摘要(yào)
：文章(zhāng)主(zhǔ)要(yào)研(yán)究汙水處(chǔ)理(lǐ)廠的電(diàn)氣節(jié)能(néng)設(shè)計。針對汙(wū)水(shuǐ)處(chǔ)理廠實(shí)際運(yùn)行中(zhōng)耗(hào)電(diàn)量(liáng)高的(dí)問(wèn)題，需(xū)要(yào)從(cóng)用電(diàn)設(shè)備選型，配電回路設計，智(zhì)慧(huì)水廠建設等方麵(miàn)進行(háng)節能設計(jì)。通(tōng)過在工程實際中(zhōng)的應(yīng)用(yòng)，證明了相(xiāng)關設計的可(kě)靠性與(yǔ)有(yǒu)效性。

關(guān)鍵(jiàn)詞
：汙(wū)水處(chǔ)理廠；電氣設(shè)計(jì)；節能設計；數(shù)字(zì)化；智慧水廠

0引(yǐn)言

汙(wū)水處理(lǐ)廠(chǎng)是(shì)城(chéng)鎮汙(wū)水(shuǐ)處理及(jí)資(zī)源化利用的主要(yào)場所，處(chǔ)理產(chǎn)生的汙泥(ní)等(děng)可(kě)以作(zuò)為(wéi)生物發(fā)電(diàn)的(dí)燃料(liào)，汙水(shuǐ)處(chǔ)理(lǐ)廠的建(jiàn)設(shè)對改善(shàn)城鎮(zhèn)人居環境，加(jiā)快文明(míng)建設(shè)具有(yǒu)重要(yào)意義(yì)。但(dàn)是(shì)，汙(wū)水處理也是一項高(gāo)耗(hào)能(néng)產(chǎn)業，其中電能(néng)消耗(hào)占很(hěn)大的比(bǐ)例，因(yīn)此(cǐ)，加強(qiáng)汙水處理廠電(diàn)氣節(jié)能(néng)設計對汙(wū)水處(chǔ)理廠(chǎng)的(dí)節能減排(pái)至關(guān)重要。

1，研(yán)究背景(jǐng)

2021年(nián)6月，國家印發(fā)《“十(shí)四五(wǔ)"城鎮汙水處理及(jí)資源化利用(yòng)發展規劃》，指(zhǐ)出(chū)“十(shí)四(sì)五(wǔ)"期(qī)間，我(wǒ)國要(yào)基本消除城市建成(chéng)區(qū)生(shēng)活汙(wū)水直(zhí)排口(kǒu)和收集(jí)處理(lǐ)設(shè)施空白(bái)區(qū)，要新增汙水(shuǐ)處理能(néng)力(lì)2.000×107m3/d。到2025年(nián)，全(quán)國城(chéng)市(shì)的生活(huó)汙水(shuǐ)集(jí)中(zhōng)收(shōu)集率(shuài)要力(lì)爭(zhēng)達到70%。2019—2020年我國(guó)汙(wū)水(shuǐ)處理情況如表(biǎo)1所示。

2，汙水處(chǔ)理(lǐ)廠(chǎng)的(dí)能(néng)耗(hào)特點(diǎn)

汙水(shuǐ)處理廠的消耗主要集(jí)中在(zài)電力，藥物，燃料(liào)等方麵(miàn)，電(diàn)能(néng)在汙水處理廠(chǎng)總能耗的(dí)占比超過70%。同(tóng)時(shí)，在汙水(shuǐ)處理廠投資(zī)中，電氣(qì)部分(fēn)投資占比為(wéi)12%左右(yòu)。因此(cǐ)，加強汙水處理廠(chǎng)的電氣(qì)節(jié)能設(shè)計對汙(wū)水(shuǐ)處理廠減少能耗與投(tóu)資具有(yǒu)重要(yào)意(yì)義(yì)。

在汙(wū)水(shuǐ)處理廠中需(xū)要用(yòng)到(dào)大(dà)量的用(yòng)電設(shè)備(bèi)，如(rú)在(zài)預(yù)處理係(xì)統中(zhōng)需(xū)要用(yòng)到排汙泵(bèng)，閘門(mén)，除汙機等，在(zài)沉(chén)澱(diàn)池中需(xū)要用到攪拌機(jī)，提(tí)升(shēng)泵，排(pái)泥機(jī)等，在(zài)汙(wū)泥處理(lǐ)係(xì)統(tǒng)中需(xū)要(yào)用到(dào)壓榨泵，清(qīng)洗泵，螺(luó)杆(gān)泵(bèng)等，這(zhè)些用電(diàn)設備需要(yào)消耗大(dà)量電能。此外，紫外消毒(dú)，照明，除臭等(děng)係統也(yě)需(xū)要消耗(hào)大量的(dí)電能。根(gēn)據(jù)《城市(shì)汙水(shuǐ)處(chǔ)理工程項目(mù)建設(shè)標準》的有(yǒu)關規定(dìng)，達(dá)到B排放標(biāo)準的汙(wū)水處(chǔ)理(lǐ)廠(chǎng)處理(lǐ)每(měi)立方米(mǐ)汙(wū)水的(dí)電(diàn)耗(hào)是(shì)0.15～0.28kW·h，達到A排放標(biāo)準的汙水處(chǔ)理廠處(chǔ)理每立(lì)方(fāng)米汙(wū)水的電(diàn)耗是(shì)0.28～0.4kW·h。

