王元峰 陜西水環(huán)境工程勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院

當(dāng)前我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平正處于飛速發(fā)展階段，對(duì)于能源的消耗越來越多，對(duì)能源的不科學(xué)使用，使得能源遭到了大量浪費(fèi)。在自來水廠當(dāng)中，由于不科學(xué)的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與電力資源使用，會(huì)消耗大量的電力資源?，F(xiàn)如今，人們對(duì)智能化建設(shè)愈發(fā)關(guān)注，同時(shí)也希望通過更好地節(jié)能技術(shù)來降低自來水廠的能耗，節(jié)約電力資源。

一、電氣節(jié)能設(shè)計(jì)意義

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，節(jié)能減排工作是尤為關(guān)鍵的，并且政府有關(guān)部門也制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)以及制度，推動(dòng)了節(jié)能減排工作的完善，同時(shí)也讓環(huán)保工作成為了各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的核心。以電氣設(shè)備運(yùn)行角度來看，一旦電氣設(shè)備在超負(fù)荷或者滿負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，就容易出現(xiàn)一些故障問題，進(jìn)而提升出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的概率，所以，保證節(jié)能降耗工作質(zhì)量的不斷提升是十分有必要的。

自來水廠的不斷發(fā)展，為我國(guó)的水利資源提供了很大的支持。水利資源作為可再生資源，自來水廠讓水利資源有了新的發(fā)展方向，所以，自來水廠的建設(shè)數(shù)量也越來越多。通過先進(jìn)的電機(jī)節(jié)能技術(shù)，能夠確保自來水廠的設(shè)備運(yùn)行問題得到解決，同時(shí)提升設(shè)備運(yùn)行的安全性，增強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)控制程度，降低用電能耗。通過電氣節(jié)能技術(shù)開展進(jìn)行自來水廠電力系統(tǒng)的優(yōu)化與建設(shè)，都能夠提升自來水廠的整體節(jié)能效果。

二、自來水廠電氣節(jié)能方法研究

（一）合理選擇和應(yīng)用變壓器

在選擇變壓器的過程中，需要針對(duì)下面幾點(diǎn)進(jìn)行：①變壓器的材料：為了進(jìn)一步貫徹節(jié)約環(huán)保的原則，針對(duì)變壓器的材料必須要進(jìn)行優(yōu)化選擇。利用硅鋼片、銅片以及絕緣材料組合而成的變壓器，能夠確保變壓器功能性的同時(shí)使變壓器有著優(yōu)秀的節(jié)能效果。②銅材料：在變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)當(dāng)中，銅作為導(dǎo)電性能十分出色的材料，可以在電線以及配電柜當(dāng)中取締硅材料，以此來減少變壓器空載運(yùn)行過程中電力資源的消耗，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的作用。③節(jié)能變壓器：隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，電氣市場(chǎng)當(dāng)中的也涌現(xiàn)出了很多節(jié)能變壓器，而在電氣工程設(shè)計(jì)工作中，需要對(duì)節(jié)能變壓器進(jìn)行優(yōu)先考慮。比如，市場(chǎng)當(dāng)中的S12與S13型號(hào)的節(jié)能變壓器既保留了普通變壓器的優(yōu)勢(shì)，還有著非常優(yōu)秀的節(jié)能效果，在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用的過程中需要保證接線方式的合理性，以此來使節(jié)能變壓器充分發(fā)揮功用，還需要防止變壓器長(zhǎng)時(shí)間的超載運(yùn)行問題，以此來保證電力資源不會(huì)被浪費(fèi)，減少變壓器的磨損。④在對(duì)變壓器進(jìn)行配置時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合電力的實(shí)際情況來選擇合適的變壓器容量。一旦變壓器的容量過大就容易讓變壓器進(jìn)入輕載狀態(tài)，對(duì)電力資源造成浪費(fèi)。而如果變壓器容量過小，就會(huì)使變壓器處于長(zhǎng)時(shí)間的過載運(yùn)行，進(jìn)而引發(fā)故障。一般來說，在確定變壓器容量時(shí)，需要對(duì)擴(kuò)容以及過度損耗的問題進(jìn)行重點(diǎn)考慮，預(yù)留出電力冗余的空間，要選擇合理數(shù)量的變壓器。

（二）照明節(jié)能設(shè)計(jì)

