程銳雄 劉靜

中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司 湖北 武漢 430000

引言

在城鎮(zhèn)污水處理廠發(fā)展水平不斷提高的背景下，節(jié)能要求隨之提高，只有保證污水處理廠能夠在電氣設(shè)計(jì)方面達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，方能避免污水處理廠在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)電氣資源損耗量過(guò)大的問(wèn)題。因此污水處理廠應(yīng)該提高對(duì)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的重視程度，結(jié)合污水處理廠運(yùn)行情況，創(chuàng)建并不斷健全污水處理廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)方案，保證電氣設(shè)計(jì)節(jié)能優(yōu)化工作處于有據(jù)可依的狀態(tài)。

1 在城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)節(jié)能優(yōu)化工作的意義

雖然我國(guó)淡水儲(chǔ)量比較豐富，但是人均水資源量?jī)H僅占據(jù)世界平均水平的25%，為了能夠順利滿足人們對(duì)于水資源的需求，污水處理廠可以將水資源循環(huán)再利用作為發(fā)展目標(biāo)，積極開展電氣設(shè)計(jì)節(jié)能優(yōu)化工作，能夠在提高污水處理效率的基礎(chǔ)上提升節(jié)能效果。由于污水處理廠屬于能源密集型企業(yè)，能耗損失比較大、污水處理成本比較高，將會(huì)增加城鎮(zhèn)財(cái)政的負(fù)擔(dān)、壓力。為了促進(jìn)城鎮(zhèn)污水處理廠的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，應(yīng)該及時(shí)使用電氣設(shè)計(jì)節(jié)能優(yōu)化方式，便于快速處理污水處理廠存在的能耗過(guò)高問(wèn)題，確保污水處理廠可以處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

2 城鎮(zhèn)污水處理廠的電氣設(shè)計(jì)節(jié)能優(yōu)化方式

2.1 電氣系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化方式

在污水處理廠運(yùn)行期間開展電氣系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，應(yīng)該在完成供配電設(shè)計(jì)、變配電站選址設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上按照設(shè)計(jì)方案鋪設(shè)電纜線路，有序開展照明設(shè)計(jì)，不斷提高污水處理廠電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)效果，合理應(yīng)用節(jié)能降耗理念、低碳理念，即可在人工免疫算法的支持下建設(shè)污水處理系統(tǒng)，保證污水在經(jīng)過(guò)處理以后水質(zhì)能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，不斷提升變壓器工作效率、容量選配效率，在確保污水處理工作可以正常完成的同時(shí)，減少污水處理廠的能源損耗量。

2.2 變電器節(jié)能優(yōu)化方式

在進(jìn)行污水處理廠建設(shè)時(shí)，應(yīng)該按照規(guī)范要求盡量提升污水處理廠的節(jié)能效果，參照污水處理廠負(fù)荷要求、變壓器電能損耗情況選用合適型號(hào)的變壓器設(shè)備，能夠在提高變壓器節(jié)能效果的同時(shí)，防止變壓器在應(yīng)用過(guò)程中由于型號(hào)選擇不當(dāng)引發(fā)的運(yùn)行故障。首先，污水處理廠工作人員應(yīng)該按照實(shí)際運(yùn)行情況選擇合適的變壓器，盡量使用一些能耗損失比較低、能效比較高、噪聲比較小的變壓器設(shè)備。

其次，在應(yīng)用變壓器時(shí)，污水處理廠應(yīng)該盡量降低變壓器的運(yùn)行損耗量，在確定清楚變壓器的容量信息后，方可降低變壓器在運(yùn)行環(huán)節(jié)的損耗量，如果變壓器出現(xiàn)容量過(guò)大狀況時(shí)，會(huì)造成配電距離增多，會(huì)使變壓器的電力損耗量增多，變壓器負(fù)載量和能耗具有正相關(guān)關(guān)系，隨著變壓器負(fù)載率的升高，電耗損失比較大，因此污水處理廠應(yīng)該按照變壓器功能需求盡量將負(fù)載率提高到70%左右[1]。

