械的绿色节能环保设计分析：

1.1 人性化设计理念的应用

在对绿色节能环保机械设备进行设计的过程中，一定要注重人性化理念的应用，以此来提升机械设备的实用性。在对本次所研究的某小区直饮水工程进行绿色节能环保直饮水机械设计的过程中，选用的是造型和色彩都比较简单的不锈钢材质，通过严谨的设计来保障其操作体验。同时，整个机械系统中，所有机械设备的安装都十分简单，便于操作，且维修养护也十分简单。

1.2 原材料的合理选择

在本次为某小区直饮水净化系统所设计的绿色节能环保型直饮水机械设备中，主要的组成部分包括过滤外壳、过滤附件、高压泵、高压泵附件和阀门等，其主体结构材质主要是不锈钢，这些材质有着较高的安全性，且无毒无害，在水源输送过程中并不会对水质造成不利影响。同时，为达到良好的节能环保效果，本次机械设计所选择的不锈钢材质有着非常好的绿色环保性能，可实现回收和再利用，且不会给周边环境造成污染，对资源与环境可持续发展目标的实现十分有利[1]。另外，此类不锈钢材料的余料和废旧料都具备一定的经济价值，通过此类绿色环保型不锈钢材质的应用，可实现直饮水工程成本的合理降低。

1.3 减震降噪措施的合理应用

在本次的直饮水绿色节能环保型机械设备设计中，因为该装置比较特殊，所以为避免其运行过程中的震动干扰，可将其设置在临近小区的附属厂房中，也可以将其设置在小区的地下室里。因为该机械系统中有泵类机械设备，在运行过程中会产生比较大的噪音，所以在具体设计中，为达到良好的降噪效果，可通过金属阻尼减震垫、橡胶减震垫或者是砼板减震垫来达到良好的减震降噪效果。同时，对于此类机械的出水口位置，设计中也应该通过柔性接头或者是消声止回阀等的合理应用来达到良好的降噪效果。通过这样的设计，才可以有效降低机械设备运行过程中的震动和噪声，尽最大限度减轻震动和噪声污染，以此来达到良好的绿色环保效果。

1.4 注重节能效果的提升

本次进行直饮水工程机械设计的某小区中，所有的住宅均为高层建筑，因此在具体设计中，选用了最为先进的楼宇供水技术，将变频供水装置引入到该系统中，以此来实现良好的供水控制，在这个直饮水系统内，用户用水量处在动态变化中，借助于变频供水装置，可以将供水和用水之间的压力始终控制在一个平衡状态，以此来达到良好的能耗节约效果。而在水泵的运行过程中，按照流体力学特征，可以采用变频调速技术来达到更好的节能效果，相比较普通的阀门调节以及节流孔板而言，该技术可显著降低用电量[2]。而本次所设计的变频调速供水机械设备所应用的就是变频调速原理，其自动式闭环调节系统的主要组成部分包括压力传感器、变频器、可编程控制器以及水泵电机等，通过该系统的应用，可实现整个系统中各组成部分优势的充分发挥，以此来实现水资源和电力资源的最大化节约。

2 某直饮水净化绿色节能环保机械设备的工艺分析

在本次所研究的直饮水工程中，涉及到的设备工艺和参数都很多，而通过这些工艺与参数的合理设置，便可以达到良好的节能环保效果。在具体的绿色节能环保型直饮水净化机械设备的设计过程中，主要的工艺应符合以下的几项标准：

2.1 原水泵设计工艺

对于原水泵，其主要的设计工艺就是流量参数的合理设计。在对此项工艺参数进行设定的过程中，主要按照以下的公式进行设定：

Q=冷水设备中的产水量/系统回收率

其中，系统回收率的单位是L./h。

2.2 石英砂过滤器设计工艺

对于石英砂过滤器，在具体设计中，应该在其进出口的管路上进行全自动形式的多路控制阀和压力表的安装，这样就可以在一定程度上实现石英砂过滤器的自动化控制和操作。而在对其罐体进行参数设计的过程中，主要的指标有罐体的高度和原水泵流量等。装填滤料的过程中，应该将滤料装置设置在空中，使其高度达到罐体高度的2/3，同时应保障过滤的方向始终为低处进、高处出。

