节能技术范文1
随着网络规模的爆炸性增长，网络能耗问题日益突出，面向软件定义网络(SDN)的节能技术的相关研究已成为热点。这些研究主要以网络单元、服务器等为节能方法的切入点。基于总结的现有SDN网络节能技术，归纳出一种SDN网络节能方法的分类标准，讨论了不同分类下节能方法的实现原理。最后，分析了现有方法的不足，并对未来研究方向作出了展望。
关键词:
软件定义网络;节能;分类;降低
0引言
随着互联网的迅猛发展，不但网络规模呈现爆炸式增长，而且网络业务的创新和需求也是日新月异。尤其是视频语音、移动业务、云数据中心的迅速发展，传统网络的封闭式结构很难满足当今灵活多变的互联网趋势特点，如当今数据中心网络可能存在成百上千的网络设备需要配置及管理。传统的网络设备的内置协议是封闭的，这给科研人员或网络管理员部署新协议带来了很大的难题。起源于美国斯坦福大学实验室研究项目的软件定义网络(SDN)技术很好地解决了这一难题。2006年斯坦福的学生Casado和他的导师McKeown教授在其研究项目Ethane中试图通过一个集中式的控制器，让网络管理员可以方便地定义基于网络流的安全控制策略，并将这些安全策略应用到各种网络设备中，从而实现对整个网络通信的安全控制。随后McKeown教授进一步提出了SDN最早的概念［1］。SDN将传统网络设备的数据平面和控制平面两个模块分离，通过集中式的控制器，以标准化的接口对各网络设备进行管理，无须依赖底层设备(路由器、交换机等)。而且控制权是完全开放的，用户可以自定义任何想实现的网络路由和传输规则策略，因此更加灵活和智能。由于经济、环境保护和市场等原因，降低能耗近年来成为行业关心的重要问题。考虑到信息与通信技术在日常生活中的广泛应用，在发达国家，电信网络的能耗占据整个能耗的5%，而且正以每年10%的速度增长［2］。例如，在2007年美国国会的一个报告中，环境保护机构估计到2011年，美国每年的数据中心能耗会增加到1000亿千瓦时，花销74亿美元［3］。纽约时报发表了一篇文章，其中指出全世界范围内数据中心的能耗接近300亿瓦，这相当于30座核电站的能量消耗。而且，一个意大利的学者预言，2013年全球的互联网能耗将比2012年增长12%还要多［4］。因此，网络能耗问题绝对不能忽视。鉴于节能的重要性，怎么降低网络能耗便是十分有意义的问题，近年来大量的研究工作围绕网络节能提出了相应的解决措施。以数据中心为例，在数据中心能耗分布中，服务器是主要的能耗来源，占据70%。除此之外，数据中心其他30%的能耗由通信链路、交换和汇聚单元构成［5］。目前提出的节能措施主要围绕服务器、计算服务器、网络及冷却展开。通过虚拟化和动态合并工作负荷，服务器可以获得更好的利用率［6，7］。对于计算服务器，它的能量消耗与CPU利用率成比例，主要包括动态电压频率缩放［8～10］和动态能量管理［11～13］两种方法。目前由于服务器是能耗的主要部分，所以较少研究尝试去解决数据中心网络的能耗，其占数据中心能耗的30%。然而，未来随着数据中心服务器与工作负荷变得更加成能量比例，网络能耗的百分比甚至可能增长到50%［5］。众所周知，网络的能量消耗与它的工作负荷无关，主要取决于网路单元，如链路、交换机等。因此为了获得数据中心节能的目的，以上两者都必须考虑。当前文献中存在链路速率自适应和睡眠模型两种方法。链路自适应方法根据流量需求，动态地调整链路数据传输速率［14～16］，因为链路的能耗取决于它的负荷，而不是利用率。另一方面，睡眠模型策略通过关闭网络组件或者把一批空闲组件转入睡眠状态来实现网络节能［17～20］，但应保证激活状态的组件仍然能满足剩余的服务需求。冷却耗费的能量是数据中心另一个主要的能耗来源。为此，许多公司采取了预冷的措施，他们倾向于从自然冷却机制中受益，比如Facebook把他们的服务器部署在瑞典，那里有较寒冷和干燥的气候。因为SDN所呈现出的新特点，面向SDN的网络节能管理和性能优化是当前的研究热点，也是本文要探讨的主要问题。利用SDN的集中管控、灵活编程等特点，可以很好地执行流量管理、资源分配、路由决策等，进一步促进了网络节能技术的实现。其简单说明了数据中心主干网如何集中式地实现流量管理。SDN控制器统一协调应用的网络活动。流量管理周期性地运行，比如每3分钟。在每个周期的开始，带宽估计当前应用的带宽需求，并向SDN控制器报告流汇聚信息①。OpenFlow协议允许交换机向控制器报告网络事件和流量统计数据②，这使得控制器可以掌控整个网络的状态信息。基于收集的带宽需求和网络状态，SDN控制器为竞争资源的应用计算如何分配带宽③。这种集中控制方法可以灵活地实现各种流量管理目标。流量管理的结果由两部分组成:路由路径的建立及实施于每条路径的速率限制。为了获得较高的网络利用率，必须建立新的路径，并且必须抛弃一些存在的路径。这涉及到改变交换机的转发状态④。通过带宽，将分配给应用的带宽限速⑤。这样在合理的管理控制策略下，可以较好地满足网络的QoS需求。由此可看出，利用SDN技术可以方便、高效、合理地实现流量管理，这为基于流量管理的节能方法提供了有效手段。虽然目前已经存在大量的关于网络节能的文献，但SDN作为一门新兴技术，专门面向SDN的节能技术研究相对较少。本文旨在对现有的面向SDN的节能技术进行归纳总结，提出了一种分类标准，并对这些节能方法存在的问题及未来研究方向进行了探讨。
1SDN节能方法分类标准
前面提到，在传统网络系统中，节能策略可以从服务器、网络单元等角度考虑。与传统网络相比，SDN控制器可以对整个网络系统全局管控，它的可编程性赋予其强大的软件功能。因此，从软件角度考虑，目前的SDN节能策略从资源分配、流管理等方面着手，主要是将一些低利用率或闲置的网络单元(交换机、路由器、链路)转入睡眠状态，把流汇聚到尽可能少的路径中［21～27］。另外一方面，因为服务器是耗能的关键，关闭低利用率或不必要的服务器也是节能的重要手段，其主要通过把低利用率服务器上的虚拟机合并到其他服务器中［28～30］。再从硬件角度考虑，SDN交换机的存储硬件TCAM是个极端耗能的设备，提高其利用率可以较好地降低能耗。利用流规则优化布局策略，能压缩TCAM的内容，从而增加它的容量［31～37］。根据以上关于SDN节能策略的分析，以网络单元、TCAM、服务器为切入点，将睡眠策略、流规则布局优化技术和虚拟机合并策略作为面向SDN网络节能策略的分类标准。
2SDN节能方法分类讨论
本章在提出的三个分类标准的基础上，即睡眠策略、流规则布局优化技术、虚拟机合并策略，逐一介绍了表1中各分类下面向SDN的节能策略。
2.1睡眠策略
在整个网络中，经常有一些网络组件处于低利用状态或空闲状态，因此可以将一些没有使用或处于较低利用状态的资源(比如，交换机、端口、CPU等)关闭或转换为睡眠状态，没有必要为这些资源浪费能量。当然要设计相应的机制，在需要的时候将这些资源激活，同时必须考虑网络的QoS需求。这种方法可以结合流的动态管理实现，例如根据网路流量负荷，合并现有流或选择最佳的路由路径等，达成网络资源的均衡分配。利用SDN的集中、灵活的资源管理功能，可以实现流的动态路由转发。除了将网络组件关闭或处于睡眠状态，还能以链路利用率为依据，调整链路的传输速率。该策略利用了数据包连续爆发期间的空闲期，即在链路低利用率状态下，降低链路的传输速率，达到节能的目的。对于降低链路速率方法，若速率减小为零，此时即为链路睡眠状态，或者称为深度睡眠状态。若仅仅降低链路速率(不为零)，因为链路传输数据的能力减弱了，所以可以理解为一种浅睡眠或伪睡眠状态，在此一并列入睡眠策略。
2.1.1链路速率自适应
网络组件的设计通常能容忍最大负载，所以链路在大部分时间处于低利用率状态。空闲链路和充分利用的链路消耗大约相同的能量。链路数据传输速率越大，能量消耗越大。因此，降低低利用率链路的数据传输速率可以有效地减少能量消耗。自适应链路策略一般分为两种，即基于使链路睡眠的方法和改变链路速率的方法。对于改变链路速率的策略主要有三种:a)缓冲区占用;b)缓冲区占用和链路利用率;c)贪婪算法。在缓冲区占用方法中，链路自适应策略仅仅基于输出缓冲区占用大小或队列长度，当输出缓冲区队列长度大于高阈值时，提高链路速率，若长度小于低阈值时，降低链路速率。但此方法易造成网络振荡，为此进一步引入了链路利用率参数(通过计算一段时间周期内的字节传输量获得)。如果字节传输量小于链路利用率阈值，则可改变传输速率。计算字节传输量需要硬件支撑，从而增加了硬件的复杂度，贪婪算法可以有效解决此问题。根据贪婪算法设置两个时间参数，tMinHigh决定了链路保持较高传输速率的最小时间，tMinLow决定了链路保持较低传输速率的最小时间。调整链路速率所获得的节能效果较深度睡眠策略要逊色，一般不独立使用，可作为深度睡眠策略的辅助手段。
2.1.2优先级流调度
利用SDN技术，可以动态管理流的转发路径。如果考虑交换机的QoS需求和能量消耗，每条路由选择路径都有唯一的优先级。因此，流的优先调度问题就是找到有最高QoS属性及使用交换机最少的流的问题。高优先级的流优先传输，它们需要的交换机较少，这样可以选择现有的激活交换机传输，最大限度地关闭非激活状态的交换机，达到降低功耗的目的。文章提出优先调度问题本身是NP-hard问题，对此，提出了一种迭代平行分组算法。与非能量感知调度器相比，IPGA调度可以获得近30%的节能优化效果。
2.1.3预建标签交换路径
