论文部分内容阅读
【摘 要】本文从供配电系统、电气线路、电气设备、控制系统几个方面分析污水处理厂电气节能措施。
【关键词】污水处理厂；电气；节能措施
伴随着人们逐渐加强的环保意识，各地兴建了愈来愈多的污水处理厂，而如今各大中小城市能源问题日渐紧张，也就需要污水治理厂可以应用更少的能源获得更大的社会经济效益。目前，我们国家中许多污水治理厂由于没有办法承当巨大的运行费用而面临倒闭的风险，造成前期投入得不到回报，不仅造成资源浪费，而且也对污水处理的有效性造成了负面的影响。下面结合工作经验，从供配电系统、电气线路、电气设备、控制系统四个方面分析污水处理厂电气节能措施。
1.污水处理厂供配电系统的节能措施
1.1灵活布置变电站，尽可能减少供配电级的数量
电能是污水处理厂所消耗的主要能量，因此污水处理厂的节能可以从配电系统方面着手，而要想达到配电系统的节能环保效果，关键就在于尽可能减少供配电级的数量。变电站在污水处理厂中有着至关重要的意义，负荷中心的位置就是其最佳布置点，由于在这个布置点上集中有大量供热量、供气、供电的地方，将变电站布置在此处可以将供电总成本有效控制。同時，对确保供电的安全、稳定性也有很大意义。而现今我们国家中许多污水处理厂都有着1000至10000kW的总用电负荷，应当尽可能降低配电级数的数量，减少电能损失。
1.2科学选择变压器，提升供配电系统的功率
变压器的科学选择，将供配电功率有效提高是供配电系统的重要节能措施。变压器的科学选择也就是根据污水处理厂正常运行过程中的负荷情况选择变压器的容量，结合污水处理厂用电性质进行变压器运行台数的科学调整，进而确保污水处理厂中变压器的经济化、高效运行，降低变压器处于轻载状态之下所造成的电能消耗，进而实现节能的目标。在电力用户的相关技术之中，功率因数是其中较为关键的一项，通过它可以科学评估供配电系统是不是存在高消耗运行的状态，提升功率因数，降低用电设施设备无功功率的消耗量，能有效减少供配电系统的能源消耗，实现节能的目标。
1.3充分重视热效应，有效抑制高次谐波的形成
高次谐波不但会降低供配电系统的功率因数，而且还会导致在供配电系统的线路与设备之中形成热效应，损失大量电能。这里所说的高次谐波指的是由非线性光学现象所产生的光波。当污水处理厂提高了其非线性负载之后，其供配电系统中所形成的高次谐波所带来的危害也越来越多，越来越严重。为了有效控制高次谐波的形成，可以利用高次谐波的计算与测量，科学的做好交流滤波装置的设计与选择工作，有效治理与抑制高次谐波的形成，降低高次谐波对污水处理厂供配电系统的负面影响。
2.污水处理厂电气线路的节能措施
2.1科学分配电气负荷
尽可能维持三相负荷的平衡状态，特别在某些电热设备及通风装置的供电回路、路灯及照明负荷供电方面，需要考量电气负荷的科学性与平衡，预防形成过大的单相负荷而导致电能在线路上的不必要消耗。
2.2做好导线与电缆截面的科学选择
选择电缆的时候根据电缆与导线的经济电流截面，并结合相关设计规范进行选择，不仅需要考量电压降、短路电流、工作电流这些常规因素，还应当根据电缆使用寿命期间的运行投入与最初电缆投资等方面进行综合考量，选择出性价比最高的电缆。
配电线路电能损耗的计算方式：p损耗=I2R①
从式子中可以知道电流与线路的阻抗两个因素决定了配电线路中电能损耗的大小，配电线路中电能损耗与电流平方成正比，与线路电阻成正比。而线路中阻抗又可以从下式计算得知：R=Ρl/S截面②
从式子中可以清楚看到线路的阻抗随着导线截面积的增大而减小，随着导线的长度与导电率的增大而增大。
综合①与②两个式子得知，应当选择有着较高导电率，截面较大的电缆或导线，进而实现配电线路的节能目标。