2.3 离子交换器设计工艺

在对离子交换器的罐体参数进行设计时，应严格按照相应的标准来进行设计。比如，原水泵流量参数设计中，应按照以下公式来进行设计：

原水泵流量=罐体半径2*3.14*25 m/h

其中，罐体高度的取值范围通常在1.4-2.2 m之间[3]。在对等离子交换器进行滤料装填以及过滤方向的确定过程中，可直接按照石英砂过滤器的设计方法进行设计。对于等离子交换器而言，一项重要的附属设备是盐箱，借助于这一附属设备，可以对再生用的饱和盐水进行溶解和储存。而在对这一附属设备进行设计的过程中，一项主要内容就是保障其体积的合理性，通常情况下，在对其体积进行设计的过程中，可直接取交换树脂的具体体积作为其体积参数。

2.4 反渗透装置设计工艺

在反渗透装置中，主要的组成部分包括精滤、反渗透膜、高压泵以及自控系统等，这一装置的主要功能是脱盐处理，在压力容器中，因为有膜组件的存在，所以整个装置都可以在运行中将高压泵作为基础，通过高压泵来实现自身进水流量以及进水压力的供应，为净水提供一个比渗透压更高的压力作用，以此来达到良好的净水效果。

精滤是反渗透装置内的一个关键组分，具体设计中，为实现精滤作用的充分发挥，通常会选择规格是8寸的压力容器，以此来实现反渗透设计的标准化。每一个压力容器都是由很多个膜组件所组成，而在各个膜组件内，都专门进行了维修隔离阀门的设置，一旦某个膜组件在运行过程中出现了故障，其他组件依然可以保持正常运行。

对于超滤膜组件中的每一个单元，一定要在其进出口总管位置做好专门的阀门设置，通过这样的方式，才可以在后续对滤膜进行清洗的过程中直接和清洗液进出管连接。

在整个反渗透装置中，高压泵是动力设备，可为其运行提供充分的动力。因此在具体设计中，为保障高压泵的稳定和可靠运行，通常需要将其设计为过热保护模式，在高压泵前后分别进行低压保护以及高压保护开关的设置。具体运行中，一旦进水压力低于设计值，停运保护会立即开启；如果超出了设计值，高压保护也将立即开启[4]。通过这样的方式，才可以让反渗透膜得到良好保护。

3 绿色节能环保直饮水机械设备的应用

3.1 明确工艺流程

在对绿色节能环保机械设备进行应用的过程中，首先需要对其具体的工艺流程加以明确，这样才可以对各个环节做到良好操控，使其在满足实际应用需求的基础上充分发挥出绿色、节能与环保的优势。见图（本次所研究的直饮水净化绿色节能环保机械设备净水流程示意图）：

图中，序号1代表原水箱；序号2代表原水泵；序号3代表循环泵；序号4代表水射器；序号5代表一级臭氧发生器；序号6代表一级制氧机；序号7代表石英砂过滤器；序号8代表活性炭过滤器；序号9代表离子交换器；序号10代表制水超滤或精滤装置；序号11代表高压泵；序号12代表反渗透机组；序号13代表化学清洗箱；序号14代表化学清洗泵；序号15代表净水箱；序号16代表循环泵；序号17代表水射器；序号18代表二级臭氧发生器；序号19代表二级制氧机；序号20代表变频供水泵；序号21代表回水精滤装置。

直饮水净化绿色节能环保机械设备净水流程示意图

3.2 自动化控制

在该绿色节能环保直饮水机械设备的具体应用中，可通过自动化技术对该装置进行控制。在自动化控制程序的执行中，用户可首先通过按钮开关将机械设备调整到自动状态，这时，原水泵将会实现自动化的启动，在经过5-10秒钟的延时之后，高压泵也将会自动启动，然后将冲洗阀打开，冲洗10秒钟之后关闭。若装置运行中自动高压泵低压控制器有信号输入，机械设备将会立即关闭，并将低压报警启动。在纯水箱的水位到达了设计值之后，需要将高压泵以及原水泵立即关闭[5]。在水位达到了中位之后，自动化控制系统将会对原水泵进行自动控制，在延时5-10秒钟时，如果低压控制器有输入信号，系统便会自动发出报警，并立即进入到停机状态中。而在高压泵的自动化启动过程中，也会将冲洗阀打开，冲洗10秒钟之后自动关闭。