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探討降低城市污水廠電氣能耗
閱讀：596 發(fā)布時間：2022-11-2
摘要：基于降低城市污水廠電氣能耗的目的,，針對污水廠電氣節(jié)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(guān)人員參考。從電氣設(shè)計到電氣運行管理等全過程,，通過優(yōu)選設(shè)備和采取相應(yīng)的措施,，實現(xiàn)對能源消耗的有效控制，能夠達到節(jié)能的效果?，F(xiàn)結(jié)合具體研究,，作如下論述。
關(guān)鍵詞：城市,；污水廠,；電氣能耗
0引言
??隨著污水產(chǎn)生量的不斷增加以及環(huán)保要求不斷提高，使得污水處理廠不斷增加,。從污水處理廠實際運行來說,，實現(xiàn)對污水處理的同時，也需要消耗很多能源,。按照介質(zhì)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(jù)總能源消耗的60%~90%,，因此做好此部分的節(jié)能，有著重要的意義,。
１課題研究的意義
??目前來說,，城市污水和廢水產(chǎn)生量不斷增加，為了能夠滿足污水處理工作的基本需求,，各地區(qū)積極開展污水廠的建設(shè),，力求通過污水處理保護水環(huán)境，控制水污染問題,。從污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(jié)能技術(shù)水平不高，廠子的經(jīng)濟效益不高,，進而影響著污水處理工作的開展效果,。基于此,，深度分析此課題,，提出有效的電氣節(jié)能技術(shù)措施，有著重要的意義,。
2降低城市污水廠電氣節(jié)能設(shè)計要點分析
2.1照明系統(tǒng)
??污水廠綜合用房以及進出水在線監(jiān)測用房,，使用的照明設(shè)備選擇節(jié)能型熒光燈。例如,，選擇三基色細管徑直管熒光燈,，作為照明光源，同時配備節(jié)能電子鎮(zhèn)流器,，能夠獲得不錯的節(jié)能效果,。對于室外照明，池頂部分的照明使用金屬柱燈以及高壓鈉燈,，可以達到節(jié)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(jié)能效果,。
2.2電氣系統(tǒng)
??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于60%~70%范圍內(nèi),，實現(xiàn)對變壓器運行損耗的有效控制,。同時要綜合經(jīng)濟性和損耗等因素選擇。選擇桿上油浸變壓器,，負責為建筑物單體用電設(shè)備以及污水處理工藝設(shè)備供電,。結(jié)合實際情況，可以選擇柴油發(fā)電機組供電,，保證廠區(qū)二級負荷,。在桿上變壓器裝置上設(shè)置計量柜，并且在桿上變壓器配電箱內(nèi)布置補償裝置,，經(jīng)過補償后低壓側(cè)的功率因數(shù)能夠達到標準,。
2.3電氣線路節(jié)能
??從電氣能源消耗問題的控制角度來說，線路損耗為問題,，要采取有效的解決措施,，實現(xiàn)對能源消耗的有效控制。通過進行分析明確，負荷三相不平衡會造成線路運行產(chǎn)生大損耗,，因此要做好優(yōu)化,。具體布置時，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(tài)，減少因為負荷造成的能源消耗,。除此之外,，根據(jù)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面面積計算的把控,，確保運行的合理性和安全性,。
3降低城市污水廠電氣能耗的策略總結(jié)
3.1做好供配電系統(tǒng)的節(jié)能
??此部分的能源消耗控制，多采取以下方法：（1）無功補償,。結(jié)合工藝運行情況,，選擇集中補償或者分散補償。以分散補償為例,，通過在用電設(shè)備中配置相應(yīng)的電容器,，通過增加低壓線路電網(wǎng)運行的功率因數(shù)，實現(xiàn)對線路損失的控制,，不過很難實現(xiàn)對變壓器銅損的控制,。而集中補償可降低銅損，通過在負荷中心設(shè)置低壓配電房的方式,，實現(xiàn)集中補償,。（2）降低線路損耗。推廣使用銅芯電纜的方法,，控制線路整體的長度和截面大小,，實現(xiàn)對線路損耗的有效控制，達到成本節(jié)約的目的,。（3）電機節(jié)能,。通過優(yōu)選電機設(shè)備的方式，比如水泵裝置,，推廣運用PLC變頻控制技術(shù),，實現(xiàn)對此部分的能源消耗控制。
3.2優(yōu)化污水處理工藝
??目前來說,，污水處理工作的要求不斷提高,，很多廠子為了達到處理標準，需要購進新的設(shè)備,，引入新的污水處理工藝,，實現(xiàn)污水處理能力水平的提高,，與此同時降低整體能源消耗?；谖鬯幚砉に嚨倪\用流程,，積極推廣變頻調(diào)速技術(shù)手段，開展電氣技術(shù)改造工作,，借助此技術(shù)手段,，增加處理污水量，減少電氣能源消耗,，實現(xiàn)能源節(jié)約,，同時可以減少電費支出，促使處理廠的經(jīng)濟效益得以增加,。
3.3優(yōu)選節(jié)能設(shè)備
??從電能消耗產(chǎn)生的原因來說,，各類設(shè)備運行為主要因素，比如使用的風機和水泵等,，能夠有效控制電能的使用,。例如，風機和水泵等實際運行時,，常常處于滿載狀態(tài)運行,，設(shè)備實際負載顯著低于設(shè)計值，使得污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?；诖?，要優(yōu)選節(jié)能設(shè)備，推廣應(yīng)用變頻節(jié)能設(shè)備,，通過提高設(shè)備運行效率的手段,，同時運用計算機模糊控制理論，實現(xiàn)對設(shè)備運行負荷情況的有效監(jiān)控,，依據(jù)負荷變化情況,，進行智能化水泵與風機等運行的調(diào)節(jié)，降低能源消耗,，增強工藝運行的節(jié)能效果。