在(zài)汙水處理廠的(dí)電(diàn)氣(qì)設計中，節能優化(huà)需要(yào)考(kǎo)慮(lǜ)的(dí)問題。在(zài)節(jié)能設(shè)計前，需(xū)要(yào)針(zhēn)對《城市汙水處(chǔ)理工程(chéng)項目建(jiàn)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》中汙水處理廠電耗的“硬(yìng)指(zhǐ)標(biāo)"，分(fēn)析(xī)汙水處(chǔ)理(lǐ)廠的(dí)能耗特(tè)點。汙(wū)水處(chǔ)理(lǐ)廠中的工(gōng)藝處理單元大(dà)致(zhì)可以分為預(yù)處理單元(yuán)，生化(huà)處理單(dān)元和汙泥處理(lǐ)單(dān)元(yuán)，如(rú)圖1所(suǒ)示(shì)。其中，預處(chǔ)理單(dān)元中一般(bān)會(huì)有多台(tái)大(dà)功率(shuài)水(shuǐ)泵；生化(huà)處理(lǐ)單元的(dí)電能消耗(hào)一般達到整(zhěng)廠工藝設備(bèi)電能消耗的50%～70%，而生(shēng)化處理單元中(zhōng)的曝氣處(chǔ)理能耗又(yòu)在(zài)其中(zhōng)占(zhān)很(hěn)大比(bǐ)例(lì)，因(yīn)為(wéi)曝氣(qì)處理(lǐ)的(dí)用(yòng)電(diàn)設(shè)備主要是鼓(gǔ)風機等。由此(cǐ)可見(jiàn)，汙水(shuǐ)處理(lǐ)廠的(dí)電能消(xiāo)耗分布(bù)相對(duì)集中(zhōng)，呈(chéng)現(xiàn)“大(dà)集(jí)中，小分散"的(dí)特點。

3，汙水處(chǔ)理(lǐ)廠的電(diàn)氣(qì)節(jié)能設計

汙水處理廠中(zhōng)有大量的(dí)用(yòng)電設(shè)備(bèi)，包括鼓(gǔ)風機，泵，攪拌(bàn)器(qì)，照明(míng)設(shè)備等。作(zuò)為(wéi)設計(jì)人員，不僅(jǐn)要(yào)考慮用(yòng)電設備的配電(diàn)，選型與布局(jú)等問題，針(zhēn)對(duì)汙(wū)水(shuǐ)處理廠的高耗(hào)能(néng)問題，還(huán)需要在設計(jì)階段考(kǎo)慮用電(diàn)設備的(dí)節(jié)能與優(yōu)化(huà)問題。常用(yòng)的電(diàn)氣節能手(shǒu)段包括(kuò)選用(yòng)能(néng)效(xiào)等級高的(dí)變壓器，選用符(fú)合經(jīng)濟電(diàn)流密(mì)度(dù)要(yào)求的纜綫，變(biàn)電(diàn)所位(wèi)置(zhì)合理選址等，上(shàng)述方法目前已經發(fā)展(zhǎn)較為(wéi)成熟，在大多數的廠站(zhàn)設計中(zhōng)都(dū)用到了(liǎo)相關的(dí)方法(fǎ)。隨著科技的進(jìn)步，特別(bié)是數字(zì)化，智能(néng)化技術(shù)的發(fā)展(zhǎn)，汙水處理(lǐ)廠(chǎng)電氣節(jié)能設計的新(xīn)技術(shù)，新方法也慢慢(màn)得到普及。

3.1常(cháng)規節能方(fāng)法(fǎ)

（1）合(hé)理選擇變(biàn)電所位置。小(xiǎo)型(xíng)汙水處理廠規(guī)模(mó)較(jiào)小(xiǎo)，工藝簡(jiǎn)單(dān)，用電設備(bèi)比較少(shǎo)，負(fù)荷比較集中。針(zhēn)對小型(xíng)汙水處(chǔ)理廠(chǎng)，在(zài)條(tiáo)件允許情(qíng)況下可設(shè)置(zhì)1個(gè)變(biàn)電所(suǒ)，並深(shēn)入負荷(hé)中心，使(shǐ)變(biàn)電所離用電(diàn)點(diǎn)的總(zǒng)距離較小(xiǎo)，進而實現(xiàn)低壓(yā)配電(diàn)距(jù)離(lí)的*小(xiǎo)化，減少配電回(huí)路(lù)中纜綫，管(guǎn)綫(xiàn)，溝(gōu)槽等(děng)的(dí)消(xiāo)耗與(yǔ)開挖。大型汙水處理廠(chǎng)的麵積和規(guī)模比較(jiào)大，用(yòng)電設備(bèi)布(bù)局較為(wéi)分散，用電負(fù)荷(hé)呈現(xiàn)“分(fēn)散式(shì)集中(zhōng)"的特(tè)點(diǎn)。在設計(jì)階(jiē)段(duàn)，可以(yǐ)采(cǎi)用多變電(diàn)中心的(dí)模(mó)式，設置1個(gè)總(zǒng)的(dí)變(biàn)電中心(xīn)，外(wài)加多個(gè)分(fēn)散的分變電(diàn)所，實(shí)現放(fàng)射式的供電(diàn)布局。一(yī)方麵，可(kě)以(yǐ)減(jiǎn)少電氣設(shè)備過於(yú)集中(zhōng)導致的(dí)電(diàn)房麵積(jī)過(guò)大(dà)和(hé)電(diàn)氣設備的噪聲，散熱等問題；另(lìng)一方麵，可以減少(shǎo)纜綫電壓(yā)損失，提高(gāo)電能(néng)質(zhì)量(liáng)，有利於用(yòng)電設備的正(zhèng)常運(yùn)行。

