顏圭鵬

摘 要：隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市基礎(chǔ)建設(shè)的步伐大幅度加快。為了保證城市生存環(huán)境，從水資源角度出發(fā)，加強(qiáng)對(duì)城市生活、生產(chǎn)污水的處理日益受到了相關(guān)部門的重視。針對(duì)目前我國城市污水處理廠的實(shí)際情況，就其中電氣設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行了分析，并提出了相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計(jì)意見，希望能對(duì)我國污水處理廠的電氣優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一些有益幫助。

關(guān)鍵詞：城市；生活污水；處理廠；電氣設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：X505 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.135

在高速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)我國城市快速進(jìn)步的過程中，由于盲目地?cái)U(kuò)大城市規(guī)模和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需求，不可避免地加大了對(duì)于人類生存最重要的資源——水的污染問題，由此也引起了相關(guān)部門對(duì)城市污水處理的重視。目前，我國的城市污水處理系統(tǒng)已得到了一定的提高，然而在污水處理廠的電氣設(shè)計(jì)中還存在諸多問題，從城市長遠(yuǎn)發(fā)展的層面來看，還有很多有待改進(jìn)和優(yōu)化的地方。

1 污水處理廠的處理工藝及電氣設(shè)計(jì)

1.1 污水處理的基本工藝

目前，我國的污水處理廠采用的工藝與國際上通行的城市污水處理步驟基本相同，即通過地下管道對(duì)城市生活和工廠排放污水以及雨水等進(jìn)行收集，進(jìn)行了粗格柵攔截后，再在污水處理廠對(duì)收集到的污水進(jìn)行細(xì)格柵攔截；通過旋流沉砂池對(duì)污水進(jìn)行沉淀處理，再經(jīng)過厭氧池、缺氧池、好氧池的微曝氧化后進(jìn)行第二次沉淀；當(dāng)污水變清時(shí)，導(dǎo)入消毒池進(jìn)行最后的消毒程序，以上工序完成后利用排水管排出消毒后的污水。

1.2 污水處理廠電氣系統(tǒng)

污水處理廠的電氣系統(tǒng)主要由高電壓與低電壓的配電系統(tǒng)、電纜、電機(jī)和相關(guān)的照明系統(tǒng)共同構(gòu)成。這些組成部分也是污水處理廠電氣能源損耗的主要部件。

一般情況下，針對(duì)污水處理廠的電氣設(shè)計(jì)都滿足污水處理要求，應(yīng)對(duì)相關(guān)部件的電氣損耗進(jìn)行節(jié)能處理。常規(guī)的電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化主要體現(xiàn)在變配電房的建造地址、變壓器的配置、高低壓配電系統(tǒng)的改進(jìn)補(bǔ)償方面。

2 污水處理廠電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化分析

2.1 變壓器節(jié)能設(shè)計(jì)

在污水處理廠的電氣系統(tǒng)中，變壓器的能源損耗占據(jù)了很大一部分比例。由于其整體結(jié)構(gòu)是由鐵質(zhì)和銅質(zhì)部件結(jié)成，其損耗也體現(xiàn)在2個(gè)方面：①由鐵質(zhì)部件，比如鐵芯等帶來的鐵損耗，這是與變壓器的負(fù)荷無關(guān)的部分；②變壓器負(fù)荷電流影響下，銅部件造成的負(fù)荷電流損耗。一般情況下，變壓器的銅損耗與負(fù)荷電流成正比。為了減少污水處理廠的能源損耗問題，針對(duì)其電氣設(shè)計(jì)的優(yōu)化，往往都會(huì)選擇更換變壓器節(jié)能產(chǎn)品。在污水處理廠的相關(guān)電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化工作中，節(jié)能變壓器的使用可以帶來較好的系統(tǒng)優(yōu)化效果。所謂“節(jié)能變壓器”，是指在空載狀態(tài)下，負(fù)載損耗比較低的變壓器。目前，我國污水處理廠為了方便維護(hù)，大都選用干式變壓器，但干式變壓器相比油浸式變壓器具有造價(jià)高、空載損耗、負(fù)載損耗大、承受過載能力差等缺點(diǎn)，所以，在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮選用油浸式變壓器。