多协议标签交换路径是预先定义好的，SDN控制器使用PLSPs在入口路由器和出口路由器间执行路由转发和管理控制。入口路由器和出口路由器之间的核心交换机只会基于标签转发数据包。激活状态的PLSPs传输网络流量，被动状态的路径则处于睡眠模式，如果控制器想使用它们，就会打开路径上的网络组件。控制器分三种情况执行能量感知路由模型:a)路径选择算法。一个网络中的流可以通过较少的路径传输，即把一些激活路径中的流迁移到其他使用中的路径。这样，控制器就向不再传输流的路径中的交换机发送信号，使交换机进入睡眠状态(所有与此相连的链路就会关闭)。为了决定激活哪条路径，以保证最大数量的交换机可以被休眠，文章提出了一种PLSPs选择算法，选择最佳路径(同时考虑节能和路径负载)传输流。该算法利用SDN的动态编程能力。b)PLSP负载均衡。通过负债均衡最小化路径拥塞程度，提高链路利用率，降低能耗。首先，控制器从入换机定期地收集所有链路和路径的状态信息;然后控制器计算相关IEPs中路径间的信息迁移量;接着把拥塞的PLSPs中一定数量的流迁移到相对畅通的PLSPs中，实现负载均衡。迁移通过改变相关入换机流表的流标签来执行，可以周期性地执行，也可以基于预先设置的阈值。c)重设PLSP容量。路径的负载随时都在变化，尽管采取了负载均衡措施，但某个IEP的负载也许会超过阈值(比如90%)，这意味着该IEP中的所有路径过载。重设PLSP容量的目的就是把没有充分利用的PLSP上的资源分配给过度使用的PLSP。当不同IEP的PLSPs共享链路时，此方法可行。重设PLSP容量算法既保证需要开启的新PLSP数量最少，又提高了资源利用率。预建标签算法中提出了路径虚拟化概念，基于PLSPs的负荷情况，SDN控制器可以执行流的准入控制，这有效降低了流的准入时间。另外，因为PLSPs避免了和链路中核心交换机的通信需求，控制器仅仅需要与入换机通信，通信的可扩展性也得到了保证。预建标签算法的关键是PLSPs，其中的PLSPs是预先定义好的，但该算法并没有涉及PLSPs的建立方法。
2.1.4独占式路由
独占式路由不需要同步服务器间的时间，利用SDN控制器可以全局地管理流的状态，并且明确地告知虚拟机允许或者暂停一条流的传输。当一条新的流达到服务器的虚拟机中，或者一条激活的流传输结束，虚拟机均会向SDN控制器发送报告(1)。SDN控制器执行独占路由算法，并更新激活流和悬置流(2)。如果一条新到的流被激活，SDN控制器就会通知虚拟机允许流传输，并将流表项写入交换机中(3A);或者一条暂停的流被激活，SDN控制器会通知虚拟机允许流的传输(3B);如果一条激活流变成暂停状态，那么控制器就会告知虚拟机阻止该流的传输(3C)。在独占式路由算法中，每个激活的流独占路由链路，因此没有必要为某条流保留带宽或者限制速率。网络能耗节约来自交换机、链路的高利用率。对于独占式路由算法，如果有空闲的路径，则流就选择该路径传输;否则，如果在路径中传输的流的优先级较低，则该流抢占路径，被抢占路径的流变为暂停状态。否则，如果既没有空闲路径，又没有能抢占的路径，则该流为暂停状态。如果是上述第二种情况，即抢占路径，其他的暂停状态的流需要重新安排调度。首先，被抢占路径的流也许比某些激活的流优先级更高;其次，被抢占的流也许会为其他暂停状态的流留下可用路径。相对于独占式路由，其他几种睡眠策略可称为共享式路由，因为流的输出共享链路的带宽。共享式路由通常会导致高阶数据中心中一些瓶颈链路或交换机的低利用率，消耗了不必要的能量。独占式路由算法以时间维度调度流，当传输数据时，每条流独自占用它路由路径中的链路，不存在降低链路利用率的问题。
2.1.5基于流的在线能耗管理
文章提出了一种基于流的在线路由选择方法，目标是最小化无线网格网络接入点的能量消耗，同时路由转发到来的流，并且考虑QoS限制，mesh用户动态且无法预判地到来、离开和移动。该方法可以很容易地与SDN结合，因为它依赖于一个中央控制器，此控制器监控、管理整个网络，并且决定流的路由选择。文中首先将此问题作为整数线性规划来构筑。构筑的目标函数考虑了MAPs在睡眠和激活状态间转换的花销，也兼顾了重新路由或者合并现有的流，因为此问题是NP-hard问题。提出一个简单有效的蚁群算法，即基于流的蚁群在线能效路由算法，与最短路径策略、最小链路剩余容量路由方法及负债均衡方法相比，AC-OFER能获得更佳的节能效果。相比其他WMNs提高能量效率的方法，该方法特点在于它的在线性。在离线方式中，流量模式在策划阶段被认为是已知的，然而实际情况并非如此，因此在线方法更适合实际中的部署应用。
2.1.6路由分割
网络的集中管理是种趋势，SDN可以很好扩展到主干网络，为降低网络设备能耗提供了有利途径。文章使用了SPRING传输协议改善流量工程能效方法的稳定性。当交换链路开启和关闭时，SPRING协议的灵活性很适合频繁的路由状态改变，而且该协议与SDN融合得较好。本方法的应用是在一种框架形式下提出的，即基于路由分割的能耗流量工程。它是一种在线方法，其根据网络负荷动态地转变某些链路的开关状态。此框架的通用性允许逐渐改进，比如通过简单地更新组成算法，可以增加保护及更智能的流布局计算。STREETE框架的在线特点及SPRING路由协议的灵活性，很好地提高了该方法的适应性和稳定性。
2.1.7相关性感知的能量优化算法
文中提出了一种相关性感知的能量优化算法，该算法动态地把流量合并到一小批链路和交换机中，然后关闭不使用的网络设备，以实现网络节能。相关性感知能量优化算法的设计基于这样的两个重要分析观察结果:a)从真实数据中心的轨迹分析，流量通常松散地联系在一起，所以不同流的带宽需求不会在同一时刻到达顶峰;b)对于大多数流，其90%的链路使用率一般要比它们自己的峰值小得多。如果在流合并过程中，考虑到流之间的相关性，可以节省更多的能量。另外，该算法把流汇聚和链路速率自适应结合，以求最大的节能效果。对于流汇聚和链路的数据传输速率问题，利用线性编程工具得到了一种近似最佳的解决办法。为了降低计算的复杂度，文中还提出了一种启发式算法，实现了在可接受的运行时间内找到流合并和速率调整的解决办法。由于在流的合并过程中，流的带宽需求是在随时变化的，现在方法普遍采用最大带宽需求或平均带宽需求来执行流的合并过程，但这样势必分别造成不必要的能量消耗或违反链路的负荷限制。相关性感知的能量优化算法基于上述两个观察分析结果，引入流之间的相关性分析，较好地避免了这种缺陷。
2.2流规则布局优化技术
CAM是内容寻址存储器，写入CAM的数据会和其内部存储的每一个数据进行比较，并返回与端口数据相同的所有内部数据的地址。TCAM是一种特殊的CAM，可以视为一组固定宽度的流表项。每个TCAM流表项由三元数字构成，即0，1和x(任意值)。对于输入x，代表通配字节，可用来基于模式匹配进行更广泛的搜索。由于TCAM的快速查找性能，其在SDN交换机中得到广泛应用，但其价格昂贵且十分耗能。TCAM的能量消耗可以说由两部分引起:a)硬件本身的耗能，1MB的TCAM芯片耗能15～30W，SDN网络有更好的细粒度，其流表项更长，占用空间更大;b)TCAM的资源限制，使得存储在TCAM中的流表项十分有限，这样节能效果就会打折扣，因为没有足够的流规则以更好的方式按路由转发流。针对上述两个问题，可以考虑从两方面解决。流表项一般由头域、计数器和操作项组成。每个流表项就是一个转发规则。如果在满足功能的情况下，能用更短的标签代替现在的流表项组成方式，流表项所占的字节数就变小了，可以实现TCAM能耗的降低［34，36］。另外，即使不改变流表项本身所占空间的大小，但是可以提高流规则的利用率［31～33，35，37］。换句话说，就是在满足相同功能的情况下，所需要的流规则数量减少了，TCAM的利用率提高了，也能实现能耗的降低。
2.2.1调色板算法
调色板分配框架是一种应用到SDN流表的分配方法。因为SDN流表仅能处理数百级的流表项，并且存储器十分昂贵和耗能，调色板算法把大的SDN流表分解成子流表，然后把这些子流表分配到整个网络，同时保持整个SDN的策略语义。调色板算法帮助平衡整个网络的流表大小，通过分享不同链接之间的资源也降低了流表项的总数量。它处理了两个NP-hard问题:把一个大的SDN流表分解成若干等价的子流表，分配这些小流表。文中介绍了PBD和CBD两种方法实现大流表分割为子流表。对于子流表分配问题，把分割得到的所有子流表上色，这些颜色是唯一的，并且保证每条路径至少传输每种颜色一次。调色板算法的应用基于图理论构筑算发和贪婪算法。调色板分配流表算法中网络的每条路径局限于相同的策略，然而这不适用于多任务数据中心的情况。
2.2.2混合路由
有两种主要方式可以获得多重流量矩阵的负载均衡，即基于目的地的路由和显式路由。对于多重流量矩阵，显式路由要比基于目的地的路由方法效果好。但是显式路由复杂度更高，需要路由器有更大的TCAM存储空间，而TCAM很耗能且不可扩展。文章提出了一种混合路由方法，其具有低复杂度和良好的扩展性。混合路由的基本思想是用少量的显式路由转发项补偿基于目的地的路由，以实现多重流量矩阵的负载均衡。近似最佳的混合路由配置由启发式算法获得。在混合路由配置下，属于主要节点对的流量由基于目的地的路由方法转发，属于一些所选的关键节点对的流量由补偿的显式路由转发。混合路由把基于目的地路由转发项存在静态随机存储器中，节省了大量的TCAM资源，因为混合路由中的大部分转发项是基于目的地的路由转发项。与纯粹的显式路由方法相比，混合路由可以获得近似最佳的负债均衡效果。混合路由算法由中央控制器执行，因此很适合与SDN结合。混合路由算法中把基于目的路由转发项存储在SRAM中，然而SRAM本身也是一种较高功耗和昂贵的硬件，所以这方面仍有待改进。
2.2.3流规则多重复用
单路径路由转发广泛应用于单播会话，然而它无法满足QoS需求。多路径转发可以提高网络的输出速率，但现有方法通过复制每条会话路径中同套流规则来实现多路径路由，这无疑导致了很高的TCAM消耗。为了解决SDN中TCAM流规则存储效率，以保证多路径路由的QoS需求，提出了一种流规则多重复用策略。其基本思想是:如果一个节点在重叠路径上，重复使用该节点的每条流规则足够流量经历不同的路径，如图3节点5。假设网络中从源S到目的地D的会话需要1Gb-ps的输出，每条链路上的数字表示它的最大传输速度。然而最好传输路径1-2-5-7仅能获得最大0．8Gbps的输出。为了满足1Gbps的输出需求，可以同时使用另一条传输速度为0．2Gbps的路径1-3-5-7，这样就达到总共1Gbps的传输速度。流规则复用有效降低了流规则占用空间，因为流规则多重复用策略中，被多条路径共用的普通节点中的流规则可以被多重复用。
2.2.4双标签