（2）選擇能效(xiào)等級(jí)較高(gāo)的變壓器(qì)。變壓器(qì)容(róng)量(liáng)的選(xuǎn)擇對(duì)整個(gè)供(gōng)配(pèi)電係(xì)統具有(yǒu)決定(dìng)性的影響，若變(biàn)壓器容(róng)量(liáng)過(guò)大，會產(chǎn)生(shēng)變壓(yā)器(qì)負荷(hé)率降低，工程建設費用(yòng)加大(dà)，變壓(yā)器損耗加大等(děng)問(wèn)題。因此，在設(shè)計階段，要選(xuǎn)擇容(róng)量(liáng)合(hé)適(shì)的(dí)變壓器。在(zài)新版規範《電力(lì)變壓器(qì)能(néng)效(xiào)限(xiàn)定值及能效(xiào)等級》中(zhōng)，對(duì)變壓(yā)器(qì)的空載損耗(hào)和負(fù)載損耗的要求有所變(biàn)化，如表2所(suǒ)示。以(yǐ)10kV幹(gān)式變壓(yā)器為例，1級電工(gōng)鋼(gāng)帶變壓器的空載(zǎi)損(sǔn)耗相對(duì)於之前降低了(liǎo)25%左(zuǒ)右(yòu)，負載損耗針對(duì)大容量的變壓(yā)器(qì)也有較大(dà)程(chéng)度(dù)的下(xià)降，因此在有(yǒu)條件的情(qíng)況(kuàng)下(xià)，需(xū)要(yào)優先選用(yòng)能(néng)效(xiào)等級(jí)較高的變壓器(qì)，有利(lì)於實(shí)現節(jié)能。

（3）采用低壓變頻器。在汙水處理廠中，大(dà)功(gōng)率(shuài)的水泵和(hé)風(fēng)機是“用電大(dà)戶"。理(lǐ)論(lùn)上，電動(dòng)機的轉速和(hé)流量(liáng)成正(zhèng)比，同時轉速(sù)的立(lì)方(fāng)與(yǔ)電動(dòng)機功(gōng)率成正比(bǐ)，因此(cǐ)合理調整(zhěng)進水流量(liáng)和電動機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)汙(wū)水處理廠電(diàn)氣(qì)節能具有重要意(yì)義。應(yīng)用變頻器可以(yǐ)滿足(zú)生產工(gōng)藝(yì)過程(chéng)中(zhōng)對電動(dòng)機(jī)調速(sù)控製(zhì)的(dí)要求(qiú)，進而節約(yuē)電能(néng)，降(jiàng)低(dī)生產成本。在(zài)實際設計(jì)過(guò)程(chéng)中(zhōng)，針(zhēn)對(duì)大(dà)功率電(diàn)動機選用變頻器時，要根(gēn)據電(diàn)動(dòng)機的工作電(diàn)壓選(xuǎn)擇高壓(yā)（10kV）變頻(pín)器或低(dī)壓（0.4kV）變頻器。高壓變頻器具有費(fèi)用(yòng)較高(gāo)，占(zhān)地(dì)麵積較大，維修煩(fán)瑣等劣勢(shì)，在(zài)有條(tiáo)件(jiàn)的情(qíng)況下，應該優(yōu)先選用(yòng)低壓變頻器。

（4）合理(lǐ)選(xuǎn)擇(zé)電(diàn)纜規格和(hé)型號。汙水(shuǐ)處理廠中(zhōng)各(gè)種(zhǒng)電纜(lǎn)的消(xiāo)耗(hào)巨大，隨(suí)著國(guó)際銅價(jià)的(dí)持(chí)續升(shēng)，電(diàn)纜(lǎn)的(dí)費(fèi)用(yòng)也不(bù)斷(duàn)創(chuàng)下(xià)新高。在(zài)設計(jì)中(zhōng)存在電纜截麵選擇過大(dà)的問(wèn)題，在設計中較少(shǎo)根據經(jīng)濟電流(liú)密(mì)度選(xuǎn)擇電纜(lǎn)截麵，電纜的選(xuǎn)擇較(jiào)為“不(bù)經(jīng)濟"。在選(xuǎn)擇電(diàn)纜(lǎn)型號時，可(kě)以(yǐ)先根據(jù)經(jīng)濟電流密(mì)度計算(suàn)經(jīng)濟截麵，然後以經濟(jì)截(jié)麵為基礎校(xiào)驗電纜(lǎn)允(yǔn)許溫升，電壓損失，短路(lù)熱穩定等條件(jiàn)，在(zài)上述(shù)條(tiáo)件成立時，優(yōu)先選擇接(jiē)近經(jīng)濟(jì)截(jié)麵的電纜截(jié)麵。同時(shí)在確(què)定電(diàn)纜走向(xiàng)和(hé)敷(fū)設(shè)過(guò)程(chéng)中(zhōng)，做(zuò)到“少走(zǒu)彎路，不(bù)走回頭路"，從而減(jiǎn)少(shǎo)重復敷設(shè)帶來的電(diàn)纜(lǎn)浪費(fèi)。

