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关于污水处理工程中电气节能设计的探讨

发表时间：2020/9/2 来源：《基层建设》2020年第10期作者：韩颖

[导读] 摘要：本文以关于污水处理工程中电气节能的措施为研究对象，首先，对加强污水处理工程中电气节能的必要性进行了探讨分析，随后，从供电方案、供配电系统、控制系统等环节入手，围绕如何加强污水处理工程中电气节能设计，提出了一些针对性的措施，以供参考。

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        摘要：本文以关于污水处理工程中电气节能的措施为研究对象，首先，对加强污水处理工程中电气节能的必要性进行了探讨分析，随后，从供电方案、供配电系统、控制系统等环节入手，围绕如何加强污水处理工程中电气节能设计，提出了一些针对性的措施，以供参考。
        关键词：污水处理工程；电气节能；设计；措施
        1加强污水处理工程中电气节能的必要性分析
        在污水处理工程能耗组成中，电气能耗是其中的重要组成部分，有必要加强污水处理工程中电气节能设计，进一步降低污水处理工程的能耗，以最小的资源消耗成本获得最大的污水处理收益，在有效改善我国水污染环境问题的同时，降低能源损耗，提升污水处理经济效益，推动社会经济实现绿色可持续发展。
        2污水处理工程中电气节能措施的探讨分析
        2.1做好供电方案的合理设计
        污水处理工程在实际运营过程中，通常需要消耗大量电能，因此，做好供电方案的合理设计，能够有效降低能耗。
        在设计过程中，可以结合不同污水处理工程规模和处理工艺，做好不同供电方案设计。若污水处理厂占地面积比较广，供电半径比较大，在供电方案设计中，可以选择树干式供电方式，这种供电方式供电辐射面积比较大，配电中心与各个耗电主体的连接消耗的电缆较少，很多电缆敷设多集中在单体内部，电缆结构组成清晰，易于梳理，维护也比较方便。但自身也有一定缺陷，即伴随着供电等级的增加，供电可靠性会遭受一定影响。如果污水处理厂占地面积较小，供电范围相对比较集中，可以选择放射式供电方案设计，这种供电方案优点在于，供电等级比较少，能够直接由配电中心的低压出线柜连线至用电设备，因此，在整体供电更加稳定可靠。但这种供电方式也有一定缺陷，即耗费的电缆比较多，施工较为复杂。在进行方案设计时，可做针对性的选择，有助于降低污水处理工程电能损耗。
        在供电方案设计中，还应做好全厂配电中心位置的科学合理选择，应结合厂区布置和污水处理工艺构筑物的用电情况进行布置，同时，要尽量靠近污水处理工程的负荷中心，一方面能够有效节省投资，另一方面，还能够降低线路的损耗，从而更好地节约供电总成本，为污水处理工程供电提高安全稳定的保障。此外，还应进一步加强线路敷设路径的优化，在满足供电要求的前提下，尽量缩短线路敷设的长度。
        2.2做好供配电系统的合理设计
        为有效降低供配电系统变压器的损耗，还应结合实际，合理选择变压器的类型，比如，可以选择SCB-H15型非晶合金干式变压器，通过应用该系列变压器，能够有效降低自身运行时的空载损耗。同时，在进行变压器容量选择时，应尽量使其负荷率控制在75%左右；此外，还应对变压器经济运行方式进行充分的考虑，在季节性负荷比较集中的情况下，设置专用的变压器，从而确保变压器始终保持一个良好负荷状态，避免超载或空载运行，既能够保证配电系统安全，又能有效降低能耗。
        在供配电系统设计中，做好功率因数补偿，加强谐波治理对于整体能耗降低也有着较为积极的作用。

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为了降低无功损耗，应注意选择合理的电动机、灯具启动器等，在采取上述措施后，如果功率因数仍然较低，应采用并联电力电容器，为供配电系统做好无功补偿。在具体补偿方式上，针对容量较大的稳定负载，可以采用就地补偿，而其他负荷可以选择变配电室进行集中补偿。
        当线路受谐波影响比较大时，可以选择在线路上，串联一些电抗器，有效减少谐波影响。与此同时，一些高次谐波还会增加供配电系统的无功功率，且对系统整体稳定性带来不利的影响，而之所以会产生高次谐波，主要是因为受非线性负荷影响，比如，系统中包含的一些电力电子设备等，因此，为有效解决这一问题，可以在设计阶段，针对超出用电设备谐波限值的线路，集中开展谐波治理。比如，在污水处理厂自控系统中便有很多对谐波敏感的设备，因此，可选择在主干线位置处，设置专门的电源滤波器。此外，还可以从接地措施入手，在污水处理厂内选择TN—S型接地型式，从而能够有效减少谐波对电网的影响。
        2.3做好控制系统的节能设计
        针对控制系统的节能设计，需要从以下几点入手：
        一是针对电机能耗降低措施方面，通常都会立足于电动机本身，通过加强对交流电动机的端电压转矩、转速等参数的控制，从而达到降低能耗的目的。
        二是在污水处理工程中，针对于一些用电比较大的设备，在启动方式方面可选择软起动，其原因在于，当单台用电设备运转功率比较大，如果采用直接启动的方式，将会对电网整体运行带来不利影响，比如会导致电压突变，引发变压器故障，同时，对其他正常运行的设备也会产生严重影响。因此，可以选择合适的启动方式，比如，可以采用工频软启动、变频启动等方式，以降低启动电流，达到降低电动机能耗的目的。
        在具体实施方面，以污水处理厂鼓风机房为例，因为这一工段的用电负荷比较集中，更具代表性。在污水处理工艺流程中，需要运用好氧微生物处理工艺。在进行污水处理时，好氧微生物控制是一种比较典型的闭环控制环节，做好妥善的操作，能够有效降低设备电能损耗。例如，对于曝气风机和生化池好氧区内的溶解氧测量仪而言，鼓风机的曝气量主要是以好氧区溶解氧的数值为依据进行控制。通常而言，生化池内好氧区的溶解氧值在2～3mg/L，一旦实际数值低于这一标准，需要增加鼓风机的曝气量，如果高于这一标准，则需要减少鼓风机的曝气量，保持合理的曝气量，才能够有效改善污水的处理效果。因此，如果确保溶氧值能够长时间保持在合理的范围内，那么，鼓风机能够处于稳定的运转中，从而有效降低减少电能消耗。
        3结语
        综上所述，污水处理工程是一项较为复杂的系统工程，在实际进行处理过程中，通常需要消耗大量的电能，最终会增加污水处理厂的运营成本，不利于污水处理厂持续稳定的运营。因此，有必要加强对污水处理工程中电气节能的设计，并采取有效的措施，降低污水处理工程运转过程中的电耗，有效提升污水处理经济效益，推动污水处理工程建设实现稳定的发展。
        参考文献
        [1]褚晓辉.减排亦要节能——城市生活污水处理厂电气设计中的节能分析[J].低碳世界,2014(9):250-251.
        [2]石伟,陈燕波.污水处理厂相关节能措施的分析研究[J].中国水能及电气化,2018(6)23-24.
        [3]李书玲.分析电气工程自控系统在污水处理工艺中的运用[J].科学技术创新,2019(7)57-59.