为了优化流表空间，本算法旨在降低流表项的大小。引入了两层标签机制减少描述交换机中流的比特位数。该机制利用SDN的特征，用更简单、更短的标签代替流表项。双标签机制中，一个标签和一个给定的路径联系起来，其被称为路径标签，它用来转发数据包。另外一个标签，被称为流标签，用来把数据包和流联系起来。路径标签封装了流标签。路径标签利用了不同数据包的路径相似性，把多条流映射到一条路径上，每个路径标签和一个具体的操作相关联。流标签唯一地识别了一条流，它是一个简单的数字识别器，其把流的数据包和流的组成单元关联起来。双标签机制在不影响现有数据包转发路由的情况下，最大限度地压缩了流表中流表项大小，从而降低了动态能量消耗，因为能量是回路复杂度的函数，并且和使用的TCAM比特数成比例。利用SDN灵活的编程能力，可以很好地简化流标签和路径标签的操作过程。
2.2.5自适应硬超时算法
文中提出了自适应硬超时方法来改善流表的利用率。AHTM不需要为了擦除过时的流表，而预判流的结束时间，它是根据当前的网络条件自适应地优化超时时间，以降低过时流表项的存活时间。超时时间是流表项的生命周期，它用来在交换机中擦除流表项，从而为后继的流腾出了空间。有空闲超时和硬超时。硬超时表示在流表项安装后的固定时间内擦除流表项，无论是否有数据到达该流表项。不合理的超时设定会降低流表的利用率，因为在流的工作完成后，相应的流表项仍然占据着流表空间。本方法旨在优化硬时间以降低时间间隔(流的最后一个数据包到达时间和流表项擦除时间的间隔)，以此提高流表资源利用率。AHTM把流表作为一个排队系统模型，并且提出了封闭式公式来定量分析不同超时设定对流表利用率和性能的影响。
2.2.6流表识别技术
流表识别技术是种压缩TCAM的方法，其本质就是降低流表项的大小。此方法用来识别流的标签，要比原来识别流的标签位数短。文中引入了流识别器(FLOW-ID)代替流表项。利用SDN的动态编程能力，可以把流表识别器放到报头，并能通过标签路由转发数据包。交换机只将流识别器存储在流表中，而不是每条流的整个15个单元。TCAM中的所有操作基于更短的流识别器执行，降低的能耗与减少的比特位成比例。该方法不需要修改网络框架，在SDN框架内很好地得到了实现。
2.2.7能量感知的流规则优化布局
商用交换机只支持几百到几千条流表项。当在真实网路拓扑中部署能量感知路由时，需要更多的OpenFlow交换机，它们要处理大量的流。这种情况下，流规则空间的限制就是一个严重的问题，因为不能按所预期的那样路由转发流。文中提出了能耗优化方法，同时考虑了链路的负荷限制和流规则空间的限制。使用整数线性规划来构筑公式，对于大型网络引入了贪婪启发式算法。相对调色板流表分配没有依赖于流规则的确切意义，并且流规则不应该决定数据包的路由，而该优化算法中，流规则很明确地决定了流量的路由选择。相比较调色板算法，该算法在优化能量消耗时，分析了流规则的具体意义，同时结合贪婪算法，考虑到了链路负荷限制和路由器的流规则存储空间限制。由以上几种方法的描述可以得出，双标签和流表识别技术单纯对流表项本身的大小进行压缩，也就是算法仅仅涉及对流表的操作，是种静态的实现方法。而调色板算法、混合路由、能量感知的流规则优化布局则触及了流工程管理，即流的转发路径管理问题，它们将流表和流的转发路径作为整体考虑，是一种动态实现方法。这种结合无疑会提高解决方法的细粒度和可扩展性。
2.3虚拟机合并策略
研究表明，典型情况下，许多网络组织结构中的服务器在30%的满负荷状态下运行。虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机，每台逻辑计算机可以运行不同操作系统，应用程序相互独立运行而互不影响。因此，通过把更多虚拟机分配到更少的服务器上，可以降低硬件的能量消耗。虚拟机合并是解决此问题的关键技术之一。其基本原理是把尽可能多的虚拟机分配在一台物理服务器上，同时要满足各种约束，尤其是系统需求。通过虚拟机合并技术，关闭了一些低利用率的物理服务器，提高了服务器的利用率，实现了能耗的降低。首先管理员通过云控制器提供的接口配置好虚拟机和网络描述。SDN控制器利用OpenFlow协议实现网络设备的管理，其通过存储在设备中的流规则来操作流的转发、丢弃等行为。同时SDN控制器在与云控制器的交互中，可实现网络检测、QoS支持、流感知路由、安全设备管理的功能。云控制器根据描述为虚拟机分配资源(CPU、内外存、网络带宽)，同时负责开启更多的虚拟机满足应用需求或关闭某些虚拟机来降低能量消耗。
2.3.1虚拟机的能效布局
虚拟机的能效布局涉及两个算法，即TRP和VCS。TPR用于最小化能量消耗，并且在虚拟机持续时间和资源利用率间找到平衡，以使数据中心把虚拟机布局到最少数量的物理服务器上。VCS进一步提高了物理服务器的容量利用率，同时降低了能量消耗，VCS可以运用在TRP中，也能同其他的布局算法共用。TRP可以避免用于参数调整的重复的经验测试，虽然其在同构场合下测试，但也很容易扩展到其他异构场合。VCR则有效地平衡了同一台服务器上工作的运行时间。另外，文中还提出了一种估算法来预计一个MapReduce工作的完成时间。
2.3.2应用感知的资源分配策略
应用感知的资源分配策略可以预判资源需求情况，在面向SDN数据中心给每个应用分配恰当数量的虚拟机。能量感知的资源分配策略适应于所有类型的应用，且应用感知资源分配可以满足服务等级协议，有效地分配资源，降低数据中心不同类型应用的能耗。它采取了基于预测变量的神经网络预测资源需求。为了分配虚拟机及动态地调整虚拟机分配阈值以避免违反不同类型应用的SLA，文中对能量感知策略设计了两种算法。算法一决定了何时为一个应用打开或关闭虚拟机;算法二说明了怎样动态地调整虚拟机分配阈值。另外，使用基于SDN的OpenFlow网络，可以更好地从网络层不同类型的应用中调度数据包。较其他方法，该策略采用了基于神经网络的预测器预测应用的资源需求(CPU、存储器、GPU、磁盘I/O及带宽)。预测结果对于虚拟机合并策略的执行起到了关键性的作用。
2.3.3能量与拓扑感知的虚拟机迁移
能量与拓扑感知的虚拟机迁移在解决能耗问题的同时也考虑到了网络性能，该策略可以分为两步执行。首先，能量感知的虚拟机选择策略探测过度使用或者低利用率的物理主机;第二，利用网络拓扑使虚拟机布局更加容易。本策略降低能耗的基本思想就是把低利用率主机上的虚拟机迁移到另外一个主机上，并且把空的主机转入睡眠状态。为了解决主机过度使用的可靠性问题，引入了利用率阈值，保证主机的利用率在可靠的范围内。SDN控制器周期性地检查每台主机没有超过阈值要求。被选择迁移的虚拟机布局位置采取以下策略。将一个胖树分为内部主机、内部交换机、内部框架及相间框架四个区域，每个区域的花费不同，由1(内部主机)～4(相间框架)表示。一旦一个虚拟机被选中，则计算该虚拟机的总花销作为与其他虚拟机通信的花费。虚拟布局的位置就取决于花销的大小。与上述两个方法相比，该策略结合了流迁移技术，因此在减少能量消耗的同时改善了网络输出。虚拟机的能效布局策略是种服务器感知的资源分配策略，但是它不能为每个应用设置不同的SLA，因为数据中心中有各种不同的应用，所以该方法不能满足应用不同的SLA需求，其仅仅适用软件即服务的云环境。应用感知的资源分配策略很好地解决了此问题，它在满足SLA和节能之间找到了平衡，目前这种策略应用已经成为云数据中心的主流。相对于其他两种虚拟布局策略，第三个虚拟机迁移策略是种花销较大的资源合并策略，因此在虚拟机迁移过程中应该考虑能量感知问题，以尽量减少迁移带来的消耗。
3存在问题的分析
SDN作为一门新兴技术，还在起步发展阶段，面向SDN的节能技术仍然存在许多有待解决的问题，下面逐一分析三种分类标准下SDN节能技术的不足。
1)睡眠策略睡眠策略中，无论是进入睡眠状态或是调整链路速率的方法，在开关网路组件和降低链路速率过程中，都在一定程度上降低了网络性能，影响了QoS。比如，流汇聚策略会导致流对网络带宽的竞争加剧;睡眠模式和激活模式之间的状态转换需要耗费时间，并且消耗能量;关闭太多链路会造成一些链路的高负荷，降低链路速率也影响了数据包传输性能。因此最佳的解决方法需要考虑到能量效率和网络性能的平衡。在文献［23］中提到，流量状态经常改变也会影响节能的效果，因为流量的不稳定及多重IEPs的同时增多引起控制器频繁地执行算法。所以网络节能系统的灵活性，即系统适应网络环境动态变化(不同的网络拓扑、节点数量的变化等)的能力也十分很重要。如果SDN控制器能预测流量网络未来的变化情况，就可以避免执行不必要的步骤，比如开启新的路径，这样就能获得更好的节能效果。
2)流规则布局优化技术第一，无论是压缩TCAM流表项的大小还是减少流表项的数量，都会存在阈值，即到一定程度后，信息不能进一步压缩。第二，流规则布局直接影响了网络路由，对于每个流量矩阵，有不同批的流规则安装在交换机中。然而，路由配置频繁的改变会引起网络扰动。因此，应在流规则布局过程中考虑到网络的稳定性。第三，与其从零开始为每个流矩阵计算新的流规则，不如逐渐更新规则的设置从而最小化计算时间，这样可以避免用户服务质量的下降。
3)虚拟机合并策略尽管虚拟机迁移可以合并工作量，也能很好地降低需要开启的服务器数量，然而迁移的花费是相当大的。有时，迁移花费可能会超过关闭服务器带来的好处。另外，在虚拟机分配算法中，仅仅考虑CPU利用率是不够的，因为用户的虚拟机需求是多种多样的。有时请求偏向于高性能的CPU，但有时候偏向于高性能的存储。对于后面一种情况，无疑会导致物理节点的增加，因为当虚拟机集群部署在服务器上时，需要分配更多的存储空间，即需要更多的服务器。更多的服务器意味着更多的迁移，会引起更多的迁移花销。
4未来研究方向
无论从SDN良好的发展前景还是能耗问题的重要性角度考虑，未来面向SDN的节能技术研究必定在业内持续升温。因此，摸清今后的工作重点可以起到事半功倍的作用。基于上一章提出的SDN网络节能技术中存在的问题，对未来工作方向作出了展望。
