自動再循環(huán)流量閥在某燃燒試驗(yàn)設(shè)備節(jié)能減排改造中的應(yīng)用

王婧

（中國航發(fā)沈陽發(fā)動機(jī)研究所，遼寧 沈陽 10066）

隨著“兩機(jī)”專項(xiàng)不斷深入推進(jìn)，航空發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)試驗(yàn)論證逐步增多，與此同時(shí)，試驗(yàn)設(shè)備自身缺陷及后期維護(hù)使用不當(dāng)?shù)葐栴}也相繼暴露，這些問題的出現(xiàn)不僅造成了能源的浪費(fèi)，同時(shí)，也帶來了環(huán)境的污染。由于國家大力倡導(dǎo)生態(tài)文明建設(shè)，因此，對工業(yè)企業(yè)老舊設(shè)備采取因地制宜的節(jié)能環(huán)保改造勢在必行。近年來，國家對工業(yè)設(shè)備的節(jié)能降耗和環(huán)保排放工作的重視程度逐漸提高，各地方的工業(yè)設(shè)備節(jié)能環(huán)保執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提升。因此，工業(yè)企業(yè)正在不斷地加大生產(chǎn)設(shè)備節(jié)能減排改造力度，這對于減少污染物的排放、提高能源利用率、改善企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量都有著十分重要的意義。通過節(jié)能減排改造使企業(yè)在不斷提高環(huán)境與社會效益的同時(shí)，也提高了自身的經(jīng)濟(jì)效益。本文以某燃燒試驗(yàn)設(shè)備噴淋水系統(tǒng)改造為例，介紹了自動再循環(huán)流量閥的技術(shù)應(yīng)用，通過運(yùn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到了預(yù)期的節(jié)能減排效果。

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目改造背景

某燃燒試驗(yàn)設(shè)備在試驗(yàn)過程中，主要通過高壓噴水使試驗(yàn)設(shè)備冷卻降溫，但由于試驗(yàn)設(shè)備噴淋效率較低，同時(shí)，噴淋水無法實(shí)現(xiàn)自主調(diào)節(jié)控制，從而造成排水量較大、溫度高且具有污染性。

目前，試驗(yàn)產(chǎn)生的噴淋水大部分均直接排放在地面，既造成水資源浪費(fèi)，又污染環(huán)境，同時(shí)，冬季會造成路面結(jié)冰，存在安全隱患。從供水源頭做起，堅(jiān)持成本工程至上，對該問題提出解決方案，通過試驗(yàn)設(shè)備端增設(shè)自主調(diào)節(jié)及相關(guān)適應(yīng)性改造控制噴淋水量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，進(jìn)而消除安全隱患。

1.2 主要改造思路及方案

（1）提高噴淋效率，降低噴淋水排放量。正常試驗(yàn)狀態(tài)下，試驗(yàn)設(shè)備溫度很高，水為試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行噴淋降溫后會被汽化，全部以水蒸氣的形式經(jīng)排氣消音塔排放至大氣，而現(xiàn)階段，受試驗(yàn)設(shè)備噴淋效率的影響，同時(shí)考慮試驗(yàn)設(shè)備安全，往往會增加噴淋水的使用量，進(jìn)而增加噴淋水的排放量，造成不必要的浪費(fèi)。為了提高噴淋效率，提出在試驗(yàn)設(shè)備端增加水量調(diào)節(jié)閥門及配套管路，根據(jù)試驗(yàn)情況，實(shí)時(shí)進(jìn)行噴水量的自主調(diào)節(jié)，基本做到用多少排多少，多余的水通過新增回水管路回至工業(yè)循環(huán)水池，從而避免浪費(fèi)、節(jié)約成本，同時(shí)，降低排水量，減少環(huán)境污染。

（2）供水設(shè)備優(yōu)化，保障試驗(yàn)設(shè)備安全。若試驗(yàn)設(shè)備端需實(shí)現(xiàn)噴淋水量的自主調(diào)節(jié)，勢必對其他試驗(yàn)設(shè)備供水系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊，因?yàn)楝F(xiàn)有高壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)相對較早，設(shè)備相對陳舊、性能退化嚴(yán)重，若保障試驗(yàn)供水安全穩(wěn)定，需對現(xiàn)有供水設(shè)備進(jìn)行適應(yīng)性改造。經(jīng)多方學(xué)習(xí)調(diào)研，提出將現(xiàn)有高壓泵出口逆止閥更換為自動再循環(huán)流量閥，并對供回水管路做出相應(yīng)調(diào)整，以保證試驗(yàn)用戶進(jìn)行自主調(diào)節(jié)時(shí)，供水設(shè)備運(yùn)行可靠，保障試驗(yàn)設(shè)備的安全。

