談污水處理廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)與自動控制系統(tǒng)

談污水處理廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)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(jì)經(jīng)驗(yàn)，闡述了城市污水處理廠電氣設(shè)計(jì)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(jī)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(yùn)行。同時(shí)，在遵守行業(yè)規(guī)范和滿足行業(yè)特點(diǎn)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(jì)要點(diǎn)及實(shí)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(jī)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(jì)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(bǔ)償優(yōu)化、減少電纜的損耗、電機(jī)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(shí)質(zhì)就是降低其損耗，提高其運(yùn)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(shí)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(jì)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(lì)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(lì)磁電流大幅下降。變壓器采用全密封結(jié)構(gòu)，運(yùn)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(jì)算，只有在變壓器的銅損等于鐵損時(shí)，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(yùn)輸、占地和投資等均帶來麻煩，綜合考慮初裝費(fèi)、變壓器、高低壓開關(guān)柜、土建投資及運(yùn)行費(fèi)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(jì)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(gè)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(shí)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(jī)械強(qiáng)度來校驗(yàn)。4、減少電動機(jī)的電能損耗減少電動機(jī)的電能損耗的主要途徑是提高電動機(jī)的工作效率和功率因數(shù)。設(shè)計(jì)中應(yīng)采用高效率電動機(jī)，但在具體工程中電動機(jī)通常都足工藝、機(jī)運(yùn)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(yùn)行過程中?？梢詫﹄妱訖C(jī)采取無功就地補(bǔ)償。二、低壓配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化無功補(bǔ)償可以分為集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償。分?jǐn)?shù)下就地的無功補(bǔ)償有以下好處：簡單可靠，因?yàn)橹灰谟秒娫O(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(hù)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(jì)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(shí)，優(yōu)先采用低壓配電集中補(bǔ)償。三、照明系統(tǒng)節(jié)能照明節(jié)能設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)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(jì)污水處理廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(yùn)行可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、安全是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的先決條件。還要有一定性能價(jià)格比：以最低投資，獲取最高性能的擴(kuò)展性，考慮系統(tǒng)的升級和技術(shù)改造的實(shí)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(qiáng)。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(gè)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(jì)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(shí)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(yáng)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(jì)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(shí)，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(diǎn)，再結(jié)合具體的生產(chǎn)工藝要求和處理規(guī)模，才能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)功能，這也是一個(gè)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