a)平衡网络性能和节能效果。网络的最终目的是给用户提供服务，服务质量和用户体验是永恒不变的话题。所以尽管能耗正在成为人们关注的重点，但节能不应以较大的网络性能损失为代价。网络系统一般依据超额配置和冗余等原则设计，以保证网络系统在高峰通信时期的性能。然而，SDN的节能技术却朝着相反的方向设计，比如睡眠策略中的流汇聚、路由选择等，或是虚拟机合并策略，它们的基本思路都是最小化资源需求，避免资源浪费，这就很容易造成带宽竞争加剧、链路高负荷、网络时延等情况。因此，SDN网络节能技术的关键在于资源合并不应该造成网络拥塞，同时路由选择不能影响可到达性等，即保证良好网络性能的前提下，最小化能量消耗。另外，虽然现有文献中已经考虑到QoS需求，但是网络恢复能力还没有得到很好的研究，比如当一个已经合并的网络遭遇新的故障时会发生什么情况，也是需要重视的问题。
b)构建精确的SDN网络测量模型。SDN网络测量模型应包括测量功能和预测功能。大家知道，收集精确的网络数据十分困难，一方面因为巨大的网络规模，而且目前还在膨胀。另一方面，由于快速更新的网络技术。然而知道主要能量消耗在哪里，哪些资源的需求量比较大，对获得最佳的节能效果显得至关重要。例如，上面提到的虚拟机对CPU、存储的需求，或数据中心的能耗分布中服务器占据的比例最大，但网络能耗部分正在快速增加等，这些信息都对针对性地提出节能策略有重要意义。测量模型的预测功能则用来预测网络拓扑改变、网络节点数量变化、网络资源需求量等，它们对SDN控制器作出恰当的决策十分重要，从而可以很大程度提高决策的适应能力。以虚拟机合并策略为例，对CPU资源、工作负荷需求的估算以及未来系统状态的预测，可以为虚拟机合并策略提供有效指导，能很好地降低虚拟机迁移量，进一步获得更佳的节能效果。
c)融合现有的节能策略。本文所提到SDN网络节能技术的三个分类都是独立研究的，未来存在将几类技术结合运用的可能性。比如，在运用睡眠策略的同时引入虚拟机合并策略，这样可以同时从网络单元和服务器两方面节省能耗;或是结合流规则布局优化技术，即从软件角度切入外，还考虑了TCAM的利用率。总之，各类方法不会永久、绝对地孤立存在。三类方法在单独运行时不会对用户的QoS造成严重的威胁，但是一旦融合起来，很难保证不会出现预料之外的副作用。今后关于技术结合方面的探索可以尝试进行。
d)由实验阶段转向可操作阶段。当前大量的节能技术是在仿真环境或简易的实验台下测试的，虽然这些实验能在一定程度上较好地反映节能策略的执行效果，但与真实环境依然存在不小的出入。换句话说，现在不少文献提出了节能的优化策略，但没有工作把重点放在实际解决方法上。这些实验无法提供足够的证明，能将提出的网络节能方案应用到实际产业中。而SDN提供的可编程平台可以方便、灵活地实现应用、实验及部署新方法、新应用，具有很好的创新性。SDN技术的高度可配置性让虚拟网络清晰地分离开来，从而允许在真实的环境中进行实验。因此，未来要充分利用SDN的可创新特点，实现从实验阶段向可操作阶段的无缝转换。
5结束语
随着网络节能日益受到人们的关注以及SDN技术的迅速发展，面向SDN的节能方法成为当前的研究热点。本文将目前主要的面向SDN的节能方法分为三类，对每类方法进行了细化，针对每种方法概述了它的实现原理，提出了优缺点。最后两章就目前SDN节能技术中有待解决的问题以及未来的工作方向进行了集中探讨。SDN是一门具有很大研究价值的新兴技术，将SDN与网络节能技术结合起来，在提高网络节能效果方面拥有巨大的潜力，但同时也充满了未知与挑战。下一步笔者会不断总结归纳面向SDN的节能技术，更新完善SDN网络节能技术的分类标准，以理论分析和实验测试相结合的方法，对这些技术作更加深入的比较研究。
作者：王瑞 戴彬 徐冠 杨军 单位：华中科技大学电子信息与通信学院 中国人民解放军63889部队
节能技术范文2
关键词：油田;采油技术;节能技术
目前，我国石油开采行业面临着越来越多的压力，所以在石油开采技术上做出了很大的创新，越来越多先进的技术开始应用于油田的开采中，采油技术也有了很大的提升，节能技术在我国油田开采中得到了广泛的应用，并且取得了较好的效果。就现在来说，油田采油的节能技术主要有三种，在实际开采中还包括其他种类的节能开采技术。现在我国节能采油技术都是以现场实践为主。
1油田采油节能技术概述和发展现状
1.1油田采油节能技术概述
油田开采机器数量比较多，但是油田开采的效率比较低，并且开采过程中能源的消耗比较大，这就是目前油田采油中存在的问题，油田采油中节能技术的使用具有重大的意义，它节能技术的使用可以降低资源的消耗，还可以提高油田采油的效率，还可以保护环境，发展低碳经济。油田采油系统的影响因素主要包括两个方面：第一，采油产量比较低，导致单机资源消耗量较大，这也是影响整体效率低的原因。第二，载荷利用率比较低，一般情况下，投入运行的时间比较长，目前使用的抽油机形状比较大，这就使得机器的功率比较大，导致能源的消耗较大。就单项措施节能方面来看，通过更换非节能机器或者改变节能的方式，就可以使全部机器应用节能技术；可以通过使用地面变频技术的使用来提高油田开采的经济运行效率；通过加大变频可以达到节能的目标。根据油田的实际情况，把高耗能的机器换成低耗能的机器，增加新节能技术的使用。
1.2油田采油节能技术发展现状
我国油田采油节能技术的使用遵循一定的原则，不断推动和使用节能技术，使用节能效果好的技术和开采产品，要重视新型节能技术的开发的试验，准确使用油田采油技术中的节能技术，为我国将来油田采油中节能的发展提供技术支持。正是因为有了油田采油的节能技术，才使得我国油田的开采技术符合油田开采的技术需求。在油田开采节能技术不断发展过程中，取得了较好的效果，并且在很大的程度上提高了油田开采的节能技术，也取得了较好的经济效益。
2油田采油技术中的节能技术
2.1螺旋泵井节能采油配套开采技术
我国油田开采节能技术中，螺旋泵井节能技术是人机结合起来新型节能开采技术，这项技术主要有五个特点：这项节能技术成本较低；操作简单；使用过程中适应性比较强；使用过程中节能效果比较明显；该技术采油机械结构比较简单。这是因为该项技术的这些优势，使得技术在使用过程有明显的节能效果，并且很大程度上提高了采油的效率。螺旋泵井油田采油节能技术在含水量较高的油田中具有更好的节能效果，所以更适用于含水量高的油田中。
2.2抽油机油田开采节能技术
我国油田开采的环境不太稳定，经常发生变化，我们油田的开采也逐渐开始转向含水量高的油田，并且我国已经使用多次采油技术，使得我国油田的出油量和出油质量都发生了很大的变化，为了适应这种变化趋势，我国在原有的采油技术的基础上研发出了抽油机节能油田开采配套技术。传统的抽油机油田开采技术存在两大缺点，安全系数的选择较高和计算过程中误差较大，除此之外，传统的抽油机油田开采技术还没有改进和完善机械设备的优化，这就使得传统的抽油机油田开采技术存在很大的问题。
2.3地产节能采油技术
我国油田开采过程中，会出现产油量小且油汲参数小现象，这种现象的发生是因为油田供油量不足，这种情况下，上述油田采油技术不能很好的使用，所以，在这种情况下，要使用地产节能采油技术，这种技术主要是借助罐车的配合进行油田的开采，这种油田开采技术的使用效率与生产设备的效率有着较大的联系。所以，在小井眼的油田和稠油田中可以使用该项开采技术，并且会有明显的节能效果，还会提高油田开采的效率。
2.4机采设备油田开采节能技术
除了上述的三种油田开采节能技术之外，在实际油田开采技术中，还有使用机采设备节能采油技术，这种开采技术主要使用性能好和节能性能好的机械设备相互配合进行油田的开采，这种油田开采技术在实际应用中取得较好的效果。在实际应用过程中，主要使用四种节能性电机，分别是：好转差节能电机、高启动扭矩节能电机、永磁同步节能电机和双极双速节能电机。节能性能好的机械也有四种，在实际采油过程中，要根据实际情况合理选择抽油设备。
3油田采油节能技术的发展前景
3.1新型节能技术
首先，地面直驱螺杆泵的举升工艺技术，和普通的驱动方式相比，螺杆泵地面直驱装置拥有好的节能效果，操作也比较简单，安全性能也比较高。就节能效果方面来看，使用该项节能技术是科学合理的选择，目前，该项技术已经得到了广泛的使用，并且逐渐成熟，能够发挥应有的节能效果。其次，等壁厚定子螺杆泵的举升技术，螺杆泵定子是影响整套设备的使用寿命和性能，由于橡胶衬套不均匀，导致在工作环境中出现不同的温胀和溶胀，这就导致热量集中在橡胶最厚的地方，最终降低了尺寸精度，也导致定转子发生了变化，不能发挥其主要作用，从而降低了工作效率，减少了使用寿命，增大的摩擦，要想优化该项油田开采技术，就得解决这个问题，使橡胶衬套比较均匀，从而延长使用寿命和性能。最后，机采系统的自动化控制，要研发和应用机采自动化控制技术，从而实现油田开采的远程监控，这样还可以及时调整抽汲参数，目前，已经有一些油田开采企业开始使用自动化控制技术，从而提高油田开采的资源节约和提高油田开采的效率。
3.2节能技术的市场发展前景
同井注采措施的使用，地下油井分离的应用和研究，把原有的油井举升系统的分离技术结合起来，对产出液进行水油分离，含水量较高的产出液可以直接回注，含水量较低的产出液可直接举升到地面，这样就实现了同井注采的目的。潜油隔膜泵举升技术主要原理是潜油电机带动隔膜泵进行原油的生产，该项技术的特征是适应性较强，并且使用过程中没有任何障碍。目前，该项技术已经在俄罗斯等国使用，并且得到了较好的效果，在很大程度上提高了油田开采的效率，并且节约了大量的能源。油田开采企业应该重视开采现场的用电情况，要根据实际的用电情况合理安排电网，最大程度的保证各部门正常用电，还要根据不同部门的用电情况，制定合理的节电措施，这也是节约能源之一。
4结束语
随着我国经济的不断增长，对石油的需求量越来越高，为了贯彻和落实国家的节能的政策，在油田开采中也需要使用节能技术，这样才能达到节能减排的目标，也能减少采油过程中资源的浪费，最主要的是还可以保护环境。目前，我国能源的供给比较匮乏，油田开采的节能技术具有实际的发展意义，它能够在提高油田采油的效率的基础上节约资源的消耗，最终可以达到采油节能的目标，从而促进油田采油企业更好更快的发展。
参考文献
[1]刘辉，何川.试论油田采油技术中的节能技术[J].化工管理，2019（3）：146-147.
