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浅谈城市生活污水处理厂电气与自控设计

发表时间：2020/10/13 来源：《基层建设》2020年第19期作者：钮明明1 孙真真2

[导读] 摘要：近年来，我国的城市化进程有了很大进展，城市生活污水处理工作也越来越受到重视。

        身份证号1：41112319880819xxxx 河南省郑州市 450000
        身份证号2：41042319890714xxxx 河南省平顶山 477600
        摘要：近年来，我国的城市化进程有了很大进展，城市生活污水处理工作也越来越受到重视。如何加强污水处理，避免污水的排放对生活环境造成污染，已然成为民众的重点关注问题。作为城市污水处理的主要场所，通过电气与自控的科学设计，可进一步提升污水处理质量与效率。基于此，本文以电气自控系统设计方案的分析入手，探讨并总结现阶段污水处理中智慧排水的应用，以期为城市环保工作开展贡献助力。
        关键词：污水处理厂；自控设计；智慧排水；设计方案
        引言
        随着污水处理厂的大规模建设，工艺流程的不断更新，电气设计部分显得尤为重要，在遵守基本规范、保证设备运行安全的同时，也要特别重视节能环保的设计理念。各个企业以及单位在生产发展过程中，都应该将节能降耗理念充分融入在内。污水处理厂是一个能耗密集型的企业，因此，更应该重视节能降耗。从当前的实际发展情况来看，部分污水处理厂由于电气设计不合理，而且也没有开展节能措施，导致在对污水进行处理的过程中会消耗大量的资源和能源，严重影响了污水处理厂的处理质量。
        1加强污水处理工程中电气节能的必要性分析
        在污水处理工程能耗组成中，电气能耗是其中的重要组成部分，有必要加强污水处理工程中电气节能设计，进一步降低污水处理工程的能耗，以最小的资源消耗成本获得最大的污水处理收益，在有效改善我国水污染环境问题的同时，降低能源损耗，提升污水处理经济效益，推动社会经济实现绿色可持续发展。
        2污水处理厂电气设计优化分析
        2.1变压器节能设计
        变压器是污水处理厂电气系统中的重要设备，也是能源耗损较大的电气设备之一。变压器的整体结构主要由2种部件构成：铜质部件和铁质部件，其损耗特点主要表现在以下几个方面：（1）在负荷电流的影响下，变压器铜部件会在一定程度上损耗负荷电流，并且变压器的铜损耗与负荷电流成正比；（2）铁质部件的损耗，如铁芯带来的铁耗损等与负荷电流不存在比例关系。为了缓解污水处理厂的能源耗损问题，需要对其进行电气设计优化，在变压器方面常选用节能变压器代替原有变压器。节能变压器是指在空载状态下，负载损耗较低的变压器，在污水处理厂电气设计优化工作中，节能变压器的应用更好地发挥了系统的优化效能。现阶段，我国大多数污水处理厂采用干式变压器，其具有方便维护的优势。但是，与油浸式变压器相比，干式变压器具有空载和负载耗损大、承受过载能力差、造价高等缺陷，因此，油浸式变压器是优化设计中的重要选择之一。随着科学技术的不断进步与更新，油浸变压器已逐渐升级至S14、S13、S11等。与S9同容量变压器相比，国内生产的S14-M•RL立体卷铁芯油浸式变压器具有更节能的优势，主要表现为：空载损耗下降约54%、空载电流下降约89%、负载损耗下降约15%，并且还在一定程度上降低了污水厂的投资成本和年运行成本，即S14-M•RL立体卷铁芯油浸式变压器采用的立体卷铁芯工艺，相较于叠片结构，该变压器减少了硅钢片及铜的用量，相应的损耗值、成本降低。
        2.2做好供配电系统的合理设计
        为有效降低供配电系统变压器的损耗，还应结合实际，合理选择变压器的类型，比如，可以选择SCB-H15型非晶合金干式变压器，通过应用该系列变压器，能够有效降低自身运行时的空载损耗。

