談污水處理廠電氣節(jié)能設(shè)計與自動控制系統(tǒng)

談污水處理廠電氣節(jié)能設(shè)計與自動控制系統(tǒng)

摘要：本文結(jié)合城市污水處理廠的設(shè)計經(jīng)驗，闡述了城市污水處理廠電氣設(shè)計的節(jié)能原理和節(jié)能途徑，著重從變壓器連擇．提高功率因數(shù)，減少線路損耗。從電機節(jié)能和照明節(jié)能等環(huán)節(jié)進(jìn)行了探討，以保障污水處理廠的正常運行。同時，在遵守行業(yè)規(guī)范和滿足行業(yè)特點要求基礎(chǔ)上，也論證了城市污水處理廠自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及實現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：電氣節(jié)能；變壓器；線路授耗；照明節(jié)能；自動控制系統(tǒng)前言目前，常用于我國城市污水處理的工藝有很多，但其工藝流程差別不大，一般的水處理流程如下：污水收集設(shè)施包括污水管道、雨水管道、工廠排放水管道等，通常的途徑是從粗格柵攔截——污水提升泵站——細(xì)格柵攔截——旋流沉砂池——微曝氧化溝(包括厭氧池、缺氧池、好氧池等核心處理工藝流程)——二次沉淀池——消毒出水池——排水管道或水渠排入水體。城市污永處理廠的電氣系統(tǒng)主要包括，設(shè)在變配電房的10kV配電系統(tǒng)、10kV／0．4kV變壓器，低壓配電控制系統(tǒng)，以及分散布置全廠的電纜、電機及其他工藝設(shè)備和照明器材等。相應(yīng)的其電氣損耗源也主要是以上述設(shè)備最大，節(jié)能設(shè)計主要從變配電房的選址、變壓器配置、低壓配電系統(tǒng)無功補償優(yōu)化、減少電纜的損耗、電機配置及控制的優(yōu)化、減少照明系統(tǒng)損耗這幾方面入手。一、電氣節(jié)能的分析變壓器節(jié)能的實質(zhì)就是降低其損耗，提高其運行效率。變壓器的有功損耗有鐵損和銅損，鐵損又稱空載損耗，其值與鐵芯材質(zhì)等有關(guān)，而與負(fù)荷大小無關(guān)，也是基本不變的，而銅損與負(fù)荷電流平方成正比，負(fù)載電流為額定值時的銅損又稱短路損失，亦即負(fù)載損耗。1、變壓器的選型城市污水處理廠設(shè)計中要選用節(jié)能變壓器。所謂的節(jié)能變壓器足指空載損耗和負(fù)載損耗相對比較低的變壓器。如S9、SL9、SC8等型變壓器，s9系列與s7系列相比空載損耗平均下降了lO％，負(fù)載損耗平均下降21％。隨著市場的需求及技術(shù)的進(jìn)步，目前義出現(xiàn)了Sl1系列變壓器，與目前常用的S9型變壓器相比S11型變壓器的空載損耗下降30％以上，空載勵磁電流下降70％，噪聲下降lOdB。Sll變壓器打破了傳統(tǒng)的疊片式鐵芯結(jié)構(gòu)，采用高導(dǎo)磁取向的冷軋硅鋼片卷繞成封閉形，使空載損耗和勵磁電流大幅下降。變壓器采用全密封結(jié)構(gòu)，運行的可靠性和使用壽命大幅度提高。2、負(fù)荷率的確定通過計算，只有在變壓器的銅損等于鐵損時，變壓器的能耗最低。故變壓器的最低能耗發(fā)生在負(fù)荷率下降50％～60％左右，但過度挑剔變壓器會使變壓器選擇面過分狹小，給運輸、占地和投資等均帶來麻煩，綜合考慮初裝費、變壓器、高低壓開關(guān)柜、土建投資及運行費用，又要使變壓器在使用期內(nèi)預(yù)留適當(dāng)?shù)挠嗔?，變壓器最?jīng)濟節(jié)能的負(fù)荷率一般在最大功率的75％～85％左右。3、減少線路損耗三相線路的有功損耗取決于每相線路的電阻大小，在一個工程中電線、電纜的需要量非常大，少則幾千米，多則上萬米，有效的減少配電線路的電能損耗節(jié)省的電能是相當(dāng)可觀的。導(dǎo)體的電阻與其電阻率與線路的長度成正比，與線路的截面積成反比，因此減少線路的損耗應(yīng)從這幾方面入手。選用電阻率較小的材質(zhì)做導(dǎo)體，銅材的電阻率小于鋁材，再加上聯(lián)堿裝置多為腐蝕性環(huán)境，因此電線和電纜選用銅材電佳。電線、電纜鋪設(shè)時應(yīng)盡量少走彎路，減少線纜長度。變壓器盡可能地靠近負(fù)荷中心，減少低壓電纜的長度。合理選擇線纜的截面積，電線，電纜的截面通常按照線纜的載流量大于線路的工作電流來選擇，再按照電壓損失和機械強度來校驗。4、減少電動機的電能損耗減少電動機的電能損耗的主要途徑是提高電動機的工作效率和功率因數(shù)。