[2]韩陆.油田采油节能技术探究[J].化学工程与装备，2018（11）：209+211.
节能技术范文3
当前，油田开采成本逐渐增加，使得石油生产和相关经营企业，必须重视包括油气储运过程的节能降耗，在学习发达国家先进的储运节能技术的基础上，注重自主创新，不断开发新的节能技术，完善较为实用的油气储运的节能降耗措施，使开采的能源得以最大限度的有效利用。本文系统分析了我国油气储运企业生产过程中，能源消耗居高不下的原因，提出了改进不足的具体技术措施，可操作性强，对正在发展的油气储运事业有很好的参考价值。
关键词：
油气企业;储运系统;节能技术
据不完全统计，我国油气储运在整个工作体系中消耗较大，几乎占储运能源总量的6%，与发达国家相比，技术落后造成的浪费巨大。无论是原油储运还是半成品油的储运以及燃料燃气和相关添加剂的储运技术，我国的石化企业相当大的一部分存在着明显的缺陷和能力不足，目前仅限于利用储运环境，通过低温热量，尽量减少能耗，没有从整个油气储运系统控制技术上达到最佳节能效果。
1油气储运亟需节能技术
从油气的开采、分流、炼制到成品销售，都是由若干储运环节连接起来的生产服务体系，随着社会进步和人们生产生活对能源需求的多样化，低碳化，从加油站建设到天然气入户工程，生产规模与日俱增，储运罐车的辆数增加和输出管道的里程增长的发展速度惊人，提高能源利用率，降低储运过程中的油气损耗的重要性越来越凸显。已铺设油气输出管道为例，我国的节能技术远远落后于发达国家，主要表现在高新技术管材的引进开发和应用不够，有效控制管材断裂引发的跑冒漏滴技术不高，油气输出管道缺陷的监测技术还达不到现代化、智能化水平。从长远来看，油气储运过程的能耗将是一个惊人的数字，因此，必须充分掌握油气储运的节能减耗技术，逐步赶上国际水平，最大限度地使来之不易的能源得到有效利用。
2油气储运过程的节能技术和措施
(1)灌装节能运输目前，在石化产业中，原油或油、气混合物，以及成品油的储运过程中，采用油罐车输送十分普遍。由于油罐封闭较严，储运量有限，在输送过程中，相对独立，容易采取减少损耗措施，与管道油气运输相比，大大减少自然损耗，动力消耗也比管道运输过程中油泵的动力消耗小，同时，油罐内油气应力对罐体的压力不足以造成罐体破裂，意外破裂造成损耗的机会很少，因此，灌装节能技术，在今后一个时期内，仍然是油气储运企业看好的节能储运方式之一。
(2)控制油泵电机频率实现节能一般地，油气储运过程中使用输油泵输送油气有两种控制技术，一种是控制输送泵出口闸门的大小，来实现流量多少；另一种是控制离心泵电机转速的高低，来实现流量大小。控制泵体输出口的大小，易于操作，方式简便，就是作业过程中容易造成能源消耗，造成浪费的机会较多；控制输油泵电机转速技术，实施变频调速，相比控制泵口大小的技术，节能效果比较明显。这项技术的缺点就是电机工作的噪音比控制泵口大小的噪音大。
(3)油罐保温控制能耗无论是原油，还是成品油气，从油田到用户的储运过程中，主要的能源消耗不外乎蒸汽、电能和水三种，三中能源消耗以蒸汽的消耗最大，约占总能耗的85%，造成能耗较大的根本原因就是油气储运的温度。因此，要在储运过程中，降低能耗，必须掌握三个技术环节。一是按照蒸汽消耗总量的大小，实施控制油气存储的温度，根据技术操作规程，规范操作；二是在运输过程中通过对油罐的保温也可以实现减少蒸汽形成的能源消耗。从相关的统计数据分析来看，同样的储运油气的的油罐，实施保温技术，足以减少的热力消耗达到80%之多。三是注重定期对储运油气的油进行清理。因为，油罐在长期的使用过程中，难免会有残留物或者沉淀的油污，而且，存量越来越多，如果不能对储罐定期进行清理和打扫，一方面罐体的容量越来越小，另一方面逐渐降低罐体的传热效应，不断加大能源消耗。
(4)常温运输降耗在石油生产企业的原油输送过程中，常温输送技术应用的比较普遍，针对原油是油、水混合的状况，而且出井的原油温度高于原油输送的条件下，采用这种油气输送技术比较节能。目前常见的常温输送工艺有单、双管输送技术、低温水环状输送技术等。
3结语
我国的油气储量在世界上属于贫油国家，随着浅层矿藏开采完毕，油气储层埋深日趋增加，开采难度越来越大，一方面油田开采逐渐增加成本，另一方面生产中造成的能源浪费价值不断增大，因此，在生产经营过程中，油气储运的节能降耗，逐渐被人们重视起来，使得能源最大限度地减少消耗，提高有效利用。随着全球经济一体化进程的不断加快，发达国家的油气储运节能先进技术，将相继在我国的油气储运事业中得到应用，而且很有可能创新发展，面对新形势，新要求，节能增效始终是石油企业增强市场竞争力重要载体，因此，科学分析形成油气储运能耗的种种原因和条件，不断完善油气储运节能措施，就一定能够促进油气储运事业实现可持续发展。
作者：姜明权 单位：黑龙江省大庆油田有限责任公司储运销售分公司南三油库
参考文献：
[1]梁晓川.油气储运系统节能技术探讨[J].现代商贸工业,2011,02:284.
[2]杨洪钦.油气储运系统节能技术研究[J].大众科技,2013,07:44-45.
[3成奇明,于立松.油气储运系统节能技术探讨[J].石化技术,2015,04:71-72.
