主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)在高海拔地區(qū)的應(yīng)用

陳宿 王明輝

摘? 要：隨著環(huán)境保護(hù)意識的日益增強(qiáng)，廢油的妥善處理變得尤為重要。高海拔地區(qū)由于其獨(dú)特的氣候和環(huán)境特點(diǎn)，為廢油處理帶來了許多挑戰(zhàn)。該文主要探討主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)的基本原理，以及其在高海拔地區(qū)的應(yīng)用。通過對高海拔地區(qū)的氣候、環(huán)境、交通及基礎(chǔ)設(shè)施狀況進(jìn)行分析，該文深入研究主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)在此類地區(qū)的適用性，并通過實(shí)例研究進(jìn)一步驗(yàn)證其效益。該文的研究不僅為高海拔地區(qū)提供一種有效的廢油處理方法，同時(shí)也對環(huán)境保護(hù)提供有力的支持。

關(guān)鍵詞：主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)；高海拔；廢油處理；環(huán)境保護(hù)；基本原理

中圖分類號：TP273? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）10-0177-04

Abstract： With the increasing awareness of environmental protection， the proper disposal of waste oil becomes particularly important. Because of its unique climate and environmental characteristics， high altitude areas have brought many challenges to waste oil treatment. This paper mainly discusses the basic principle of active waste oil collection system and its application in high altitude areas. Through the analysis of climate， environment， traffic and infrastructure in high altitude areas， this paper deeply studies the applicability of active waste oil collection system in such areas， and further verifies its benefits through a case study. The study of this paper not only provides an effective method for the treatment of waste oil in high altitude areas， but also provides a strong support for environmental protection.

Keywords： active waste oil collection system; high altitude; waste oil treatment; environmental protection; basic principles

隨著工業(yè)化和現(xiàn)代化的進(jìn)程，廢油產(chǎn)生量逐年增加，如何有效地收集和處理廢油，減少其對環(huán)境的影響，成為了研究和工業(yè)界的一個(gè)重要課題。特別是在高海拔地區(qū)，受限于其特有的氣候、環(huán)境、交通和基礎(chǔ)設(shè)施條件，廢油處理的問題更為突出。傳統(tǒng)的廢油收集方法在這些地區(qū)往往難以發(fā)揮預(yù)期的效果。因此，本文選擇主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)作為研究對象，旨在探索其在高海拔地區(qū)的應(yīng)用。

1? 主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)的基本原理

1.1? 廢油收集的基本方法

廢油收集是一個(gè)涉及多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)過程，目的是有效、高效地從各種設(shè)備、機(jī)械和工藝流程中回收使用過的潤滑油或其他油脂。在傳統(tǒng)的方法中，廢油主要依靠重力自流、手動(dòng)刮除或使用簡單的吸油裝置進(jìn)行收集。但這些方法往往效率低下，多為勞動(dòng)密集型作業(yè)，且可能導(dǎo)致部分油脂遺漏，造成環(huán)境污染。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代的廢油收集方法已經(jīng)發(fā)展到使用高效的真空抽吸、機(jī)械擠壓和液壓驅(qū)動(dòng)的設(shè)備，能夠在短時(shí)間內(nèi)從設(shè)備表面或內(nèi)部快速、完整地回收廢油。其中，液壓驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)尤為突出，它不僅能夠主動(dòng)地從設(shè)備中抽取廢油，還可以通過傳感器和監(jiān)控設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的工作狀態(tài)，確保收集過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性[1]。

此外，廢油的初步處理也是收集過程的重要部分。為了使收集到的廢油滿足再利用或合規(guī)處置的要求，通常需要通過過濾、沉淀、離心等方法去除其中的雜質(zhì)和水分。

1.2? 主動(dòng)式系統(tǒng)的核心組件及工作原理

主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)是一個(gè)高度集成化的裝置，能夠自主、高效地從設(shè)備和機(jī)械中抽取廢油。如圖1所示，其核心組件主要包括液壓泵、吸排脂器、廢油收集器（集油瓶或集油桶）、監(jiān)控器和傳感器管路附件等。

