吳燕玲

（福州海峽建設(shè)發(fā)展有限責(zé)任公司，福建 福州 350008）

1 原材料的篩選

機(jī)械設(shè)計(jì)和設(shè)備應(yīng)用的過程中，原材料同樣會(huì)影響到機(jī)械設(shè)備的節(jié)能環(huán)保性，因此，要符合節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)要求，就需要在設(shè)計(jì)制造的過程中，加強(qiáng)原材料的選擇。在同等或者強(qiáng)度、功能等處于同等條件時(shí)，盡量選用易分解、可再生、可回收、無污染材料?？傊?，原材料篩選需遵循以下原則：選用耐久性強(qiáng)的材料，以充分提供材料的綜合利用率，使得在后期機(jī)械設(shè)備的使用時(shí)，這些材料可以發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，延長(zhǎng)設(shè)備的報(bào)廢年限；選用輕量化的材料，通過這些材料來有效減小設(shè)備自重[1]。

2 減震降噪的考量

機(jī)械設(shè)備的體積較大，造型奇特，在運(yùn)行的過程中常常會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，而噪聲過大同樣會(huì)造成一定的污染，在節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)下，同樣需要加強(qiáng)減震降噪設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員需結(jié)合各種機(jī)械設(shè)備的具體特征，來分析其可能存在的噪聲來源與傳播方式，選擇有效的原材料，進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)件的適當(dāng)優(yōu)化，保障動(dòng)力裝置的合理應(yīng)用，如有必要，還需要盡量選用消聲設(shè)備、隔聲隔震裝置。

3 機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化

機(jī)械自動(dòng)化和智能化設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的局限，提升了設(shè)計(jì)水平，對(duì)于綠色節(jié)能環(huán)保目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)同樣具有重要的意義。在自動(dòng)化下，機(jī)械系統(tǒng)中重點(diǎn)包含了程序、作業(yè)、傳感、制定和控制等多個(gè)模塊，這些模塊之間的相互配合，使得在機(jī)械使用的過程中，運(yùn)行效率更高、操作更為便捷。不同的模塊負(fù)責(zé)不同的內(nèi)容，有效使得機(jī)械設(shè)備具有功能的多樣性、性能的完善性。機(jī)械智能化下，通過智能技術(shù)的應(yīng)用，在機(jī)械系統(tǒng)中形成了一個(gè)良好的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)了全過程的智能化監(jiān)測(cè)和控制。

4 節(jié)能減排的使命

在當(dāng)前的機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用領(lǐng)域，節(jié)能環(huán)保已然成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)性問題，根據(jù)有關(guān)調(diào)查，從社會(huì)總耗能來看，機(jī)械能耗占據(jù)了其中的很大比例，因此，機(jī)械設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)非常重要。

在生產(chǎn)生活領(lǐng)域，在機(jī)械設(shè)備的選擇過程中，要盡量選用與設(shè)計(jì)負(fù)載大小相符合的，否則，過大的負(fù)載機(jī)械選擇和使用必將導(dǎo)致在機(jī)械設(shè)備使用時(shí)存在非常大的能耗，長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行狀態(tài)下，能耗非常嚴(yán)重。當(dāng)然，機(jī)械設(shè)計(jì)和設(shè)備應(yīng)用時(shí)，綠色環(huán)保還需要從運(yùn)行工序的合理安排著手，通過工序優(yōu)化和調(diào)整，最大程度上提升設(shè)備的滿載率，減小空載或者輕載運(yùn)行。日常的機(jī)械設(shè)備管理工作中，要定期安排專人來進(jìn)行能耗計(jì)算，一旦發(fā)現(xiàn)存在異常情況，要及時(shí)進(jìn)行問題的處理，嚴(yán)禁各種機(jī)械設(shè)備的帶病運(yùn)行。

5 直飲水凈水機(jī)械系統(tǒng)對(duì)綠色節(jié)能環(huán)保的應(yīng)用

以上海浦東新區(qū)凈化居住小區(qū)的直飲水工程為例，該飲水機(jī)械系統(tǒng)的綠色節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)效果非常理想。具體來說，直飲水主要是將自來水或者符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的水作為原水，經(jīng)由凈水設(shè)備來進(jìn)行深度凈化和處理，經(jīng)由管道直接輸送給用戶。