污水處理廠應(yīng)該嚴(yán)格遵循校驗(yàn)結(jié)果、經(jīng)濟(jì)核算要求選擇變壓器容量，將污水處理廠的平均負(fù)荷率控制到高負(fù)載去，需要在經(jīng)濟(jì)區(qū)間范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)對(duì)變壓器平均負(fù)債率進(jìn)行比對(duì)分析，選擇適用性比較強(qiáng)的變壓器。除此以外，污水處理廠要你管管充分考慮變壓器的負(fù)載率、運(yùn)行數(shù)量，并以此為據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)好變壓器配備管理方案，在確保污水處理效果不會(huì)受到影響的同時(shí)，選用經(jīng)濟(jì)適用性比較高的配備方案。

2.3 照明設(shè)備優(yōu)化方式

對(duì)于污水處理廠而言，照明設(shè)備主要可以劃分為室外照明設(shè)備和室內(nèi)照明設(shè)備，室外照明設(shè)備主要是為廠內(nèi)工作人員、過(guò)路車輛提供路面照明功能。對(duì)比分析城市中心道路以及污水處理廠道路可以發(fā)現(xiàn)，污水處理廠道路寬度相對(duì)比較小，夜間車輛通行數(shù)量相對(duì)比較少，為了能夠進(jìn)一步減少照明系統(tǒng)的能量損耗，污水處理廠可以在道路照明設(shè)計(jì)方面運(yùn)用一些處在3.5~5m的庭院型路燈，在控制照明設(shè)備的時(shí)候，綜合運(yùn)用人工控制方式、自動(dòng)控制方式，爭(zhēng)取在切實(shí)滿足室外環(huán)境照明要求的基礎(chǔ)上，減少污水處理廠在室外道路照明方面造成的電能損耗。

城鎮(zhèn)污水處理廠建筑外側(cè)照明設(shè)施主要用于為夜間巡視人員提供照明功能，這類照明燈具一般會(huì)被直接布置在建筑外墻位置、人員通行位置，在布置城鎮(zhèn)污水處理廠建筑外側(cè)照明系統(tǒng)的時(shí)候，污水處理廠需要將其和道路照明系統(tǒng)融合在一起，盡量降低光源布置數(shù)量。在設(shè)計(jì)建筑外部照明管理體系時(shí)，為了能夠達(dá)到提升電能節(jié)省量的目的，應(yīng)該配置獨(dú)立的開關(guān)設(shè)備，方便巡檢人員在展開巡檢工作之前開啟系統(tǒng)，在巡檢工作結(jié)束后及時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)，減少由于系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間維持在工作狀態(tài)造成電能損耗量增多。

對(duì)于城鎮(zhèn)污水處理廠而言，建筑室內(nèi)照明區(qū)域主要包括辦公區(qū)域、配電室以及值班室，在建設(shè)照明系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該充分考慮污水處理廠室內(nèi)各個(gè)區(qū)域具有的功能特點(diǎn)，使用一對(duì)一方式、一對(duì)多方式，爭(zhēng)取在切實(shí)滿足人們對(duì)于照明光源需求的基礎(chǔ)上，避免電能產(chǎn)生不必要的浪費(fèi)。在污水處理廠內(nèi)部通道、走廊位置安裝照明設(shè)備時(shí)，可以采取聲控方式、紅外線延遲開關(guān)設(shè)計(jì)方式，即可在有人經(jīng)過(guò)時(shí)開燈、無(wú)人經(jīng)過(guò)時(shí)關(guān)燈，能夠有效提升照明設(shè)備的節(jié)能效果。

2.4 配電線路優(yōu)化方式

在污水處理廠運(yùn)行期間，為了降低污水中污染物所占比例，需要使用很多工藝設(shè)備，通過(guò)在每個(gè)工藝設(shè)備上應(yīng)用供電電纜能夠保證工藝設(shè)備處于安全可靠運(yùn)行狀態(tài)，但是這種線路設(shè)計(jì)方式會(huì)導(dǎo)致污水處理廠配電電纜設(shè)置數(shù)值過(guò)多，且每條電纜線在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)形成電磁損耗、電熱損耗，將會(huì)造成電磁浪費(fèi)、電熱浪費(fèi)現(xiàn)象。

