變頻節(jié)能技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用
馮東升， 張智華， 張金輝
（上海電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心有限公司，上海200063）
摘要：介紹了變頻常能技術(shù)在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用，闡述r變頻節(jié)能技術(shù)的節(jié)能原理。實(shí)際應(yīng)用表明，該技術(shù)具有先進(jìn)、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，在電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速；節(jié)能；污水處理；曝氣風(fēng)機(jī)
中圖分類號(hào)tm 921. 5l文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a文章編號(hào)：1673-6540(2010)07-0060-04
0 引 言
污水處理是高能耗行業(yè)之一，高能耗造成了污水處理設(shè)施成本高，同時(shí)也一定程度上加劇r我國現(xiàn)階段的能源危機(jī)。發(fā)達(dá)國家在污水處理節(jié)能降耗方面進(jìn)行了很多研究和實(shí)踐，而國內(nèi)污水處理行業(yè)目前側(cè)重在設(shè)施建設(shè)上，對(duì)于污水處理的節(jié)能降耗及優(yōu)化還未進(jìn)行系統(tǒng)的研究，但國內(nèi)的需要使得大批污水處理廠已經(jīng)建成投入運(yùn)營。因此，污水處理的節(jié)能降耗已成力行業(yè)亟需解決的問題之一。
本文通過應(yīng)用交流變頻節(jié)能技術(shù)對(duì)實(shí)際某工程應(yīng)用中的污水處理工藝的鼓風(fēng)機(jī)、進(jìn)水泵等工藝設(shè)備進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。該技術(shù)使各系統(tǒng)風(fēng)量、水流量等負(fù)荷工況參數(shù)按負(fù)荷情況得到適時(shí)調(diào)節(jié)，不但能改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，達(dá)到閥門、風(fēng)門節(jié)／回流調(diào)節(jié)等落后調(diào)節(jié)方式所不能相比的調(diào)節(jié)性能，更能節(jié)省大量電能。
1 變頻控制節(jié)能原理分析
污水處理中有較多的風(fēng)機(jī)和水泵類負(fù)載。變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載上的應(yīng)用具有顯著的節(jié)能效果，并且具有無沖擊起動(dòng)和軟停機(jī)的優(yōu)良控制特性。因此，變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)、水泵的控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
1.1變頻調(diào)速的原理
交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為
由式(1)可知，異步電動(dòng)機(jī)的供電頻率，與電機(jī)的轉(zhuǎn)速n呈線性關(guān)系。三相交流電動(dòng)機(jī)磁通與轉(zhuǎn)矩也是關(guān)鍵指標(biāo)，決定于供電電壓和頻率的比值u/f因此，在電機(jī)的調(diào)速過程中，既要調(diào)節(jié)供電頻率，同時(shí)還要調(diào)節(jié)供電電壓。
1.2節(jié)能原理
風(fēng)機(jī)、水泵都是典型的平方減轉(zhuǎn)矩負(fù)載，下面以風(fēng)機(jī)的工作特性來分析節(jié)能原理。
風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)軸功率pw與其流量q、風(fēng)壓p之間的關(guān)系如下：
當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n1、n2時(shí)，流量由q1變化到q2，此時(shí)q、p、pw。相對(duì)于轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下：
由式(3)~(5)可看出，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速即可調(diào)節(jié)流量，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的2次方成正比，風(fēng)機(jī)軸功率（功率輸出）與轉(zhuǎn)速的3次方成正比。從理論上講，速度降低百分之10時(shí)會(huì)帶來約百分之30的功率下降，由于功率的大幅度降低，可獲得顯著的節(jié)能效果。調(diào)速后與調(diào)速前的功率理論比值如表1所示。
圖l(a)顯示了風(fēng)機(jī)壓力與流量的關(guān)系曲線，圖l(b)為轉(zhuǎn)矩與電機(jī)速度的關(guān)系曲線，從中可以看出：當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，改變風(fēng)機(jī)的性能曲線，使風(fēng)機(jī)滿足工藝要求。
2 變頻節(jié)能技木的應(yīng)用
2.1實(shí)例分析
污水處理的一般過程為污水先進(jìn)入提升泵站，然后依次通過曝氣沉砂、氧化溝、二沉池，把水和污泥****分離，處理過的水打到排污口。其簡(jiǎn)單的示意圖如圖2所示。
某污水處理廠，根據(jù)廠區(qū)實(shí)際工況，首先用2臺(tái)90 kw和l臺(tái)37 kw的污水提升泵將污水提升到8m的高度，進(jìn)行污水處理；曝氣池采用3臺(tái)200 kw的單級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)通過進(jìn) |