圖1? 廢油收集系統(tǒng)

1）動(dòng)力泵。該設(shè)備是主動(dòng)式系統(tǒng)的核心部件，它采用電動(dòng)齒輪泵作為主要構(gòu)成，并配備了透明圓筒形油箱和彈簧活塞式輔助壓油結(jié)構(gòu)，如圖2所示。使用低溫液壓油作為其工作介質(zhì)，以確保在風(fēng)電機(jī)組全天候環(huán)境中能穩(wěn)定地為系統(tǒng)運(yùn)行提供持續(xù)且穩(wěn)定的液壓動(dòng)力。此泵的設(shè)計(jì)容積為2 L，工作電壓為DC24 V，具有55 mL/min的排量和4.5 MPa的工作壓力。

圖2? 動(dòng)力泵

2）吸排脂器（圖3）。該設(shè)備是整個(gè)系統(tǒng)的核心執(zhí)行部件，它的工作原理主要基于液壓油驅(qū)動(dòng)的階梯活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)過程中，通過動(dòng)力管和單向閘的協(xié)同工作，油脂被從特定部位吸取并經(jīng)由活塞壓縮成小顆粒。單向閘作為一個(gè)精確的控制裝置，確保油脂只能在一個(gè)特定的方向流動(dòng)，從而使得油脂得以有效地被收集并定向排放至指定區(qū)域。此外，吸排脂器的設(shè)計(jì)允許它在一個(gè)寬泛的溫度范圍內(nèi)工作，從-40～70 ℃，且其最大生存溫度可以達(dá)到-45～80 ℃。在實(shí)際操作中，吸排脂器每次可以抽取的油脂量為1.35 mL（理論值），并且其工作循環(huán)不超過25次，確保每次吸脂的真空度保持在-0.6～-0.8 atm之間。對于收集的廢舊潤滑脂，系統(tǒng)提供了多種集油形式，如0.5 L的集油瓶和4 L的集油桶，這主要取決于實(shí)際的現(xiàn)場安裝空間。

3）油壓傳感器。這是系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵監(jiān)控部件，用于實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)的工作狀態(tài)，確保系統(tǒng)在預(yù)定的壓力范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力達(dá)到或超出預(yù)定范圍時(shí)，傳感器會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)或與控制單元交互，調(diào)整系統(tǒng)工作狀態(tài)。

4）電控監(jiān)控器。此部分負(fù)責(zé)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，包括啟動(dòng)、停機(jī)、換向等操作。它可以設(shè)定工作參數(shù)，如工作/休息周期、工作時(shí)間等，確保系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)條件高效運(yùn)行。

5）管路與附件。這些部分確保系統(tǒng)內(nèi)的液體流動(dòng)無阻，并連接各個(gè)組件，使其協(xié)同工作。管路要具有良好的密封性能和抗壓能力，確保系統(tǒng)長時(shí)間、安全地運(yùn)行。

其工作原理是液壓泵給系統(tǒng)提供動(dòng)力，通過推動(dòng)吸排脂器內(nèi)部的活塞，使吸排脂器內(nèi)部產(chǎn)生真空吸力，將廢油從軸承內(nèi)部吸出。

圖3? 吸排脂器

1.3? 主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)方案及關(guān)鍵技術(shù)

主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)通過一個(gè)高效且有條不紊的流程，確保廢油從源頭被完整收集、精確過濾，并得到適當(dāng)?shù)奶幚砗痛鎯?chǔ)（圖4）。首先，系統(tǒng)利用廢油管直接從產(chǎn)生點(diǎn)開始收集廢油，隨后將其傳輸至初步過濾裝置，清除較大雜質(zhì)。為了持續(xù)監(jiān)測廢油的質(zhì)量參數(shù)，系統(tǒng)內(nèi)置了壓力和溫度傳感器。根據(jù)這些傳感器的反饋，廢油會(huì)被通過吸排脂器送往不同的管道系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)有效的廢油分離。其后，系統(tǒng)采用物理或化學(xué)手段進(jìn)行油水分離，進(jìn)而經(jīng)過化學(xué)和物理處理將油進(jìn)一步凈化。經(jīng)處理的油脂儲(chǔ)存在專用廢油桶中，高效的密封技術(shù)確保油脂的保存質(zhì)量且避免對環(huán)境造成污染。此整套方案彰顯了技術(shù)的創(chuàng)新性和實(shí)用性，為廢油處理提供了科技上的可靠保障。