對(duì)于自來水廠的節(jié)能設(shè)計(jì)來說，照明節(jié)能設(shè)計(jì)是其中的關(guān)鍵組成部分?，F(xiàn)階段隨著LED技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)增加LED燈具的應(yīng)用。在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)這些基礎(chǔ)設(shè)施的使用情況進(jìn)行研究，在應(yīng)用照明系統(tǒng)時(shí)，在不同區(qū)域配置相應(yīng)的系統(tǒng)，以此來擴(kuò)大建筑中照明節(jié)能的覆蓋范圍。在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，必須要確保室內(nèi)有著充分的正常光照，這就需要通過光照系統(tǒng)來滿足室內(nèi)光照的要求。施工人員需要對(duì)室內(nèi)的自然光照進(jìn)行合理計(jì)算，隨后結(jié)合實(shí)際情況來進(jìn)行光照系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，在這個(gè)過程中，必須要合理選擇照明燈具，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)照明燈具的環(huán)保性以及功能性進(jìn)行研究，以此來確保室內(nèi)具有充足光照的同時(shí)結(jié)合用戶的要求對(duì)光線的亮度進(jìn)行調(diào)整。通常情況下，在選擇節(jié)能照明設(shè)備的過程中，應(yīng)當(dāng)首選使用年限比較長(zhǎng)的燈具，同時(shí)需要選擇能耗更低的設(shè)備，進(jìn)而符合節(jié)能設(shè)計(jì)需求。

（三）變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行水廠建設(shè)時(shí)，需要利用具有較高用電負(fù)荷量的二級(jí)泵房，并在其測(cè)方的臨近位置處設(shè)立變配電間，將其視作水廠供電點(diǎn)的核心，并在變配電間中配置核定電壓為10kV的配電設(shè)備，如電力配電裝置及電力變壓器等。對(duì)于水廠而言，變配電間是開展低壓配電的最重要環(huán)節(jié)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)送水泵房用電裝置的合理化控制，還可以為絮凝沉淀池、砂濾池等多種不同電廠單體裝置提供充足的電力。10kV的配電系統(tǒng)一般借助單母線的形式實(shí)施分段接線處理，并在系統(tǒng)中間位置設(shè)置相應(yīng)的母聯(lián)開關(guān)，利用進(jìn)行開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)的形式在設(shè)備兩路之間實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電氣互鎖作用。如果設(shè)備處于運(yùn)轉(zhuǎn)階段，則需進(jìn)行母聯(lián)合閘，將備用電源切斷，由主電源承擔(dān)變壓器的正常工作，此時(shí)，兩路電源都可以實(shí)現(xiàn)完整的負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，并借助真空斷路器的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)于進(jìn)線和饋電流程的合理控制。至于低壓側(cè)，可以借助單母線分段的形式，通過母聯(lián)開關(guān)控制關(guān)節(jié)系統(tǒng)的分段運(yùn)行。對(duì)于水廠配電室而言，變配電間是其核心設(shè)備，可以結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際展開對(duì)于配電間的裝備，在加藥間、沖洗泵房及濃縮池等不同空間之中配備二級(jí)配電室，并在反沖洗泵房和加藥間、砂濾池等空間中設(shè)置二級(jí)負(fù)荷單體，借助兩路0.4kV的電源進(jìn)行供電，其中一個(gè)用作主電源，另一個(gè)則留作備用，并綜合利用自動(dòng)化或手動(dòng)的形式實(shí)現(xiàn)電源切換。

（四）水泵的節(jié)能措施

在我國(guó)自來水廠的發(fā)展過程中，應(yīng)用了不同類型的水泵。目前，自來水廠的水泵并沒有完全更新，因此對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造也是非常有必要的。在改造過程中需要結(jié)合工作實(shí)際情況來選擇葉輪，以此來提升水泵運(yùn)行效率。在水泵節(jié)能改造過程中，通過葉輪切削改造技術(shù)是最簡(jiǎn)單也是最為有效的手段，因此該項(xiàng)技術(shù)在自來水廠改造當(dāng)中得到了普遍應(yīng)用。在水廠改造過程中，不管是水泵的選型還是葉輪的切削改造，都需要結(jié)合供水管網(wǎng)的實(shí)際需求來進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)通過管網(wǎng)用水的平均流量以及平均壓力為參考來設(shè)計(jì)水泵的流量以及揚(yáng)程，并且需要保證大流量以及小流量?jī)蓚€(gè)工況點(diǎn)都在水泵的高效運(yùn)行區(qū)間范圍內(nèi)。通過對(duì)水泵的改造，能夠進(jìn)一步提升水泵的運(yùn)行效率，減少用電能耗，對(duì)于自來水廠來說是十分有效的節(jié)能措施。