节能技术范文4
建筑行业的欣欣向荣发展，同时也带动了市场对钢铁的需求量。每年轧钢的生产量也随之获得迅速提升。众所周知，轧钢生产耗能相当之大，不过相应的，其节能潜力也非常大。因此，推进轧钢技术迫在眉睫，并且也具有十分重要的现实意义。本文首先简要阐述了我国轧钢生产能耗的现状，然后就当前轧钢生产工序中影响到其能耗的因素进行了相应探究，最后介绍了轧钢生产的各项节能技术，以作参考。
关键词：
轧钢工序；节能技术；能耗因素
0前言
我国地大物博，能源众多，但是能源消耗速度也是非常之快，对于各行各业生产工艺的节能技术进行提高是眼下的当务之急。而轧钢的生产，很大程度上受到了轧钢节能技术的影响。随着科技的发展，在轧钢生产过程中，涌现出了很多的新工艺和新技术。在轧钢生产过程中，对各项工序系数节能效果的改变和调节，能在确保轧钢生产质量与性能的同时，最大限度的轧钢在生产过程中所产生的能源消耗。
1我国轧钢生产能耗的现状
钢铁行业是我国的一大国民支柱产业，但同时，在其能源消耗上，也占据着相当大的比例，且随着国内钢铁市场的不断扩大，钢铁行业的能源消耗量也在随之增长。当前，国内钢铁产品的质量不断获得提升，也不断涌现出新的种类，加工工序变得更为复杂，因此，其在生产过程中所产生的能源消耗也在不停增长中。比起国外现行轧钢工艺的能源消耗，国内的钢铁不管是冷轧工序还是热轧工序都要比国外高得多。若是在轧钢工艺中有效利用上这些多余的能量消耗，那么钢材的产量毫无疑问就会比就会相应增多。而且有调查显示，不管是在轧钢技术、还是管理上，国内和先进国家相比还是存有较大差距，同样是生产过程中的能量消耗问题，国外就比国内平均每吨少40.4kgce。轧钢加热炉是整个钢系统中非常重要的能耗设备，其能耗是整个轧钢系统的7层，因此，控制好轧钢生产过程中产生的能源消耗，可以带给国内巨大的节能效果。
2影响到轧钢工序能耗的具体因素分析
（1）加热温度的影响。轧钢工序能量消耗主要包含有三个部分，分别是燃料能量消耗、电力设备能量消耗以及氧化烧损，其中影响到轧钢工序能耗最大的一个因素便是其加热温度。通过调查显示，当加热温度处在1150℃~1250℃之间，它的单位热量消耗会在温度下降的同时也跟着下降。而且，为了避免钢坯的生产出现延误或是差错，能耗也能得到下降，加热温度可做适当的降低。
（2）轧钢炉子热效率。轧钢炉子的加热方式和其内部结构也能影响到能量的消耗，良好的轧钢炉子加热方式对于提升燃料的燃烧效率十分有效果，单位燃料产生的热量也会更多。同时，在炉子的内部结构上，特别是良好的炉衬结构，能有效提高炉子的保温效果，从而减少热量的流失。（3）钢种生产方式的影响。轧钢生产方式作为轧钢生产工序里节能的关键技术之一，在实际生产过程中，燃料消耗量会受到不同钢种加热工艺、温度以及时间的影响，若是钢种生产工艺不符合相应的标准和要求，很难达到理想的轧钢效果，在能量损耗上也会造成多余的浪费。
3轧钢生产节能技术
（1）加热炉节能技术。加热炉是节能的重点之一。首先，它能为轧钢生产提供动力，其中蓄热式燃烧技术是目前为止最为常用的节能技术。研究显示，在轧钢厂内，将蓄热燃烧技术运用在加热炉中，其研究结果显示，单位内所消耗掉的指数平均下降有百分之二十左右，可以说拥有非常好的节能效果，并且，为了将燃料的消耗量控制尽量控制在最低，从而减轻成本，可用蓄热式节能炉最大化的回收炉内烟气热量，最为关键的一点便在于，这种新型节能炉能够有效降低诸如二氧化碳和氮氧化物这之类有害气体的排放量，减轻对空气产生的污染，因此得到了行业内的广泛关注。再一个，是加热炉绝热技术与高温节能涂料的使用，随着科技技术手段的不断发明和创新，很多新型材料得到运用，其中耐火烧筑类型的材料已逐步被使用在加热炉内部中，还由炭化硅粉节的使用，该种材料节能效果好，对于加热炉生产效率的提升有着非常大的帮助，同时也进一步增强了经济效益。最后，将高温低氧燃烧技术运用进加热炉内，也是减低生产成本的一大措施。且高温低氧燃烧技术能够以高温烟气的回收量节省大量的燃烧成本。
（2）适当降低钢坯加热温度。研究表明，想要将有效节省热电能和刚才氧化的损耗，可将钢坯加热温度进行适当的降低，通常情况下，可细分为三个阶段进行加热炉内的控制，钢坯出炉时的加热温度以及断面温差是各阶段实际参数控制的耦合结果。各个阶段的耦合结果不尽相同，为了将耦合结果明确化，对于不同钢种和规格，应对应的将加热温度降至35℃左右。另外，在热转钢坯超过300℃时，务必减少其加热时间，并降低其加热温度，从而实现综合节能。
（3）低温轧制和轧制工艺润滑技术。轧钢生产过程中的低温轧制技术能够有效降低轧钢能耗。加热炉出钢温度的大小对于燃料消耗也是一大因素，其温度在降低时，燃料损耗便会得到相应减轻，与之相对，其变形抗力也会随之增加。根据近些年的相关实践研究成果表明，低温轧制技术在燃料上，有着非常明显的节能效果，温度为1100℃时，此时进行出锅，并相应降低温度，能将能耗节省至9.6%，且氧化铁皮量也会随着出锅温度的降低而减轻。通过以上这些，可以有效增强低温轧制技术运用所带来的效益提升，对于可以抵消因轧制功率而加大的成本，特别是对钢板轧机，工艺润滑技术能有效控制轧制的能耗。同时，钢的热轧温度通常是在800℃~1250℃间，变形区轧辊表面温度能有500℃左右，故而为了更好的降低温度，可将轧辊用大量水进行冷却。热轧工艺润滑会在使用过程中，因热轧力的降低，其轧制动力的消耗也会下降为8%。
4结束语
总之，我国作为钢铁生产与消耗的大国，但是在轧钢工序的能耗上，依然和国外存有较大的差距。因此，在轧钢生产工序中，从加热炉、钢坯加热温度以及低温轧制和轧制润滑技术等方面作为切入点，以提高轧钢工序的能量利用率，从而在确保质量与性能的同时，还能实现大幅度的节能生产。本文就轧钢生产中轧钢工序的节能技术提出了自己的一点拙见，希望能为相关人员提供出有价值的参考文献，以献出自己的一份绵薄之力。
作者：王松楠 单位：河钢宣钢二钢轧厂
参考文献：
[1]孙明全,刘洋.轧钢生产中节能技术分析[J].科技与企业,2014(25001):144.
节能技术范文5
关键词:煤矿设计；节能方案与技能技术；应用
节能方案与节能技术的应用，不仅能够促进我国煤矿企业的健康发展，而且还能够拉动我国国民经济的增长。在过去一个时期，我国煤矿企业采用的是粗放型的发展模式，企业在发展的过程中，很容易造成资源的浪费，尤其煤矿资源属于不可再生资源，为此，节能成为了煤矿企业亟待解决的事情。
1我国煤矿企业节能过程中存在的问题
1.1企业缺乏对节能的重视度，节能设备有待完善，节能制度不健全
为了能够准确的把握能源的消耗值，需要为能源消耗的监测工作提供先进的技术设备，然而在我国目前煤矿企业中，由于企业缺乏对节能工作的重视度，使得节能监测设备落后且匮乏，这给能源的计量工作带来很大的困难。同时，能源的监测工作缺乏行之有效的管理制度。
1.2技术水平有待提高
先进的技术水平不仅可以提高企业的竞争力，而且是企业提高工作效率的软实力。在我国，由于煤矿企业长期的处于粗放型的发展模式，使得煤矿企业过多的将精力投入到企业的发展规模和企业的经济效益上，在进行煤矿资源开采的过程中缺乏有序的开采制度，同时在生产过程中，会不可避免的造成资源的过度浪费[1]。而且，很多煤矿企业鉴于企业的实力不足，为了能够在激烈的竞争环境中生存下去，在技术方面的资金投入少，使得企业的技术人员专业技能欠缺同时又缺乏自主创新意识，在此种情况下，企业想要提高节能水平都难。
1.3企业的管理水平有待提高
粗放型的发展理念，决定了煤矿企业的管理重心过多的放在了企业的生产能力以及企业的经济效益上，进而缺少了对煤矿生产过程中节能工作的重视。在很多煤矿企业中，甚至缺少相应的管理部门或者管理人员来对节能工作进行专项的管理，同时也缺乏行之有效的节能管理制度，进而使得煤矿企业缺乏良好的节能发展环境。
2煤矿设计中对节能方案和节能技术的应用
2.1煤矿设计要突出“节能减排”理念
在对煤矿进行设计时，只有充分的将“节能”理念贯穿于设计工作的始末，才能够为煤矿企业的节能工作提供强有力的动力支持。同时，为了降低对环境的污染程度，并促进煤矿企业的健康发展，在进行实际的设计工作时，除了要满足节能要求外，也要做好“减排”工作。在煤矿生产过程中，先进的生产设备可以为实际的生产工作提供设备支持，成熟的生产工艺与技术可以为生产工作提供技术支持。粗放型的煤矿生产过程会带来大量的废水、废气、废渣，使得煤矿“三废”成为了我国主要的环境污染问题之一。因此在设计过程中，企业要根据自身生产设备的水平，将“三废”的处理工作考虑进去，进而减少对环境的污染。
2.2煤矿设计时的注意事项
2.2.1注意地质构造对煤矿开采的影响
地质构造对煤矿开采作业有重要的影响，而且不同的地质构造对煤矿开采的影响也不尽相同。比如，煤矿陷落是煤矿开采的最大安全隐患之一，在不同的地质构造中，岩石的组成成分以及岩石的强度会有所不同，进而造成煤矿陷落的程度也不尽相同[2]。为了提高煤矿开采作业的安全性，在开采前，需要对地质的构造进行详细的勘探与检测，进而在保证作业人员安全的前提下有针对性的安排开采工作。同时，地质构造也会影响到煤矿开采布局，煤矿设计人员需要根据地质构造来对开采进行布局并保证生产的合理性。
2.2.2注意煤层赋存条件对开采的影响
为了能够在煤矿生产过程中达到节能的目的，在进行煤矿设计时，需要将煤矿的赋存条件考虑进去。煤矿在实际的开采过程中，煤层的开采程度会受到煤层间距、煤层厚度的影响。
2.2.3矿井的开拓布置
为了实现煤矿开采生产过程中的节能性，在进行煤矿设计时需要把矿井开拓布置的合理性充分考虑进去。影响矿井开拓布置的因素主要有：井筒（形式、配置、数量）、开采位置及数量、大巷、硐室、井底车场的位置、矿井的开采衔接顺序等。只有保证了这些影响因素的合理性，才能够做好矿井开拓布置工作。同时，在进行矿井开拓布置设计时要追求简便化，保证矿井生产系统运行的高效性、简便性与连续性。
2.2.4供电系统
为了保证供电系统的科学性，需要对变压器进行科学的设计。主要考虑两方面的因素，一个是主变压器的容量，一个是主变压器的三相负载，只有保证了这两个因素的科学性才能保证供电系统的科学性。为了达到供电系统的节能性，在进行煤矿设计时，要缩短供电距离，减少电热能的损耗。
3煤炭的综合利用
煤矿属于非可再生资源，然而在我国的煤矿企业中，煤矿的综合利用率并不高。因此，在煤矿设计中，要重视煤矿的利用工作。在煤矿开采过程中，不得采厚丢薄、采肥丢瘦，要节约煤炭资源[3]。针对一些相对稀缺的煤炭资源，可以把坑口设计的大一些。在采煤工艺上要寻求创新，提高煤炭的的回采率。同时，在煤矿的生产过程中，要对煤炭进行深层次的加工，进而使煤炭的利用率大大提高。
4提高煤矿开采技术及设备的科学性、先进性
4.1倡导并积极推进煤矿绿色开采技术
煤矿企业通过地质勘探与实地检测，对矿山的实际情况有了清晰的了解，那么煤矿企业在进行煤矿设计时，要本着节能的原则，建立一套完备的生产系统，制定出切实可行的开采方案，并运用合适的开采技术。
4.2煤矿企业要积极创新，努力研发出适合我国国情和企业
自身发展现状的生产设备粗放型经济发展模式下，企业为了寻求发展，在设备上的资金投入并不多，进而使得企业的设备缺乏先进性。在生产过程中，落后的生产设备不仅无法实现对煤炭的充分开发利用，而且会产生大量的污染物进而造成环境污染。随着我国经济发展理念的转变，企业应该根据自身的经济实力，加大对先进设备的研发力度。
4.3煤炭企业要努力加强与煤炭相关联企业的合作关系
煤炭企业要充分的认识到自身能力的局限性。与专业的煤炭设备研发机构相比，煤炭企业在进行先进设备研发时会存在知识上的局限性。因此，为了解决这种困难，煤炭企业可以通过与高校或者研发机构建立合作关系，进而加强在设备研发上的知识储备。同时，为了提高煤炭的回采率，煤炭企业可以针对不同煤层的开采装备进行专项研究。
4.4提高煤炭生产单位的企业管理水平
为了全面的贯彻节能理念，煤炭企业要建立相应的节能管理部门，并严格的监督企业生产活动。同时，管理部门要熟悉国家最新的节能技术和节能减排标准，进而使企业的节能减排目标符合国家的规定。
5结束语
总之，随着环境污染问题的日益突出，节能减排工作受到了社会各界越来越多的关注。在煤矿设计中应用节能方案和节能技术，不仅可以提高企业的生产力和竞争力，也可以促进我国煤炭企业持续、快速、健康的发展。
参考文献
[1]王昌华.煤矿设计中应用节能方案和节能技术探究[J].资源节约与环保,2016,12:255.