通常进行电气设计的时候，一般6kV或者是10kV的线路在进行导线与电缆选择的时候按照经济电流密度进行选择，而如果是低压电缆则通常根据电压降考虑截面、计算短路与电流参数进行选择，根据相关规范10kV及以下电力电力都应当根据经济电流密度来进行电力电缆的选择，如此能降低线路中不必要的电能损耗，达到节能的目的。
2.3尽可能缩短供电线路的长度
尽可能将变压器布置在负荷中心，让配电线路尽可能呈直线的走线方向，缩短导线或者低压配电电缆的长度，这样不但能有效减小配电线路的损耗，而且还能将线路压降尽可能减小，进而提升供电的可靠性与稳定性。
3.电气设备的科学选择
3.1变压器的科学选择
变压器由于型号的不同，存在绕组截面积与材质的区别，导致电能传递效率有大有小，价格也有所区别，综合计算变压器价格与节能方面的回收年限，大部分普通变压器与节能低损耗型变压器的回收年限要小许多，所以应当尽可能选择节能、低损耗、电能传递效率高的变压器。
3.2选择高效节能型电动机
所谓高效电动机是指比通用标准型电动机具有更高效率的电动机。对污水处理厂而言，由于电动机的损耗分布随功率大小和极数的不同而变化，从节约能源、保护环境出发，节能型高效电动机对污水回处理厂尤为重要。高效电动机从设计、材料和工艺上采取措施，降低各项损耗，提高电动机效率，可以达到污水处理厂电气设备节能的要求。在进行电机选择的时候，应当尽量选择运行稳定、可靠、效率高的电机，并且电机容量符合污水处理厂实际，尽量让电机输出功率与机械负载功率相匹配，进而提高电机的负债率，提高电动机的自然功率因数。除此之外，还应当严格按照相关规范进行，剔除不符合规范的电动机产品，对于无法达到高效、节能要求的电机要严格禁用。
4.控制系统的科学选择
4.1应当尽可能选择变频调速的节能设备
由于水泵、风机类有着比较多的负载，在进行设备能力选择的时候往往都是根据污水处理厂的最大需量来考量，而在正常工作状态之下，设备所承担的负载一般都会比设计值要小很多，在大部分工作时间中风机与水泵运行时往往不会处于满载的状态，这就使得工厂在进行正常运转的过程中需要浪费较多的能源。与此同时，因为电机设备长时间都处于高速运转的状态，对设备造成较大的磨损，需要投入较多的维护费用，缩短了电机的使用寿命。根据流体学相似定律可以知道，转速与流量二者存在着比例关系，转速的三次方又与功率构成比例关系，因为控制水泵往往是通过调速的方式进行，当降低流量的时候，所需功率大幅度降低，如果应用智能化节能设备，应用变频技术与电脑模糊控制技术，利用随时跟踪设备负荷情况，及时进行水泵流量与风机风量的调节，让风量与流量随着设备负荷的变化而变化，进而有效减小电能的不必要消耗，进而达到节能效果。
4.2控制系统的合理选择
随着季节、天气、用水时间等方面的变化，污水处理厂的实际运行情况也会发生变化，目前水泵通常是按照最大大流量来选择，且适当预留一定的额度，因而电机完全达到满负荷运转的时间将小于10%，大多数的时间完全处于低效运转状态，而电机高效运转会大幅度节省电能。为此，应当结合污水处理厂的实际情况进行调控方式的选择，有效设置处理厂电机的输出负荷，确保电机能够始终处于高效运转状态。此外，由于污水处理厂具有较多用电设备，工艺方面也较为复杂，应当选择精准智能化控制系统，对系统参数进行科学的控制调节，让用电设备的运行与开停时间更科学，进而达到节约电能的作用。
5.结束语
综上所述，因为污水处理厂电气节能措施存在复杂性与长期性的特点，为了确保节能措施的成效，应当把握好上述四个方面的节能措施，实现污水处理厂的经济运行。 [科]
【参考文献】
[1]李春光，徐晓宇.污水处理厂设计和运行中的节能考虑[J].中国建设信息（水工业市场），2010（5）.