水泵控制閥作為自來水廠泵房運(yùn)行機(jī)組當(dāng)中的關(guān)鍵組成部分，其效果是防止水泵停機(jī)時(shí)出現(xiàn)水錘，在停泵以后，避免出現(xiàn)水倒流以及機(jī)組高速運(yùn)轉(zhuǎn)的問題，對(duì)水泵的運(yùn)行機(jī)組進(jìn)行有效保護(hù)?，F(xiàn)階段在大部分水廠當(dāng)中，尤其是中、小型老水廠都會(huì)利用手動(dòng)控制閥，這種方式存在著許多問題，例如手動(dòng)控制閥無法在突然停電的情況下有效起到保護(hù)作用。還有電磁、電動(dòng)液壓控制裝置會(huì)出現(xiàn)故障，同時(shí)液壓裝置出現(xiàn)堵塞、泄漏現(xiàn)象也是不可避免的，這樣會(huì)對(duì)介質(zhì)傳播造成嚴(yán)重影響。因此更換過程中自動(dòng)控制的新型水利閥門是非常有必要的，這樣無需外接壓力就可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水泵控制閥的緩開和緩閉，這是非常有意義的。

（五）制冷設(shè)備的節(jié)能措施

首先，假設(shè)水廠制冷設(shè)備的總功率在200kW左右，每天工作十小時(shí)的話，一個(gè)月就需要在制冷設(shè)備上花費(fèi)4.5萬元左右。我國(guó)的早期空調(diào)能效比大約為2.2，現(xiàn)代空調(diào)的能效比已經(jīng)達(dá)到了2.79，因此，通過現(xiàn)代制冷設(shè)備可以解決25%左右的用電損耗，而自來水廠當(dāng)中的舊制冷設(shè)備大概在100kW左右，因此通過現(xiàn)代制冷設(shè)備可以節(jié)約20kW的功率。其次，空調(diào)制冷設(shè)備的關(guān)鍵就是對(duì)溫度進(jìn)行控制，同時(shí)需要恒定溫度。而溫度傳感器在長(zhǎng)期應(yīng)用以后就會(huì)造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題。因此，定期對(duì)溫度傳感器進(jìn)行檢測(cè)也是十分重要的，一旦發(fā)現(xiàn)問題就需要更換傳感器，以此來確保制冷設(shè)備可以對(duì)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確控制，不會(huì)過度消耗電能。最后，空調(diào)制冷設(shè)備對(duì)電能的節(jié)約，并不單單是由于產(chǎn)品問題，還與用戶的使用方式有著密切的聯(lián)系。所以，在實(shí)際應(yīng)用過程中可以將室內(nèi)溫度設(shè)高一些，通常將各科室的溫度設(shè)置到26℃為宜，同時(shí)應(yīng)當(dāng)在關(guān)機(jī)之后將電源關(guān)掉，這是由于空調(diào)在待機(jī)過程中也會(huì)消耗一定的電能。

（六）合理設(shè)計(jì)沉淀池排泥系統(tǒng)

在自來水廠的沉淀池排泥系統(tǒng)當(dāng)中，主要涵蓋了排泥閥以及排泥車兩個(gè)部分，排泥閥與排泥車在開展排泥工作的過程中都會(huì)造成一些不必要的排水，以此來產(chǎn)生電氣損耗。所以，對(duì)于沉淀池排泥系統(tǒng)的電氣節(jié)能來說，需要通過對(duì)排水量的科學(xué)調(diào)節(jié)來著手。首先，在通過排泥閥進(jìn)行定期排泥的過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合原水水質(zhì)的變化情況來制定排泥周期，應(yīng)當(dāng)盡可能的減少排泥總時(shí)間，并且對(duì)于開發(fā)時(shí)間的設(shè)定需要結(jié)合各沉淀池的特點(diǎn)來調(diào)整。其次，在對(duì)排泥車進(jìn)行控制的過程中，因?yàn)橛蛇M(jìn)水端至出水端沉積厚度逐漸減小是沉淀池的沉積規(guī)律，所以，需要結(jié)合實(shí)際情況來選擇最為合適的變速電機(jī)，讓排泥車在進(jìn)水端始終保持慢速行進(jìn)狀態(tài)，在出水端保持快速行進(jìn)狀態(tài)，以此來確保排泥效果的同時(shí)減少用電能耗。

三、結(jié)束語

城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，讓我國(guó)的自來水用量日益增多。為了更好適應(yīng)這一現(xiàn)狀，要求自來水廠積極展開對(duì)于電氣方案設(shè)計(jì)的優(yōu)化和改造，以促進(jìn)自來水廠生產(chǎn)效率提升，降低用電能耗，讓我國(guó)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求得到切實(shí)滿足，以此推動(dòng)我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程。