污水厂的电气设备节能
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【摘要】本文主要讲述污水厂采用先进技术,选用高效设备,实施电网的经济运行技术，达到节能的管理目标，降低企业的运营成本，提高经济效益。
【关键词】污水处理、电气设备节能、变压器、低压配电、自动化控制。
一、前言
近年来，随着污水事业的不断发展，行业间的竞争日益激烈，运营管理成本高低关系到企业的兴衰。运营成本的降低最接有效的措施是节能降耗。电能是各种能源中最为经济实用、清洁方便，且容易传输、控制和转换的能源，电气节能技术推广将有助于显著减少一次能源的消耗和环境污染。污水处理厂电气节能的就是要从电网开始，在供、配、用电的各环节上挖掘节电的潜力，其中有：线路和变压器的节能，尽量降低供电系统的损耗；电机系统的节能，采用高效的传动系统，提高电动机系统的效率；大力推广“绿色照明工程”，使用高效节能电光源。在运行过程中，还要对整个电网实施在运行管理技术上的节能技术。本文就以日处理污水能力6万吨的广州市竹料污水处理厂来论述探讨。一条污水处理工艺生产线主要用电包括粗格栅及污水提升泵站、细格栅沉砂池、A2/O生物氧化池、一、二沉池、砂滤池、鼓风机房、污泥浓缩脱水间、污泥回流泵房、加氯间、变电所和综合楼等。
二、供配电系统节能
广州市竹料污水处理厂的供配电系统是从电网将高压引入，总降压变电站到各用电设备间的全部线路、变压器、开关、控制和保护装置等设备，要通过软、硬两种措施来设法降低供配电的线路与变压器的损耗，其一是要增加一定投资对设备进行改造的硬措施，其二是勇于探索改善运行管理的软措施。
1、 采用节能型的供配电设备
1） 合理选择供配电电压
对于配电网，供电电压等级越高，线损也越低，而线损是随电压平方成反比而下降。因此，供电电源采用二回10KV电源供电，一用一备，二回电源分别在厂外末端杆处转变电缆入户，一回电源为工作电源，另一回为备用电源，保证污水厂供电可靠性。
2）合理选择变压器的容量，优选用节能型变压器
变压器节能的实质就是降低其损耗、提高其运行效率。因此，合理选择变压器的容量，选择容量与电力负荷相适应的变压器,对负荷进行合理分配,使变压器的负荷率最佳，其运行效率也最高，损耗则最低。一般认为配电变压器负荷率为额定容量的70%~80%较合适，而对主变压器则应尽量按最大需求量选择容量，并以此来计算基本电费，确保变压器在经济、安全可靠的状态下运行。 选用新型干式变压器SCB9系列以及非晶合金变压器等产品,也都显示了低损耗的节能潜力。
3）合理分配配电负荷，选用可靠的低压配电柜
配电系统负荷应做到总体和分级的逐级平衡。变压器的三相负荷不平衡时，特别是低压网络，有的相电流较小，有的相电流接近甚至超过额定电流，这就是三相电流不平衡，在这种情况下，不仅影响变压器的安全经济运行，而且造成有功功率的损失。低压配电系统均选择GCS低压抽屉柜,放射式向各建构筑物供电。低压配电柜GCS产品特点：热稳定性好，安装维修方便，转接件的热容量好功能单元之间、隔室之间的分隔清晰、可靠，不因某一单元的故障而影响其它单元工作。具有对电路进行控制、保护和检测等功能。
4）合理使用无功补偿装置，实现集中、分散无功补偿
无功补偿就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗。目前，我们污水厂为改善电网电压质量，都在总低压配电房及各分散配电房上安装SVC型无功补偿装置，根据实际负荷需要自动投入等量或不等量电容，实现三相对称或不对称补偿功能，做到了先分散和后集中补偿方式，大大提高配电系统的功率因素。
2、运行管理的电气节能
