摘要：污水處理廠在緩解城市日益嚴(yán)峻的水污染問題上發(fā)揮著巨大作用。但是目前較高的運(yùn)行成本和電費(fèi)使得污水處理廠未能獲得預(yù)期的效益，影響了污水處理的有效性。因此，需要通過有效的節(jié)能降耗措施來降低運(yùn)行能耗。筆者結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)降低污水廠電氣能耗的對(duì)策談?wù)勛约旱膸c(diǎn)思考和認(rèn)識(shí)。

1.引言

目前，能源緊張局勢(shì)日益出現(xiàn)，這就要求污水處理廠利用較少的能源獲得更大的效益。污水處理廠作為節(jié)能減排的先鋒，也是能耗密集型企業(yè)，其運(yùn)營成本和電費(fèi)一直居高不下。因此，如何節(jié)約能源，降低電氣能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益是城市污水處理廠需要考慮的問題。

2.平臺(tái)概述

安科瑞電氣擁有從終端感知、邊緣計(jì)算到能效管理平臺(tái)的產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)，AcrelEMS-SW智能水能效管理平臺(tái)通過安裝保護(hù)、監(jiān)測(cè)、分析、處理裝置，監(jiān)測(cè)污水廠總能耗和能耗強(qiáng)度，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)主要能源設(shè)備能效，保護(hù)污水廠運(yùn)行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理能效管理提供科學(xué)、精細(xì)的解決方案。

2.1平臺(tái)組成

AcrelEMS智能水綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控和能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋水壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)等，幫助運(yùn)維管理人員通過一套平臺(tái)和APP實(shí)時(shí)了解水配電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，可根據(jù)權(quán)限適用于水后勤部門的管理需要。

2.2平臺(tái)拓?fù)鋱D

3.平臺(tái)子系統(tǒng)

3.1變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

水務(wù)配電系統(tǒng)中的35kV、10kV電壓等級(jí)配置繼電保護(hù)和弧光保護(hù)，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等功能，及時(shí)預(yù)警異常情況。

監(jiān)測(cè)變壓器、泵、鼓風(fēng)機(jī)的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷率、溫度、三相平衡、異常報(bào)警等數(shù)據(jù)。

3.2電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理

水中大量大功率電機(jī)和泵的變頻啟動(dòng)導(dǎo)致配電系統(tǒng)中大量諧波。通過監(jiān)測(cè)配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動(dòng)、閃光和容忍度指標(biāo)，分析其電能質(zhì)量，配置相應(yīng)的電能質(zhì)量控制措施，提高供電質(zhì)量。

3.3電動(dòng)機(jī)管理

電機(jī)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)水電機(jī)的保護(hù)、遙控、遙控、遙控功能，電機(jī)保護(hù)器可保護(hù)、監(jiān)控和報(bào)警過載、短路、缺相、漏電等異常情況。高效、準(zhǔn)確地反映故障狀態(tài)、故障時(shí)間、故障地點(diǎn)及相關(guān)信息，對(duì)電機(jī)進(jìn)行健康診斷和預(yù)防性維護(hù)。同時(shí)，支持和PLC、配合軟啟動(dòng)、變頻器等，實(shí)現(xiàn)電機(jī)自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制，對(duì)各工藝設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，確保正常生產(chǎn)。

3.4能耗管理

為水構(gòu)建計(jì)量系統(tǒng)，顯示水的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水分析能源消耗方向，找出能源消耗異常區(qū)域。

將所有能源參數(shù)集中在一個(gè)看板上，從多個(gè)維度進(jìn)行比較分析，實(shí)現(xiàn)各工藝環(huán)節(jié)的能耗比較，幫助領(lǐng)導(dǎo)控制整個(gè)工廠的能耗、能源成本、標(biāo)準(zhǔn)煤排放等。能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采集了污水處理廠、自來水處理廠、水泵站的用電、用水、燃?xì)?、冷熱消耗量。同環(huán)比分析、總能耗和能耗強(qiáng)度計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算和二氧化碳排放統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)。能效分析按三級(jí)計(jì)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行，符合能源管理體系的要求?？煞治龈鬈囬g/職能部門的能效水平，如同比、環(huán)比、標(biāo)gan等。通過污水處理產(chǎn)量和系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在污水單耗中生成污水單耗趨勢(shì)圖，并進(jìn)行同比、環(huán)比分析。同時(shí)，將污水單耗與行業(yè)/國家/國際先jing指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)gan，使企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

