探討降低城市汙水廠電氣能耗的對策研究

簡婷

开云体育手机下载教程 上海嘉定 201801

摘要：基於(yu) 降低城市汙水廠電氣能耗的目的，針對汙水廠電氣節能問題，做了簡單的論述，提出了減少能源消耗的策略，共享給相關(guan) 人員參考。從(cong) 電氣設計到電氣運行管理等全過程，通過優(you) 選設備和采取相應的措施，實現對能源消耗的有效控製，能夠達到節能的效果。現結合具體(ti) 研究，作如下論述。

關(guan) 鍵詞：城市；汙水廠；電氣能耗

0 引言

  隨著汙水產(chan) 生量的不斷增加以及環保要求不斷提高，使得汙水處理廠不斷增加。從(cong) 汙水處理廠實際運行來說，實現對汙水處理的同時，也需要消耗很多能源。按照介質劃分，能耗主要包括燃料和電能以及藥劑等。其中，電能的消耗占據總能源消耗的60%~90%，因此做好此部分的節能，有著重要的意義(yi) 。

１課題研究的意義(yi)

  目前來說，城市汙水和廢水產(chan) 生量不斷增加，為(wei) 了能夠滿足汙水處理工作的基本需求，各地區積極開展汙水廠的建設，力求通過汙水處理保護水環境，控製水汙染問題。從(cong) 汙水處理廠的運行情況來說，存在著能源消耗大的問題，電氣節能技術水平不高，廠子的經濟效益不高，進而影響著汙水處理工作的開展效果。基於(yu) 此，深度分析此課題，提出有效的電氣節能技術措施，有著重要的意義(yi) 。

2 降低城市汙水廠電氣節能設計要點分析

2.1照明係統

  汙水廠綜合用房以及進出水在線監測用房，使用的照明設備選擇節能型熒光燈。例如，選擇三基色細管徑直管熒光燈，作為(wei) 照明光源，同時配備節能電子鎮流器，能夠獲得不錯的節能效果。對於(yu) 室外照明，池頂部分的照明使用金屬柱燈以及高壓鈉燈，可以達到節能降耗的目標。室外的道路照明，使用庭院燈＋高壓鈉燈方案，可以獲得不錯的節能效果。

2.2電氣係統

  通過計算負荷，來選擇變壓器裝置。按照標準和實際需求，選擇的變壓器負荷率要處於(yu) 60%~70%範圍內(nei) ，實現對變壓器運行損耗的有效控製。同時要綜合經濟性和損耗等因素選擇。選擇杆上油浸變壓器，負責為(wei) 建築物單體(ti) 用電設備以及汙水處理工藝設備供電。結合實際情況，可以選擇柴油發電機組供電，保證廠區二級負荷。在杆上變壓器裝置上設置計量櫃，並且在杆上變壓器配電箱內(nei) 布置補償(chang) 裝置，經過補償(chang) 後低壓側(ce) 的功率因數能夠達到標準。

2.3電氣線路節能

  從(cong) 電氣能源消耗問題的控製角度來說，線路損耗為(wei) 問題，要采取有效的解決(jue) 措施，實現對能源消耗的有效控製。通過進行分析明確，負荷三相不平衡會(hui) 造成線路運行產(chan) 生大損耗，因此要做好優(you) 化。具體(ti) 布置時，要遵循三相負荷平衡原理，開展電氣線路的布置，達到平衡的狀態，減少因為(wei) 負荷造成的能源消耗。除此之外，根據工藝運行的電力負荷和電量使用，做好輸電導線型號選擇和橫截麵麵積計算的把控，確保運行的合理性和安全性。