（3）某燃燒試驗(yàn)設(shè)備端改造方案。在原有DN200 總供水管路上增設(shè)一個(gè)DN200 的電動調(diào)節(jié)閥門，提高閥門控制可靠性；同時(shí)，在原有DN200 電動閥門和新增DN200 電動閥門之間的管路上連接一段DN100 回水調(diào)節(jié)管路，回水至工業(yè)循環(huán)水池，同時(shí)，在回水管路上增設(shè)電動調(diào)節(jié)閥門。

（4）高壓供水系統(tǒng)改造方案。將高壓水泵出口逆止閥更換為自動再循環(huán)流量閥，并增設(shè)自動再循環(huán)流量閥旁路出口至水池的回水管路。

2 自動再循環(huán)流量閥

自動再循環(huán)流量閥分為主路和旁路兩個(gè)出水路徑，主路止回閥對泵提供即時(shí)保護(hù)，其開啟與旁路是靠機(jī)械聯(lián)動的，隨時(shí)保證泵需要的回流量，自動再循環(huán)閥的工作原理圖及實(shí)物圖見圖1，外形結(jié)構(gòu)簡圖如圖2 所示，選用自動再循環(huán)流量閥可以適用于水泵額定運(yùn)行工況。

圖1 自動再循環(huán)流量閥工作原理圖及實(shí)物圖

自動再循環(huán)流量閥工作原理是：泵啟動時(shí)，主路止回閥在彈簧力及閥瓣自重的作用下，處于關(guān)閉位置，使與主閥瓣接觸的杠桿左端處在最低位置，杠桿右端處在最高位置，杠桿撥動旁路控制閥處在開啟位置。此時(shí)，串聯(lián)活塞左腔與旁路出口接通，壓力相對較低，而與閥門中腔相通的串聯(lián)活塞密封面處壓力較高，將串聯(lián)活塞向左推動至完全開啟，保證泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最小回流量。

圖2 自動再循環(huán)流量閥外形結(jié)構(gòu)簡圖

3 節(jié)能運(yùn)行調(diào)節(jié)方案

為確保節(jié)能調(diào)節(jié)方案的可實(shí)施性，需進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)備端和水力發(fā)電站聯(lián)調(diào)。通過調(diào)節(jié)，確定某燃燒試驗(yàn)設(shè)備高壓進(jìn)水管路新增DN200 電動調(diào)節(jié)閥的開度值，在保證開度值不變的前提下，某燃燒試驗(yàn)設(shè)備各級噴水閥門可以實(shí)現(xiàn)按需自由調(diào)節(jié)，同時(shí)，供水流量大于實(shí)際需求時(shí)，利用回水管路調(diào)節(jié)流量，從而實(shí)現(xiàn)減排。項(xiàng)目實(shí)施后，水力發(fā)電站高壓水系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以泵的額定工況向各用戶供應(yīng)高壓水，試驗(yàn)設(shè)備端通過閥門進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，經(jīng)旁通回水至工業(yè)循環(huán)水池實(shí)現(xiàn)減排，控制工業(yè)水浪費(fèi)，節(jié)約成本。同時(shí)，水力發(fā)電站通過增設(shè)自動再循環(huán)流量閥來保證調(diào)節(jié)過程中水壓流量波動時(shí)水泵等設(shè)備的安全。