主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)主要采用了以下關(guān)鍵技術(shù)：①傳感器技術(shù)，它利用多種傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測廢油的溫度、濕度和壓力，確保處理流程中達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)；②廢油分離技術(shù)，通過吸排脂器等設(shè)備高效地分離廢油中的雜質(zhì)，提取純凈油脂；③油水分離技術(shù)，采用物理或化學(xué)手段有效地隔離油和水，增加油脂的純度和再利用價(jià)值；④油品凈化技術(shù)，將廢油經(jīng)過深度化學(xué)處理和物理凈化，進(jìn)一步提升其質(zhì)量；⑤廢油桶密封技術(shù)，確保儲(chǔ)存油脂的廢油桶有優(yōu)良的密封性，避免油脂泄漏或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生污染。

圖4? 主動(dòng)廢油收集系統(tǒng)

2? 高海拔地區(qū)的特點(diǎn)與廢油處理挑戰(zhàn)

2.1? 氣候與環(huán)境特點(diǎn)

高海拔地區(qū)的氣候和環(huán)境特點(diǎn)具有獨(dú)特性，對廢油處理提出了特殊的挑戰(zhàn)。首先，這些地區(qū)的氣溫普遍偏低，尤其在冬季，溫度可能會(huì)降至零下數(shù)十度。這種低溫環(huán)境會(huì)使液壓油和廢油變得更為黏稠，從而增大泵送和收集的難度。其次，空氣稀薄是高海拔地區(qū)的另一顯著特點(diǎn)。機(jī)械設(shè)備在氧氣減少的條件下工作時(shí)，可能會(huì)遭遇效率下降或故障率增加的問題。此外，高海拔地區(qū)的紫外線輻射強(qiáng)度更高，這可能會(huì)加速機(jī)械部件和材料的老化，縮短其使用壽命。

2.2? 高海拔地區(qū)廢油產(chǎn)生特點(diǎn)

高海拔地區(qū)由于其獨(dú)特的氣候和地理環(huán)境，對機(jī)械設(shè)備和潤滑油的性能提出了特殊要求。在這樣的環(huán)境中，機(jī)械設(shè)備往往會(huì)經(jīng)歷極端的溫差變化，從寒冷的夜晚到炎熱的白天，這導(dǎo)致潤滑油的黏度發(fā)生顯著變化，可能導(dǎo)致潤滑不足或過度。此外，高海拔地區(qū)的低氣壓可能導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，從而影響潤滑油的性能。長時(shí)間在這種環(huán)境中工作可能會(huì)導(dǎo)致潤滑油中的添加劑迅速分解，從而降低其性能，增加機(jī)械磨損[2]。因此，高海拔地區(qū)的廢油可能含有更多的雜質(zhì)和磨損金屬顆粒。此外，由于高海拔地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施通常不夠完善，機(jī)械維護(hù)可能不夠頻繁，導(dǎo)致潤滑油使用壽命縮短，廢油產(chǎn)生量增加。

3? 主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)在高海拔地區(qū)的適用性分析

3.1? 適應(yīng)高海拔地區(qū)的特殊設(shè)計(jì)

