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城市生活污水處理廠電氣設計中的節能分析

發布時間:2018-09-21所屬分類:科技論文瀏覽:1

摘 要: 摘要:作為一個能耗密集型的項目,污水處理廠在注意減排的同時,還需要對節能問題進行考慮。文章主要圍繞城市生活污水處理廠,就其電氣設計中的節能分析進行簡要的研究。 關鍵詞:城市生活污水處理廠,電氣設計,節能減排 隨著我國社會經濟的不斷發展,我國各

  摘要:作為一個能耗密集型的項目,污水處理廠在注意減排的同時,還需要對節能問題進行考慮。文章主要圍繞城市生活污水處理廠,就其電氣設計中的節能分析進行簡要的研究。

  關鍵詞:城市生活污水處理廠,電氣設計,節能減排

生活污水

  隨著我國社會經濟的不斷發展,我國各行各業都取得了較大的發展,但是我國所取得發展在一定程度上付出了較大的環境代價,是以犧牲環境為代價而得來的。隨著時代的進步與發展,經濟發展與環境問題之間的矛盾也逐漸凸顯出來,人們逐漸認識到以破壞環境和資源為代價是不可取的。在這種背景環境下,“節能減排”的理念得到了普及推廣。

  所謂節能減排,實際上就是節約能源,然后盡可能地降低能源消耗,在生產過程中要減少污染物的排放。我國許多城市在發展過程中,都產生了不同程度的水污染問題,這就需要加強對城市生活污水的處理,以防止水污染問題的日漸嚴重,進而制約城市的可持續發展[1]。但是,在處理廠的電氣設計中,在節能設計方面還存在一定的問題,這就與“節能減排”的理念不相符合,需要進行優化改進。本文就處理廠電氣設計中的節能進行探析。

  1電氣設計節能減排技術的主要內涵

  在城市生活污水處理廠中,其電氣設計的節能減排工作至關重要,主要從以下兩個技術領域來進行闡釋:節能技術、減排技術。這兩個技術領域不僅有聯系,也存在一定的區別,兩者相輔相成。如果要實現減排,那么就需要以節能技術為基礎,而要想實現節能,則需要做好減排工作。若過于重視節能,但是卻忽視了減排工作的開展,那么就會使得能耗激增,進而使企業面臨著較大的經濟損失。只有兩者均衡發展,才能夠實現社會效益與環境效益的統一發展。隨著我國城市化進程的不斷推進,城市生活污水處理廠的作用愈加突出,對城市居民的正常生活影響較大,因此,做好處理廠的節能減排工作也就尤為重要了。

  2電氣設計中的節能分析

  2.1總體考慮,合理布局

  在城市生活污水處理之中,有許多不同類型的單體,在每個單體內,少則幾臺用電設備,多則幾十臺乃至上百臺的用電設備在運行。每一臺用電設備都有一條配電線路,所以這么多的用電設備,其總線路的數量達到幾萬米之多。此外,配電線路還包含有電阻,在電流通過之時,功率的損耗也就由此產生。經過數據統計可知,泵站所造成的線路損耗,能夠達到年用量的1%,至于污水處理廠,其線路損耗的數量則更大。配電線路功率損耗公司為:ΔP=3I2·R10-3。在這個式子中:ΔP為三相輸電線路的功率損耗;R為線路相電阻;I則為線電流。從這個公式中我們可以知道,要想促使配電線路損耗有所減少,主要有以下幾種方式。

  (1)采取措施來減少配電線路的電阻R,而R=ρL/S,在這之中,ρ是電阻率,S為線路的截面積,L則為線路的長度。從這個公式中我們就能夠知道,電阻與線路的長度以及電阻率成正比,其與線路的截面積成反比。故此,要想減少電阻,可以采取以下幾種方法:①在對配電線路的材質進行選擇時,盡可能地選擇電阻率較低的材質。當前市場上,常見的配電線路材質有以下幾種,一種是鋁電纜,另一種是銅電纜,在電阻率方面的對比中,銅電纜要更低,所以在目前的配電線路材質中,主要選擇銅電纜。②在選擇材質之后,如果電流I不變,那么線路的截面積如果越大,它的電阻R就會越小。如果增大截面積,那么就能夠使電阻有所降低,不過卻會增加投資[2]。

  故此,為了降低電壓,在小功率設備電力較弱的情況之下,可以采取增加一級截面積的方法。③要想達到減少電阻的目的,可以減少配電線路的長度。對于城市生活污水處理廠而言,負荷較為集中。通過相應的布局,對變電所進行合理的設置,將其設置于負荷中心處;在配電設計中,線路需要走直線,要避免走彎路,不能夠走回頭路,以促使配電線路的長度有所減少。

  (2)減少電流I。

  由于提供給設備的功率不變,要想減少電流I,那么需要提高電壓的等級。一般來說,城市生活污水處理廠所使用到的電壓等級為380/220V,6kV,10kV。故此,就需要對大功率設備以及主副變電所之間的聯系進行控制。

