探讨污水处理厂能效平台在电气节能中的应用
来源：消防应急照明 发布时间：2024-09-18 16:18:47随着我们国家的经济的迅速发展，城市产生污水的数量在急速的增加，污水处理慢慢的变成了城市不可分割的一部分。相关的工作人员对生活垃圾污水做处理的时候采用的方法是活性污泥生化处理工艺，这种处理工艺在运行的过程中主要消耗的能量就是电能 ,因此相关的工作人员在处理污水的过程中需要要注意节能减排。
污水处理厂的电气设计中，节能减排工作是从两个技术领域加以阐释的。一个是节能技术，一个是减排技术。二者有联系，也有区别。节能减排相互之间是相辅相成的。要进行减排，就要以节能技术作为铺垫，要达到节能的目的，减排是必然要做的工作。如果只注重节能而忽略减排，则会导致能耗激增，带来非常大的经济损失。只有对节能和减排技术都加以均衡发展，才能得到社会效益和环境效益的均衡发展。随着国内城镇化的提高，城市生活垃圾污水处理厂的发展高速前行，因此污水处理厂的节能减排工作意义重大。
进行污水处理节能和减排技术的设计，首要的是对电气系统的节能减排技术进行规划和布局。大多分布在在变压器的损耗、无功及谐波电流损耗、照明损耗、设置不当带来的空载损耗等问题上。
电机能耗是污水处理厂电能消耗的主要部分，常用的电机包括风机、搅拌机、水泵、污泥泵等，为了更好的提高污水厂电气节约能源的效果，一定要做好电机的节能设计，采取比较有效的节能措施。电机能耗高低的影响因素最重要的包含电机自身性能、数量、容量、配置、控制方式、运行管理等因素，可从这几个方面入手采取节能措施：在购置电机时，应优选效率高、能耗低、运行可靠的电机。污水处理厂要结合实际运营情况，合理设计电机容量，确保电机输出功率与机械负载功率相匹配，提高电机的负载率，进一步实现电机自然功率因素的改善；在选择水泵时，污水处理厂要根据用水量、季节变化、*大流量等条件做出合理的选择，预留出一定额度；正常的情况下，电机完全达到满负荷运转的时间不超过 10%，其余时间均处于低效运行。由于电机处于高效运作时的状态下才能降低电能消耗，所以污水处理厂应采用调控方式，对电机输出负荷做到合理设置，调控电机的运作时的状态，使电机长时间处于高效运转，降低电能耗用量。
城市产生的污水量逐年递增，这对污水处理厂的污水处理能力提出了更高的要求。污水处理厂需要使用先进的设备和污水处理工艺，在提高污水处理能力的同时降低能耗，实现传统污水处理工艺的转型升级。在污水处理厂建成初期，要及时清洗整理污水处理系统中的漂浮物，减少厂区雨污排水系统中的栅渣量，便于在污水量突然增大的状况下实现顺利分流分压，避免对潜水泵造成破坏，延长潜水泵的常规使用的寿命；及时获取电网运行信息，利用电网峰谷平的详细情况以及计价规则，对污水处理厂中功率较大的设备正常运行时间做调整，以降低用电成本；升级改造现有设备，保证全部污水能够准确入槽；将监控设备安装到车间，实时监控污水处理的全过程，提高污水处理质量；污水处理厂要采用变频调速技术对现有电气技术做改造升级，通过采用该技术能够大幅度提升年处理污水量，降低电气耗电量，节约能源消耗量约为25%，并且降低电费支出，有利于提高污水处理厂的经济效益。
电缆选用电导率小的材质，尽量选用铜芯电缆，虽然成本投入较铝芯电缆成本高，但是可在后期运行中节省电费支出；优化电缆设计，缩短电缆长度，在水泵房和风机房附近设置配电房，减小电缆用量；若电缆线路较长，则要加大一级电缆截面，并且保证电缆截面的耐热性、载流量、电压损失均契合设计要求，虽然这种做法会增加前期的建设投入，但是在后期运行中可大大降低线路损耗，节约成本。
分散补偿与集中补偿是无功补偿的两种形式：分散补偿只需在用电设备上并联专用电容器即可，安装简单，可提高低压线路电网的功率因数，降低线路损失，但这种补偿方式难以有实际效果的减少变压器铜损；集中补偿根据负荷情况将装置集中安装到低压配电房，可降低变压器铜损。由于污水处理厂在污水处理过程中的负荷较为集中，所以应在负荷中心建设低压配电房，采取集中补偿的方式。
在污水处理厂运行中需要用数量较多的风机、水泵，由于这类设备通常根据*大需量确定设备能力，所以导致设备在正常工作状态下不会处于满载运行，实际负载明显小于设计值，导致污水处理中的能耗较高，能源利用效率偏低，造成电能的严重浪费。此外，若电机长时间处于高速运转状态，未能得到一定效果调控，不仅会加快电机磨损，而且还会额外付出较高的维修费用，缩短电机常规使用的寿命。依据相关定律可知，流量与转速成比例，功率与转速的 3 次方成比例，所以应在水泵中引入调速控制技术，根据流量的大小对功率进行调节，提高电机的节能效率。同时，也可采用智能化节电设备，借助于计算机模糊控制理论跟踪控制设备的负荷状态，根据负荷变动情况智能调节水泵的流量和风机的风量，促使水泵和风机随着负荷变化作出变动，大大降低电能消耗量，提高节能效果。
