容積式能量回收系統優化設計研究

趙益華

容積式能量回收系統優化設計研究

趙益華

（天津生態城水務投資建設有限公司，天津 300467）

能量回收一直是科學領域研究的重點課題之一。在當前能源消費不斷增加、存量能源面臨“枯竭”的背景下，如何實現能量回收、提升能量利用效率就顯得尤為重要。基于現有研究成果，重點探討、分析容積式能量回收系統的功能、應用以及優化問題，旨在達到擴大容積式能量回收系統的應用范圍、提升容積式能量回收系統的能量“回收”效率。

容積式；能量回收；系統優化；設計

1　能量回收系統研究與應用現狀分析

能量回收一直是科學領域研究的重點課題之一。無論是工業還是交通行業（比如，汽車能量回收等），亦或是日常生活領域，能量浪費現象均比較嚴重。在當前能源消費不斷增加、存量能源面臨“枯竭”的背景下，如何實現能量回收、提升能量利用效率就顯得尤為重要。能量系統回收最早應用于海水淡化工藝流程。近年來，隨著能量回收系統研究力度的不斷加大，能量回收系統開始逐漸地應用于工業、交通、生活等諸多領域，有效地消除了能量損失過大、利用效率較低的現象。

2　容積式能量回收系統及其優化設計

2.1容積式能量回收系統簡介

容積式能量回收系統采用的是“雙液壓缸”的工作結構，缸內通過設置活塞隔離成為上下兩個“腔室”；硬件部分主要包括配流塊、換向控制集成塊、供料泵以及活塞組建等；觸摸屏、PLC控制系統、傳感器、變頻器以及組態軟件等組成容積式能量回收系統的電氣控制系統，達到控制回收系統安全、穩定回收能量的目的，比如，供料泵的控制、液壓缸的運行狀態、回收能量流量等等都主要通過該控制系統來實現。實際運行過程中，“雙缸”交替工作。以化工廢液回收為例，通過安裝能量回收裝置，供料泵將廢液輸送到“A缸”的上腔，然后打開下腔所連接的電池閥，高壓廢液流入下腔，然后推動缸內活塞向上運行；同時，開啟B缸進液閥，低壓廢液流入B缸上腔推動缸內活塞向下運行，同時打開下腔連接的電池閥排入再生系統。

2.2容積式能量回收系統的優化設計

2.2.1容積式能量回收系統液壓沖洗的優化

過大的液壓沖擊不僅會影響裝置的安全、穩定運行，而且還會影響能量回收效果，降低能量回收效率。容積式能量回收系統工作過程中，時常會出現液壓沖擊現象，對回收裝置的正常運行造成不利影響。比如，開關閥門活塞制動過程中，液壓沖擊現象就會頻現。實踐中，一方面，可以采取降低電池閥換向速度或者是加入阻尼裝置的方式，緩沖液壓沖擊、降低系統的功率消耗；另一方面，可以在缸內安裝圓錐形環隙式緩沖結構，以減少活塞制動、換向時的沖擊力度。

2.2.2 容積式能量回收系統的流量調節

針對廢液能量回收而言，流量過大或者過小都會對容積式能量回收裝置的運行、系統的回收效率產生影響，因此，必須對流量進行調控，確保廢液流量能在系統參數范圍之內變化，以取得比較理想的能量回收效果。廢液流經A缸或者B缸時，PLC負責自動檢測活塞運動位置并計算活塞運動到“電池閥門”的時間，然后在活塞運行到極限位置時，控制系統打開電池閥門，但是，實踐中，經常出現時間差過大的情形，導致活塞運行時間變化比較大，影響能量回收的穩定性。

2.2.3容積式能量回收系統控制系統的優化

PLC控制系統是容積式能量回收系統的核心部件，其自動化控制精度的優劣，會直接影響到該系統的能量回收效果。選用自動調節閥，提升PLC控制系統流量信號檢測的精確度，然后根據廢液流量發出控制指令，將缸內廢液流量控制在設置范圍之內。

2.2.4容積式能量回收系統故障診斷的優化

傳統的容積式能量回收系統的故障診斷、故障維修基本上是以人工為主，不僅耗費時間，而且還極易引發重大事故。針對這一問題，可以在PLC自動控制系統（比如，人機界面）增加故障自動診斷及控制模塊，通過將檢測到的信號直接顯示到診斷功能模塊，比如，閥門所處的狀態、電機的制動等等，便于操作人員實時掌握設備的運行狀態，做到早期預防、早期發現，準確、及時地發現系統故障位置以及故障原因，這不僅大大縮短了故障診斷、維修的時間，而且還可以防患于未然，將各種潛在的威脅消滅在萌芽狀態。

［1］ 季宏麗，馬勇，裘進浩，等.高效壓電能量回收系統的優化設計（英文）［C］.第4屆國際壓電驅動材料及應用研討會論文集［C］.2008.

［2］ 薛樹旗，孫鑫，劉永強，等.余壓能量回收技術在船用反滲透海水淡化工藝中的應用研究［J］.船舶工程，2016，（1）.

Study on Optimal Design of Volume Type Energy Recovery System

Zhao Yi-hua

Energy recovery has been one of the key issues in the field of science research.In the current energy consumption continues to increase，the stock of energy in the face of depletion of the background，how to achieve energy recovery，energy efficiency is particularly important to enhance energy efficiency.Based on the existing research results，focusing on analysis，function，application and optimization of energy recovery system volume，in order to expand the scope of application，the volumetric energy recovery system to enhance the energy efficiency of the “recovery” volume type energy recovery system.

volume type；energy recovery；system optimization；design

TP273

A

1003-6490（2016）06-0092-01

2016-06-11

趙益華（1967—），男，天津人，高級工程師，主要從事水務公司整體管理及建設運行工作。