3 降低城市汙水廠電氣能耗的策略總結

3.1做好供配電係統的節能

  此部分的能源消耗控製，多采取以下方法：（1）無功補償(chang) 。結合工藝運行情況，選擇集中補償(chang) 或者分散補償(chang) 。以分散補償(chang) 為(wei) 例，通過在用電設備中配置相應的電容器，通過增加低壓線路電網運行的功率因數，實現對線路損失的控製，不過很難實現對變壓器銅損的控製。而集中補償(chang) 可降低銅損，通過在負荷中心設置低壓配電房的方式，實現集中補償(chang) 。（2）降低線路損耗。推廣使用銅芯電纜的方法，控製線路整體(ti) 的長度和截麵大小，實現對線路損耗的有效控製，達到成本節約的目的。（3）電機節能。通過優(you) 選電機設備的方式，比如水泵裝置，推廣運用PLC變頻控製技術，實現對此部分的能源消耗控製。

3.2優(you) 化汙水處理工藝

  目前來說，汙水處理工作的要求不斷提高，很多廠子為(wei) 了達到處理標準，需要購進新的設備，引入新的汙水處理工藝，實現汙水處理能力水平的提高，與(yu) 此同時降低整體(ti) 能源消耗。基於(yu) 汙水處理工藝的運用流程，積極推廣變頻調速技術手段，開展電氣技術改造工作，借助此技術手段，增加處理汙水量，減少電氣能源消耗，實現能源節約，同時可以減少電費支出，促使處理廠的經濟效益得以增加。

3.3優(you) 選節能設備

  從(cong) 電能消耗產(chan) 生的原因來說，各類設備運行為(wei) 主要因素，比如使用的風機和水泵等，能夠有效控製電能的使用。例如，風機和水泵等實際運行時，常常處於(yu) 滿載狀態運行，設備實際負載顯著低於(yu) 設計值，使得汙水處理工藝運行能源消耗比較高，能源的利用率很低，使得電能被浪費。基於(yu) 此，要優(you) 選節能設備，推廣應用變頻節能設備，通過提高設備運行效率的手段，同時運用計算機模糊控製理論，實現對設備運行負荷情況的有效監控，依據負荷變化情況，進行智能化水泵與(yu) 風機等運行的調節，降低能源消耗，增強工藝運行的節能效果。

3.4照明節能

  汙水廠運行中，照明能源消耗量較大，為(wei) 降低能源消耗的環節。具體(ti) 實踐中，采取有效的照明節能措施，能夠達到不錯的節能效果，實現對成本的有效控製，增加運營效益。首先，優(you) 選光源。從(cong) 建設的角度入手，通過合理構建廠區環境的方式，保證光源充足，確保能夠達到照明節能的目的。推廣使用節能效果較好的光源，比如細管徑熒光燈和高壓鈉燈等。其次，推廣使用節能型光源附件，比如電子鎮流器以及低能耗鎮流器等，實現對線損的控製，增強供電的效果。後，優(you) 化照明控製係統。以保證照明需求為(wei) 前提，推廣運用聲光控的方式，減少燈具使用的電能消耗，增強節電效果。

4 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台

4.1平台概述

  安科瑞電氣具備從(cong) 終端感知、邊緣計算到能效管理平台的產(chan) 品生態體(ti) 係，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台通過在汙水廠源、網、荷、儲(chu) 、充的各個(ge) 關(guan) 鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用於(yu) 監測汙水廠能耗總量和能耗強度，監測主要用能設備能效，保護汙水廠運行安全可靠，提高汙水廠能效，為(wei) 汙水處理的能效管理提供科學、精細的解決(jue) 方案。

4.2平台組成

  AcrelEMS智慧水務綜合能效管理係統由變電站綜合自動化係統、電力監控及能效管理係統組成，涵蓋了水務中壓變配電係統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控製、設備運維等，貫穿水務能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平台、一個(ge) APP實時了解水務配電係統運行狀況，並且根據權限可以適用於(yu) 水務後勤部門管理需要。

4.3平台拓撲圖

4.4平台子係統

4.4.1變電站綜合自動化係統及電力監控

  對水務配電係統中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護，實現遙測、遙信、遙控、遙調等功能，對異常情況及時預警。

監測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。

4.4.2電能質量監測與(yu) 治理

  水務中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導致配電係統中存在大量諧波，通過監測其配電係統的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質量，並配置對應的電能質量治理措施提高供電電能質量。