城市污水处理厂中的照明系统，在电气能耗中所占的比例较大，为此，应采取比较有效的措施降低照明系统能耗。
镇流器是照明系统中的重要组成部分，其种类众多、性能各异，在选择气体放电灯的镇流器时，要尽可能的避免使用普通电感型镇流器，而是要使用电子镇流器、低能耗镇流器，以达到降低线损、提高供电质量的效果。在气体放电灯中设置就地补偿电容，提高灯具的功率因素，在同等照明亮度和时长的情况下降低线 优化照明控制系统
污水处理厂的值班室、办公室的灯具控制应采用一对一的控制方式，而在大型车间中可根据生产情况采取区域型控制方式，在满足照明需求的情况下实现节能；在楼梯间、公共走道等场所采用声光控方式，降低灯具的电能消耗，做到人来灯开、人走灯闭，提高节电效果；厂区内的道路采用光控方式，白天吸收太阳能，将太阳能转换为电能，天黑时自动开启照明，天亮关闭照明，实现道路照明的自动化控制，避免电能浪费。
随着城市污水处理厂规模的不断扩大，大型车间数量也随之增多。在大型车间中，需要采用充足的光源以满足生产条件。为了实现照明节能，污水处理厂应合理选择节能型的光源。大型厂房应采用大功率细管径荧光灯、高压钠灯或金属卤化物灯，这些光源的节能效果较高。在污水处理厂配电室、办公室、值班室等人员工作的地方，要尽量避开使用白炽灯，而是要选择紧凑型荧光灯、三基色细管径荧光灯或金属卤化物小功率灯等。
安科瑞电气具备从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态体系，AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过在污水厂源、网、荷、储、充的各个关键节点安装保护、监测、分析、治理装置，用于监测污水厂能耗总量和能耗强度，监测主要用能设备能效，保护污水厂运行安全可靠，提高污水厂能效，为污水处理的能效管理提供科学、精细的解决方案。
AcrelEMS智慧水务综合能效管理系统由变电站综合自动化系统、电力监控及能效管理系统组成，涵盖了水务中压变配电系统、电气安全、应急电源、能源管理、照明控制、设备运维等，贯穿水务能源流的始终，帮助运维管理人员通过一套平台、一个APP实时了解水务配电系统运作状况，并且根据权限可以适用于水务后勤部门管理需要。
对水务配电系统中35kV、10kV电压等级配置继电保护和弧光保护，实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能，对不正常的情况及时预警。
监测变压器、水泵、鼓风机的电流、电压、有功/无功功率、功率因数、负荷率、温度、三相平衡、异常报警等数据。
水务中大量的大功率电机、水泵变频启动导致配电系统中存在大量谐波，通过监测其配电系统的谐波畸变、电压波动、闪变和容忍度指标分析其电能质量，并配置对应的电能质量治理措施提高供电电能质量。
马达监控实现水务中电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，电动机保护器能对过载、短路、缺相、漏电等不正常的情况进行保护、监测和报警。准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及相关信息，对电机进行健康诊断和预防性维护。同时支持与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。
为水务搭建计量体系，显示水务的能源流向和能源损耗，通过能源流向图帮助水务分析能源消耗去向，找出能源消耗异常区域。
将所有有关能源的参数集中在一个看板中，从多重维度对比分析，实现各个工艺环节的能耗对比，帮助领导掌控整个工厂的能源消耗，能源成本，标煤排放等的情况。
能耗数据统计采集水务中污水厂、自来水厂、水泵站等的用电、用水、燃气、冷热量消耗量，同环比对比分析，能耗总量和能耗强度计算，标煤计算和CO2排放统计趋势。
能效分析按三级计量架构，分别进行能效分析，契合能源管理体系要求，可对各车间/职能部门的能效水平做多元化的分析，同比、环比、对标等。通过污水处理产量以及系统采集的能耗数据，在污水单耗中生成污水单耗趋势图，并进行同比和环比分析，同时将污水的单耗与行业/国家/国际先进指标对标，以便企业可以依据产品单耗情况来调整生产的基本工艺，以此来降低能耗。
