主動式廢油收集系統在高海拔地區的應用

陳宿 王明輝

摘? 要：隨著環境保護意識的日益增強，廢油的妥善處理變得尤為重要。高海拔地區由于其獨特的氣候和環境特點，為廢油處理帶來了許多挑戰。該文主要探討主動式廢油收集系統的基本原理，以及其在高海拔地區的應用。通過對高海拔地區的氣候、環境、交通及基礎設施狀況進行分析，該文深入研究主動式廢油收集系統在此類地區的適用性，并通過實例研究進一步驗證其效益。該文的研究不僅為高海拔地區提供一種有效的廢油處理方法，同時也對環境保護提供有力的支持。

關鍵詞：主動式廢油收集系統；高海拔；廢油處理；環境保護；基本原理

中圖分類號：TP273? ? ? ?文獻標志碼：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

隨著工業化和現代化的進程，廢油產生量逐年增加，如何有效地收集和處理廢油，減少其對環境的影響，成為了研究和工業界的一個重要課題。特別是在高海拔地區，受限于其特有的氣候、環境、交通和基礎設施條件，廢油處理的問題更為突出。傳統的廢油收集方法在這些地區往往難以發揮預期的效果。因此，本文選擇主動式廢油收集系統作為研究對象，旨在探索其在高海拔地區的應用。

1? 主動式廢油收集系統的基本原理

1.1? 廢油收集的基本方法

廢油收集是一個涉及多個領域的技術過程，目的是有效、高效地從各種設備、機械和工藝流程中回收使用過的潤滑油或其他油脂。在傳統的方法中，廢油主要依靠重力自流、手動刮除或使用簡單的吸油裝置進行收集。但這些方法往往效率低下，多為勞動密集型作業，且可能導致部分油脂遺漏，造成環境污染。

隨著技術的進步，現代的廢油收集方法已經發展到使用高效的真空抽吸、機械擠壓和液壓驅動的設備，能夠在短時間內從設備表面或內部快速、完整地回收廢油。其中，液壓驅動的主動式廢油收集系統尤為突出，它不僅能夠主動地從設備中抽取廢油，還可以通過傳感器和監控設備實時監測系統的工作狀態，確保收集過程的連續性和穩定性[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和水分。

1.2? 主動式系統的核心組件及工作原理

主動式廢油收集系統是一個高度集成化的裝置，能夠自主、高效地從設備和機械中抽取廢油。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）、監控器和傳感器管路附件等。

圖1? 廢油收集系統

1）動力泵。該設備是主動式系統的核心部件，它采用電動齒輪泵作為主要構成，并配備了透明圓筒形油箱和彈簧活塞式輔助壓油結構，如圖2所示。使用低溫液壓油作為其工作介質，以確保在風電機組全天候環境中能穩定地為系統運行提供持續且穩定的液壓動力。此泵的設計容積為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? 動力泵

2）吸排脂器（圖3）。該設備是整個系統的核心執行部件，它的工作原理主要基于液壓油驅動的階梯活塞的往復運動。在這個過程中，通過動力管和單向閘的協同工作，油脂被從特定部位吸取并經由活塞壓縮成小顆粒。單向閘作為一個精確的控制裝置，確保油脂只能在一個特定的方向流動，從而使得油脂得以有效地被收集并定向排放至指定區域。此外，吸排脂器的設計允許它在一個寬泛的溫度范圍內工作，從-40～70 ℃，且其最大生存溫度可以達到-45～80 ℃。在實際操作中，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，這主要取決于實際的現場安裝空間。

3）油壓傳感器。這是系統的一個關鍵監控部件，用于實時檢測系統的工作狀態，確保系統在預定的壓力范圍內穩定運行。當系統內的壓力達到或超出預定范圍時，傳感器會及時發出警報或與控制單元交互，調整系統工作狀態。

4）電控監控器。此部分負責控制整個系統的運行，包括啟動、停機、換向等操作。它可以設定工作參數，如工作/休息周期、工作時間等，確保系統按照預設條件高效運行。

5）管路與附件。這些部分確保系統內的液體流動無阻，并連接各個組件，使其協同工作。管路要具有良好的密封性能和抗壓能力，確保系統長時間、安全地運行。

其工作原理是液壓泵給系統提供動力，通過推動吸排脂器內部的活塞，使吸排脂器內部產生真空吸力，將廢油從軸承內部吸出。

圖3? 吸排脂器

1.3? 主動式廢油收集系統方案及關鍵技術

主動式廢油收集系統通過一個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，并得到適當的處理和存儲（圖4）。首先，系統利用廢油管直接從產生點開始收集廢油，隨后將其傳輸至初步過濾裝置，清除較大雜質。為了持續監測廢油的質量參數，系統內置了壓力和溫度傳感器。根據這些傳感器的反饋，廢油會被通過吸排脂器送往不同的管道系統中，實現有效的廢油分離。其后，系統采用物理或化學手段進行油水分離，進而經過化學和物理處理將油進一步凈化。經處理的油脂儲存在專用廢油桶中，高效的密封技術確保油脂的保存質量且避免對環境造成污染。此整套方案彰顯了技術的創新性和實用性，為廢油處理提供了科技上的可靠保障。