3.2建設(shè)數字化(huà)，智(zhì)能化(huà)的智慧(huì)水廠(chǎng)

近年(nián)來(lái)，伴隨(suí)著(zhuó)我國(guó)“新基建"“碳達峰，碳中(zhōng)和(hé)"等理念的提(tí)出(chū)，我國(guó)智慧水(shuǐ)廠(chǎng)的(dí)建設進入高速(sù)發展(zhǎn)期。建設(shè)智慧水廠是促進(jìn)數(shù)字經濟(jì)與實體經濟深(shēn)度融合(hé)，賦(fù)能(néng)傳統產(chǎn)業轉(zhuǎn)型升級的重(zhòng)要(yào)途(tú)徑(jìng)。智慧水(shuǐ)廠(chǎng)中(zhōng)包含智能安防係統，智(zhì)能藥料投(tóu)加係統(tǒng)，生產監(jiān)控(kòng)管(guǎn)理係(xì)統(tǒng)等，這(zhè)些(xiē)係(xì)統的(dí)相關配(pèi)合可(kě)以從(cóng)根本上(shàng)減(jiǎn)少人力(lì)，物力(lì)的消(xiāo)耗，*終(zhōng)實現節能減(jiǎn)排(pái)的效果。在國(guó)家(jiā)大(dà)力(lì)發展(zhǎn)數字(zì)經(jīng)濟的(dí)背景下，需要對傳統模式的(dí)汙水處(chǔ)理廠(chǎng)進(jìn)行數字化(huà)，智(zhì)能化的升(shēng)級改造。需要在智慧(huì)水廠(chǎng)建(jiàn)設中以數(shù)字(zì)化(huà)為(wéi)驅動，可(kě)以(yǐ)通過(guò)數字化手(shǒu)段(duàn)實現安防智慧防(fáng)控，藥劑(jì)投加，泵站智(zhì)能(néng)調度(dù)，能(néng)源智(zhì)能監測等(děng)功能(néng)，從根本上實現(xiàn)電(diàn)氣(qì)節能(néng)，提(tí)質增效的(dí)目(mù)的。針對智慧(huì)水廠的建設(shè)，在設計階段可以從以(yǐ)下幾點著手(shǒu)。

（1）采用(yòng)電(diàn)能(néng)能效(xiào)管理(lǐ)係統(tǒng)。汙(wū)水處理廠的生產(chǎn)設備種類(lèi)繁(fán)多(duō)，除了工藝設備(bèi)，還有照明，通風(fēng)，視(shì)頻監控等輔(fǔ)助設備(bèi)，在智慧水廠(chǎng)的(dí)建設(shè)中(zhōng)，需(xū)要采用電(diàn)能能效(xiào)管理(lǐ)係統實現(xiàn)對全(quán)廠用(yòng)電設備(bèi)及能源(yuán)消(xiāo)耗的監(jiān)測，評(píng)估和(hé)分(fēn)析(xī)，進而優(yōu)化生(shēng)產運(yùn)行(háng)中的(dí)用能過程(chéng)。在設(shè)計階段(duàn)，可以(yǐ)采(cǎi)用自(zì)帶(dài)監測器(qì)和(hé)通(tōng)信功(gōng)能的變壓器，直(zhí)流(liú)櫃及(jí)發電機(jī)組(zǔ)等，將(jiāng)設(shè)備相關信息(xī)傳(chuán)遞至能效(xiào)管(guǎn)理係(xì)統。利用微機綜合(hé)保(bǎo)護(hù)單元(yuán)，通(tōng)過(guò)網關將高壓(yā)櫃連(lián)接到能效管(guǎn)理係(xì)統，同(tóng)時將(jiāng)配(pèi)電(diàn)回路(lù)中的各種斷路(lù)器及(jí)低壓開關櫃通(tōng)過相關(guān)網(wǎng)關連接(jiē)至(zhì)能效管理(lǐ)係(xì)統。通(tōng)過係統(tǒng)的(dí)分析處理，實(shí)時掌握(wò)用(yòng)電(diàn)設備的(dí)運行狀(zhuàng)態，對全廠(chǎng)各用電設備的(dí)用(yòng)電狀態進行優化(huà)配置，對用電(diàn)狀態異常的設(shè)備做到盡(jìn)早(zǎo)檢(jiǎn)修，使(shǐ)設(shè)備運(yùn)行在*高效(xiào)狀(zhuàng)態(tài)，從(cóng)而(ér)提(tí)高(gāo)汙(wū)水(shuǐ)處(chǔ)理(lǐ)廠(chǎng)的能效(xiào)水(shuǐ)平(píng)。

（2）采用智(zhì)能(néng)照(zhào)明係統(tǒng)。在地(dì)埋(mái)式(shì)的(dí)汙水處理(lǐ)廠(chǎng)中(zhōng)，照明(míng)係統的(dí)耗(hào)電量(liáng)遠遠大於(yú)常規水廠(chǎng)。因此(cǐ)針對地(dì)埋式的(dí)汙水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)，需(xū)要設(shè)計(jì)智(zhì)能(néng)照明係統。在燈具選(xuǎn)型上，需要優(yōu)先(xiān)選用(yòng)發光效率(shuài)高，節(jié)能的燈具(jù)，同(tóng)時需要(yào)實(shí)現(xiàn)區(qū)域照度(dù)的調(tiáo)整(zhěng)，以節(jié)約(yuē)電能，並減(jiǎn)少照明(míng)係統(tǒng)的(dí)維(wéi)護(hù)成本(běn)。

