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    安科瑞對降低城市污水廠電氣能耗的措施

    更新時間:2023-05-09 點擊次數:285

    周穎 

    安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

    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,共享給相關人員參考。從電氣設計到電氣運行管理等全過程,通過*設備和采取相應的措施,實現對能源消耗的控制,能夠達到節能的效果?,F結合具體研究,作如下論述。

    關鍵詞:城市;污水廠;電氣能耗
    0引言
    ??隨著污水產生量的不斷增加以及環保要求不斷提高,使得污水處理廠不斷增加。從污水處理廠實際運行來說,實現對污水處理的同時,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百分之六十至九十,因此做好此部分的節能,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,各地區積極開展污水廠的建設,力求通過污水處理保護水環境,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,電氣節能技術水平不高,廠子的經濟效益不高,進而影響著污水處理工作的開展效果?;诖?,進行分析此課題,提出電氣節能技術措施,有著重要的意義。
    2降低城市污水廠電氣節能設計要點分析
    2.1照明系統
    ??污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電氣系統

    ??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于百分之六十至七十范圍內,實現對變壓器運行損耗的控制。同時要綜合經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備以及污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。在桿上變壓器裝置上設置計量柜,并且在桿上變壓器配電箱內布置補償裝置,經過補償后低壓側的功率因數能夠達到標準。

    2.3電氣線路節能

    ??從電氣能源消耗問題的控制角度來說,線路損耗為問題,要采取解決措施,實現對能源消耗的控制。通過進行分析明確,負荷三相不平衡會造成線路運行產生大損耗,因此要做好優化。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,減少因為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面面積計算的把控,確保運行的合理性。
    3降低城市污水廠電氣能耗的策略總結
    3.1做好供配電系統的節能
    ??此部分的能源消耗控制,多采取以下方法:(1)無功補償。結合工藝運行情況,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制,不過很難實現對變壓器銅損的控制。而集中補償可降低銅損,通過在負荷設置低壓配電房的方式,實現集中補償。(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,實現對線路損耗的控制,達到成本節約的目的。(3)電機節能。通過*電機設備的方式,比如水泵裝置,推廣運用PLC變頻控制技術,實現對此部分的能源消耗控制。

    3.2優化污水處理工藝

    ??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,需要購進新的設備,引入新的污水處理工藝,實現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,增加處理污水量,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*節能設備

    ??從電能消耗產生的原因來說,各類設備運行為主要因素,比如使用的風機和水泵等,能夠控制電能的使用。例如,風機和水泵等實際運行時,常常處于滿載狀態運行,設備實際負載顯著低于設計值,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*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制理論,實現對設備運行負荷情況的監控,依據負荷變化情況,進行智能化水泵與風機等運行的調節,降低能源消耗,增強工藝運行的節能效果。

    3.4照明節能

    ??污水廠運行中,照明能源消耗量較大,為降低能源消耗的環節。具體實踐中,采取照明節能措施,能夠達到不錯的節能效果,實現對成本的控制,增加運營效益。首先,*光源。從建設的角度入手,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,實現對線損的控制,增強供電的效果。優化照明控制系統。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,增強節電效果。
    4 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺
    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品體系,AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網、荷、儲、充的各個關鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置,用于監測污水廠能耗總量和能耗強度,監測主要用能設備能效,保護污水廠運行可靠,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智慧水務綜合能效管理系統由變電站綜合自動化系統、電力監控及能效管理系統組成,涵蓋了水務中壓變配電系統、電氣、應急電源、能源管理、照明控制、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臺、一個APP實時了解水務配電系統運行狀況,并且根據權限可以適用于水務后勤部門管理需要。
    4.3平臺拓撲圖

    4.4平臺子系統
    4.4.1變電站綜合自動化系統及電力監控
    ??對水務配電系統中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電能質量監測與治理
    ??水務中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導致配電系統中存在大量諧波,通過監測其配電系統的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質量,并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,實現電動機自動或遠程控制,監視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

    4.4.4能耗管理
    ??為水務搭建計量體系,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。
    將所有有關能源的參數集中在一個看板中,從多個維度對比分析,實現各個工藝環節的能耗對比,幫助領導掌控整個工廠的能源消耗,能源成本,標煤排放等的情況。
    能耗數據統計采集水務中污水廠、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,契合能源管理體系要求,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。通過污水處理產量以及系統采集的能耗數據,在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖,并進行同比和環比分析,同時將污水的單耗與行業/*/國際指標對標,以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝,從而降低能耗。

    4.4.5智能照明控制
    ??系統為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案,支持單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式,模塊可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控制功能,盡量利用自然光照,實現室內、廠區照明的智能控制達到節能的目的。

    4.4.6電氣
    (1)電氣火災監測
    ??監測配電系統回路的漏電電流和線纜溫度,實現對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣預警。
    (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。系統接入消防應急照明指示系統數據,通過平面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)防火門監控系統
    ??防火門監控系統集中控制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、關閉及故障狀態,顯示終端設備開路、短路等故障信號。系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,能指示報警部位并保存報警信息,保障了電氣的可靠性。
    4.4.7 環境監測
    ??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,排除隱患,保持良好的水處理環境。

    4.4.8分布式光伏監測
    ??實時監測低壓并網柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開關狀態,逆變器運行監視,對逆變器直流側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,以曲線方式繪制上述監測的各個參量的歷史數據。
    平臺結合廠區實際分布情況,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、并網點位置,各個屋頂的裝機容量。

    4.4.9工藝仿真監控
    ??平臺通過2D、3D方式實時監視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸處理、污泥濃縮壓濾、生物處理等工藝設備運行狀態。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、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,實現電動機自動或遠程控制,監視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

    4.5相關平臺部署硬件選型清單
    4.5.1電力監控、電能質量、電動機管理及配電室環境監控系統

    5結論
    ??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。文中結合實例,分析了如何降低城市污水廠電氣能耗,總結了電氣節能措施,具體如下:優化污水處理工藝、*節能設備等。通過采取系列節能措施,減少能源消耗,提高能源利用率,增加污水廠的效益,發揮污水廠的價值和作用。

     

    參考文獻
    [1] 石勇.降低城市污水廠電氣能耗的對策研究
    [2] 武云鵬.污水處理廠的電氣設計與節能研究[J].產業創新研究,2019(06):127-128.
    [3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版

     

    作者介紹:

    周穎,女,本科  安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為智能電網供配電

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