3.1 調(diào)節(jié)操作流程

（1）啟泵前檢查，具體檢查項(xiàng)目見表1。（2）啟動軟啟。（3）在泵出口閥門關(guān)閉情況下，使泵穩(wěn)定運(yùn)行3 ～5min，并記錄下此狀態(tài)下的電機(jī)電流。（4）穩(wěn)定運(yùn)行結(jié)束后，緩慢開啟泵出口閥門，直至達(dá)到安全閥值。（5）啟動后檢查。（6）水泵在104A 電流下穩(wěn)定運(yùn)行15min 后，記錄下泵出口閥門開度值。（7）通知某燃燒試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)員，在保證某燃燒試驗(yàn)設(shè)備高壓水入口壓力不小于5.5MPa 的條件下，緩慢開啟高壓水入口端第一個(gè)DN200 電動調(diào)節(jié)閥門，每次閥門開度百分比的調(diào)整值為1。（8）為確保水泵運(yùn)行安全，水力發(fā)電站現(xiàn)場調(diào)試人員要隨時(shí)關(guān)注水泵電機(jī)電流值的變化，當(dāng)電機(jī)電流值超過100A 時(shí)，需立即通知某燃燒試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)員停止閥門調(diào)節(jié)，并記錄下當(dāng)前狀態(tài)下的閾值K、閥前壓力值P 及電機(jī)電流值。（9）當(dāng)水力發(fā)電站電機(jī)電流超過100A 時(shí)，仍未滿足某燃燒試驗(yàn)設(shè)備供水量或壓力需求，則需再啟動一臺高壓泵并重復(fù)4 ～8 節(jié)操作。（10）閾值K 及閥前壓力值P 確定后，先關(guān)閉泵出口閥，再進(jìn)行停泵操作，最后，關(guān)閉某試驗(yàn)廠房高壓水總供水閥，調(diào)試結(jié)束。

3.2 調(diào)節(jié)結(jié)果分析

（1）水泵電機(jī)電流。如圖3 所示，調(diào)試過程中在滿足某燃燒試驗(yàn)設(shè)備供水流量和壓力的前提下，水泵電機(jī)電流始終低于104A（水泵額定電流），說明安裝自動再循環(huán)流量閥后，可以有效保證水泵在額定工況下工作，保障水泵等設(shè)備運(yùn)行安全。

表1 啟泵前檢查列表

表2 啟泵后檢查列表

圖3 調(diào)試過程中水泵電機(jī)電流變化

（2）某試驗(yàn)器進(jìn)水閥門開啟度。經(jīng)調(diào)試，在DN100 旁通回水閥門完全關(guān)閉的情況下，每次試驗(yàn)時(shí)，某燃燒試驗(yàn)設(shè)備1 號DN200 電動調(diào)節(jié)閥閥門開度值應(yīng)控制在19%，依供水需求不同可在16%～19%開度值范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，2 號DN200 電動調(diào)節(jié)閥閥門開度值應(yīng)控制在13%并保持不動。在此狀態(tài)下，某燃燒試驗(yàn)設(shè)備可正常進(jìn)行試驗(yàn)的噴水降溫，同時(shí)，保障試驗(yàn)件設(shè)備以及水泵的運(yùn)行安全。

4 效益分析

在某燃燒試驗(yàn)設(shè)備節(jié)能減排改造中，將原有的高壓供水系統(tǒng)改為便于調(diào)節(jié)控制的操作系統(tǒng)。同時(shí)，由于采用了新的節(jié)能調(diào)節(jié)方案，使整個(gè)供水系統(tǒng)達(dá)到了按需供水的要求，可以實(shí)現(xiàn)在節(jié)能減排的同時(shí)，保持試驗(yàn)用水的正常供應(yīng)。經(jīng)過改造，試驗(yàn)設(shè)備噴淋水量得到了明顯控制，排放現(xiàn)場具體情況見圖6、圖7。

通過本次改造實(shí)現(xiàn)了噴淋水的減量化，在降低污染、節(jié)約水資源的同時(shí)，也保障了廠區(qū)的安全，產(chǎn)生了良好的社會效益。

5 結(jié)語

綜上所述，應(yīng)用自動再循環(huán)流量閥對某燃燒試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行節(jié)能減排改造，目前，小狀態(tài)試驗(yàn)已實(shí)現(xiàn)零排放，達(dá)到預(yù)期效果，此方案可行。某燃燒試驗(yàn)設(shè)備端通過閥門進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，經(jīng)旁通回水至工業(yè)循環(huán)水池實(shí)現(xiàn)減排，控制工業(yè)水浪費(fèi)，節(jié)約成本，并極大地減少了污染物的排放，保護(hù)環(huán)境。水力發(fā)電站高壓水系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以泵的額定工況向各用戶供水，同時(shí)通過增設(shè)自動再循環(huán)流量閥來保證調(diào)節(jié)過程中水壓流量波動時(shí)水泵等設(shè)備的安全。