因此污水處理廠應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)一些配電線路優(yōu)化方式，通過(guò)減少電纜的電阻值，能夠進(jìn)一步減少污水處理廠產(chǎn)生的線路電耗，因此工作人員需要盡量減少電纜導(dǎo)體的電阻率、增加電纜導(dǎo)體橫截面積、減少導(dǎo)體長(zhǎng)度。

2.5 無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化方式

污水處理廠聚集了很多感應(yīng)負(fù)載，電動(dòng)機(jī)、變壓器設(shè)備應(yīng)用數(shù)量相對(duì)比較多，在展開污水處理工作時(shí)，如果并未加強(qiáng)對(duì)功率因數(shù)的控制，將會(huì)造成設(shè)備在運(yùn)行期間會(huì)產(chǎn)生比較多的無(wú)功損耗。

為了盡可能減少設(shè)備運(yùn)行環(huán)節(jié)形成的無(wú)功損耗，污水處理廠應(yīng)該盡量提高設(shè)備的功率因數(shù)，使功率因數(shù)處于高于0.94的狀態(tài)，能夠在減少無(wú)功損耗量的基礎(chǔ)上，提前優(yōu)化電纜的截面面積、變壓器容量，從而順利實(shí)現(xiàn)減少電氣能耗損失的目標(biāo)[2]。在進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償工作時(shí)，陳真污水處理廠一般會(huì)選擇使用就地補(bǔ)償方式或者是集中補(bǔ)償方式，不斷提升公路因數(shù)。首先，污水處理廠會(huì)在低壓母線位置上安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，如果污水處理廠中存在功率比較大的高壓電機(jī)或者是紫外線消毒設(shè)備時(shí)，應(yīng)該及時(shí)采取就地補(bǔ)償方式，不斷減少電氣設(shè)備的能耗損失，能夠起到優(yōu)化電氣設(shè)計(jì)的作用。

2.6 電動(dòng)設(shè)備優(yōu)化方式

在動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)能夠直接將電能順利轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，此時(shí)這種設(shè)備已經(jīng)被廣泛運(yùn)用在很多行業(yè)，現(xiàn)在污水處理廠在運(yùn)行期間需要開展污水轉(zhuǎn)移工作，污水?dāng)嚢韫ぷ?，電?dòng)機(jī)屬于必不可少的設(shè)備，現(xiàn)在很多污水處理廠應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)設(shè)備屬于籠型交流電動(dòng)機(jī)，這類電動(dòng)機(jī)在應(yīng)用期間的能耗損失相對(duì)比較高、功率因數(shù)相對(duì)比較低，為了能夠減少電動(dòng)機(jī)在應(yīng)用期間的能耗損失，需要及時(shí)對(duì)污水處理廠的電氣設(shè)備展開節(jié)能設(shè)計(jì)工作。

污水處理廠管理人員應(yīng)該盡量使用一些效能比較高的電機(jī)設(shè)備，這種電機(jī)設(shè)備應(yīng)用時(shí)的能耗損失一般能夠比普通電機(jī)低處出25%，在運(yùn)行效率方面會(huì)比普通電機(jī)高出5%，公路因數(shù)明顯高于普通電機(jī)設(shè)備。因此城鎮(zhèn)污水處理廠通過(guò)使用高效能電機(jī)，能夠有效減少污水處理廠的電氣設(shè)備能耗損失。為了確保電機(jī)功率符合城鎮(zhèn)污水處理廠應(yīng)用需要，應(yīng)該在電機(jī)應(yīng)用過(guò)程中，選擇功率負(fù)載符合要求的電機(jī)，能夠避免由于功率選擇不當(dāng)影響污水處理廠污水處理工作的正常進(jìn)行。在電機(jī)應(yīng)用時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間處在運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)可以采取降壓控制方式減少電機(jī)能耗損失。有助于減少污水處理廠的電機(jī)能耗損失[3]。

2.7 供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方式

為了保證污水處理廠處于正常運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)該盡量提升供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全可靠性，在保證供配電可靠性的基礎(chǔ)上，盡量提升供配電系統(tǒng)的節(jié)能效果。在設(shè)計(jì)變配電間時(shí)，應(yīng)該將其設(shè)計(jì)在污水處理廠供配電系統(tǒng)負(fù)荷中心附近位置，能夠在降低變壓級(jí)數(shù)的基礎(chǔ)上減少供電半徑。