高海拔地區(qū)的復(fù)雜環(huán)境對于技術(shù)裝備和系統(tǒng)提出了獨(dú)特的設(shè)計(jì)要求。對于主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)來說，必須對其進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)以保證在這種特殊環(huán)境下的高效穩(wěn)定運(yùn)行。首先，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料需要選擇具有良好低溫性能和高耐腐蝕性的材料，以確保在寒冷和濕潤的環(huán)境下不會(huì)出現(xiàn)材料的脆性破裂或腐蝕。其次，考慮到高海拔地區(qū)的大溫差和低氣壓，收集系統(tǒng)的密封性和壓力調(diào)節(jié)能力需要進(jìn)行優(yōu)化，以防止氣泡、泄漏和油脂的黏稠度變化對系統(tǒng)性能的影響。并且，系統(tǒng)的電子和控制部分需要采用防水、防凍和防電磁干擾的設(shè)計(jì)，確保在極端天氣和地理環(huán)境下的穩(wěn)定工作。再次，為了適應(yīng)高海拔地區(qū)常常伴隨的強(qiáng)紫外線和高反射率，系統(tǒng)的外部部件和傳感器需要采用抗紫外和抗反光的處理。最后，考慮到高海拔地區(qū)的交通和基礎(chǔ)設(shè)施限制，主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)還需要具有輕便、模塊化和易于維護(hù)的特點(diǎn)，使得在無法進(jìn)行大規(guī)模維護(hù)和更換的情況下仍能持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。

3.2? 能源與操作考量

在高海拔地區(qū)應(yīng)用主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)時(shí)，能源供應(yīng)和操作便利性成為兩大核心問題。首先，由于高海拔地區(qū)的遠(yuǎn)離主要能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、氣候嚴(yán)酷和日照時(shí)長不穩(wěn)定等因素，系統(tǒng)的能源需求必須高度節(jié)能且有備用能源方案。這可能涉及對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化以減少能源消耗，以及考慮使用太陽能、風(fēng)能或其他可再生能源作為主要或備用電源。此外，高效的能源儲(chǔ)存方案，如先進(jìn)的蓄電池技術(shù)，也是必不可少的[3]。

操作方面，高海拔地區(qū)的惡劣環(huán)境意味著操作人員可能面臨各種不利條件，如低氧、寒冷和強(qiáng)風(fēng)。因此，系統(tǒng)的操作界面必須簡單直觀，減少復(fù)雜的操作步驟，同時(shí)具備良好的故障診斷和自我修復(fù)功能。為了進(jìn)一步簡化操作和維護(hù)，可以考慮引入遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)，使操作人員可以在相對安全和舒適的環(huán)境中對系統(tǒng)進(jìn)行控制和檢查。

3.3? 經(jīng)濟(jì)性及環(huán)境效益分析

在考慮主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)在高海拔地區(qū)的應(yīng)用時(shí)，經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境效益是2個(gè)至關(guān)重要的方面。從經(jīng)濟(jì)角度來看，雖然初次投資在系統(tǒng)的設(shè)備和安裝可能相對較高，但長期運(yùn)營中，由于其高效的油脂回收能力、減少的維護(hù)需求和增強(qiáng)的設(shè)備使用壽命，這種系統(tǒng)可能會(huì)為運(yùn)營者節(jié)省大量成本。此外，高效的廢油回收可以減少潤滑油的消耗，進(jìn)一步降低運(yùn)營成本。

環(huán)境效益方面，主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)通過減少廢油外泄進(jìn)而減少了對環(huán)境的污染。在脆弱的高海拔生態(tài)系統(tǒng)中，這一點(diǎn)尤為關(guān)鍵。廢油可以污染土壤和水資源，破壞生態(tài)平衡，影響野生動(dòng)植物。因此，通過有效收集和處理廢油，不僅可以保護(hù)這些寶貴的生態(tài)系統(tǒng)，還可以確保滿足當(dāng)?shù)睾蛧H的環(huán)境保護(hù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。

