變頻節(jié)能技術(shù)在水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要：隨著變頻節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，它在工業(yè)供水領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越普及。變頻節(jié)能技術(shù)在一定程度上不僅能節(jié)電，而且自動(dòng)化程度高。但其在實(shí)際應(yīng)用中若出現(xiàn)選型及控制不當(dāng)，不但達(dá)不到節(jié)能的目的，反而會(huì)造成電的浪費(fèi)。本文從變頻節(jié)能技術(shù)原理，節(jié)能的系統(tǒng)改造方案和變頻節(jié)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)闡釋出變頻節(jié)能技術(shù)在水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變頻節(jié)能技術(shù) 水處理系統(tǒng) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（c）-0081-01

水工業(yè)各系統(tǒng)領(lǐng)域是降耗節(jié)能最有用武之地的地方，變頻節(jié)能技術(shù)在水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用將大大提高用水行業(yè)各領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)力，在全球化的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中占領(lǐng)一席之地。變頻調(diào)速節(jié)能必須是科學(xué)的，不能一哄而上，必須以堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)為基礎(chǔ)。變頻節(jié)能技術(shù)就是在人們力求節(jié)能，杜絕浪費(fèi)的思潮中應(yīng)運(yùn)而生的一種高科技手段[1]。

1 變頻調(diào)速節(jié)能裝置的節(jié)能原理

變頻器作為交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，具有調(diào)速性能好，效率高，性能穩(wěn)定，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。我們應(yīng)從不同的角度去了解變頻器、操作變頻器、應(yīng)用變頻器，把變頻節(jié)能裝置充分的利用起來(lái)。

1.1 變頻調(diào)速節(jié)能裝置通過(guò)改變頻率節(jié)能

變頻調(diào)速節(jié)能裝置的原理是改變電動(dòng)機(jī)所需的供電頻率，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而負(fù)載的轉(zhuǎn)速得到改變。我們大家都知道，如果電機(jī)的轉(zhuǎn)速我們用n表示，供電頻率用f表示，電機(jī)的極對(duì)數(shù)用P表示，S為滑差，那么我們能得出這樣一公式n=50f（1-S）/P，由公式可知，我們可以通過(guò)改變供電頻率f從而達(dá)到改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速的目的。

變頻調(diào)速節(jié)能裝置是一種集合效率高、精度高、調(diào)速平穩(wěn)、調(diào)速范圍寬、無(wú)級(jí)變速等優(yōu)點(diǎn)的調(diào)節(jié)裝置。變頻調(diào)速節(jié)能裝置是一種利用電力半導(dǎo)體器件的通斷工作原理，將工頻電源變換成另一頻率的電能控制裝置。可降低轉(zhuǎn)速用以減少流量，從而達(dá)到節(jié)流目的，所消耗的功率也將大大降低。

1.2 功率因素補(bǔ)償節(jié)約能源

變頻器按主電路主要分為電壓型和電流型：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路的濾波是電感。

通常使用的異步電動(dòng)機(jī)，將交流電變成直流電。經(jīng)平滑濾波后，再通過(guò)逆變回路使直流電又變成不同頻率的交流電，從而使電機(jī)獲得所需電流和頻率和電壓。

降低功率可以直接降低電網(wǎng)的有功功率，在沒(méi)有使用變頻調(diào)速裝置之前，設(shè)備使用率低，浪費(fèi)非常嚴(yán)重；使用變頻調(diào)速裝置使用后，通過(guò)變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，在一定程度上，不僅降低了無(wú)功損耗，提高了設(shè)備的利用率，電網(wǎng)的有功功率也大大提高了，進(jìn)一步為節(jié)能打下了良好的基礎(chǔ)。

1.3 軟啟動(dòng)節(jié)約能源

電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊作用，并且在一定程度上對(duì)電網(wǎng)容量有極高的要求，啟動(dòng)時(shí)，瞬間產(chǎn)生的大電流和震蕩對(duì)設(shè)備和管路的使用壽命會(huì)造成威脅。而用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能，可以使啟動(dòng)電流從零開(kāi)始，它的最大值也不會(huì)超過(guò)其額定電流值，從而減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高了設(shè)備的使用率，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用期限。

2 變頻器在水處理廠泵站中的應(yīng)用

眾所周知，進(jìn)水、配水泵房、絮凝沉淀、過(guò)濾、配水井、清水池，外加送入配水管網(wǎng)，還有加氯、加藥、加氨等輔助系統(tǒng)，中間還要有回流泵房等一系列配件裝置共同協(xié)作構(gòu)成了我們常見(jiàn)的水處理工藝流程。

現(xiàn)在，供水系統(tǒng)越來(lái)越普及，細(xì)化到每個(gè)供水廠，水量變化是絕對(duì)的。隨著季節(jié)的改變，變化系數(shù)和日變化系數(shù)都在改變。凈配水廠比取水廠站的流量變化更大，這樣一來(lái)，水處理廠必須更加注重節(jié)能減耗的措施，重視學(xué)習(xí)科學(xué)的降耗節(jié)能措施[2]。