今天，污水处理厂的生产管理技术已相当成熟。一个污水厂正常运行的关键在于工艺运行参数的控制和污水处理设备的操作、维护、管理。使用合理的运行工艺，提高设备的运行效率是降低供配电系统损耗和节能的有效途径。
1）采用最佳工艺流程
污水厂能耗最大处之一是暴气，暴气量最好是满足细菌的氧化消耗量，合理调整溶解氧的数值（暴气量），首先降低鼓风设备的能量消耗，其次，不会因为氧气过量而引起额外的暴起过度。若溶解氧数值由（2~4mg/l）降到（1~3mg/l），鼓风机的风量降低7%，用电量就可以减少5%。
提高设备的运行效率
如果污水处理设备、设施不能正常运转，则再先进的工艺控制、再准确的参数设定都等于零。设备、设施故障频繁、运行不稳定也必将增加能耗。一台KSB的90KW的提升泵在同一工况下，正常时泵流量1200立方米/小时，但如果泵有风叶磨损、垃圾堵塞、密封损坏等现象，泵的出水流量只有600立方米/小时。因此运行效率高低，对能耗影响很突出。
实行经济调度，提高变压器运行效率
变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10~15%，它的空载无功功率约为满载时的1/3，为改善污水厂的功率因数，应使变压器的负荷率最佳，实现经济调度。各电力室的配电变压器的负荷率在设计时已基本确定，经济调度的重点应是一些非连续运行的用电设备、辅助流程的用电设备以及照明、空调等。
三.、采用先进节能型用电设备
在污水厂设备容量最大的是鼓风机、提升泵、脱水机，约占全厂总装机容量80%以上。如此大容量的动力用电设备,无疑使我们在节电方面大有所为。设备动力系统节电应在满足工艺要求的前提下,尽可能减少电动机电能损耗,提高电能的有效利用率。污水厂建筑面积大，照明也占有一定负荷。因此，选用节能型用电设备对污水厂整体节能有举足轻重的影响。
1）选用自动化、变频调速系统节能
现在新建污水厂自控系统都是采用由工业计算机、可编程序逻辑控制器(PLC)、现场自动化仪表（传感器、变送器）组成的多级分布式计算机测控管理系统。越来越多仪表测控管理系统进入污水处理厂自动化领域，成为污水处理厂安全生产、节约能源、降低消耗、实现科学管理必不可少的生产设备。例如，使用液位差自控系统控制粗、细格栅运行，使用液位计来控制提升泵的开停，使用溶解氧仪表来控制鼓风机的风量等。而鼓风机、进水提升泵、脱水机都选用了外国先进的ABB变频器来控制。该变频器性能可靠，变频内部安装输入电抗器，对电网产生谐波干扰小，还具备各种保护功能。由于鼓风机和提升泵是属于平方率负载，是根据工艺和进水水质、水量来调整，如使用交流调速系统，把消耗在档板和阀门上的能量节省下来，节能效果是很可观的，据统计平均节能在30%左右。
2）选用节能型照明电器节能
绿色照明的核心是推广和应用高效节能型照明电器，在办公楼、反应池、厂区监控、中控室等改用广高压钠灯和节能灯，取代白炽灯及不实用的庭圆灯，节能效果十分明显。在推广节能型照明电器同时也应采用合理的控制方式。灯具的控制方式可分为手动控制与自动控制两种:对于手动控制,一是可适当增加照明开关点,以达到分区控制灯光的目的;二是可采用各种类型的节电开关,如调光开关、定时开关、节电控制器等,都有显著的节能效果。而自动控制,则包括红外遥控开关、光电照明控制、中央控制系统及智能照明控制系统等方式。笔者所在污水厂都是光电照明控制。加强照明设施的维护管理，大力做好节电宣传也是实现照明节能的一个行政方法。
四、结束语
电气领域节约用电，既取得社会效益，又得到经济效益，对企业的发展有着重要的意义。污水厂采用先进技术,选用高效设备,实施电网的经济运行技术推广将有助于显著减少一次能源的消耗和环境污染，也降低运营管理成本，提高企业的竞争能力。
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