相關(guān)工作人員在開展污水處理廠電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化工作時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)考慮污水廠總平面布置方式、負(fù)荷分布情況，在鼓風(fēng)機(jī)房上建設(shè)變配電間，在變配電間設(shè)置高壓配電室以及低壓配電室，保證配電設(shè)備能夠正常進(jìn)行操作、搬運(yùn)工作、檢修工作，工作人員應(yīng)該通過(guò)巡視檢查，嚴(yán)加管理電纜的進(jìn)出情況，提前預(yù)留高低壓柜，即可保證供配電系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。污水處理廠應(yīng)該在供配電系統(tǒng)中使用單母線分段接線方式，在設(shè)置好母聯(lián)自投裝置時(shí)，使用手動(dòng)合閘方式，在進(jìn)線和母聯(lián)自投裝置之間設(shè)置電氣聯(lián)鎖、機(jī)械連鎖，使用放射式配電管理方式，運(yùn)用放射式配電方式、樹干式配電方式，確保配電級(jí)數(shù)不會(huì)高于三級(jí)。

如果污水處理廠使用高壓供電方式、高壓計(jì)量方式，在廠區(qū)照明位置單獨(dú)裝表進(jìn)行計(jì)量計(jì)費(fèi)工作，在高壓母線上若是并未設(shè)置電容補(bǔ)償設(shè)備，即可在母線側(cè)裝武功補(bǔ)償電容器，結(jié)合功率因數(shù)變動(dòng)情況自動(dòng)化管理電容器投切情況，能夠?qū)⑽鬯幚韽S供配電系統(tǒng)功率因數(shù)控制到不小于0.95的狀態(tài)。通過(guò)適當(dāng)提升電機(jī)設(shè)備的功率因數(shù)，能夠在降低線路損耗量的基礎(chǔ)上，降低變壓器銅損以及電壓損耗量，有助于進(jìn)一步提升配電設(shè)備的供電管理能力。

3 提升污水處理廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)效果的方式

3.1 盡量提升能源的實(shí)際利用率

在污水處理廠進(jìn)行節(jié)能管理時(shí)，應(yīng)該盡量提升能源的實(shí)際利用率，通過(guò)不斷優(yōu)化調(diào)整電氣工業(yè)管理流程，盡量提升污水處理廠運(yùn)行管理工作實(shí)施的規(guī)范性，爭(zhēng)取從根源上加強(qiáng)能源消耗量控制。通過(guò)使用一些能效比較高的水泵機(jī)組，將變頻調(diào)數(shù)技術(shù)合理運(yùn)用在水泵機(jī)組管理中，即可在提升污水處理工作自動(dòng)控制效果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升電能實(shí)際利用率[4]。

3.2 降低電能傳輸損失

配電線路在電流流經(jīng)時(shí)會(huì)形成一定的電能損耗量，主要會(huì)受到導(dǎo)體自身材料質(zhì)量、截面積產(chǎn)生的影響，在污水處理廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)方面，減少線損能夠在保證用電安全的基礎(chǔ)上提高污水處理廠供電工作的安全可靠性，因此污水處理廠應(yīng)該盡量縮短配電線路的間隔距離，盡量提升布局設(shè)計(jì)合理性，使用一些導(dǎo)電率相對(duì)比較高的銅導(dǎo)體，提前選擇好導(dǎo)體截面面積，能夠在一定程度上降低電能傳輸損失。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行過(guò)程中，需要使用的電機(jī)設(shè)備數(shù)量比較多，如果不及時(shí)加強(qiáng)能耗控制，將會(huì)在污水處理工作實(shí)施過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)大的資源浪費(fèi)問(wèn)題。因此污水處理廠應(yīng)該結(jié)合具體情況設(shè)計(jì)電動(dòng)設(shè)備優(yōu)化方式、無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化方式、配電線路優(yōu)化方式、照明設(shè)備優(yōu)化方式、變電器節(jié)能優(yōu)化方式、電氣系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化方式，從而不斷提高污水處理廠的電氣設(shè)計(jì)節(jié)能效果。