浅谈工业自动化仪表的节能方法

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

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：

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