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摘要：能源是人类生存与经济发展的重要基础，但随着全球经济持续、高速的发展，能源短缺及供需矛盾逐渐加深，而我国是一个人口众多的发展中国家，能源危机迫在眉睫。为此，党中央提出了建设资源节约型社会的目标，要求各地大力推进节能减排。本文主要对电气节能在给排水工程中的应用进行了分析探讨。
关键词：电气节能；给排水；控制仪表；应用
中图分类号：S276文献标识码： A
引言
当前，我国正处于城镇化建设的快速发展时期，给排水处理设施作为城市基础设施的重要组成部分得到了迅猛的发展。据不完全统计，全国现有4000多座自来水厂和3000多座污水厂，每年电能消耗占全社会总能耗的相对比例较高。因此，在给排水工程中采用电气节能技术，节约电能，尤为重要。结合给排水工程的工艺要求和特点，电气节能设计应优先满足功能需求，然后做到经济合理，技术先进。本文具体从以下几个方面采取节能措施，将电气节能技术合理应用到城市给排水工程中。
一、电气节能在给排水工程中的应用
1、变压器选择
1.1优先采用节能型变压器
变压器的有功损耗主要由两部分组成，即变压器的空载损耗和变压器的有载损耗。而变压器的空载损耗又称铁损，是由铁芯的涡流损耗和漏磁损耗组成，其值与硅钢片和铁芯制造工艺有关，与负荷无关。目前比较流行的节能型变压器，如S11，S13等，它们都是采用优质冷轧晶粒取向硅钢片。由于取向处理，使硅钢片的磁场方向接近一致，以减少铁芯涡流损耗，45度全斜接缝结构，使接缝密合性好，可减少了漏磁损耗。与过去普通变压器相比，节能型变压器通常要节能10%。因此，在给排水工程中因优先采用损耗低、效率高的节能型变压器。
1.2合理确定变压器容量
变压器有载损耗又称变压器线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负荷率平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器。通过数学推导，可知当负载率为50%，变压器的能耗最小。然而负载率为50%时，仅减少变压器的线损，并未减少变压器的铁损，而且相对于加大变压器容量而多付较大费用，变压器负载率为50%时节能效果并不划算。综合考虑电气设备初装费，土建投资及设备运行等费用，并使变压器满足近远期需要，负载率选择在75%～85%时，变压器处于最经济节能运行状态。最后通过总计算负荷，即可确定最佳变压器容量。
2、合理设计供配电系统
2.1根據负荷容量及分布、供电距离和用电设备特点等，合理设计供配电系统。供配电系统应尽量简单可靠，同一电压等级的配电级数高压不宜多于两级，低压不宜多用三级。变配电房应尽量靠近负荷中心，如泵房或鼓风机房；功率较大的单台设备，如进水泵或鼓风机，应由配电中心直接供电；设备较多的单个工艺单体，如沉砂池或生物池，可在单体旁设置动力配电柜集中供电。
2.2按经济电流密度合理选择导线截面，通常按年综合运行费用最小原则确定单位面积经济电流密度。给排水工程中通常要求双回10kV电源进线，且其投资较高，在安全可靠设计的同时，可按经济电流密度合理确定其截面积。
2.3给排水工程的配电电缆通常有上万米，线路上的总损耗较大，因此，必须减少线路损耗。要减少线损，只能尽量减少线路电阻。减少线路电阻可从以下三个方面考虑：（1）优先选用电阻率较小的导线，如铜芯导线。（2）合理设置配电分区，使低压配电不走回头路；合理设计配电线路，使线路走直线，少走弯路，减少导线长度。（3）适当增大导线截面积。对于电流较大且较长的线路，在满足载流量、动热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，可结合实际情况加大一级导线截面。
