容积式能量回收系统优化设计研究

赵益华

容积式能量回收系统优化设计研究

赵益华

（天津生态城水务投资建设有限公司，天津 300467）

能量回收一直是科学领域研究的重点课题之一。在当前能源消费不断增加、存量能源面临“枯竭”的背景下，如何实现能量回收、提升能量利用效率就显得尤为重要。基于现有研究成果，重点探讨、分析容积式能量回收系统的功能、应用以及优化问题，旨在达到扩大容积式能量回收系统的应用范围、提升容积式能量回收系统的能量“回收”效率。

容积式；能量回收；系统优化；设计

1　能量回收系统研究与应用现状分析

能量回收一直是科学领域研究的重点课题之一。无论是工业还是交通行业（比如，汽车能量回收等），亦或是日常生活领域，能量浪费现象均比较严重。在当前能源消费不断增加、存量能源面临“枯竭”的背景下，如何实现能量回收、提升能量利用效率就显得尤为重要。能量系统回收最早应用于海水淡化工艺流程。近年来，随着能量回收系统研究力度的不断加大，能量回收系统开始逐渐地应用于工业、交通、生活等诸多领域，有效地消除了能量损失过大、利用效率较低的现象。

2　容积式能量回收系统及其优化设计

2.1容积式能量回收系统简介

容积式能量回收系统采用的是“双液压缸”的工作结构，缸内通过设置活塞隔离成为上下两个“腔室”；硬件部分主要包括配流块、换向控制集成块、供料泵以及活塞组建等；触摸屏、PLC控制系统、传感器、变频器以及组态软件等组成容积式能量回收系统的电气控制系统，达到控制回收系统安全、稳定回收能量的目的，比如，供料泵的控制、液压缸的运行状态、回收能量流量等等都主要通过该控制系统来实现。实际运行过程中，“双缸”交替工作。以化工废液回收为例，通过安装能量回收装置，供料泵将废液输送到“A缸”的上腔，然后打开下腔所连接的电池阀，高压废液流入下腔，然后推动缸内活塞向上运行；同时，开启B缸进液阀，低压废液流入B缸上腔推动缸内活塞向下运行，同时打开下腔连接的电池阀排入再生系统。

2.2容积式能量回收系统的优化设计

2.2.1容积式能量回收系统液压冲洗的优化

过大的液压冲击不仅会影响装置的安全、稳定运行，而且还会影响能量回收效果，降低能量回收效率。容积式能量回收系统工作过程中，时常会出现液压冲击现象，对回收装置的正常运行造成不利影响。比如，开关阀门活塞制动过程中，液压冲击现象就会频现。实践中，一方面，可以采取降低电池阀换向速度或者是加入阻尼装置的方式，缓冲液压冲击、降低系统的功率消耗；另一方面，可以在缸内安装圆锥形环隙式缓冲结构，以减少活塞制动、换向时的冲击力度。

2.2.2 容积式能量回收系统的流量调节

针对废液能量回收而言，流量过大或者过小都会对容积式能量回收装置的运行、系统的回收效率产生影响，因此，必须对流量进行调控，确保废液流量能在系统参数范围之内变化，以取得比较理想的能量回收效果。废液流经A缸或者B缸时，PLC负责自动检测活塞运动位置并计算活塞运动到“电池阀门”的时间，然后在活塞运行到极限位置时，控制系统打开电池阀门，但是，实践中，经常出现时间差过大的情形，导致活塞运行时间变化比较大，影响能量回收的稳定性。

2.2.3容积式能量回收系统控制系统的优化

PLC控制系统是容积式能量回收系统的核心部件，其自动化控制精度的优劣，会直接影响到该系统的能量回收效果。选用自动调节阀，提升PLC控制系统流量信号检测的精确度，然后根据废液流量发出控制指令，将缸内废液流量控制在设置范围之内。

2.2.4容积式能量回收系统故障诊断的优化

传统的容积式能量回收系统的故障诊断、故障维修基本上是以人工为主，不仅耗费时间，而且还极易引发重大事故。针对这一问题，可以在PLC自动控制系统（比如，人机界面）增加故障自动诊断及控制模块，通过将检测到的信号直接显示到诊断功能模块，比如，阀门所处的状态、电机的制动等等，便于操作人员实时掌握设备的运行状态，做到早期预防、早期发现，准确、及时地发现系统故障位置以及故障原因，这不仅大大缩短了故障诊断、维修的时间，而且还可以防患于未然，将各种潜在的威胁消灭在萌芽状态。

［1］ 季宏丽，马勇，裘进浩，等.高效压电能量回收系统的优化设计（英文）［C］.第4届国际压电驱动材料及应用研讨会论文集［C］.2008.

［2］ 薛树旗，孙鑫，刘永强，等.余压能量回收技术在船用反渗透海水淡化工艺中的应用研究［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

赵益华（1967—），男，天津人，高级工程师，主要从事水务公司整体管理及建设运行工作。