變頻器設備在污水處理廠電氣改造中的應用

韓傳藝

摘 要：近幾年來，城市污水處理技術水平日趨成熟，成為建設可持續性社會的技術支持，但是其自身能耗問題不斷凸顯，尤其是大功率電氣設備加重運行成本負擔，與節約型社會建設理念相違背，客觀上要求技術人員增設變頻設備全面改造污水處理廠電氣系統。本文以變頻器設備為切入點分析其應用于污水處理廠電氣改造的必要性，就提出具體的應用要點進行深入探究，旨在為相關技術人員積累更多的工作經驗提高電氣運行有效性。

關鍵詞：變頻器；污水處理廠；電氣改造

自進入21世紀以來，在社會經濟穩健發展的大背景下，我國污水處理技術水平不斷進步，社會對于污水處理技術提出全新的要求及標準。為了主動迎合時代發展潮流滿足日益嚴格的技術要求，污水處理廠的工作重心逐步向電氣改造應用變頻器設備轉變[1]。同時，即便城市污水處理技術成為建設可持續性社會的技術支持，但是其自身能耗問題日益嚴峻，尤其是大功率電氣設備一定程度上加重傳統污水處理廠的運行成本負擔，與節約型社會建設理念相違背，客觀上要求相關技術人員增設變頻器設備進行污水處理廠電氣工程系統改造，以達到有效調整電機轉速實現精準污水處理調控的目標。鑒于此，本文針對污水處理廠電氣改造應用變頻器設備的研究具有重要現實意義。

1.污水處理廠電氣改造應用變頻器設備的必要性

1.1概述

一般說來，變頻器設備主要通過電力半導體器件通斷將工頻電源轉換為另一頻率電能控制裝置，實現交流異步電機的過載保護、過壓保護、過流保護、轉變功率參數、提升轉運井段、變頻調速及軟啟動等功能[2]。同時，電氣改造應用變頻器設備主要通過改變交流電機幅值及供電頻率促使其運動磁場周期發生變化，滿足平滑控制電動機轉速的要求。由此可見，電氣改造應用變頻器設備促使原有復雜的調速控制更為簡單，通過變頻器及交流電動機能快速替換大部分傳統依靠直流電動機進行后續作業，具有故障率低及體積小等鮮明特點，推動傳動技術邁向全新發展階段。

1.2必要性

相較于其他設備，變頻器設備應用于水泵及風機的節能效應表現最為明顯。從實質角度來看，各類生產機器設計初期對于配用驅動動力的考量以保證生產活動可靠進行為主要目標，可預留一定富余量，避免出現電機滿負荷運行情況[3]。除非滿足動力驅動要求，多余力矩大大增加有功功率的效率，極易造成電能浪費問題，而泵類設備及風機設備使用過程中，傳統調節方式側重于調節其出入口的閥門開合度及擋板開合度控制其給水量及風量，深受輸入功率過大的影響浪費大量電源，使用變頻器設備完成改造能充分發揮變頻器設備的作用，控制風機及泵的轉速，實現控制流量的目標。

從流體力學角度來看，公式（即功率=流量×壓力）中發現轉速及流量間存在一次方呈正比例關系且壓力與轉速間平方呈正比例關系，得出功率與轉速間立方呈正比例關系，即水泵效率不改變則所需流量調節下降時其轉速呈等比例下降趨勢，促使其軸輸出率呈現立方關系下降趨勢[4]。由此可見，水泵電機好點功率與轉速間呈接近立方比關系時其流量下降則遵循相關比例使用變頻器設備實行降速調節其轉速，能明顯降低其電動機功率，尤其是與傳統閥門調節及擋板調節更為節約電能，一定程度上節約電能成本投入，對于保證污水處理廠可持續性發展具有不可比擬的積極作用。

2.污水處理廠電氣改造應用變頻器設備的要點

2.1潛水泵應用要點

潛水泵作為實現深井提水的核心設備之一，主要通過將潛水泵機組潛入水中進行地下水提取至地表作業，被廣泛應用于礦山搶險、工業冷卻及生活用水等領域。近幾年來，伴隨污水處理技術水平日趨成熟，社會對于污水處理技術要求更為嚴格，促使潛水泵被廣泛應用于污水處理環節中[5]。從目前我國污水處理水平來看，大部分污水經處理后排放至地下水系統，而提取污水時無法脫離潛水泵設備的支持，但是潛水泵于工頻狀態下啟動時，深受自身電流沖擊過大的影響，存在出現波動電網電壓及潛水泵啟動瞬間急扭或停止瞬間水錘等問題的可能性，造成管道松動破裂，甚至導致電機受損，大大提高工作強度無法滿足工藝要求。