系统为污水厂、自来水厂、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式，模块可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能，尽量利用自然光照，实现室内、厂区照明的智能控制达到安全、节能的目的。
监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，实现对污水厂、自来水厂、水泵站的电气安全预警。
根据预先设置的应急预案快速启动疏散方案引导人员疏散。系统接入消防应急照明指示系统数据，通过平面图显示疏散指示灯具工作状态和异常情况。
监测消防设施的工作电源是不是正常，保障在发生火灾时消防设施可以正常投入使用。
防火门监控系统集中控制其各终端设备即防火门监控模块、电动闭门器、电磁释放器的工作状态，实时监测疏散通道防火门的开启、关闭及故障状态，显示终端设备开路、短路等故障信号。系统采用消防二总线将具有通信功能的监控模块相互连接起来，当终端设备发生短路、断路等故障时，防火门监控器能发出报警信号，能指示报警部位并保存报警信息，保障了电气安全的可靠性。
污水厂、自来水厂、水泵站等场所温湿度、烟雾、积水浸水、视频、UPS电池间可燃气体浓度展示和预警，保障污水厂、自来水厂、水泵站等安全运行。当可燃气体或有害化学气体浓度超标可自动启动排风风机或新风系统，排除隐患，保持良好的水处理环境。
实时监测低压并网柜每路的电流、电压、功率等电气参数及断路器开关状态，逆变器运行监视，对逆变器直流侧每一光伏组串的输入直流电压、直流电流、直流功率，逆变器交流电压、交流电流、频率、功率因数、当前发电功率、累计发电量进行监测，以曲线方式绘制上述监测的各个参量的历史数据。
平台结合厂区实际分布情况，通过3D或2.5D平面图显示分布式光伏组件在屋顶、车棚的分布情况，显示汇流箱、并网点位置，各个屋顶的装机容量。
3.4.9工艺仿线D方式实时监视粗格栅、污水提升、细格栅、曝气沉砂、改良生化处理、二沉、加氯接触消毒、污泥浓缩压滤、生物除臭等工艺设备正常运行状态。在格栅清渣机、污水提升泵、回流泵、曝气风机、加药泵、浓缩压滤机、吸沙泵、吸泥泵等低压电动机控制柜或低压馈电柜安装电动机保护，进行短路、过流、过载、起动超时、断相、不平衡、低功率、接地/漏电、te保护、堵转、逆序、温度等保护以及外部故障连锁停机，与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。
相间电流速断保护，相间限时电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。
分合闸位置、手车工作/试验位置、接地刀闸位置、硬接 点信号(保护跳闸、装置告警、控制回路断线、 装置异常、未储能、事故总等)、报文(过流、过负荷、超温报警、过温报警、装置告警、PT 断线、CT 断线、对时异常等) 、遥控 开关、故障波形分析(故障录波、故障波形、故障记录、 跳闸、故障电流电压)等。
一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度控制及显示（标配一路强制加热）、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、柜内照明控制、RS485接口、高压柜内电气接点无线
该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。
主控单元，可接20路弧光信号或4个扩展单元，配置弧光保护（8组）、失灵保护（4组）、TA断线个跳闸出口；
弧光探头，可安装于中压开关柜的母线室、断路器室或电缆室，也可于低压柜。弧光探头的检验测试范围为180°，半径0.5m的扇形区域；
相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压/电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动/闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G，16D0＋22D1，通讯2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口支持U盘读取数据，支持61850协议