3.4照明節(jié)能
??污水廠運行中,，照明能源消耗量較大,，為降低能源消耗的環(huán)節(jié)。具體實踐中,，采取有效的照明節(jié)能措施,，能夠達到不錯的節(jié)能效果，實現(xiàn)對成本的有效控制，增加運營效益,。首先,，優(yōu)選光源。從建設(shè)的角度入手,，通過合理構(gòu)建廠區(qū)環(huán)境的方式,，保證光源充足，確保能夠達到照明節(jié)能的目的,。推廣使用節(jié)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(jié)能型光源附件,，比如電子鎮(zhèn)流器以及低能耗鎮(zhèn)流器等，實現(xiàn)對線損的控制,，增強供電的效果,。最后，優(yōu)化照明控制系統(tǒng),。以保證照明需求為前提,，推廣運用聲光控的方式，減少燈具使用的電能消耗,，增強節(jié)電效果,。
4 AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺
4.1平臺概述
??安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系,，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過在污水廠源,、網(wǎng)、荷,、儲,、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝保護、監(jiān)測,、分析,、治理裝置，用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強度,，監(jiān)測主要用能設(shè)備能效,，保護污水廠運行安全可靠，提高污水廠能效,，為污水處理的能效管理提供科學,、精細的解決方案。
4.2平臺組成
??AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng),、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成,，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng),、電氣安全、應(yīng)急電源,、能源管理,、照明控制、設(shè)備運維等,，貫穿水務(wù)能源流的始終,，幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務(wù)配電系統(tǒng)運行狀況,，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要,。
4.3平臺拓撲圖
4.4平臺子系統(tǒng)
4.4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控
??對水務(wù)配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護,，實現(xiàn)遙測,、遙信、遙控,、遙調(diào)等功能,，對異常情況及時預警。
監(jiān)測變壓器,、水泵,、鼓風機的電流、電壓,、有功/無功功率,、功率因數(shù)、負荷率,、溫度,、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù),。
4.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理
??水務(wù)中大量的大功率電機,、水泵變頻啟動導致配電系統(tǒng)中存在大量諧波，通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變,、電壓波動,、閃變和容忍度指標分析其電能質(zhì)量，并配置對應(yīng)的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量,。
4.4.3電動機管理
??馬達監(jiān)控實現(xiàn)水務(wù)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(jiān)測和報警,。準確地反映出故障狀態(tài),、故障時間、故障地點,、及相關(guān)信息,，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與PLC,、軟啟,、變頻器等配合，實現(xiàn)電動機自動或遠程控制,，監(jiān)視,、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。
4.4.4能耗管理
??為水務(wù)搭建計量體系,，顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗,，通過能源流向圖幫助水務(wù)分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區(qū)域,。
將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個看板中,，從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比,，幫助領(lǐng)導掌控整個工廠的能源消耗,，能源成本，標煤排放等的情況,。
能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計采集水務(wù)中污水廠,、自來水廠、水泵站等的用電,、用水,、燃氣、冷熱量消耗量,，同環(huán)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(tǒng)計趨勢,。
能效分析按三級計量架構(gòu),，分別進行能效分析，契合能源管理體系要求,，可對各車間/職能部門的能效水平進行分析,，同比、環(huán)比,、對標等,。通過污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù),，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析,，同時將污水的單耗與行業(yè)/國家指標對標,，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗,。