[2]常江.城市污水处理厂能耗分析及节能途径[J].中国给水排水，2011（4）.
【关键词】污水处理厂；电气；节能措施
伴随着人们逐渐加强的环保意识，各地兴建了愈来愈多的污水处理厂，而如今各大中小城市能源问题日渐紧张，也就需要污水治理厂可以应用更少的能源获得更大的社会经济效益。目前，我们国家中许多污水治理厂由于没有办法承当巨大的运行费用而面临倒闭的风险，造成前期投入得不到回报，不仅造成资源浪费，而且也对污水处理的有效性造成了负面的影响。下面结合工作经验，从供配电系统、电气线路、电气设备、控制系统四个方面分析污水处理厂电气节能措施。
1.污水处理厂供配电系统的节能措施
1.1灵活布置变电站，尽可能减少供配电级的数量
电能是污水处理厂所消耗的主要能量，因此污水处理厂的节能可以从配电系统方面着手，而要想达到配电系统的节能环保效果，关键就在于尽可能减少供配电级的数量。变电站在污水处理厂中有着至关重要的意义，负荷中心的位置就是其最佳布置点，由于在这个布置点上集中有大量供热量、供气、供电的地方，将变电站布置在此处可以将供电总成本有效控制。同時，对确保供电的安全、稳定性也有很大意义。而现今我们国家中许多污水处理厂都有着1000至10000kW的总用电负荷，应当尽可能降低配电级数的数量，减少电能损失。
1.2科学选择变压器，提升供配电系统的功率
变压器的科学选择，将供配电功率有效提高是供配电系统的重要节能措施。变压器的科学选择也就是根据污水处理厂正常运行过程中的负荷情况选择变压器的容量，结合污水处理厂用电性质进行变压器运行台数的科学调整，进而确保污水处理厂中变压器的经济化、高效运行，降低变压器处于轻载状态之下所造成的电能消耗，进而实现节能的目标。在电力用户的相关技术之中，功率因数是其中较为关键的一项，通过它可以科学评估供配电系统是不是存在高消耗运行的状态，提升功率因数，降低用电设施设备无功功率的消耗量，能有效减少供配电系统的能源消耗，实现节能的目标。
1.3充分重视热效应，有效抑制高次谐波的形成
高次谐波不但会降低供配电系统的功率因数，而且还会导致在供配电系统的线路与设备之中形成热效应，损失大量电能。这里所说的高次谐波指的是由非线性光学现象所产生的光波。当污水处理厂提高了其非线性负载之后，其供配电系统中所形成的高次谐波所带来的危害也越来越多，越来越严重。为了有效控制高次谐波的形成，可以利用高次谐波的计算与测量，科学的做好交流滤波装置的设计与选择工作，有效治理与抑制高次谐波的形成，降低高次谐波对污水处理厂供配电系统的负面影响。
2.污水处理厂电气线路的节能措施
2.1科学分配电气负荷
尽可能维持三相负荷的平衡状态，特别在某些电热设备及通风装置的供电回路、路灯及照明负荷供电方面，需要考量电气负荷的科学性与平衡，预防形成过大的单相负荷而导致电能在线路上的不必要消耗。
2.2做好导线与电缆截面的科学选择
选择电缆的时候根据电缆与导线的经济电流截面，并结合相关设计规范进行选择，不仅需要考量电压降、短路电流、工作电流这些常规因素，还应当根据电缆使用寿命期间的运行投入与最初电缆投资等方面进行综合考量，选择出性价比最高的电缆。
配电线路电能损耗的计算方式：p损耗=I2R①
从式子中可以知道电流与线路的阻抗两个因素决定了配电线路中电能损耗的大小，配电线路中电能损耗与电流平方成正比，与线路电阻成正比。而线路中阻抗又可以从下式计算得知：R=Ρl/S截面②
从式子中可以清楚看到线路的阻抗随着导线截面积的增大而减小，随着导线的长度与导电率的增大而增大。
综合①与②两个式子得知，应当选择有着较高导电率，截面较大的电缆或导线，进而实现配电线路的节能目标。