（3）采用(yòng)智(zhì)能化(huà)曝氣(qì)控製技術(shù)。曝(pù)氣環(huán)節對汙水處理(lǐ)工(gōng)藝有著(zhuó)至(zhì)關重要的作用(yòng)。曝氣(qì)過(guò)多(duō)會導(dǎo)致溶解氧(yǎng)進入生化池的缺(quē)氧區(qū)，厭氧(yǎng)區(qū)，影響反硝化(huà)效(xiào)果，也會打碎汙(wū)泥(ní)絮體，影(yǐng)響出(chū)水水質，同(tóng)時(shí)會使得電(diàn)能(néng)消耗(hào)增加；曝氣過(guò)少(shǎo)，會(huì)抑製生(shēng)化池中的硝(xiāo)化反應，引起(qǐ)細菌繁殖，導致(zhì)汙泥膨(péng)脹(zhàng)等。因(yīn)此，針(zhēn)對曝氣(qì)係(xì)統(tǒng)，采用控製(zhì)技(jì)術(shù)實現曝氣的(dí)精確(què)化(huà)，合理(lǐ)化(huà)。

相較(jiào)於傳(chuán)統(tǒng)的(dí)曝氣控製技術，智能(néng)化曝氣(qì)控製(zhì)技術可(kě)以(yǐ)合理(lǐ)分(fēn)配(pèi)曝氣量，縮短工藝運(yùn)行時(shí)間，減(jiǎn)少電能(néng)消耗(hào)，提高生化處理(lǐ)效(xiào)率，在(zài)有條件的情況(kuàng)下(xià)，需要優(yōu)先采(cǎi)用(yòng)智能(néng)曝氣控(kòng)製技術。

4，汙水處(chǔ)理廠的電氣(qì)節(jié)能(néng)設計(jì)實(shí)踐

以廣州市某汙水(shuǐ)處(chǔ)理廠(chǎng)為(wéi)例，該廠(chǎng)汙(wū)水(shuǐ)處(chǔ)理(lǐ)能(néng)力為(wéi)2.5×105m3/d。在電(diàn)氣節(jié)能設計中(zhōng)，采用(yòng)10/0.4kV變(biàn)配(pèi)電(diàn)中(zhōng)心，低(dī)壓(yā)配(pèi)電房(fáng)及(jí)二(èr)級低壓配(pèi)電房的(dí)配(pèi)電方(fāng)式，減(jiǎn)少了配(pèi)電綫路(lù)的(dí)損(sǔn)耗。同時設計了(liǎo)動(dòng)態有源濾(lǜ)波(bō)，智(zhì)能變頻(pín)調(tiáo)速係(xì)統，應用了節(jié)能型燈(dēng)具與電纜(lǎn)橋(qiáo)架等。在(zài)智慧(huì)水廠建(jiàn)設中，設計(jì)了智能(néng)照(zhào)明係統，地(dì)下無(wú)綫覆蓋係統，獨(dú)立生(shēng)化池(chí)與曝(pù)氣自動(dòng)控製係(xì)統，自動(dòng)巡檢機器(qì)人係統(tǒng)，電(diàn)能能效(xiào)管理係(xì)統等。根據(jù)實際運(yùn)行效果，相較於(yú)傳(chuán)統汙水(shuǐ)處理廠(chǎng)，采用了節能設(shè)計(jì)的(dí)汙(wū)水處(chǔ)理(lǐ)廠的(dí)能耗(hào)水(shuǐ)平整體(tǐ)降低10%，達到了節能減排，提質增(zēng)效(xiào)的(dí)目的。

5，安科瑞電氣針(zhēn)對(duì)智慧城市(shì)水務建設(shè)推出能效管理解決方案----AcrelEMS-SW智(zhì)慧水(shuǐ)務能效(xiào)管(guǎn)理平台(tái)

5.1平台概(gài)述(shù)

安科瑞電氣具(jù)備(bèi)從(cóng)終(zhōng)端感知(zhī)，邊緣計算到能效管理(lǐ)平台(tái)的產品(pǐn)體(tǐ)係，AcrelEMS-SW智慧(huì)水務能(néng)效(xiào)管(guǎn)理(lǐ)平(píng)台通(tōng)過(guò)在汙水廠源，網，荷，儲，充的各個(gè)關鍵節點(diǎn)安裝(zhuāng)保護，監測，分(fēn)析，治(zhì)理裝(zhuāng)置，用(yòng)於監測汙水廠(chǎng)能耗(hào)總量和(hé)能(néng)耗(hào)強度，監測主(zhǔ)要(yào)用能(néng)設備能效(xiào)，保護汙水(shuǐ)廠運(yùn)行安全可靠，提高(gāo)汙(wū)水(shuǐ)廠能效(xiào)，為汙(wū)水處理的(dí)能效(xiào)管理提供科學(xué)，精細的解決方案。

5.2平台組(zǔ)成(chéng)