[2]张少波.煤矿能耗现状分析及节能技术发展方向[J].煤炭科学技术,2016,10:99.
节能技术范文6
关键词：汽车驾驶；节能技术；策略
一、影响汽车驾驶节能的主要因素
（一）汽车本身的风阻系数。我国最早使用的汽车是桑塔纳汽车，该汽车在进入中国市场之后赢得了社会大众的喜爱。但是桑塔纳汽车的车型设计不够合理，不符合空气动力学的设计要求，方形的外观会使汽车在行驶的过程中受到较大的空气阻力，由此出现较大的消耗。
（二）汽车本身的重量。欧美国家的人喜欢体积比较大的汽车，汽车的体积大，在制作过程中所需要的钢筋材料也会相应的增加，伴随而来的是汽车重量的增加，由此产生的油耗也会增多[1]。
（三）汽车发动机。汽车的发动机深刻影响汽车质量，在社会经济和科技的不断发展下，人们对发动机技术提出了更高的要求。虽然我国汽车发动机技术吸收和借鉴了国外先进技术，但是和发达国家相比仍然存在比较大的差距，这和汽车节能减排发展不相符合。
二、汽车驾驶节能技术应用策略
（一）汽车发动之前的预热节油。汽车在冬季的时候需要做好预热工作。但是从实际发展情况来看，一些汽车拥有者片面的认为汽车只有在冬季的时候才需要进行预热处理，在夏季的时候不需要预热。汽车在启动的瞬间，不管是在怎样温度下，启动温度都要比平时温度低，在汽车温度逐渐上升的时候，汽车本身就会变得节能。对于出现这种现象的主要原因是，汽车发动机温度较低的时候，汽车无法保障汽油达到气化效果，因而也无法形成气化颗粒和混合气体。在缺乏混合气体的情况下，汽车行驶则会出现比较大的油耗。为了避免这种现象的发生，在汽车发动之前可以采取两种方式进行预热，具体包括烧烤预热和热水加热。在这两种方式中，热水加热比烧烤加热更安全，如果加水预热达不到温度要求，可以将放掉一些水之后再进行注水操作，直到温度满足实际需求标准。
（二）汽车发动机启动节油。发动机是汽车正常行驶的核心，深刻影响汽车的行驶。为此，汽车节能需要着重关注汽车发动机。汽车发动机常见的两种启动方式是冷启动和热启动。其中，冷启动主要是在温度不超过五摄氏度时候进行的起动操作。在温度不超过五摄氏度的时候，汽车发动机润滑油粘度会增加，阻尼也会变大，发动机蓄电池的供电能力降低，由此增加了汽车发动机所需能耗。发动机能耗增加的重要表现是，驾驶员在启动汽车的时候出现了难以启动的声响。对于这类问题的节能措施是在应用汽车之前的一个晚上，将汽车发动机中的冷水放掉，在第二天使用的时候将热水直接加到冷水系统中，应用热水来启动发动机，在较短的时间内提升汽车起动机的温度。
（三）汽车起步时候的节油。汽车发动机在启动之后，汽车驾驶员需要操作起步操作。在进行汽车起步的时候，驾驶员除了要遵守驾驶员培训要求之外，还需要密切观察汽车冷却水水温的变化，将汽车发动机温度控制在4摄氏度左右。汽车起步的时候要注重平稳加油，不能突然踩油门。在汽车驾驶的事后要正确使用离合器。如果汽车出现了突然停止的时候需要轻踩加油跳板，之后缓慢抬起离合器，让汽车缓慢起步[2]。
（四）汽车换挡操作时候的节油。汽车行驶的时候需要根据车辆的行驶速度、路况等来选择适合的档位。比如在汽车行驶在陡坡上的时候需要将汽车车速控制在25迈。如果汽车行驶需要应用四档，只有将汽车三档提速到40迈的时候才能进行操作。在行驶路况比较正常的时候需要缓慢将车速提升上来，尽量应用汽车的高速挡，从而实现节省能耗的目的。
（五）滑行控制操作的节油。汽车滑行主要是利用车辆本身的惯性而不是发动机本身进行前进。汽车处于滑行状态的时候其运动状态较为缓慢，能够节省一定的燃油。为此，在汽车滑行控制操作的时候，驾驶员需要将滑行距离控制在总体行程的30%-40%。在平地上行车不多、交叉路口距离较远的时候，可以先将车辆提速到较高车速，之后挂空档前行，从而达到节油的效果。在遇到必须需要停车的地段的时候，驾驶员可以挂空档向前行驶，在车辆行驶到制定位置上的时候不快速采刹车。车辆在下坡的时候，驾驶员可以将油门适当的松开，利用发动机的档位来控制车速。
三、结语
综上所述，汽车行驶的过程中通过保护和正确使用发动机能够实现节能减排的发展目的。在社会的不断发展下，我国汽车数量增多，为此，汽车行驶节能减排发展任重道远，需要相关人员结合实际做出更深入的思考和实践，从而在科学发展观的指导下更好的促进我国汽车行业发展。
参考文献
[1]于进军,徐从祥.探究汽车驾驶中的节能技术[J].汽车与驾驶维修(维修版),2017(11):137.
节能技术范文7
关键词：燃气节能技术；技术特点；管理探析
燃气作为一种重要的能源形式，有助于促进社会经济与环境保护实现平衡发展，而“绿色环保”与“节能减排”也逐渐成为现代社会的重要发展理念[1-3]。目前，我国以燃气作为主要能源的工业项目数量不断增加，导致燃气需求逐年增加[4]。因此，开展燃气节能技术与管理研究，其必要性和重要性更加突出。本文分析了燃气节能技术的燃烧原理和技术特点，结合燃气节能技术实际应用情况，探究提高燃气节能效益的有效管理方法，以为有关实践及研究提供参考。
1燃气节能技术的燃烧原理与技术特点
1.1燃气节能技术与燃烧原理
燃气节能技术是为促进燃气充分燃烧、提高燃气节能效益而提出的一种技术手段，它通过在天然气中添加相应的添加剂形成节能燃气，用于工业生产，在添加剂充分发挥作用的条件下，实现燃气节能效益的提升[5-7]。其中，节能燃气中使用的添加剂是一种可以促进化学反应的活化剂，它能够使天然气的燃烧速度加快，同时增强天然气中的分子亲和能力，确保燃烧反应更加完全，燃烧效果更加显著。值得注意的是，含有添加剂的节能燃气在燃烧过程中能够产生具有较大活性的分子，从而增加分子的氧化还原反应活性，在添加剂燃烧反应与天然气燃烧反应的共同作用下，实现较大的能量聚集，促进燃气燃烧效率提升，形成更大的燃烧能量释放，以达到更好的燃烧效果。此外，燃气使用期间，燃烧温度快速增加，天然气燃烧的清洁效果也能得到有效保障。在燃烧反应中，添加剂与天然气相遇后，其反应活性较好，能够有效控制燃烧反应的活化性能，使天然气中的活化分数量明显增加，从而有效提升燃烧温度，确保天然气燃烧火焰温度更高，以达到更好的燃烧效果。有关试验显示，燃气使用添加剂后，燃烧火焰温度能够达到3250℃，燃烧效率得到显著改善，具有较好的节能效益。
1.2燃气节能技术的优势
1.2.1安全性较好
燃气节能改造后，节能燃气燃烧试验结果显示，其安全系数较高。节能燃气在燃烧中不会出现回火和爆鸣，爆炸极限范围能够控制在5.4%～16.0%，相对较小，因此燃烧使用的安全性较高，一般不会引起安全事故[8-9]。另外，在燃气节能改造中，天然气混合使用的添加剂数量较少，其密度和节能改造后的燃料密度基本相同，明显低于空气密度，在出现气体泄漏时，由于密度较小，其容易在空气中快速挥发，不会造成气体聚集，引起安全事故。
1.2.2改造工艺相对简单
燃气节能技术的改造工艺相对简单，能够满足不同用途的燃气节能改造需求。采用燃气节能技术进行燃气改造时，将设备安装在主管道上或者是天然气管道终端结构上，即可实现天然气节能改造，节能效益较好。由此可见，燃气节能技术的工艺相对简单，安装与运输的灵活性也较为突出。
1.2.3节能环保
经过燃气节能技术改造后，节能燃气可以用作工业燃料。与传统的工业燃料相比，其在燃烧时不会产生有毒、有害气体，环境污染较小，该工艺操作简单，技术效果控制相对容易，燃烧使用的安全性较好，因此，燃气节能改造的综合效益十分显著[10-11]。关于燃气节能技术改造的节能效益，可以将其与工业燃料乙炔燃烧情况进行对比评价。乙炔是一种具有较好节能性的能源，工业应用十分普遍，而节能燃气用作工业燃料，其性能更优，燃烧时预热时间更短，利用燃烧进行工业切割的速率显著提升，经济性十分突出[12]。节能燃气用于切割生产时，它是通过燃气燃烧的火焰实现切割操作。节能燃气燃烧的预热过程与乙炔存在区别，节能燃气燃烧使用的危险性较低，运输相对灵活。因此，节能燃气作为工业燃料，成本优势更明显，应用更加灵活，能够明显提升工业切割效率。
1.2.4节能燃气功能多样
节能燃气作为工业燃料，能够满足乙炔作为燃料燃烧使用时的基本功能，如工业切割、热处理、烤制等，还能够满足打孔、烘烤和校正等功能需求，其在工业生产中功能多样，应用优势十分显著。
2燃气节能技术的具体应用