通常进行电气设计的时候，一般6kV或者是10kV的线路在进行导线与电缆选择的时候按照经济电流密度进行选择，而如果是低压电缆则通常根据电压降考虑截面、计算短路与电流参数进行选择，根据相关规范10kV及以下电力电力都应当根据经济电流密度来进行电力电缆的选择，如此能降低线路中不必要的电能损耗，达到节能的目的。
2.3尽可能缩短供电线路的长度
尽可能将变压器布置在负荷中心，让配电线路尽可能呈直线的走线方向，缩短导线或者低压配电电缆的长度，这样不但能有效减小配电线路的损耗，而且还能将线路压降尽可能减小，进而提升供电的可靠性与稳定性。
3.电气设备的科学选择
3.1变压器的科学选择
变压器由于型号的不同，存在绕组截面积与材质的区别，导致电能传递效率有大有小，价格也有所区别，综合计算变压器价格与节能方面的回收年限，大部分普通变压器与节能低损耗型变压器的回收年限要小许多，所以应当尽可能选择节能、低损耗、电能传递效率高的变压器。
3.2选择高效节能型电动机
所谓高效电动机是指比通用标准型电动机具有更高效率的电动机。对污水处理厂而言，由于电动机的损耗分布随功率大小和极数的不同而变化，从节约能源、保护环境出发，节能型高效电动机对污水回处理厂尤为重要。高效电动机从设计、材料和工艺上采取措施，降低各项损耗，提高电动机效率，可以达到污水处理厂电气设备节能的要求。在进行电机选择的时候，应当尽量选择运行稳定、可靠、效率高的电机，并且电机容量符合污水处理厂实际，尽量让电机输出功率与机械负载功率相匹配，进而提高电机的负债率，提高电动机的自然功率因数。除此之外，还应当严格按照相关规范进行，剔除不符合规范的电动机产品，对于无法达到高效、节能要求的电机要严格禁用。
4.控制系统的科学选择
4.1应当尽可能选择变频调速的节能设备
由于水泵、风机类有着比较多的负载，在进行设备能力选择的时候往往都是根据污水处理厂的最大需量来考量，而在正常工作状态之下，设备所承担的负载一般都会比设计值要小很多，在大部分工作时间中风机与水泵运行时往往不会处于满载的状态，这就使得工厂在进行正常运转的过程中需要浪费较多的能源。与此同时，因为电机设备长时间都处于高速运转的状态，对设备造成较大的磨损，需要投入较多的维护费用，缩短了电机的使用寿命。根据流体学相似定律可以知道，转速与流量二者存在着比例关系，转速的三次方又与功率构成比例关系，因为控制水泵往往是通过调速的方式进行，当降低流量的时候，所需功率大幅度降低，如果应用智能化节能设备，应用变频技术与电脑模糊控制技术，利用随时跟踪设备负荷情况，及时进行水泵流量与风机风量的调节，让风量与流量随着设备负荷的变化而变化，进而有效减小电能的不必要消耗，进而达到节能效果。
4.2控制系统的合理选择
随着季节、天气、用水时间等方面的变化，污水处理厂的实际运行情况也会发生变化，目前水泵通常是按照最大大流量来选择，且适当预留一定的额度，因而电机完全达到满负荷运转的时间将小于10%，大多数的时间完全处于低效运转状态，而电机高效运转会大幅度节省电能。为此，应当结合污水处理厂的实际情况进行调控方式的选择，有效设置处理厂电机的输出负荷，确保电机能够始终处于高效运转状态。此外，由于污水处理厂具有较多用电设备，工艺方面也较为复杂，应当选择精准智能化控制系统，对系统参数进行科学的控制调节，让用电设备的运行与开停时间更科学，进而达到节约电能的作用。
5.结束语
综上所述，因为污水处理厂电气节能措施存在复杂性与长期性的特点，为了确保节能措施的成效，应当把握好上述四个方面的节能措施，实现污水处理厂的经济运行。 [科]
【参考文献】
[1]李春光，徐晓宇.污水处理厂设计和运行中的节能考虑[J].中国建设信息（水工业市场），2010（5）.
[2]常江.城市污水处理厂能耗分析及节能途径[J].中国给水排水，2011（4）.