AcrelEMS智慧水務綜(zōng)合(hé)能效管(guǎn)理(lǐ)係統由(yóu)變(biàn)電站綜合自(zì)動化(huà)係(xì)統(tǒng)，電力監(jiān)控(kòng)及能效(xiào)管理(lǐ)係(xì)統組(zǔ)成(chéng)，涵蓋(gài)了(liǎo)水務中(zhōng)壓(yā)變(biàn)配(pèi)電係(xì)統(tǒng)，電氣安(ān)全，應(yīng)急電源(yuán)，能源管理(lǐ)，照(zhào)明(míng)控製，設備(bèi)運(yùn)維等(děng)，貫(guàn)穿(chuān)水務(wù)能源流的(dí)始(shǐ)終，幫(bāng)助運(yùn)維管理人員通過一套(tào)平台(tái)，一個APP實時了解水務配電(diàn)係(xì)統(tǒng)運行狀況，並(bìng)且根(gēn)據權限可以(yǐ)適用於水(shuǐ)務後勤(qín)部門管(guǎn)理需(xū)要。

5.3平台(tái)拓撲圖

5.4平台子(zǐ)係統

5.4.1變電(diàn)站綜合(hé)自動(dòng)化係(xì)統(tǒng)及(jí)電(diàn)力(lì)監(jiān)控(kòng)

對水務(wù)配(pèi)電(diàn)係統中(zhōng)35kV，10kV電(diàn)壓等級(jí)配置繼電保(bǎo)護和(hé)弧光(guāng)保護，實現(xiàn)遙測，遙(yáo)信，遙控(kòng)，遙調等功(gōng)能，對異常情(qíng)況(kuàng)及時(shí)預(yù)警(jǐng)。

監(jiān)測變壓(yā)器，水(shuǐ)泵(bèng)，鼓風機的(dí)電流，電(diàn)壓，有(yǒu)功(gōng)/無功(gōng)功(gōng)率(shuài)，功率(shuài)因數(shù)，負荷(hé)率(shuài)，溫(wēn)度，三相平衡(héng)，異常報警(jǐng)等(děng)數據。

5.4.2電能(néng)質量(liáng)監測與(yǔ)治(zhì)理

水務中大量(liáng)的(dí)大功(gōng)率(shuài)電(diàn)機(jī)，水(shuǐ)泵變頻啟(qǐ)動導致(zhì)配(pèi)電係統(tǒng)中(zhōng)存(cún)在大量諧波(bō)，通(tōng)過監測其配(pèi)電係統的諧波(bō)畸變，電(diàn)壓波(bō)動，閃(shǎn)變(biàn)和容忍(rěn)度指(zhǐ)標(biāo)分(fēn)析(xī)其電能質(zhì)量(liáng)，並配置對(duì)應的電(diàn)能質(zhì)量治(zhì)理(lǐ)措施提高供電(diàn)電(diàn)能質(zhì)量(liáng)。

5.4.3電動(dòng)機管理

馬(mǎ)達監控實現水(shuǐ)務(wù)中電機的保(bǎo)護(hù)，遙測(cè)，遙信，遙(yáo)控功(gōng)能(néng)，電(diàn)動(dòng)機(jī)保(bǎo)護(hù)器(qì)能(néng)對(duì)過(guò)載，短路(lù)，缺(quē)相，漏電等(děng)異常情(qíng)況進行保護，監測和報(bào)警。高效，準(zhǔn)確地(dì)反映出(chū)故障狀態，故(gù)障時(shí)間，故障(zhàng)地點(diǎn)，及相(xiāng)關信(xìn)息，對電機進行(háng)健康診斷(duàn)和預防(fáng)性(xìng)維護。同(tóng)時(shí)支(zhī)持(chí)與(yǔ)PLC，軟(ruǎn)啟(qǐ)，變頻(pín)器(qì)等配合(hé)，實現(xiàn)電(diàn)動機(jī)自動(dòng)或遠(yuǎn)程(chéng)控(kòng)製，監視，控製各個工(gōng)藝設備,保(bǎo)障正常生(shēng)產(chǎn)。

5.4.4能耗管理(lǐ)

為水務搭(dā)建計量體係(xì)，顯示(shì)水務(wù)的(dí)能源(yuán)流向和(hé)能源損(sǔn)耗(hào)，通過(guò)能(néng)源流向圖幫助水務分(fēn)析能(néng)源(yuán)消(xiāo)耗(hào)去向，找出能(néng)源(yuán)消耗異常區(qū)域。

將所有有關(guān)能(néng)源的(dí)參(cān)數集中在(zài)一(yī)個看板中，從(cóng)多(duō)個維(wéi)度對比分(fēn)析(xī)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)工藝環節的(dí)能耗對(duì)比，幫助(zhù)領導掌控(kòng)整(zhěng)個工(gōng)廠的能源消耗(hào)，能(néng)源成(chéng)本(běn)，標煤排(pái)放等的情(qíng)況。

能(néng)耗數(shù)據統計(jì)采集(jí)水(shuǐ)務中汙(wū)水廠(chǎng)，自來(lái)水(shuǐ)廠(chǎng)，水泵站等的用(yòng)電(diàn)，用水，燃氣，冷(lěng)熱量消耗量(liáng)，同環(huán)比對比分析(xī)，能(néng)耗(hào)總量和能耗強(qiáng)度計算，標(biāo)煤(méi)計算和(hé)CO2排(pái)放(fàng)統計(jì)趨(qū)勢(shì)。