圖1 直飲水凈水機(jī)械系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布置案例

（1）設(shè)備人性化響應(yīng)：該直飲水工程中，選用的是不銹鋼色彩，整體的造型相對(duì)簡(jiǎn)單，且設(shè)計(jì)較為嚴(yán)謹(jǐn)，專業(yè)人員在操作這一工程中的各種設(shè)備時(shí)，具有良好的操作體驗(yàn)，整個(gè)系統(tǒng)中的機(jī)械設(shè)備安裝簡(jiǎn)單。

（2）原材料篩選響應(yīng)：主體構(gòu)造中包含了過濾器外殼與附件、閥門、高壓泵與附件等要素，主體構(gòu)件主要以不銹鋼材料為主，這些材料的安全性較高，無毒無害，材料特性決定了在水源輸送時(shí)不會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生任何的干擾。所選用的不銹鋼材料具有綠色環(huán)保性，可以被回收和利用，不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響，有助于可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。此外，不銹鋼材料也同樣具備一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

（3）減震降噪響應(yīng)：由于整個(gè)工程裝置的特殊性，為了避免出現(xiàn)震動(dòng)干擾，一般最好將裝置選擇在生活小區(qū)地下室或者小區(qū)附近的附屬?gòu)S房?jī)?nèi)。整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)中，泵類運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音最大，要實(shí)現(xiàn)減震降噪，可以選用砼板、橡膠和金屬阻尼減震墊，型鋼基礎(chǔ)或者砼基礎(chǔ)，而在出水口位置，要利用消聲緩閉止回閥，柔性接頭。

圖2 凈水設(shè)備深度凈化處理流程圖

（4）節(jié)能環(huán)保響應(yīng)：該住宅小區(qū)為高層建筑，這一結(jié)構(gòu)特殊性使得在該直飲水工程中，可以選用樓宇供水的最先進(jìn)技術(shù)，積極引入變頻供水裝置來實(shí)現(xiàn)控制。在整個(gè)飲水系統(tǒng)中，用戶的用水量存在動(dòng)態(tài)變化，變頻供水裝置的使用使得用水供水壓力之間盡量保持平衡，通過這一方式來節(jié)約能耗。在水泵運(yùn)行中，根據(jù)流體力學(xué)分析，通過變頻調(diào)速技術(shù)，節(jié)能效果更為突出，與一般的節(jié)流孔板、閥門調(diào)節(jié)相比，用電量大大減少。而變頻調(diào)速供水設(shè)備同樣采用的是這一原理，閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，壓力傳感器、可編程控制器、變頻器和水泵電機(jī)等是其中的重要構(gòu)成，在閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，可以有效發(fā)揮系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)要素的突出作用，節(jié)約水電資源。

