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          輪胎硫化循環水壓力控制


              熱循環水是輪胎硫化的重要介質,它的溫度和壓力是否穩定,對硫化輪胎的質量起著重要作用。為了提高循環水供水溫度指標的質量,各輪胎生產廠家都陸續采用高效除氧熱水器,在穩定熱水溫度方面取得很好的效果。在循環水壓力指標控制方面,通常采用調節閥旁路調節,這種調節方法壓力波動較大,為了保證工藝對循環水壓力波動的要求,輪胎生產廠普遍采用增加一次水泵來彌補壓力波動。
              根據對我公司使用的多臺循環水泵的觀察分析,一次水泵使用率很低。在輪胎硫化過程中,每個周期約1h,而一次水所用的時間只有20s左右。為了保證工藝對輪胎硫化循環水壓力波動的要求,一次水泵必須始終開著,并使水泵一直處在滿負荷工作狀態(采用旁路調節),消耗了大量的電能。循環水的壓力控制也同樣采用旁路調節,通常在選擇水泵時均有20%以上的裕量,這部分裕量也通過旁路閥被消耗掉了。在能源日益緊缺的今天,解決這種無為的消耗顯得越來越重要。
              1 控制方案分析
              經過對調節系統的認真分析研究和方案對比,我們認為在水泵出口安裝調節閥,控制閥門開度,用改變管路特性曲線的方法來調節壓力較為合理。
              1.1 從調節特性方面對比
              如圖1所示。曲線L1為沒有調節閥時的管路特性,曲線L2為調節閥在某一開度時的管路特性。
              從圖中可以看出,當調節閥在某一開度時,A點為調節閥后的壓力和流量,壓力為H1,流量為Q2。
              硫化工藝要求循環水壓力波動要小。采用旁路調節,當負荷突然增大或減小時,由于檢測、控制及調節系統的滯后,壓力波動較大;采用主管路調節,當負荷突然增大時,調節閥供出的流量與調節閥前后壓差成開方關系,即使調節閥不動作,在壓力波動允許的范圍內,流量自然增大,這是由于水泵揚程有H2-H1的裕量,流量有Q1-Q2的裕量。這種響應是水泵特性所決定的,起到了調節壓力的作用,稱為隨動調節,加上調節閥接到控制信號再調節,使循環水壓力波動大大減小。
              1.2 從用電方面對比
              圖2為水泵廠家提供的泵輸出流量與電機輸出功率曲線。從圖中可以看出,當泵出口流量減小時,電機輸出的功率也在減小。用旁路調節對水泵來說是一種恒輸出,無論使用負荷的大小,電機,總是處于高負荷狀態,多余的能量從旁路閥無為的釋放了。此時泵雖然運行在高效率狀態,但是電機輸出的功率是最大的。而主管路調節是在負荷用量減小時,調節閥的開度也減小,使泵出口流量減小,從而使電機輸出的功率也減小。此時雖然泵運行的效率降低,但是電機耗能也在減小,起到了節能的效果。
              2 節能效果分析
              眾所周知,水泵生產廠家設計的泵揚程、流量確定以后,在配備電機時,電機額定功率的選擇一般都有20%的裕量,也就是說在電機輸出額定功率的80%時,就可以達到水泵銘牌標注的額定流量。
              使用廠家在選擇水泵時,考慮到可能出現的特殊情況,一般選擇泵的額定流量大于正常用量的20%以上,即只使用泵額定流量的80%就可以滿足工作需要。這樣我們就可以計算出在滿足生產需要時,電機輸出功率的利用率,即為電機和水泵的利用率之積:80%×80%=64%。這說明在正常生產情況下,最多只使用電機額定功率的64%。由此可知,采用在主管路上裝調節閥,控制閥門開度,可以使電機只消耗正常生產所必需的能量;而用旁路調節的方法,一般是在泵起動后,觀察電流表,調整泵出口截止閥,使電流表指示在電機額定電流值附近,水泵電機基本上一直工作在額定功率狀態,與生產實際使用的負荷無關。
              根據以上分析,可作如下結論:采用在主管路上安裝調節閥控制壓力比旁路調節至少節電36%,并且泵的功率越大,節電效果越顯著。

              3 實施效果
              在主管路上安裝調節閥進行壓力控制的方案,首先應用在硫化罐循環水上,我公司從控制系統中直接打印出來的,供水壓力和供、回水流量記錄曲線見圖3,圖中上部兩條直線分別為工藝要求的上限和下限,直線中間為循環水供水壓力曲線,下部兩條曲線是循環水供、回水流量曲線。從記錄的曲線中可以看出,當設備充水時,供水流量突然增大88.29-46.86=41.43t/h,即供水流量變化是泵額定流量的37.66%(泵的額定流量110t/h)。供水壓力波動控制在工藝要求的范圍內3.049Mpa-2.8MPa=0.249MPa即滿足了工藝要求。根據這種新方案的運行情況,經公司技術部門研究決定,取消了一次水,直接使用循環水硫化,節約一次水設備投資費用20多萬元。
              在正常生產情況下觀察循環水泵的電流指示,一般在額定電流的65%以下,即電機的視在功率是額定視在功率的65%。由于公司具有良好的功率因數補償手段(功率因數補償為95%以上),根據對電機、水泵工作特性的分析和計算,電機輸出的有功功率在額定功率的50%以下,與旁路調節的方案相比,節約用電一半以上;若將取消一次泵節約的電能也計算在內,節能效果更加可觀。
              4 結論
              從主管路上安裝調節閥的控制方案實施效果看,采用主管路調節來取代旁路調節,既可減少壓力波動又可起到節電效果。
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