4? 高海拔地區(qū)主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)實(shí)例研究

4.1? 案例背景介紹

涼風(fēng)坳風(fēng)電場，自2016年12月起開始正式投產(chǎn)，擁有裝機(jī)規(guī)模達(dá)到49.5 MW，主要采用33臺(tái)DF93-1500型永磁直驅(qū)風(fēng)機(jī)。在這樣的高海拔地區(qū)，由于特殊的氣候與環(huán)境特點(diǎn)，確保風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行成為了一項(xiàng)重要任務(wù)。但隨著時(shí)間的推移，加上受到了氣候和環(huán)境的雙重影響，變槳軸承和偏航軸承的密封圈出現(xiàn)了破損和油脂滲漏的現(xiàn)象。盡管原有的被動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)一直在努力工作，但其已不能有效應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，出現(xiàn)了集油瓶中缺乏廢舊油脂收集的情況。因此，為了更高效地收集并處理這些泄漏的廢舊油脂，現(xiàn)在迫切需要對其進(jìn)行技術(shù)改造。

4.2? 實(shí)施步驟及方法

為了將涼風(fēng)坳風(fēng)電場的廢舊油脂收集系統(tǒng)由被動(dòng)式改造為主動(dòng)式，首先進(jìn)行了詳盡的現(xiàn)場評估，確診所有存在破損和漏油的軸承密封圈?；谠u估結(jié)果，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)選取了與DF93-1500型永磁直驅(qū)風(fēng)機(jī)相匹配的吸排脂器和其他必要設(shè)備。接下來，執(zhí)行圖5所示步驟。

第一步，在實(shí)際操作前，進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場勘查，確定吸排脂器的最佳安裝位置，并預(yù)測可能的安裝障礙。

第二步，為確保安全，所有相關(guān)風(fēng)機(jī)都需要暫停運(yùn)行。這也為工作團(tuán)隊(duì)提供了無干擾的安裝環(huán)境。

第三步，先拆除現(xiàn)有的被動(dòng)式集油瓶和相關(guān)設(shè)備，為新設(shè)備安裝騰出空間。

第四步，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的方案，逐一安裝吸排脂器至每臺(tái)風(fēng)機(jī)的相關(guān)部位。

第五步，完成安裝后，對整個(gè)收集系統(tǒng)進(jìn)行測試，確保吸排脂器和其他設(shè)備都能正常工作，而且能有效地收集廢舊油脂[4]。

第六步，在風(fēng)機(jī)恢復(fù)運(yùn)行后，對新的主動(dòng)式收集系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行必要的調(diào)試，確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3? 效果評估與分析

經(jīng)過在涼風(fēng)坳風(fēng)電場實(shí)施的主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)改造，其效果顯著。隨著新潤滑脂持續(xù)注入軸承，并與軸承內(nèi)部的舊脂混合，我們觀察到潤滑脂的整體狀態(tài)明顯改善。這種混合作用確保了新舊脂在內(nèi)部形成一個(gè)均勻的混合體，進(jìn)一步提高了軸承的潤滑效果。通過連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的廢油收集系統(tǒng)，成功地從軸承內(nèi)部排出了舊的潤滑脂和其中的磨損顆粒。這種持續(xù)的新油替換和舊油排放，使得軸承內(nèi)部的鐵粉顆粒濃度從最初的2 000 ppm降至約1 200 ppm，顯示出油脂狀態(tài)的顯著改善。當(dāng)潤滑系統(tǒng)停機(jī)后，進(jìn)一步的廢油收集表明新的系統(tǒng)不會(huì)過度排放，確保了軸承內(nèi)有足夠的潤滑脂維持其潤滑效果。

5? 結(jié)論與展望

經(jīng)過深入研究與實(shí)踐，高海拔地區(qū)的主動(dòng)式廢油收集系統(tǒng)表現(xiàn)出顯著的實(shí)用性和環(huán)境效益。與被動(dòng)式相比，其不僅提高了潤滑脂的使用效率，而且明顯降低了環(huán)境污染。盡管高海拔的特殊條件為其應(yīng)用帶來挑戰(zhàn)，但通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)和策略，這些問題得到了有效解決。展望未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和氣候變化的挑戰(zhàn)，該系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化和廣泛應(yīng)用將在環(huán)境保護(hù)和資源效率上發(fā)揮更大作用，值得期待其更廣泛的技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐應(yīng)用。

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