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同时，在进行变压器容量选择时，应尽量使其负荷率控制在75%左右；此外，还应对变压器经济运行方式进行充分的考虑，在季节性负荷比较集中的情况下，设置专用的变压器，从而确保变压器始终保持一个良好负荷状态，避免超载或空载运行，既能够保证配电系统安全，又能有效降低能耗。在供配电系统设计中，做好功率因数补偿，加强谐波治理对于整体能耗降低也有着较为积极的作用。为了降低无功损耗，应注意选择合理的电动机、灯具启动器等，在采取上述措施后，如果功率因数仍然较低，应采用并联电力电容器，为供配电系统做好无功补偿。在具体补偿方式上，针对容量较大的稳定负载，可以采用就地补偿，而其他负荷可以选择变配电室进行集中补偿。当线路受谐波影响比较大时，可以选择在线路上，串联一些电抗器，有效减少谐波影响。与此同时，一些高次谐波还会增加供配电系统的无功功率，且对系统整体稳定性带来不利的影响，而之所以会产生高次谐波，主要是因为受非线性负荷影响，比如，系统中包含的一些电力电子设备等，因此，为有效解决这一问题，可以在设计阶段，针对超出用电设备谐波限值的线路，集中开展谐波治理。比如，在污水处理厂自控系统中便有很多对谐波敏感的设备，因此，可选择在主干线位置处，设置专门的电源滤波器。此外，还可以从接地措施入手，在污水处理厂内选择TN—S型接地型式，从而能够有效减少谐波对电网的影响。
        2.3正确选择和应用电缆
        污水处理厂在对电缆进行选择的过程中，一定要将经济性充分融入在内，如果污水处理厂盲目地选择一些价格较为昂贵的电缆，不仅会增加企业的生产投入成本，同时，电缆的能耗也会非常大。如今在对电气进行设计的过程中，应该将经济性和节能性进行高效的结合，并且充分考虑当前的实际发展情况，对电路进行合理的铺设。由于在进行铺设的过程中，负荷要求会有所不同，因此，需要选择不同的材料，通过这样的方式，既能够有效降低材料的损耗，同时，还能帮助污水处理厂降低成本投入。在对电缆进行选择的过程中，还应该将技术性充分融入在内，电缆的电阻和线路的长度成正比的关系，但是，却与电缆的横截面积呈现出反比的关系，因此，为了能够更好地对电缆的总长度进行缩小，则可以适当地缩小电气设备的总体布局，同时，还可以在条件允许的情况下尽可能地增大横截面积，通过这样的方式，能够使得电阻始终保持在一个较小的范围内，进而更好地减少能耗。
        2.4预警与故障排除
        依托于传感器的应用进行设备运行监测，第一时间发现存在的老化、破旧问题，通过提前预警的方式来及时排除隐患，避免设备故障影响污水处理厂运行稳定性。同时，融合应用云计算、物联网、计算机等技术，立足于智慧污水角度，进行智能化、科学化安全污水处理方案的制定，进一步提升故障维修效果，避免因人为失误而影响到设备故障维修质量。
        2.5照明系统的节能设计
        在对电气进行节能设计的过程中，要充分重视照明系统的节能设计，因为照明系统在整个电气系统中占有十分重要的地位，如果能够对照明系统进行科学有效的节能设计，则能大大减少污水处理厂的电能损耗问题。在对照明设备进行设计的过程中，可以采用感应控制的方式，通过这样的方式，既能够有效解决电力能源的损耗问题，同时，还能使得照明系统变得更加智能化。除此之外，在对照明的灯具进行选择的过程中，应该尽可能选择LED灯，因为LED灯的节能性非常好，应该得到广泛的利用。
        结语
        综上所述，污水处理厂的发展情况对于我国的总体发展有着十分重要的影响，要想促进污水处理厂的可持续性发展，必须做好电气设计，并且将节能理念充分融入在内，采用科学合理的节能措施来减少污水处理厂在运行过程中的电能损耗，这样不仅能够减少企业的生产投入成本，同时，还能促进污水处理厂得到更好的发展。
        参考文献
        [1]谢阳，王旭.污水处理厂电气自控系统的运用与技术分析[J].工程技术研究，2019（8）:201-202.
        [2]黄博旭.大型污水处理厂自动化系统的设计与应用分析[J].智能城市，2016，2（03）:135-137.
        [3]单良.某污水处理厂自控系统设计浅析[J].电子技术与软件工程，2013，000（023）:263-264.