能(néng)效(xiào)分(fēn)析按三級計(jì)量(liáng)架(jià)構，分別(bié)進行(háng)能效分(fēn)析，契合能(néng)源管(guǎn)理體(tǐ)係要求，可(kě)對各車間/職能(néng)部門的能效(xiào)水(shuǐ)平進行分析(xī)，同比，環比(bǐ)，對標等(děng)。通過汙水處(chǔ)理產量以及係統采集的能耗(hào)數據，在汙(wū)水單(dān)耗(hào)中生(shēng)成(chéng)汙水(shuǐ)單耗(hào)趨(qū)勢圖，並(bìng)進行(háng)同比(bǐ)和(hé)環比分析，同時(shí)將(jiāng)汙(wū)水的單耗(hào)與(yǔ)行業/國(guó)家指標(biāo)對標，以便企(qǐ)業(yè)能夠根據產(chǎn)品(pǐn)單耗情(qíng)況(kuàng)來調整生產(chǎn)工(gōng)藝(yì)，從(cóng)而降低能(néng)耗(hào)。

5.4.5智(zhì)能照(zhào)明(míng)控(kòng)製

係(xì)統(tǒng)為(wéi)汙水廠，自(zì)來水廠，水(shuǐ)泵站(zhàn)等提(tí)供了(liǎo)照(zhào)明(míng)控製(zhì)管(guǎn)理(lǐ)方(fāng)案，支持單控，區域(yù)控(kòng)製，自動控製(zhì)，感應控(kòng)製(zhì)，定時控製，場景控製，調光控製等多(duō)種控製方式(shì)，模(mó)塊可(kě)根(gēn)據(jù)經緯度(dù)自(zì)動識(shí)別日出日(rì)落時間實(shí)現(xiàn)自動控(kòng)製(zhì)功(gōng)能，盡(jìn)量(liáng)利用(yòng)自(zì)然(rán)光照，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)，廠(chǎng)區照(zhào)明(míng)的智能控製(zhì)達(dá)到(dào)安(ān)全(quán)，節能，舒適，高(gāo)效的目的。

5.4.6電氣(qì)安(ān)全(quán)

（1）電氣(qì)火(huǒ)災監測

監(jiān)測配電係統回路的漏(lòu)電電流和綫纜溫(wēn)度(dù)，實(shí)現(xiàn)對汙水廠，自(zì)來(lái)水廠(chǎng)，水泵站的(dí)電氣安全預警。

（2）消(xiāo)防應急照明和(hé)疏散指示(shì)

根據預先設置(zhì)的應急(jí)預(yù)案快速(sù)啟動疏散(sàn)方案引(yǐn)導人(rén)員(yuán)疏散(sàn)。係(xì)統接(jiē)入(rù)消防(fáng)應(yīng)急(jí)照(zhào)明指示係統數據，通(tōng)過(guò)平麵(miàn)圖(tú)顯示疏散指示(shì)燈具(jù)工作(zuò)狀(zhuàng)態(tài)和異常(cháng)情(qíng)況。

（3）消(xiāo)防(fáng)設備電(diàn)源(yuán)監測(cè)

監測消(xiāo)防設(shè)備的工(gōng)作電(diàn)源(yuán)是否正常(cháng)，保障在發生火(huǒ)災時(shí)消(xiāo)防(fáng)設(shè)備(bèi)可以正常投(tóu)入(rù)使(shǐ)用。

（4）防火(huǒ)門(mén)監控係統

防火門(mén)監(jiān)控係統(tǒng)集中(zhōng)控製其各(gè)終端設(shè)備即(jí)防(fáng)火門監(jiān)控模塊，電(diàn)動(dòng)閉門器，電磁釋放(fàng)器的工作(zuò)狀態(tài)，實時監測疏散(sàn)通道(dào)防火(huǒ)門(mén)的開啟，關閉(bì)及故障(zhàng)狀(zhuàng)態，顯(xiǎn)示終端設(shè)備(bèi)開路(lù)，短(duǎn)路(lù)等(děng)故障(zhàng)信(xìn)號(hào)。係統采(cǎi)用(yòng)消防二(èr)總(zǒng)綫將具有通信(xìn)功能的監控模塊相(xiāng)互連接起來(lái)，當終(zhōng)端設備發生短(duǎn)路，斷(duàn)路等(děng)故障(zhàng)時，防(fáng)火門監控器(qì)能發出(chū)報警信號，能(néng)指示報警部(bù)位並保(bǎo)存報警(jǐng)信息，保(bǎo)障(zhàng)了(liǎo)電氣安全的(dí)可靠性。

5.4.7環(huán)境監測

汙水廠，自來水(shuǐ)廠，水泵站等場所(suǒ)溫(wēn)濕度(dù)，煙霧(wù)，積(jī)水浸水(shuǐ)，視頻，UPS電池(chí)間(jiān)可(kě)燃(rán)氣體濃度(dù)展示(shì)和預警，保(bǎo)障(zhàng)汙(wū)水(shuǐ)廠(chǎng)，自(zì)來(lái)水廠，水(shuǐ)泵站等安(ān)全(quán)運行。當(dāng)可燃氣(qì)體(tǐ)或(huò)有(yǒu)害(hài)氣體(tǐ)濃度(dù)超標可自(zì)動(dòng)啟(qǐ)動排風(fēng)風機(jī)或新風係(xì)統，排(pái)除(chú)隱患(huàn)，保持(chí)良(liáng)好的(dí)水(shuǐ)處理環(huán)境。