3、提高功率因数
输电线路的损耗包括线路传输有功功率时而引起的线损，和传输无功功率时引起的线损。而传输有功功率是为了满足工艺设备要求，是不变的。因此，要提高功率因数，可以通过减少无功功率在线路的传输，减少线路损耗，从而达到节能目的。结合给排水工程的特点，可从以下几个方面提高功率因数：（1）采取无功功率补偿方式。在单台10kV电动机设置无功就地补偿装置分散补偿，0.4kV低压母线处设置无功补偿柜进行集中自动补偿。补偿后使10kV侧功率因数不低于0.90。（2）优先选用效率高、功率因数高的电机、水泵和风机。
4、电动机控制
4.1采用变频调速装置
对交流电动机采取变频调速，是当前我国节约能源的重要措施之一。结合工艺要求，对水泵进行变频控制，根据流量变化，自动调节水泵转速，与负载的变化相适应，从而提高了电动机的效率，达到节能目的。
4.2采用软启动器
软启动器是按起动时间逐步调节晶闸管的导通角，以控制电压变化，从而达到水泵转速随负载的变化而变化，节约电能。软启动器因其价格较便宜，广泛适用于容量较大、需频繁起动的水泵设备，而且满足附近用电设备对电压稳定的要求。
5、照明节能设计
5.1选用高效光源
给排水工程照明部分主要为室内照明和厂区照明，室内照明又分为生产构筑物照明和辅助建筑物照明。生产构筑物照明建议采用金属卤化物灯，辅助建筑物照明应采用荧光灯；厂区照明建议采用高压钠灯。荧光灯须配有节能电子镇流器，气体放电灯须配有低能耗电感镇流器。
5.2选用高效灯具
优先选用光通比例高、控光性能好，配光特性稳定的高效灯具。室内灯具效率不应低于70%，室外灯具效率不应低于60%。
5.3合理设计照明方案
室内大面积场所应采用分区一般控制方式，并适当增加照明开关点，如会议室、中控室等。走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用声控自熄开关。厂区照明可采用光电控制器。
二、过程检测及控制仪表
在给水排水工程中，为了保证安全生产，实现现代化科学管理，提高水厂的经济效益和社会效益，应采用先进的过程检测及控制仪表，来实现生产过程的自动化。在给水排水工程中装设过程检测及控制仪表的作用有以下几个方面：
1、提高设备利用率，保证水处理质量
仪表能连续检测各种工艺参数，根据这些数据可进行手动或自动控制，从而协调供需之间、系统各组成部分之间、各水处理构筑物之间的联系，以便使各种设备与设施得到充分利用。同时，由于检测仪表测定的数值与给定数值可连续进行比较，发生偏差时，立即进行调整，从而可保证水处理质量。
2、节省日常运行费用
可根据仪表检测的参数，进一步自动调节和控制药剂投加量、水泵机组的合理运行，使管理更加科学化，达到经济运行的目的。
3、使运行安全可靠
由于仪表具有连续检测、越限报警的功能，因此便于及时处理事故。对高温、噪声、恶臭、腐蚀的环境，均可通过仪表自动检测及控制来取代现场操作，从而减少对管理人员的危害。
4、节省人力、减轻劳动强度
装设过程检测及控制仪表后，工艺参数的记录、调节、控制可以集中管理，减少了值班人员，减轻了劳动强度。
5、为实现计算机控制创造条件
现代化管理需要采用计算机，而过程检测及控制仪表则是计算机控制的前提，只有仪表使用可靠后，才能运用计算机将工艺检测参数通过数学模式运算发出指令驱动执行器完成控制项目。
结束语
综合上述，给排水工程电气的节能潜力还很大，比如结合工艺流程对工艺设备自动化和系统化控制，也可以极大的节约能源、提供效率。这需要电气设计人员在具体工程实践中，根据工艺要求，认真学习，反复探讨，精心设计，拿出一套既满足工艺要求，又经济合理、技术先进的节能设计方案。
参考文献
[1]吕春勇,袁东,张盈.在电气设计中的节能技术措施[J].中国高新技术企业.2008(14)