主動式廢油收集系統主要采用了以下關鍵技術：①傳感器技術，它利用多種傳感器實時監測廢油的溫度、濕度和壓力，確保處理流程中達到預期標準；②廢油分離技術，通過吸排脂器等設備高效地分離廢油中的雜質，提取純凈油脂；③油水分離技術，采用物理或化學手段有效地隔離油和水，增加油脂的純度和再利用價值；④油品凈化技術，將廢油經過深度化學處理和物理凈化，進一步提升其質量；⑤廢油桶密封技術，確保儲存油脂的廢油桶有優良的密封性，避免油脂泄漏或對環境產生污染。

圖4? 主動廢油收集系統

2? 高海拔地區的特點與廢油處理挑戰

2.1? 氣候與環境特點

高海拔地區的氣候和環境特點具有獨特性，對廢油處理提出了特殊的挑戰。首先，這些地區的氣溫普遍偏低，尤其在冬季，溫度可能會降至零下數十度。這種低溫環境會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的另一顯著特點。機械設備在氧氣減少的條件下工作時，可能會遭遇效率下降或故障率增加的問題。此外，高海拔地區的紫外線輻射強度更高，這可能會加速機械部件和材料的老化，縮短其使用壽命。

2.2? 高海拔地區廢油產生特點

高海拔地區由于其獨特的氣候和地理環境，對機械設備和潤滑油的性能提出了特殊要求。在這樣的環境中，機械設備往往會經歷極端的溫差變化，從寒冷的夜晚到炎熱的白天，這導致潤滑油的黏度發生顯著變化，可能導致潤滑不足或過度。此外，高海拔地區的低氣壓可能導致機械設備內部產生氣泡，從而影響潤滑油的性能。長時間在這種環境中工作可能會導致潤滑油中的添加劑迅速分解，從而降低其性能，增加機械磨損[2]。因此，高海拔地區的廢油可能含有更多的雜質和磨損金屬顆粒。此外，由于高海拔地區的基礎設施通常不夠完善，機械維護可能不夠頻繁，導致潤滑油使用壽命縮短，廢油產生量增加。

3? 主動式廢油收集系統在高海拔地區的適用性分析

3.1? 適應高海拔地區的特殊設計

高海拔地區的復雜環境對于技術裝備和系統提出了獨特的設計要求。對于主動式廢油收集系統來說，必須對其進行特殊的設計以保證在這種特殊環境下的高效穩定運行。首先，系統的結構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境下不會出現材料的脆性破裂或腐蝕。其次，考慮到高海拔地區的大溫差和低氣壓，收集系統的密封性和壓力調節能力需要進行優化，以防止氣泡、泄漏和油脂的黏稠度變化對系統性能的影響。并且，系統的電子和控制部分需要采用防水、防凍和防電磁干擾的設計，確保在極端天氣和地理環境下的穩定工作。再次，為了適應高海拔地區常常伴隨的強紫外線和高反射率，系統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，考慮到高海拔地區的交通和基礎設施限制，主動式廢油收集系統還需要具有輕便、模塊化和易于維護的特點，使得在無法進行大規模維護和更換的情況下仍能持續穩定的運行。

3.2? 能源與操作考量

在高海拔地區應用主動式廢油收集系統時，能源供應和操作便利性成為兩大核心問題。首先，由于高海拔地區的遠離主要能源供應網絡、氣候嚴酷和日照時長不穩定等因素，系統的能源需求必須高度節能且有備用能源方案。這可能涉及對系統進行優化以減少能源消耗，以及考慮使用太陽能、風能或其他可再生能源作為主要或備用電源。此外，高效的能源儲存方案，如先進的蓄電池技術，也是必不可少的[3]。

操作方面，高海拔地區的惡劣環境意味著操作人員可能面臨各種不利條件，如低氧、寒冷和強風。因此，系統的操作界面必須簡單直觀，減少復雜的操作步驟，同時具備良好的故障診斷和自我修復功能。為了進一步簡化操作和維護，可以考慮引入遠程控制和監視技術，使操作人員可以在相對安全和舒適的環境中對系統進行控制和檢查。