設(shè)計中應(yīng)采用高效率電動機，但在具體工程中電動機通常都足工藝、機運及水暖專業(yè)的設(shè)備配套的，由設(shè)備制造商統(tǒng)一供應(yīng)，所以節(jié)能措施只能貫徹在運行過程中?？梢詫﹄妱訖C采取無功就地補償。二、低壓配電系統(tǒng)無功補償?shù)膬?yōu)化無功補償可以分為集中補償和分散補償。分?jǐn)?shù)下就地的無功補償有以下好處：簡單可靠，因為只要在用電設(shè)備上并聯(lián)一臺合適的專用電容器就可以，不需要外加其他保護裝置；能提高低壓電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低了線損；具有較好的經(jīng)濟效益；提高了低壓線路的功率因數(shù)，減少線路末端電壓波動。污水處理廠的負(fù)荷一般比較集中，低壓配電房選在負(fù)荷中心位置時，優(yōu)先采用低壓配電集中補償。三、照明系統(tǒng)節(jié)能照明節(jié)能設(shè)計是在保證不降低作業(yè)面視覺要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失，最大限度地利用電能、太陽能。各種場所的照明度標(biāo)準(zhǔn)值要與視覺要求和照明功率密度等密切相關(guān)等，設(shè)計中不可隨意提高或降低要求。而污水處理廠的照明包括綜合樓、車間的室內(nèi)照明和廠區(qū)的室外照明，照明設(shè)備的用量也比較大。城市污水處理廠的室外照明應(yīng)采用智能控制，由照明自動控制裝置或自動控制根據(jù)不同區(qū)域、不同時段自動控制燈具的開關(guān)。四、自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計污水處理廠電氣節(jié)能設(shè)計的自動控制系統(tǒng)的設(shè)計要點是可靠性和穩(wěn)定性：選用具有工業(yè)高抗干擾性能的軟／硬件設(shè)備，運行可靠性高、穩(wěn)定性強、安全是系統(tǒng)設(shè)計的先決條件。還要有一定性能價格比：以最低投資，獲取最高性能的擴展性，考慮系統(tǒng)的升級和技術(shù)改造的實現(xiàn)通用性：從選用的軟／硬件、元件到自動控制系統(tǒng)功能和外形結(jié)構(gòu)、安裝要求等均要通用性強。兼容性：系統(tǒng)是一軟／硬件結(jié)合的整體，兼容性是其能否廣泛應(yīng)用的一個較重要的丙素。開放性：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的開放性，滿足并優(yōu)化廠生產(chǎn)工藝和管理。針對生產(chǎn)工藝流程、流程的建筑總圖分布情況和生產(chǎn)管理的合理性，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計成一分散控制集中管理的集散控制系統(tǒng)。系統(tǒng)分設(shè)3級，即現(xiàn)場設(shè)備信號、控制站和中央操作站。各站之間的通信由控制網(wǎng)絡(luò)完成，系統(tǒng)可通過以太網(wǎng)與廠管理網(wǎng)之間通信，實現(xiàn)資源共享。其控制功能分系統(tǒng)設(shè)現(xiàn)場手動控制、中央控制遙控和自動控制3種。結(jié)語污水處理廠的節(jié)能措施很多，比如廠區(qū)布置因地制宜，合理降低水泵的揚程等。在選用節(jié)能的新設(shè)備上，我們應(yīng)具體了解其原理，性能、效果，或從技術(shù)和經(jīng)濟上進(jìn)行比較后再選定節(jié)能設(shè)備，以達(dá)到真正節(jié)能的目的；而在選擇合適的系統(tǒng)絡(luò)構(gòu)及配置時，我們也應(yīng)了解當(dāng)?shù)爻鞘形鬯幚韽S自動控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀和特點，再結(jié)合具體的生產(chǎn)工藝要求和處理規(guī)模，才能實現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)功能，這也是一個污水處理廠自動控制系統(tǒng)成功的關(guān)鍵所在。參考文獻(xiàn)：[1]宋乾武,白璐,秦琪,劉媛,張玥,王鴦鴦.東莞市污水處理廠節(jié)能升級改造工藝路線初探[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè).2010(03)[2]王阿華.城鎮(zhèn)污水處理廠電氣節(jié)能改造的若干問題探討[J].中國給水排水.2010(02)[3]高洋,程潔紅.太湖流域污水處理廠自動控制系統(tǒng)現(xiàn)狀及效能的研究[J].江