4.4.3電動機管理

  馬達監控實現水務中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監測和報警。準確地反映出故障狀態、故障時間、故障地點、及相關(guan) 信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與(yu) PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控製，監視、控製各個(ge) 工藝設備,保障正常生產(chan) 。

4.4.4能耗管理

  為(wei) 水務搭建計量體(ti) 係，顯示水務的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區域。

將所有有關(guan) 能源的參數集中在一個(ge) 看板中，從(cong) 多個(ge) 維度對比分析，實現各個(ge) 工藝環節的能耗對比，幫助領導掌控整個(ge) 工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數據統計采集水務中汙水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量，同環比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標煤計算和CO2排放統計趨勢。

能效分析按三級計量架構，分別進行能效分析，契合能源管理體(ti) 係要求，可對各車間/職能部門的能效水平進行分析，同比、環比、對標等。通過汙水處理產(chan) 量以及係統采集的能耗數據，在汙水單耗中生成汙水單耗趨勢圖，並進行同比和環比分析，同時將汙水的單耗與(yu) 行業(ye) /國家指標對標，以便企業(ye) 能夠根據產(chan) 品單耗情況來調整生產(chan) 工藝，從(cong) 而降低能耗。

4.4.5智能照明控製

  係統為(wei) 汙水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控製管理方案，支持單控、區域控製、自動控製、感應控製、定時控製、場景控製、調光控製等多種控製方式，模塊可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控製功能，盡量利用自然光照，實現室內(nei) 、廠區照明的智能控製達到安全、節能的目的。

4.4.6電氣安全

（1）電氣火災監測

  監測配電係統回路的漏電電流和線纜溫度，實現對汙水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。

（2）消防應急照明和疏散指示

  根據預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。係統接入消防應急照明指示係統數據，通過平麵圖顯示疏散指示燈具工作狀態和異常情況。

（3）消防設備電源監測

  監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。

（4）防火門監控係統

  防火門監控係統集中控製其各終端設備即防火門監控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態，實時監測疏散通道防火門的開啟、關(guan) 閉及故障狀態，顯示終端設備開路、短路等故障信號。係統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，當終端設備發生短路、斷路等故障時，防火門監控器能發出報警信號，能指示報警部位並保存報警信息，保障了電氣安全的可靠性。

4.4.7 環境監測

  汙水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體(ti) 濃度展示和預警，保障汙水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當可燃氣體(ti) 或有害氣體(ti) 濃度超標可自動啟動排風風機或新風係統，排除隱患，保持良好的水處理環境。

4.4.8分布式光伏監測

  實時監測低壓並網櫃每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開關(guan) 狀態，逆變器運行監視，對逆變器直流側(ce) 每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率，逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數、當前發電功率、累計發電量進行監測，以曲線方式繪製上述監測的各個(ge) 參量的曆史數據。

平台結合廠區實際分布情況，通過3D或2.5D平麵圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況，顯示匯流箱、並網點位置，各個(ge) 屋頂的裝機容量。

4.4.9工藝仿真監控

  平台通過2D、3D方式實時監視粗格柵、汙水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、汙泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態。在格柵清渣機、汙水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控製櫃或低壓饋電櫃安裝電動機保護，進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機，與(yu) PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控製，監視、控製各個(ge) 工藝設備,保障正常生產(chan) 。

 5 結論

  綜上所述，降低城市汙水廠電氣能耗，對增強電廠的運行效益，有著重要的意義(yi) 。文中結合實例，分析了如何降低城市汙水廠電氣能耗，總結了電氣節能措施，具體(ti) 如下：優(you) 化汙水處理工藝、優(you) 選節能設備等。通過采取係列節能措施，減少能源消耗，提高能源利用率，增加汙水廠的效益，發揮汙水廠的價(jia) 值和作用。

參考文獻

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  [2] 武雲(yun) 鵬．汙水處理廠的電氣設計與(yu) 節能研究[J]．產(chan) 業(ye) 創新研究，2019(06)：127-128．

  [3] 安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2022.05版

作者簡介

簡婷，女，現任職於(yu) 开云体育手机下载教程，主要從(cong) 智慧水務研究發展。