3.3? 經濟性及環境效益分析

在考慮主動式廢油收集系統在高海拔地區的應用時，經濟性和環境效益是2個至關重要的方面。從經濟角度來看，雖然初次投資在系統的設備和安裝可能相對較高，但長期運營中，由于其高效的油脂回收能力、減少的維護需求和增強的設備使用壽命，這種系統可能會為運營者節省大量成本。此外，高效的廢油回收可以減少潤滑油的消耗，進一步降低運營成本。

環境效益方面，主動式廢油收集系統通過減少廢油外泄進而減少了對環境的污染。在脆弱的高海拔生態系統中，這一點尤為關鍵。廢油可以污染土壤和水資源，破壞生態平衡，影響野生動植物。因此，通過有效收集和處理廢油，不僅可以保護這些寶貴的生態系統，還可以確保滿足當地和國際的環境保護法規和標準。

4? 高海拔地區主動式廢油收集系統實例研究

4.1? 案例背景介紹

涼風坳風電場，自2016年12月起開始正式投產，擁有裝機規模達到49.5 MW，主要采用33臺DF93-1500型永磁直驅風機。在這樣的高海拔地區，由于特殊的氣候與環境特點，確保風機的穩定運行成為了一項重要任務。但隨著時間的推移，加上受到了氣候和環境的雙重影響，變槳軸承和偏航軸承的密封圈出現了破損和油脂滲漏的現象。盡管原有的被動式廢油收集系統一直在努力工作，但其已不能有效應對這一挑戰，出現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，現在迫切需要對其進行技術改造。

4.2? 實施步驟及方法

為了將涼風坳風電場的廢舊油脂收集系統由被動式改造為主動式，首先進行了詳盡的現場評估，確診所有存在破損和漏油的軸承密封圈?；谠u估結果，設計團隊選取了與DF93-1500型永磁直驅風機相匹配的吸排脂器和其他必要設備。接下來，執行圖5所示步驟。

第一步，在實際操作前，進行詳細的現場勘查，確定吸排脂器的最佳安裝位置，并預測可能的安裝障礙。

第二步，為確保安全，所有相關風機都需要暫停運行。這也為工作團隊提供了無干擾的安裝環境。

第三步，先拆除現有的被動式集油瓶和相關設備，為新設備安裝騰出空間。

第四步，按照預先設計的方案，逐一安裝吸排脂器至每臺風機的相關部位。

第五步，完成安裝后，對整個收集系統進行測試，確保吸排脂器和其他設備都能正常工作，而且能有效地收集廢舊油脂[4]。

第六步，在風機恢復運行后，對新的主動式收集系統進行實時監控，并根據實際運行情況進行必要的調試，確保系統長期穩定運行。

4.3? 效果評估與分析

經過在涼風坳風電場實施的主動式廢油收集系統改造，其效果顯著。隨著新潤滑脂持續注入軸承，并與軸承內部的舊脂混合，我們觀察到潤滑脂的整體狀態明顯改善。這種混合作用確保了新舊脂在內部形成一個均勻的混合體，進一步提高了軸承的潤滑效果。通過連續運轉的廢油收集系統，成功地從軸承內部排出了舊的潤滑脂和其中的磨損顆粒。這種持續的新油替換和舊油排放，使得軸承內部的鐵粉顆粒濃度從最初的2 000 ppm降至約1 200 ppm，顯示出油脂狀態的顯著改善。當潤滑系統停機后，進一步的廢油收集表明新的系統不會過度排放，確保了軸承內有足夠的潤滑脂維持其潤滑效果。

5? 結論與展望

經過深入研究與實踐，高海拔地區的主動式廢油收集系統表現出顯著的實用性和環境效益。與被動式相比，其不僅提高了潤滑脂的使用效率，而且明顯降低了環境污染。盡管高海拔的特殊條件為其應用帶來挑戰，但通過創新設計和策略，這些問題得到了有效解決。展望未來，隨著技術的不斷進步和氣候變化的挑戰，該系統的進一步優化和廣泛應用將在環境保護和資源效率上發揮更大作用，值得期待其更廣泛的技術創新與實踐應用。

參考文獻：

[1] 趙婉麗.廢潤滑油回收現狀及發展[J].石油商技，2020，38（1）：4-7.

[2] 張健.高海拔地區風電場運行分析[J].機電信息，2015（36）：156-158.

[3] 張煒.WDSJ-700廢油吸脂器[Z].浙江：浙江威盾機械科技有限公司，2022-10-18.

[4] 蔡勻.廢油回收沉降過程自動化程序設計及實施[J].自動化應用，2020（2）：16-18.