（5）工藝設(shè)備說明：整個(gè)直飲水工程中，包含的工藝設(shè)備參數(shù)非常多，這些參數(shù)設(shè)定將會(huì)與最終的節(jié)能環(huán)保效果有著直接的關(guān)系。工藝設(shè)備應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：①原水泵：參數(shù)設(shè)定時(shí)，Q= 凈水設(shè)備產(chǎn)水量/ 系統(tǒng)回收率（L/h），H 取值為30m ～40m。②石英砂過濾器：在進(jìn)出口管路上裝有壓力表和全自動(dòng)多路控制閥，在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化操作和控制。而罐體參數(shù)的確定方面，包含了原水泵流量、罐體高度等指標(biāo)。在濾料的裝填過程中，要將濾料裝填到罐體的2/3 空間中，且過濾方向要始終保持低進(jìn)高出的方式。③離子交換器：罐體參數(shù)方面，同樣要嚴(yán)格根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，比如，原水泵流量=3.14* 罐體半徑的平方*25m/h，而罐體高度一般取值在1.4m ～2.2m 之間，濾料裝填、過濾方向的要求與石英砂過濾器的要求相同[2]。在離子交換器中，鹽箱是比較重要的附屬設(shè)備，這一設(shè)備的存在可以有效對(duì)再生用飽和鹽水加以存儲(chǔ)與溶解，重點(diǎn)需要保障鹽箱體積的科學(xué)性，一般該體積取交換樹脂的體積即可。④反滲透裝置：在該裝置中包含了精濾、高壓泵反滲透膜組件、自控系統(tǒng)等，該裝置的存在就是為了實(shí)現(xiàn)脫鹽處理，壓力容器內(nèi)由于存在膜組件，使得在整個(gè)裝置的運(yùn)行過程中，就可以有效將高壓泵作為反滲透裝置運(yùn)行的基礎(chǔ)，在高壓泵下，可以提供給反滲透裝置一定的進(jìn)水壓力和流量，從而使得凈水存在一個(gè)超過滲透壓的壓力作用。在反滲透裝置中，精濾是其中的一個(gè)關(guān)鍵構(gòu)成要素，為發(fā)揮其作用，要在進(jìn)出口位置進(jìn)行壓力指示表的安裝，而超濾技術(shù)應(yīng)用的過程中，一般會(huì)選用8 寸的壓力容器，這是反滲透的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，在每個(gè)壓力容器內(nèi)，都包含了多個(gè)的膜組件，在每個(gè)膜組件中，都設(shè)有專門的維修隔離閥門，即使在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)了問題，也不會(huì)對(duì)其他組件甚至整個(gè)裝置的運(yùn)行造成一定的影響。在超濾膜組件的各個(gè)單元進(jìn)出水總管處，必須要設(shè)置專門的閥門，該閥門的設(shè)置使得在后續(xù)的清洗過程中，能夠直接與清洗液進(jìn)出管連接。高壓泵是整個(gè)反滲透裝置的動(dòng)力設(shè)備，為其提供了裝置運(yùn)行的足夠動(dòng)力，為保持高壓泵運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性，一般會(huì)將其設(shè)置為高過熱保護(hù)模式，在泵的前后需分別設(shè)置低壓保護(hù)開關(guān)和高壓保護(hù)開關(guān)，一旦在高壓泵運(yùn)行的過程中，進(jìn)水壓力小于設(shè)計(jì)值時(shí)，高壓泵將立即進(jìn)入停運(yùn)保護(hù)的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓泵的保護(hù)，而當(dāng)出口壓力超過了設(shè)計(jì)值以后，在就會(huì)立即凈土停運(yùn)保護(hù)狀態(tài)下，此時(shí)可以對(duì)反滲透膜加以保護(hù)。

（6）直飲水凈水機(jī)械工藝流程：（圖2）。

（7）實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)化控制：在整個(gè)裝置中，引入了自動(dòng)化技術(shù)，也就使得裝置、系統(tǒng)具有了更高的自動(dòng)化水平。自動(dòng)控制程序在執(zhí)行時(shí)，選擇按鈕開關(guān)將其轉(zhuǎn)動(dòng)到自動(dòng)狀態(tài)下，此時(shí)，就可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)原水泵的啟動(dòng)，延時(shí)5 到10s 的時(shí)間，高壓泵就可以自動(dòng)啟動(dòng)，打開沖洗閥后，10s 后關(guān)閉。如果在整個(gè)裝置的運(yùn)行過程中，自動(dòng)高壓泵低壓控制器中存在信號(hào)的輸入，就需要立即將整個(gè)設(shè)備關(guān)閉，并啟動(dòng)低壓報(bào)警。

純水箱水位達(dá)到指定的高位以后，就要立即關(guān)閉高壓泵和原水泵；而當(dāng)水位到中位以后，自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)原水泵，當(dāng)延時(shí)5 到10s 時(shí)，一旦在此過程中存在低壓控制器輸入信號(hào)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)下，高壓泵自動(dòng)啟動(dòng)的同時(shí)，也就會(huì)打開沖洗閥，10s 后自動(dòng)關(guān)閉。

此直飲水工程實(shí)施的過程中，整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成復(fù)雜，要保持系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性，專業(yè)人員就需要實(shí)時(shí)對(duì)水質(zhì)加以監(jiān)測(cè)，借助先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備，來進(jìn)行水質(zhì)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在設(shè)備用房，需配置水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，當(dāng)然，在制水設(shè)備上，也可以安裝在線實(shí)時(shí)檢測(cè)儀表，比如，溫度計(jì)、壓力表和流量表等?？删幊炭刂破鞯拇嬖?，使得在整個(gè)裝置的運(yùn)行過程中，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作和控制。

6 結(jié)語(yǔ)

近年來，隨著機(jī)械設(shè)備在各個(gè)生產(chǎn)生活領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們環(huán)保意識(shí)的提升使得在機(jī)械設(shè)計(jì)和設(shè)備應(yīng)用的過程中，越來越關(guān)注各種機(jī)械設(shè)備的節(jié)能環(huán)保性，專業(yè)設(shè)計(jì)人員需結(jié)合這些機(jī)械設(shè)備的具體功能和性能要求，來進(jìn)行節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)與改造，有效降低機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)的能源消耗。