该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。
测量I、U、Hz、cosΦ，具备过电压保护、欠流锁定、电网谐波过大保护功能,可控制电容器的投切，RS485/Modbus协议
ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化通过控制器控制电力电容器投切进行补偿,无功功率补偿装置采用散件组成方案，主要以电容电抗、投切开关、控制器等组成。
ANAPF系列有源电力滤波器通过电流互感器采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。
智能电动机保护器（以下简称保护器）适用于标称电压至 660V 的低压电动机回路，集保护、测量、控制、通讯、运维于一体。其完善的保护功能确保电动机安全运作，带有逻辑可编程功能，能够完全满足多种控制方式。可选配不同通讯模块适应现场通讯需求。该产品采用分体式结构，由主体、显示单元、互感器组成，可适应任何柜体的安装。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，
光电式烟雾传感; 电源正极（DC 12V）：+12V，继电器输出：常开触点
接触式水浸传感器，监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况，工作电源：DC 10-30V 工作时候的温度：-20℃~+60℃ 工作湿度：0%RH~80%RH 响应时间：1s 继电器输出：常开触点
3、4路16A磁保持继电器输出，输出可通过按钮手动控制，输出状态液晶屏显示。
4、1路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号，1路485通讯。
3、4路16A磁保持继电器输出，输出可通过按钮手动控制，输出状态液晶屏显示。
4、1路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号，1路485通讯。
7、IP地址设置连接、ALIBUS系统组网扩容、ALIBUS通讯软件连接
用于检测TN-C-S、TN-S及局部TT系统中的剩余电流、温度等电气参数，从而预防电气火灾的发生。
接收电气火灾监控探测器信号，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，采用485通讯
接收电气火灾监控探测器信号和各区域分机数据，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用485通讯。
接收消防设施电源监控探测器信号，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用二总线通讯。
接收消防设施电源监控探测器信号和各区域分机数据，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用二总线防火门监控系统
接收防火门监控模块和防火门一体式探测器的信号，实现对防火门开闭状态的报警、监视、控制与管理，采用二总线通讯。
接收防火门监控模块和防火门一体式探测器的信号以及各区域分机的实时数据，实现对防火门开闭状态的报警、监视、控制与管理，采用二总线消防应急照明和疏散指示系统
区域分机通过总线网络实时监控各个终端，在险情发生时，自动将信息指令发布到每个终端，终端收到指令之后自动开始工作，如频闪、变向、开、灭灯等工作，实时指示安全的疏散路线。
通过CAN转光纤中继实现把CAN总线传输转换至光纤传输延长通讯距离增加方案多样性。
监控主机通过总线网络实时监控各个终端，在险情发生时，自动将信息指令发布到每个终端，终端收到指令之后自动开始工作，如频闪、变向、开、灭灯等工作，实时指示安全的疏散路线结束语
从上面文章的描述中我们就可以发现，污水处理厂的电气节能措施具有一定的复杂性，相关的工作人员对污水处理厂进行节能处理的时候应把握好其供配电系统，同时对电气线路、电气设备、控制管理系统以及照明系统的节能措施进行掌控，只有这样才可以从根本上解决污水处理厂电能损耗的情况，让污水处理厂在运行的过程中更加的顺利，并且使污水处理厂的运行有充足的经济性。