4.4.5智能照明控制
??系統(tǒng)為污水廠,、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案,，支持單控,、區(qū)域控制、自動控制,、感應(yīng)控制,、定時控制、場景控制,、調(diào)光控制等多種控制方式,，模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能，盡量利用自然光照,，實現(xiàn)室內(nèi),、廠區(qū)照明的智能控制達到安全、節(jié)能的目的,。
4.4.6電氣安全
（1）電氣火災監(jiān)測
??監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度,，實現(xiàn)對污水廠、自來水廠,、水泵站的電氣安全預警,。
（2）消防應(yīng)急照明和疏散指示
??根據(jù)預先設(shè)置的應(yīng)急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù),，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況,。
（3）消防設(shè)備電源監(jiān)測
??監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時消防設(shè)備可以正常投入使用,。
（4）防火門監(jiān)控系統(tǒng)
??防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設(shè)備即防火門監(jiān)控模塊,、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài),，實時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟,、關(guān)閉及故障狀態(tài)，顯示終端設(shè)備開路,、短路等故障信號,。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，當終端設(shè)備發(fā)生短路、斷路等故障時,，防火門監(jiān)控器能發(fā)出報警信號,，能指示報警部位并保存報警信息，保障了電氣安全的可靠性,。
4.4.7 環(huán)境監(jiān)測
??污水廠,、自來水廠,、水泵站等場所溫濕度,、煙霧、積水浸水,、視頻,、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預警，保障污水廠,、自來水廠,、水泵站等安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標可自動啟動排風風機或新風系統(tǒng),，排除隱患,，保持良好的水處理環(huán)境。
4.4.8分布式光伏監(jiān)測
??實時監(jiān)測低壓并網(wǎng)柜每路的電流,、電壓,、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關(guān)狀態(tài)，逆變器運行監(jiān)視,，對逆變器直流側(cè)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(shù),、當前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進行監(jiān)測,，以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數(shù)據(jù),。
平臺結(jié)合廠區(qū)實際分布情況，通過3D或2.5D平面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、并網(wǎng)點位置,，各個屋頂?shù)难b機容量,。
4.4.9工藝仿真監(jiān)控
??平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)視粗格柵、污水提升,、細格柵,、曝氣沉砂、改良生化處理,、二沉,、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾,、生物除臭等工藝設(shè)備運行狀態(tài),。在格柵清渣機、污水提升泵,、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制柜或低壓饋電柜安裝電動機保護,，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(zhuǎn),、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機,，與PLC,、軟啟、變頻器等配合,，實現(xiàn)電動機自動或遠程控制,，監(jiān)視、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn),。
4.5相關(guān)平臺部署硬件選型清單
4.5.1電力監(jiān)控,、電能質(zhì)量、電動機管理及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
5結(jié)論
??綜上所述,，降低城市污水廠電氣能耗,，對增強電廠的運行效益，有著重要的意義。文中結(jié)合實例,，分析了如何降低城市污水廠電氣能耗,，總結(jié)了電氣節(jié)能措施，具體如下：優(yōu)化污水處理工藝,、優(yōu)選節(jié)能設(shè)備等,。通過采取系列節(jié)能措施，減少能源消耗,，提高能源利用率,，增加污水廠的效益，發(fā)揮污水廠的價值和作用,。
參考文獻
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