伴隨技術進步及社會發展，變頻器設備被廣泛應用于各個領域，以潛水泵為例能切實解決以往過程中所面臨的主要問題，例如：潛水泵安裝變頻器設備后提取污水過程中，可立足于實際需求調整電機運行速度及停止時間，消除以往水錘或急扭等問題所產生的不良影響。同時，通常情況下，處理污水小流向時能充分發揮變頻器設備調節功能的作用，適當降低潛水泵轉速，預防潛水泵長期處于高負荷運轉狀態，一定程度上延緩電機設備的老化速度，大大提高其使用效率及污水處理廠作業效率，控制后期維護成本投入，確保污水處理廠的經濟效益。此外，變頻器設備能減輕潛水泵啟動時機械損傷，大大降低機械設備受損率。

2.2鼓風機應用要點

鼓風機作為污水處理廠最為重要的電氣設備之一，對保證污水處理工作順利進行具有不可比擬的積極作用。因此在實際應用的過程中，相關技術人員將變頻器設備與鼓風機相結合，充分發揮鼓風機的作用，促使壓縮后空氣經管道送入曝氣池，確保空氣中氧溶解于污水中，為活性淤泥中微生物提供養分補給，大大增強微生物生存環境的適應能力，取得令人滿意的凈水效果。同時，由于污水處理環節中往往合并出現一系列生化反應產生有毒有害氣體，例如：分解氣體或沼氣等，直接威脅工作人員生命健康安全，客觀上要求相關技術人員靈活運用鼓風機設備實現污水處理現場良好通風，進一步改善污水處理現場環境。

受鼓風機使用過程中問題頻繁的影響，尤其是工頻狀態下啟動時所產生的電流沖擊較大，造成電網電壓波動，并且鼓風機風壓穩定后其風量僅僅依靠鼓風機數量或出氣閥實現調節，實際情況中往往通過調節出氣閥門提升管道阻力控制風量，導致閥門能量過度浪費問題。由此可見，鼓風機應用變頻器設備能大大提高其使用效率，減輕電機啟動瞬間對電網所產生的沖擊，一定程度上延長電機設備使用年限。同時，充分發揮變頻器設備調節功能的作用，能適度調節鼓風機參數改變鼓風機風量，便于立足于實際需求精確控制改變污水中氧氣含量，進一步提高污水處理作業效率。此外，應用變頻器設備能提升污水處理自動化程度，大大節約人力物力財力的投入程度，客觀上推動污水處理廠長遠發展，取得令人滿意的效益。

3.結語

通過本文探究，認識到目前我國環境保護問題得到越來越多人的關注及重視，尤其是相關職能部門對污水處理廠的監管力度不斷提高，客觀上要求污水處理廠秉持嚴于律己的工作原則，精細化設置污水處理技術工藝控制標準。因此，相關技術人員主動迎合時代發展潮流，將變頻器設備靈活運用于電氣改造過程中，例如：潛水泵、鼓風機及其他設備等，不止能消除安全隱患實現操作自動化，更確保污水處理系統處于綠色節能狀態，一定程度上延長設備使用壽命減少設備故障發生率，符合實際生產需求。

參考文獻：

[1]邢衛東.變頻器設備在污水處理廠電氣改造中的應用[J].無線互聯科技，2017（21）：134-135.

[2]丁沖，賈磊，郭曉光，錢紅飆，焦博，魏興.造船塔式起重機回轉機構電氣改造[J].起重運輸機械，2017（07）：95-98.

[3]王宗昌，安麗紅.基于PLC變頻器控制的龍門刨床復合化智能化改造[J].電氣自動化，2016，38（06）：105-107.

[4]王俊.水電站壩頂門機控制系統的電氣改造[J].科技創新與應用，2016（27）：153.

[5]戴曉東.基于PLC技術的橋式起重機電氣控制改造[J].數字技術與應用，2014（03）：19.