  2.2抑制諧波電流

  在供配電系統中,發動機的設備以及變壓器的比重較大,在整個廠區內部,其功率因數在0.8%左右,電氣系統如果要進行無功補償,就需要將因數進行提高,提高到0.9。如此一來,一方面能夠減少配電線路的截面積,另一方面也能夠使供配電的無功率損耗有所降低。在生活污水處理廠內部,變頻調速設備中的非線性線路負載比較多,故此,諧波電流的含量也會有所增加。采用無功補償的方式有以下兩種:就地補償、集中補償,這兩種方式互為補充。

  如,在變電所地壓側,如果設置了無功自動補償裝置,就可以提高功率因素。諧波能夠使電能的利用效率有所降低,還可以使電能的傳輸效率以及生產效率有所降低,但是卻會使得電氣設備出現以下3種現象:噪聲、震動、過熱。在對變頻調速設備的非線性負載進行調試時,如果非線性負載不斷地增加,那么諧波的危害也會不斷增大,這樣就會導致設備的使用壽命有所縮減,進而導致事故的發生。

  諧波有可能會引起電力系統的串聯諧振,會燒毀電容器,繼而導致自動裝置的誤動作,會擾亂電能計量。故此,為了應對諧波對電子設備所產生的嚴重干擾,就需要采用抑制的方法,例如,采用接線方法來對變壓器的相關點進行連接,或者是使用無源濾波器等。

  2.3核算負載,降低變壓器損耗

  變壓器的損耗主要有以下兩種:變壓器的空載損耗;變壓器額定負載傳輸的損耗。第一種又被稱為鐵損,主要是由鐵芯鍋流損耗以及漏磁損耗所組成,其值與鐵芯材料有關,還與制造工藝有著密切的聯系,但是與負荷大小無關。第二種又被稱為變壓器線損。它主要由變壓器繞組的電阻所決定,與流過繞組的電流大小有所聯系,而且與符合率平方成正相關。當變壓器的負債率處于50/100的時候,其能耗最小,不過這個時候僅減少變壓器的線損,卻沒有減少鐵損。

  另外,變壓器負債率較低,空載所造成的損耗比重會增大,而且功率因素也會不斷降低,這樣會導致電能的損耗變得更大,進而增加較大的初裝費用。故此,對以下幾種費用進行綜合考慮:初裝費、土建投資費用、變壓器費用等,又需要確保變壓器在使用期內預留適當的余量,就需要對變壓器的負載率進行控制,將其控制在60%~75%。

  規范上提出,在對污水處理廠的負荷進行計算時,最好使用需要系數法,在進行負荷計算的過程中,一方面需要對設備的備用情況進行考慮,對需用系數的取值進行考慮之外,另一方面也需要對設備的使用情況進行考慮。在某污水處理廠的工程設計中,該廠的尾水排放至周邊的河涌之中。出水水位要低于洪水位,并且高于河涌常水位。故此,該廠設立了退水泵房,在洪水位時,可以將尾水排放出去。根據相關資料表示,河涌每年的洪水位超出的情況不低于10次,每次不超過一日。在對退水泵房進行設計時,就需要對這一加載進行分析,要對工程負荷進行更充分的考慮,以促使用電負荷能夠滿足實際需要,滿足變壓器總負載的60/100。如此一來,就能夠使負荷運行得科學合理。

  2.4合理搭配,減少運行損耗

  對設備進行科學合理的搭配,并對自動控制系統進行有效的運用,以實現精細化控制。在城市生活污水處理廠之中,以下兩種用電設備較為常用:水泵、風機。工藝專業在選型過程中,需要根據最大的負載來選型。但是,實際情況卻很難達到工藝設定的值。例如,水泵時間段不同,那么來水量也會不同。因為進水泵是采用組合的方式,由許多臺水泵組成,所以進水量是會發生變化的,但是進水泵的功率卻是相對固定的[3]。

  那么就可以給水泵安裝變頻調速裝置,來對水泵的流量進行控制,使其貼近進水量。如果流量與轉速成比例,而功率與轉速的3次方成比例,那么當水泵以及風機等設備采用了變頻調速裝置時,流量減少,這樣一來,所需功率也會大幅度下降,從而達到節約電耗的效果。在生活污水處理廠內,要盡可能使用自動控制系統,這樣才能夠提高工作的效率。此外,在系統的調試期間,需要對各種參數進行相應的調整,以減少設備的空載運行,這樣就能夠提高設備的運行效率。

  3結語

  在城市發展過程中,城市生活污水處理廠發揮著階段的作用,在減少污水排放方面以及保護城市環境質量方面起到了較大的作用。在減排的過程中,還需要采用相應的節能措施,這樣對于緩解社會能量需求的壓力,保護社會環境方面有著較大的意義。本文對污水廠的電氣設計中的節能進行了簡要的分析。

  [參考文獻]

  [1]顏圭鵬.污水處理廠電氣優化設計[J].科技與創新,2017(9):135-138.

  [2]謝向陽.淺談污水處理廠電氣優化設計[J].山東工業技術,2017(15):94.

  [3]林太和.污水處理廠電氣設計中負荷計算與節能優化分析[J].城市建筑,2013(4):183-188.

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