现代工业生产以节能环保为理念，燃气节能技术的开发应用，能够满足现代工业生产的低碳与环保生产需求。同时，其燃烧效率和安全性较高，有助于提升工业生产的经济效益，推动工业生产技术进步。以燃气红外线辐射采暖技术为例，与传统的采暖方式相比，该技术具有良好的安全性，节能效益、采暖运行效果更显著，十分受欢迎。利用燃气节能技术对传统采暖方式进行改造后，对外供气能够通过自动零压调节和系统真空预启动检测，达到较好的采暖运行效果，再加上采暖的无明火供热特点，采暖的节能性、安全性和舒适性更加显著。有关数据显示，与传统采暖技术的对流系统相比，采用燃气红外线辐射采暖技术的采暖系统，其供暖节能效益能够提升50%，当室内温度相同时，供暖系统的运行负荷只是传统采暖系统的80%。此外，传统采暖系统采用锅炉房供暖，热损耗较高，对管理维护人员要求较高，人力、物力需求较大，而燃气红外辐射采暖能够直接实现室内地板和物体供暖，该系统无热风吹拂粉尘，环境污染较小。
3燃气节能技术的应用管理
为了有效应用燃气节能技术，提高燃气工程节能效益，人们要做好燃气节能技术的应用管理工作。一是建立完善的管理制度，规范燃气节能技术改造，加快对燃气工程的节能改造，促进燃气节能技术效益提升，满足人们日益增长的燃气需求。燃气节能管理制度的完善性直接影响管理效果的提升。为了构建燃气节能管理制度体系，有关管理部门要明确燃气节能技术改造的责任，建立量化考核指标体系，加强对管理的监督与控制，通过构建长效燃气节能管理监督机制，提升管理效率和质量，从而达到较好的燃气节能与管理效益。二是加强对燃气节能技术改造的监督，加强燃气节能改造能效的统计分析，以根据实际情况合理调整燃气节能改造及其管理的方法，促进燃气节能技术改造与管理效果提升。其中，为了检测燃气节能技术改造的能效，可以在燃气设备中安装测量仪器，定期对燃气设备的燃料消耗情况进行统计分析，以明确能耗产生的具体原因，进行合理改进，提升燃气节能效果。此外，根据燃气燃烧的统计分析数据结果，不断完善燃气节能技术改造管理，制定合理的年度节能技术改造目标，以提升燃气节能改造与管理水平。三是解决燃气燃烧和节能改造中存在的泄漏问题，不断提升燃气节能技术改造效益与管理水平。燃气泄漏不仅会浪费燃气，影响节能改造与管理效益，还会引发安全事故。因此，要建立相关管理制度，明确和落实具体责任，为燃气设备的日常维护、保养与清洁管理提供依据，减少燃气泄漏现象。同时，要加强燃气设备日常运行巡查维护，采用燃气检测仪器来查找泄漏位置并立即处理，以减少危害。
4结语
节能技术范文8
近年来，我国的能源问题和环境问题日益突出，节能技术的应用与研究倍受社会关注。节能技术在机械制造行业的应用不仅可以提高机械的综合性能，同时也可以提高机械制造企业的综合实力。主要分析注塑机的结构以及能耗问题，并对节能技术进行研究。
【关键词】
注塑机；结构原理；能耗；节能技术
1引言
随着我国机械市场竞争的不断加剧，能源消耗和环境污染问题的日益突出，为了节约能源，避免因塑料加工和机器运转产生的污染问题，就应该在机械制造中广泛使用注塑机节能技术。注塑机又称注射机或注射成型机，粤语地区工人大多称其为啤机，啤机在运行过程中主要通过对热塑性塑料或热固性塑料加热或施加高压，使其达到熔融状态，从啤机内射出充满模具型腔。啤机在运行过程中都会产生能耗，只有了解啤机的各项结构参数和能耗情况，才能有针对性地实施节能技术，降低啤机运行的能耗，避免环境污染问题的发生。
2注塑机的结构组成
注射机的各个组成结构的功能既相互联系又各不相同。根据注射机的结构功能，我们大致可以将其分为7个系统。1）注射系统：注射系统是注射机的重要组成部分，它是由塑化装置和传动装置共同组成的，作用是将塑料进行加热，使其达到熔融状态，然后施加压力使其注入到模具型腔内。注射系统的注射形式有3种，当前机械加工行业常用的是螺杆式注塑形式。2）合模系统：因熔融塑料在注射到模具型腔的过程中，会带有一定的动力，模具在闭合过程中也会产生一定的压力，合模系统是为了避免由模具开缝而产生劣质塑料制品，给模具供应的锁模应力。在供给模具锁模力时够用即可，切不可施加过强压力，容易对其他系统造成影响。3）液压系统：注射机在运行过程中需要外界提供动力，在注射机组成中油泵和电机是其主要动力来源，而液压系统的功能是在注射机运行过程中，为各个部分提供其所需要的动力，满足注射机运行的参数条件，保证注射机的平稳运行。4）电气控制系统：注射机在运行过程中，电气控制系统与液压控制系统的协调与配合，能满足注射机工艺过程对温度、压力、速度等方面的参数要求，使注射机在工艺生产过程中达到一个动态平衡的状态。5）加热和冷却系统：注射机在运行过程中需要对料筒进行加热，为物料塑化提供热源；冷却系统用来控制油温，保证系统能够正常供应物料，不会使物料在下料口处融化，影响整个工艺流程。6）润滑系统，注射机在运行过程中会产生摩擦，若摩擦力过大会阻碍注射机的运行，润滑系统主要是保证注射机在较小的摩擦力下进行工作，提高注射机零件的使用寿命。7）安全监测：由于注射机的工艺流程有一定的机械运动和化学变化，若安全措施不到位会引起事故，给员工乃至企业造成一定的影响，不利于工艺的安全进行。
3注射机在运行过程中产生的能耗
3.1注射机热量的消耗
在塑料注塑工艺流程中需要给注射机的料筒进行加热处理，一般企业多采用电阻式加热圈对料筒进行加热，以热传导的方式将热能传递给料筒，最后将塑料热化，达到熔融状态。而在热传导过程中，由于电阻式加热圈在向料筒进行热传递的同时，也会向周围环境进行热量交换，这样不但浪费了热量，也给车间的安全生产埋下隐患。
3.2液压系统的能耗问题
液压系统是为注射机提供动力的系统，但是液压系统在工作时由于工艺所需动力与液压泵液压系统实际做功不符，或液压泵设计不合理，都会使液压系统在运行过程中产生一定的能量消耗，即供应的动力远超于实际需要的动力，这样既增加了液压系统的能耗，又对注射机的整体运行产生了影响，若不及时对液压系统进行检修和调试，长期的高能消耗，会提高企业的成本投入，降低企业的经济效益，无法实现可持续发展的目标。
3.3冷却系统的能量消耗
一般情况下，工厂采用水作为冷却剂，而水在冷却流通过程中升温会产生污垢，加大了设备的清洗成本。此外，在冷却过程中不仅需要控制冷却剂的用量，还需要控制冷却剂的流通速率，从而降低水泵能耗。当前很多企业大多不注重冷却系统冷却剂的用量和流通速率，并没有深入研究冷却剂用量的控制范围和水泵的运行功率，才会出现冷却效果不好，或者冷却效果好但是能耗高，水源消耗大的局面。
4节能技术的研究
4.1加热节能技术方案
在注射机加热系统的运行过程中，为了减少注射机的热能损失，我们可以采用电磁加热法、红外加热法和纳米节能环等加热节能技术，对注射机的料筒进行加热处理，这些加热节能技术的应用有效地降低了热能的消耗，也提高了热传导的效率。1）电磁加热技术运用的是电磁感应原理，具体方法是：将料筒通过绝热保温材料进行隔热处理，然后在料筒周围布满电磁感应线圈，最后通入电流，由于料筒是由导磁性较好的金属材料制成的，因此，通入电流后，其料筒因电磁感应力的作用会产生涡流，达到自发生热的目的。此外，由于料筒周围有绝缘隔热保温材料的覆盖，其自身散发的热量几乎可以忽略不计，在降低热能损耗的同时，也提高了热能利用率，满足了注射机节能的要求。2）红外加热节能技术运用的是辐射原理，即在料筒放置红外灯管，然后用镜面将红外灯管与外界环境进行隔绝，为了防止镜面在反射过程中的热量消耗，也需要将镜面进行绝热处理，红外灯管在发热过程中产生的热辐射由于镜面的反射作用，红外光依次打在料筒周围，以此来保证料筒所需要的热量。3）纳米节能环加热技术，该技术相对比较简单，只是通过覆盖隔热效果良好的保温层来实现节约热能的技术，并没有改变加热系统的工作原理和工作结构。
4.2液压系统节能技术研究
液压系统在运行过程中由于其控制调节参数不能满足工艺所需要的动力，致使能量消耗问题的产生。为了改变这一现状，企业大多将液压系统的驱动泵进行了改善。如：变量泵的应用，可以实现液压系统的自适应调节功能，提高了液压系统的反应速度，加快了液压系统的调节速率；伺服电机带动定量泵，输出的动力与负载时刻成正比，大大节省了动力，节能效果尤为明显[1]。
5结语
注射机节能技术的应用与研究，是企业发展的趋势，也是社会发展的必然结果。科学技术的不断进步，也为注射机技能技术的研究提供了技术支持。注射机节能技术的研究，不仅可以提高注射机工艺的热量利用率，降低能耗，同时也可以减少因能耗问题产生的其他连锁反应。
作者：石则满 单位：力劲机械有限公司