3.5智能照明控制

系統(tǒng)為污水處理廠、水廠、水泵站提供照明控制管理方案，支持單控、區(qū)域控制、自動(dòng)控制、感應(yīng)控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調(diào)光控制等控制方式，模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動(dòng)識(shí)別日出日落時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能，盡可能利用自然光，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、工廠照明智能控制，達(dá)到安全、節(jié)能、舒適、高效的目的。

3.6電氣安全

監(jiān)測(cè)配電系統(tǒng)電路的漏電電流和電纜溫度，實(shí)現(xiàn)污水處理廠、自來水處理廠、水泵站的電氣安全預(yù)警。

根據(jù)預(yù)先制定的應(yīng)急預(yù)案，迅速啟動(dòng)疏散方案，指導(dǎo)疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過平面圖顯示疏散指示燈的工作狀態(tài)和異常情況。監(jiān)測(cè)消防設(shè)備的工作電源是否正常，確保消防設(shè)備在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能正常投入使用。

3.7防火門監(jiān)控系統(tǒng)

防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制各終端設(shè)備的工作狀態(tài)，即防火門監(jiān)控模塊、電動(dòng)閉門器和電磁釋放器，實(shí)時(shí)監(jiān)控疏散通道防火門的開啟、關(guān)閉和故障狀態(tài)，顯示終端設(shè)備的開路、短路等故障信號(hào)。系統(tǒng)利用消防二總線連接具有通信功能的監(jiān)控模塊。當(dāng)終端設(shè)備短路、斷路時(shí)，防火門監(jiān)控器可發(fā)出報(bào)警信號(hào)，指示報(bào)警部位，保存報(bào)警信息，確保電氣安全的可靠性。

3.8環(huán)境監(jiān)測(cè)

溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃?xì)怏w濃度顯示和預(yù)警，保證污水處理廠、自來水處理廠、水泵站的安全運(yùn)行。當(dāng)可燃?xì)怏w或有害氣體濃度超標(biāo)時(shí)，可自動(dòng)啟動(dòng)排氣扇或新風(fēng)系統(tǒng)，消除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

3.9分布式光伏監(jiān)測(cè)

實(shí)時(shí)監(jiān)控電流、電壓、功率等電氣參數(shù)和斷路器開關(guān)狀態(tài)、逆變器運(yùn)行監(jiān)控、輸入直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、交流電流、頻率、功率因數(shù)、當(dāng)前發(fā)電功率、累計(jì)發(fā)電量、曲線繪制上述監(jiān)測(cè)參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)。

根據(jù)工廠的實(shí)際分布情況，平臺(tái)通過3D或2.5D平面圖顯示屋頂和棚內(nèi)分布式光伏組件的分布情況，顯示匯流箱和網(wǎng)點(diǎn)的位置以及每個(gè)屋頂?shù)难b機(jī)容量。

3.10工藝仿真監(jiān)控

平臺(tái)通過2D、3D方法實(shí)時(shí)監(jiān)控粗格柵、污水提升、細(xì)格柵、曝氣沉砂、改進(jìn)生化處理、二沉、氯化接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。電機(jī)安裝在格柵除渣機(jī)、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機(jī)、加藥泵、濃縮壓濾機(jī)、吸砂泵、吸泥泵等低壓電機(jī)控制柜或低壓饋電柜，用于短路、過流、過載、啟動(dòng)加時(shí)、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、TE保護(hù)、堵塞、逆序、溫度等。、配合軟啟動(dòng)、變頻器等，實(shí)現(xiàn)電機(jī)自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制，對(duì)各工藝設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，確保正常生產(chǎn)。

4.相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單

5.結(jié)語

實(shí)踐證明，在保證正常運(yùn)行 的前提下 ， 通過可行的供配電系統(tǒng) 、電氣線路及照明系 統(tǒng)節(jié)能對(duì)策 ，合理選擇控制系統(tǒng)能耗和節(jié)能 電氣設(shè)備，能夠有效降低污水處理廠的運(yùn)行 能耗和生產(chǎn)成本，這對(duì)污水處理企業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

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