近年來，油浸變壓器已逐漸升級(jí)至S14、S13、S11等。國內(nèi)某廠商生產(chǎn)的S14-M·RL立體卷鐵心油浸式變壓器與S9同容量變壓器相比，空載損耗下降54%左右，負(fù)載損耗下降15%，空載電流下降89%；且采用的立體卷鐵心工藝與疊片結(jié)構(gòu)相比，節(jié)約了硅鋼片及銅的用量，損耗值、成本降低，可以降低污水廠的投資成本，又可節(jié)約年運(yùn)行成本。

2.2 減少線路損耗

在污水處理廠中，大量的電纜鋪設(shè)對(duì)于保證工廠的正常運(yùn)行起到了重要作用。然而，由于電阻的客觀存在，電纜的長度越長，電阻越大、電壓損失越大，致使電纜的使用占據(jù)了大量的能源消耗比例，因此，在污水處理廠的電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化工作中，減少電纜帶來的損耗也是重點(diǎn)工作之一。一般情況下，針對(duì)這一問題的優(yōu)化方案主要是優(yōu)化高低壓配電房選址，使配電房盡量靠近負(fù)荷中心。而在污水處理廠中，常見的大功率設(shè)備主要有鼓風(fēng)機(jī)、臭氧發(fā)生器，所以，在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮將配電房設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)房、臭氧發(fā)生車間附近或合建。此外，也可以通過選用電阻率更小的材質(zhì)作為電纜導(dǎo)體的原料，從而控制能源損耗。由于污水處理廠本身的工作性質(zhì)，其環(huán)境一直處于堿性的腐蝕狀態(tài)中，因此，電纜也最好選擇耐腐蝕的銅質(zhì)材料，有助于延長電纜的使用壽命。由于電纜的能源損耗與其長度有密切的關(guān)系，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)電纜溝、電纜橋架走向進(jìn)行優(yōu)化，盡量采取“直線鋪設(shè)”的原則，通過減少電纜的額外長度控制能源損耗，還可通過合理選擇截面積，適當(dāng)減少電纜來減少額外的損耗。

2.3 電氣控制設(shè)備的設(shè)置

在我國對(duì)污水處理廠進(jìn)行電氣系統(tǒng)的設(shè)置方面，常用的方法有2種：①在污水處理現(xiàn)場對(duì)電氣控制設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)置，這種方法比較靈活，可以隨時(shí)調(diào)整，且可以對(duì)控制箱內(nèi)的各種元件進(jìn)行相應(yīng)的布置，方便工作人員的檢查和維修。但這個(gè)方法的缺點(diǎn)是會(huì)造成整個(gè)控制系統(tǒng)缺乏整體性，甚至?xí)霈F(xiàn)幾個(gè)控制室之間沒有完成關(guān)聯(lián)；②對(duì)所有的控制設(shè)備進(jìn)行集中設(shè)置，這樣有利于自控系統(tǒng)的構(gòu)建和運(yùn)行，也有利于設(shè)備的相互聯(lián)接和管理，檢查和維修的難度也會(huì)大幅度降低，但這種方法會(huì)使設(shè)備過于集中，出現(xiàn)故障時(shí)，很有可能造成整個(gè)污水處理系統(tǒng)癱瘓。在進(jìn)行相關(guān)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，綜合以上兩種設(shè)置方法，較常規(guī)的選擇是集中設(shè)置法。這種方法雖然也有一定的弊端，但是可以在很大程度上減少電纜的使用量，且方便集中管理，其優(yōu)勢更值得在污水處理廠的電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化中加以利用。

2.4 接地設(shè)備的設(shè)置問題

由于污水處理廠本身處于污水環(huán)境中，為了保證相關(guān)電氣設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一般都需對(duì)這些設(shè)備做一個(gè)電位連接，從優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，應(yīng)對(duì)電位連接采取明設(shè)的方法。原因是明設(shè)方式不僅能保證接地線路的安全性和可靠性，還可以有效降低維修的難度。

3 結(jié)束語

污水處理廠的電氣系統(tǒng)是維持工廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，在城市建設(shè)快速發(fā)展的今天，改善污水處理廠的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化其污水處理功能，對(duì)保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)水平有著重要的意義。

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〔編輯：張思楠〕