工業自動化儀表節能方法探析

朱慶（大慶油田化工集團東昊公司油氣處理分公司）

工業自動化儀表的節能將會是傳統工業節能措施的重要組成部分，因為儀表應用在工業生產的方方面面，它的能耗過大會給一個企業帶來不小的壓力。在石油化工過程中，由于儀表設備與流體的接觸阻力和不恰當的儀表安裝，每年會帶來巨大的電力消費和能源消耗[1]。因此，尋找新的節能方法來降低自動化儀表的能量消耗，是一個迫在眉睫且潛力巨大的課題。

1 自動化儀表的節能方法

自動化儀表的能耗主要體現在流體流動阻力對儀表造成的內部沖刷、儀表安裝位置不正確導致的生產工藝不佳以及設備閥門換熱效果不好造成的熱量損失等方面，另外，造成儀表能耗過高的原因是多方面的，有時需要綜合考慮多種因素的影響。針對以上幾類造成儀表能量損失的原因，我們可以通過以下方法對自動化儀表進行改進和優化。

1.1 使用新型交流變頻調速裝置[2]

進入新世紀以來，隨著電力技術和計算機技術的迅速發展，交流變頻調速技術取得突破性發展，并逐步實現在工業中的覆蓋應用。它主要具備以下優勢：啟動電流不高，不會對系統造成較大沖擊，從而大大節省了電量；調速比較均勻并且調節范圍很大，降低了調速過高的概率，提高了運行效率，也節省了使用調節閥的成本；具有“裝置體積小，占用空間小，安裝阻力小”的特點，進一步降低了安裝和調試的能耗；電動機運行時保持低轉差率，造成的轉子損耗很低。對比原有調節器和截止閥并用的方法，交流變頻調速裝置可降低三分之一的耗電量，體現了良好的節能效果。另外，由于在運用調速器時，機組的運載負荷較低，因此可以有效地保證機組的長久運行，減小故障概率，降低維修費用。可以說，新型交流變頻調速器的使用，是儀表節能領域的一個關鍵環節，在不久的將來，它必將完全替代舊有的工作設備。

1.2 使用壓力損失較低的自動化儀表

流體在裝置中形成死水區或漩渦區、流體黏度過大等因素會造成壓力損失，壓損會浪費巨大的能量，如果壓損過大則會干擾整個生產系統的正常運行，因此，探索低壓力損失的儀表顯得十分必要。

低壓損智能渦街流量計、笛形均速管流量計的快速發展打破了儀器儀表在使用過程中必出現大的壓損的現象[3]，進一步節約了能耗。尤其是作為技術前沿的旋渦流量計，有著其他傳統流量計所不具備的優點：運行功耗極低，不需要隨時更換電池，從而極大地節省了電力消耗；內部無機械傳動構件，減小了機械摩擦，在降低功率的同時，更換和維修頻率大大降低。總的來說，隨著高新技術的進步，這些低壓力損失的自動化儀表普遍具備良好的性能和極低的能耗，并且安裝也相當方便，廣泛應用于煤炭、鋼鐵、石油等高能耗行業，一定程度上帶動了企業向低能耗方向的轉型。

1.3 減小儀表和流體間的阻力

流體在流動時，一方面會造成儀表器壁的摩擦，另一方面，當流體經過儀表或閥門時，速度、方向的突變會產生較大的液接阻力[4]，這些阻力不但增加了能量浪費，而且如果阻力持續過大，也會對儀表性能產生不良影響，導致儀表的不穩與失靈。儀表與流體間的阻力引起的能耗在儀表的總能耗里占的比重是比較高的，因此，盡可能地減小流體與儀表的液接阻力，將是降低總能耗的關鍵點。

針對自動化儀表液接阻力的產生原理，可以通過下述方法實現儀表的節能：

1）降低調節閥的閥組比[5]。閥組比是調節閥全開時前后壓差與系統總壓差的比值，也叫壓降比，在調節閥實際的使用過程中，必須使調節閥具有一定的壓差，才能保證調節閥有一定的可調比。但是，由能耗與閥組比的關系可知，閥組比越大，其損失的能量就越高。依據此原理，可以在保證調節閥正常工作的前提下，適當減小其閥組比，可以有效降低機組和泵的用電量。這種方法已經逐步在工業生產中應用，是一種比較綠色的節能方式。

2）適當擴大節流裝置的直徑比。節流裝置是流量計中最為重要、也是用途最廣泛的一個分支，它包括文丘里管、楔形流量計等，在工業中起著非常大的作用。由于流體存在一定的黏度，因此，流體通過節流裝置時，其中的部分能量會在摩擦阻力和節流裝置形成的漩渦中損耗，因此會產生一定的壓力損失。由直徑比與壓力損失的關系可知，壓力損失隨著節流裝置直徑比的增加而減小，因此，可以在一定范圍內盡量擴大節流設備的直徑比從而降低壓損，實現設備的節能。當然，其直徑比也不可過大，否則會使得節流裝置由于壓力過大而損毀。

1.4 合理布局調節閥的安裝位置

一般來說，調節閥要盡量安裝在換熱器的前面[6]，如此一來，調節閥產生的壓力損失可以在一定程度上減小物料進入換熱器的壓力，從而降低物料的汽化溫度，溫度的降低則進一步節省了能量消耗。另外，儀表安裝不合理會對整個生產裝置的體系平衡、熱量交換、物料分配等方面產生不利的影響，甚至導致危險事故的發生，因此，合理布局調節閥的安裝位置，會使整個裝置設備的空間得到充分的利用，在控制熱量散失、減小物料浪費、保障系統安全等方面也起著重要作用。

2 結語

工業自動化儀表經過多年的技術積累已經步入一個飛速發展時期，隨著科技的進步，特別是信息領域、電氣領域的技術突破，自動化儀表將逐步走向高性能、低功耗的發展方向。實現自動化儀表的節能，不僅可以提高企業生產效率，減小生產成本，同時也會將為促進工業技術持續發展做出積極貢獻。

[1]李志陽,胡曉亮.論石油化工自動化技術的發展現狀及關鍵所在[J].民營科技,2009(10)：78-80.

[2]邱萬煒.淺談工業自動化儀表的節能方法[J].科技創新與應用,2012(5):81.

[3]楊盛剛.對工業自動化儀表節能方法的探究[J].施工技術,2012(10):59-60.

[4]梁長志.石油化工業自動化儀表的運用[J].自動化與儀器儀表,2012(5):91-92.

[5]許大慶.節能減排,儀表自動化大有作為[J].自動化儀表,2008(7):44-46.

[6]孟艷京.淺談儀表自動化在化工工業方面的應用[J].才智,2011(4):74-76.