5.4.8分布(bù)式光伏監(jiān)測

實(shí)時(shí)監測低壓(yā)並(bìng)網櫃(guì)每(měi)路的電流(liú)，電壓，功(gōng)率(shuài)等(děng)電氣(qì)參數及(jí)斷路器開關(guān)狀(zhuàng)態，逆(nì)變(biàn)器(qì)運行監(jiān)視(shì)，對(duì)逆(nì)變(biàn)器(qì)直流側(cè)每一光伏組串(chuàn)的(dí)輸(shū)入直(zhí)流電壓，直(zhí)流(liú)電(diàn)流，直(zhí)流功率(shuài)，逆變(biàn)器交流(liú)電(diàn)壓，交流(liú)電流，頻率，功(gōng)率因數，當前發電(diàn)功率，累計發電(diàn)量(liáng)進行監(jiān)測，以曲(qū)綫方式繪製上(shàng)述(shù)監測的各個參(cān)量(liáng)的歷史(shǐ)數據。

平台結(jié)合(hé)廠(chǎng)區(qū)實際分布(bù)情(qíng)況，通(tōng)過3D或2.5D平(píng)麵圖顯(xiǎn)示分布式(shì)光(guāng)伏組件在(zài)屋頂(dǐng)，車(chē)棚的分(fēn)布(bù)情況(kuàng)，顯示匯(huì)流(liú)箱(xiāng)，並(bìng)網點位置，各個屋頂的裝機容(róng)量。

5.4.9工藝仿真監(jiān)控

平台(tái)通過2D，3D方(fāng)式實(shí)時(shí)監(jiān)視(shì)粗格柵，汙(wū)水(shuǐ)提(tí)升，細格(gé)柵，曝(pù)氣沉(chén)砂，改(gǎi)良(liáng)生(shēng)化(huà)處(chǔ)理，二沉，加(jiā)氯接(jiē)觸(chù)消(xiāo)毒(dú)，汙泥濃縮(suō)壓濾(lǜ)，生物(wù)除(chú)臭等工(gōng)藝設備(bèi)運行狀(zhuàng)態。在格柵清渣機(jī)，汙(wū)水(shuǐ)提升(shēng)泵，回流泵，曝氣(qì)風機(jī)，加(jiā)藥泵，濃(nóng)縮壓濾機，吸沙(shā)泵(bèng)，吸(xī)泥泵等(děng)低(dī)壓電動(dòng)機(jī)控製櫃(guì)或低(dī)壓饋(kuì)電(diàn)櫃(guì)安裝(zhuāng)電動(dòng)機保護，進(jìn)行(háng)短路，過流(liú)，過載，起動超時(shí)，斷相，不(bù)平衡，低功(gōng)率，接(jiē)地/漏電(diàn)，te保護(hù)，堵轉，逆(nì)序(xù)，溫(wēn)度等保護以(yǐ)及(jí)外部故(gù)障連鎖停機，與PLC，軟(ruǎn)啟，變(biàn)頻(pín)器(qì)等配(pèi)合(hé)，實現電(diàn)動(dòng)機自動或(huò)遠(yuǎn)程(chéng)控製(zhì)，監視，控製各(gè)個工(gōng)藝設(shè)備,保障正(zhèng)常(cháng)生產。

5.5相關平台(tái)部(bù)署硬(yìng)件選(xuǎn)型清(qīng)單(dān)

5.5.1電力(lì)監(jiān)控(kòng)，電能質(zhì)量(liáng)，電(diàn)動機(jī)管(guǎn)理(lǐ)及(jí)配(pèi)電室環境(jìng)監(jiān)控(kòng)係統

6，結束語

總體來說，在汙(wū)水(shuǐ)處(chǔ)理廠(chǎng)電(diàn)氣節能設(shè)計(jì)中(zhōng)，可以采用(yòng)常(cháng)規(guī)設計(jì)方(fāng)法和建立指揮水廠等新方(fāng)法(fǎ)，新技(jì)術(shù)。目前，汙(wū)水處理廠(chǎng)的智慧化建設(shè)正(zhèng)在如火如荼地(dì)開(kāi)展(zhǎn)，但(dàn)同(tóng)時(shí)存在(zài)許多問(wèn)題(tí)如(rú)缺(quē)乏統一的(dí)規(guī)劃和管(guǎn)理(lǐ)，操作人(rén)員對(duì)設(shè)備和係統不(bù)熟悉，部分功能過(guò)於(yú)復雜(zá)等。因(yīn)此(cǐ)，針(zhēn)對智慧(huì)水廠的建(jiàn)設，還有很多工作要做。

參考文(wén)獻
：

[1]石磊.電(diàn)氣節(jié)能(néng)技(jì)術(shù)在(zài)汙(wū)水處理廠的應(yīng)用(yòng)[J].電(diàn)子(zǐ)技(jì)術(shù),2021,50(11):120-121.

[2]王(wáng)*雨(yǔ).汙(wū)水處(chǔ)理廠電氣節能設計研(yán)究

[3]安科瑞(ruì)企(qǐ)業(yè)微電網設(shè)計應用(yòng)手冊.2022.05版

作者簡(jiǎn)介(jiè)
：

魏健輝(huī)，女，現任職於(yú)安(ān)科瑞電氣股(gǔ)份(fèn)有限公司