[2]杨向东.浅谈电气节能在给排水工程中的运用[J].价值工程.2010(24)
[3]雷明.电气节能设计探讨[J].中国高新技术企业.2009(14)
关键词：电气节能；给排水；控制仪表；应用
中图分类号：S276文献标识码： A
引言
当前，我国正处于城镇化建设的快速发展时期，给排水处理设施作为城市基础设施的重要组成部分得到了迅猛的发展。据不完全统计，全国现有4000多座自来水厂和3000多座污水厂，每年电能消耗占全社会总能耗的相对比例较高。因此，在给排水工程中采用电气节能技术，节约电能，尤为重要。结合给排水工程的工艺要求和特点，电气节能设计应优先满足功能需求，然后做到经济合理，技术先进。本文具体从以下几个方面采取节能措施，将电气节能技术合理应用到城市给排水工程中。
一、电气节能在给排水工程中的应用
1、变压器选择
1.1优先采用节能型变压器
变压器的有功损耗主要由两部分组成，即变压器的空载损耗和变压器的有载损耗。而变压器的空载损耗又称铁损，是由铁芯的涡流损耗和漏磁损耗组成，其值与硅钢片和铁芯制造工艺有关，与负荷无关。目前比较流行的节能型变压器，如S11，S13等，它们都是采用优质冷轧晶粒取向硅钢片。由于取向处理，使硅钢片的磁场方向接近一致，以减少铁芯涡流损耗，45度全斜接缝结构，使接缝密合性好，可减少了漏磁损耗。与过去普通变压器相比，节能型变压器通常要节能10%。因此，在给排水工程中因优先采用损耗低、效率高的节能型变压器。
1.2合理确定变压器容量
变压器有载损耗又称变压器线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负荷率平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器。通过数学推导，可知当负载率为50%，变压器的能耗最小。然而负载率为50%时，仅减少变压器的线损，并未减少变压器的铁损，而且相对于加大变压器容量而多付较大费用，变压器负载率为50%时节能效果并不划算。综合考虑电气设备初装费，土建投资及设备运行等费用，并使变压器满足近远期需要，负载率选择在75%～85%时，变压器处于最经济节能运行状态。最后通过总计算负荷，即可确定最佳变压器容量。
2、合理设计供配电系统
2.1根據负荷容量及分布、供电距离和用电设备特点等，合理设计供配电系统。供配电系统应尽量简单可靠，同一电压等级的配电级数高压不宜多于两级，低压不宜多用三级。变配电房应尽量靠近负荷中心，如泵房或鼓风机房；功率较大的单台设备，如进水泵或鼓风机，应由配电中心直接供电；设备较多的单个工艺单体，如沉砂池或生物池，可在单体旁设置动力配电柜集中供电。
2.2按经济电流密度合理选择导线截面，通常按年综合运行费用最小原则确定单位面积经济电流密度。给排水工程中通常要求双回10kV电源进线，且其投资较高，在安全可靠设计的同时，可按经济电流密度合理确定其截面积。
2.3给排水工程的配电电缆通常有上万米，线路上的总损耗较大，因此，必须减少线路损耗。要减少线损，只能尽量减少线路电阻。减少线路电阻可从以下三个方面考虑：（1）优先选用电阻率较小的导线，如铜芯导线。（2）合理设置配电分区，使低压配电不走回头路；合理设计配电线路，使线路走直线，少走弯路，减少导线长度。（3）适当增大导线截面积。对于电流较大且较长的线路，在满足载流量、动热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，可结合实际情况加大一级导线截面。
3、提高功率因数