絮凝沉淀、各種過(guò)濾的處理程序，加氯、加氨加藥等一系列裝置的流量的千變?nèi)f化，都直接影響著整個(gè)水處理系統(tǒng)的不斷變化，要掌握各種先進(jìn)技術(shù)，來(lái)調(diào)節(jié)和適應(yīng)這種突發(fā)性的變化情況。為了調(diào)節(jié)水流量，就要選擇各種不同規(guī)格的容量，不同型號(hào)的水泵機(jī)組，或選擇一臺(tái)調(diào)速裝置，合理用水，不造成水資源的浪費(fèi)。

3 變頻節(jié)能系統(tǒng)改造方案的設(shè)計(jì)

3.1 變頻節(jié)能系統(tǒng)的控制回路和操作方式

水泵電動(dòng)機(jī)的原控制回路均保留作為新控制系統(tǒng)的工頻旁路，在變頻柜上增加了輸入開(kāi)關(guān)量工頻/變頻轉(zhuǎn)換選擇按鈕。通過(guò)程序控制繼電器的輔助接點(diǎn)的動(dòng)作，控制水泵電機(jī)工頻和變頻之間的電氣互鎖，避免操作上的失誤。

可以通過(guò)主控室，變頻面板，車間現(xiàn)場(chǎng)三地合理的控制該系統(tǒng)。變頻面板控制在一定程度上方便調(diào)試，不僅可以實(shí)現(xiàn)速度調(diào)控、參數(shù)設(shè)定，還可以通過(guò)LED顯示來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況。如果信號(hào)傳輸出現(xiàn)故障，我們也可以現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。現(xiàn)場(chǎng)控制是在電機(jī)旁設(shè)置一個(gè)操作機(jī)柜，可以很方便的就地觀察水泵的運(yùn)行情況和電機(jī)的故障報(bào)警顯示[3]。

3.2 變頻節(jié)能系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)

變頻調(diào)速通常采用PLC可編程序控制器，一般選用PLC及梯形圖編程語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的自動(dòng)控制。西門子STEP7的梯形圖編程語(yǔ)言可以很方便的通過(guò)計(jì)算機(jī)與PLC連接通訊，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和控制。我們可以通過(guò)STEP7編程語(yǔ)言，對(duì)電控柜及現(xiàn)場(chǎng)操作箱的軟啟動(dòng)器、選擇開(kāi)關(guān)、接觸器等電氣元器件進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

上位機(jī)控制系統(tǒng)軟件采用西門子WINCC組態(tài)軟件，通過(guò)組態(tài)軟件程序控制上位機(jī)畫(huà)面的顯示，進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。這種監(jiān)控模式，在一定程度上，不僅節(jié)省了人力，也使得對(duì)設(shè)備的操作和維修保養(yǎng)更加簡(jiǎn)便。

4 變頻節(jié)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

變頻節(jié)能技術(shù)在一定程度上不僅節(jié)約了水電費(fèi)，也在一定程度上降低了設(shè)備維修費(fèi)。它還給社會(huì)帶來(lái)了一定的社會(huì)效益。變頻節(jié)能技術(shù)使用后，為水處理系統(tǒng)既做到了少補(bǔ)水，同時(shí)提高濁環(huán)水循環(huán)率，又避免了水資源的浪費(fèi)，而且還保護(hù)了環(huán)境[4]。

水處理系統(tǒng)領(lǐng)域的企業(yè)是傳統(tǒng)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是降耗節(jié)能最有用武之地的巨大市場(chǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

水工業(yè)各領(lǐng)域的系統(tǒng)如何做到有效的節(jié)能降耗，要從實(shí)際情況出發(fā)，科學(xué)的全面規(guī)劃和選擇。每個(gè)水處理系統(tǒng)，每臺(tái)設(shè)備的調(diào)控，都需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的變頻裝置。變頻器在整個(gè)供水系統(tǒng)中起著重要作用，它根據(jù)實(shí)時(shí)在線的用水量大小為依據(jù)，來(lái)控制變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)。在國(guó)家倡導(dǎo)節(jié)能減排的大背景下，我們要在水處理系統(tǒng)中，合理的利用變頻節(jié)能手段，真正的做到節(jié)能降耗目的。

參考文獻(xiàn)

[1]曹進(jìn)靜.變頻技術(shù)在傳統(tǒng)空氣壓縮機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用[J].安徽冶金，2011（2）.

[2]劉春陽(yáng).水處理技術(shù)綜述[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（14）.

[3]江浩杰，沈立剛.高壓變頻調(diào)速技術(shù)在連鑄噴霧冷卻供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[C]//自動(dòng)化技術(shù)與冶金流程節(jié)能減排—— 全國(guó)冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)2008年會(huì)論文集，2008.

[4]林華曦.工業(yè)鍋爐水質(zhì)和水處理方法[J].鍋爐制造，2008（1）.