输电线路的损耗包括线路传输有功功率时而引起的线损，和传输无功功率时引起的线损。而传输有功功率是为了满足工艺设备要求，是不变的。因此，要提高功率因数，可以通过减少无功功率在线路的传输，减少线路损耗，从而达到节能目的。结合给排水工程的特点，可从以下几个方面提高功率因数：（1）采取无功功率补偿方式。在单台10kV电动机设置无功就地补偿装置分散补偿，0.4kV低压母线处设置无功补偿柜进行集中自动补偿。补偿后使10kV侧功率因数不低于0.90。（2）优先选用效率高、功率因数高的电机、水泵和风机。
4、电动机控制
4.1采用变频调速装置
对交流电动机采取变频调速，是当前我国节约能源的重要措施之一。结合工艺要求，对水泵进行变频控制，根据流量变化，自动调节水泵转速，与负载的变化相适应，从而提高了电动机的效率，达到节能目的。
4.2采用软启动器
软启动器是按起动时间逐步调节晶闸管的导通角，以控制电压变化，从而达到水泵转速随负载的变化而变化，节约电能。软启动器因其价格较便宜，广泛适用于容量较大、需频繁起动的水泵设备，而且满足附近用电设备对电压稳定的要求。
5、照明节能设计
5.1选用高效光源
给排水工程照明部分主要为室内照明和厂区照明，室内照明又分为生产构筑物照明和辅助建筑物照明。生产构筑物照明建议采用金属卤化物灯，辅助建筑物照明应采用荧光灯；厂区照明建议采用高压钠灯。荧光灯须配有节能电子镇流器，气体放电灯须配有低能耗电感镇流器。
5.2选用高效灯具
优先选用光通比例高、控光性能好，配光特性稳定的高效灯具。室内灯具效率不应低于70%，室外灯具效率不应低于60%。
5.3合理设计照明方案
室内大面积场所应采用分区一般控制方式，并适当增加照明开关点，如会议室、中控室等。走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用声控自熄开关。厂区照明可采用光电控制器。
二、过程检测及控制仪表
在给水排水工程中，为了保证安全生产，实现现代化科学管理，提高水厂的经济效益和社会效益，应采用先进的过程检测及控制仪表，来实现生产过程的自动化。在给水排水工程中装设过程检测及控制仪表的作用有以下几个方面：
1、提高设备利用率，保证水处理质量
仪表能连续检测各种工艺参数，根据这些数据可进行手动或自动控制，从而协调供需之间、系统各组成部分之间、各水处理构筑物之间的联系，以便使各种设备与设施得到充分利用。同时，由于检测仪表测定的数值与给定数值可连续进行比较，发生偏差时，立即进行调整，从而可保证水处理质量。
2、节省日常运行费用
可根据仪表检测的参数，进一步自动调节和控制药剂投加量、水泵机组的合理运行，使管理更加科学化，达到经济运行的目的。
3、使运行安全可靠
由于仪表具有连续检测、越限报警的功能，因此便于及时处理事故。对高温、噪声、恶臭、腐蚀的环境，均可通过仪表自动检测及控制来取代现场操作，从而减少对管理人员的危害。
4、节省人力、减轻劳动强度
装设过程检测及控制仪表后，工艺参数的记录、调节、控制可以集中管理，减少了值班人员，减轻了劳动强度。
5、为实现计算机控制创造条件
现代化管理需要采用计算机，而过程检测及控制仪表则是计算机控制的前提，只有仪表使用可靠后，才能运用计算机将工艺检测参数通过数学模式运算发出指令驱动执行器完成控制项目。
结束语
综合上述，给排水工程电气的节能潜力还很大，比如结合工艺流程对工艺设备自动化和系统化控制，也可以极大的节约能源、提供效率。这需要电气设计人员在具体工程实践中，根据工艺要求，认真学习，反复探讨，精心设计，拿出一套既满足工艺要求，又经济合理、技术先进的节能设计方案。
参考文献
[1]吕春勇,袁东,张盈.在电气设计中的节能技术措施[J].中国高新技术企业.2008(14)
[2]杨向东.浅谈电气节能在给排水工程中的运用[J].价值工程.2010(24)
[3]雷明.电气节能设计探讨[J].中国高新技术企业.2009(14)