自来水厂电气节能方法的研究

2021-01-16王元峰陕西水环境工程勘测设计研究院

环球市场 2021年26期

王元峰陕西水环境工程勘测设计研究院

当前我国的经济水平正处于飞速发展阶段，对于能源的消耗越来越多，对能源的不科学使用，使得能源遭到了大量浪费。在自来水厂当中，由于不科学的电力系统设计与电力资源使用，会消耗大量的电力资源。现如今，人们对智能化建设愈发关注，同时也希望通过更好地节能技术来降低自来水厂的能耗，节约电力资源。

一、电气节能设计意义

在社会经济发展过程中，节能减排工作是尤为关键的，并且政府有关部门也制定了一系列的标准以及制度，推动了节能减排工作的完善，同时也让环保工作成为了各个领域发展的核心。以电气设备运行角度来看，一旦电气设备在超负荷或者满负荷状态运行，就容易出现一些故障问题，进而提升出现风险的概率，所以，保证节能降耗工作质量的不断提升是十分有必要的。

自来水厂的不断发展，为我国的水利资源提供了很大的支持。水利资源作为可再生资源，自来水厂让水利资源有了新的发展方向，所以，自来水厂的建设数量也越来越多。通过先进的电机节能技术，能够确保自来水厂的设备运行问题得到解决，同时提升设备运行的安全性，增强风险控制程度，降低用电能耗。通过电气节能技术开展进行自来水厂电力系统的优化与建设，都能够提升自来水厂的整体节能效果。

二、自来水厂电气节能方法研究

（一）合理选择和应用变压器

在选择变压器的过程中，需要针对下面几点进行：①变压器的材料：为了进一步贯彻节约环保的原则，针对变压器的材料必须要进行优化选择。利用硅钢片、铜片以及绝缘材料组合而成的变压器，能够确保变压器功能性的同时使变压器有着优秀的节能效果。②铜材料：在变压器的节能设计当中，铜作为导电性能十分出色的材料，可以在电线以及配电柜当中取缔硅材料，以此来减少变压器空载运行过程中电力资源的消耗，进而实现节能的作用。③节能变压器：随着我国科技水平的不断提升，电气市场当中的也涌现出了很多节能变压器，而在电气工程设计工作中，需要对节能变压器进行优先考虑。比如，市场当中的S12与S13型号的节能变压器既保留了普通变压器的优势，还有着非常优秀的节能效果，在对其进行应用的过程中需要保证接线方式的合理性，以此来使节能变压器充分发挥功用，还需要防止变压器长时间的超载运行问题，以此来保证电力资源不会被浪费，减少变压器的磨损。④在对变压器进行配置时，应当结合电力的实际情况来选择合适的变压器容量。一旦变压器的容量过大就容易让变压器进入轻载状态，对电力资源造成浪费。而如果变压器容量过小，就会使变压器处于长时间的过载运行，进而引发故障。一般来说，在确定变压器容量时，需要对扩容以及过度损耗的问题进行重点考虑，预留出电力冗余的空间，要选择合理数量的变压器。

（二）照明节能设计

对于自来水厂的节能设计来说，照明节能设计是其中的关键组成部分。现阶段随着LED技术的发展，应增加LED灯具的应用。在进行照明设计的过程中，应当对这些基础设施的使用情况进行研究，在应用照明系统时，在不同区域配置相应的系统，以此来扩大建筑中照明节能的覆盖范围。在进行照明设计时，必须要确保室内有着充分的正常光照，这就需要通过光照系统来满足室内光照的要求。施工人员需要对室内的自然光照进行合理计算，随后结合实际情况来进行光照系统的节能设计，在这个过程中，必须要合理选择照明灯具，设计人员应当对照明灯具的环保性以及功能性进行研究，以此来确保室内具有充足光照的同时结合用户的要求对光线的亮度进行调整。通常情况下，在选择节能照明设备的过程中，应当首选使用年限比较长的灯具，同时需要选择能耗更低的设备，进而符合节能设计需求。

（三）变配电系统设计

在进行水厂建设时，需要利用具有较高用电负荷量的二级泵房，并在其测方的临近位置处设立变配电间，将其视作水厂供电点的核心，并在变配电间中配置核定电压为10kV的配电设备，如电力配电装置及电力变压器等。对于水厂而言，变配电间是开展低压配电的最重要环节，不仅可以实现对送水泵房用电装置的合理化控制，还可以为絮凝沉淀池、砂滤池等多种不同电厂单体装置提供充足的电力。10kV的配电系统一般借助单母线的形式实施分段接线处理，并在系统中间位置设置相应的母联开关，利用进行开关和母联开关的形式在设备两路之间实现机械和电气互锁作用。如果设备处于运转阶段，则需进行母联合闸，将备用电源切断，由主电源承担变压器的正常工作，此时，两路电源都可以实现完整的负荷运行状态，并借助真空断路器的形式实现对于进线和馈电流程的合理控制。至于低压侧，可以借助单母线分段的形式，通过母联开关控制关节系统的分段运行。对于水厂配电室而言，变配电间是其核心设备，可以结合现场实际展开对于配电间的装备，在加药间、冲洗泵房及浓缩池等不同空间之中配备二级配电室，并在反冲洗泵房和加药间、砂滤池等空间中设置二级负荷单体，借助两路0.4kV的电源进行供电，其中一个用作主电源，另一个则留作备用，并综合利用自动化或手动的形式实现电源切换。

（四）水泵的节能措施

在我国自来水厂的发展过程中，应用了不同类型的水泵。目前，自来水厂的水泵并没有完全更新，因此对现有设备进行改造也是非常有必要的。在改造过程中需要结合工作实际情况来选择叶轮，以此来提升水泵运行效率。在水泵节能改造过程中，通过叶轮切削改造技术是最简单也是最为有效的手段，因此该项技术在自来水厂改造当中得到了普遍应用。在水厂改造过程中，不管是水泵的选型还是叶轮的切削改造，都需要结合供水管网的实际需求来进行，应当通过管网用水的平均流量以及平均压力为参考来设计水泵的流量以及扬程，并且需要保证大流量以及小流量两个工况点都在水泵的高效运行区间范围内。通过对水泵的改造，能够进一步提升水泵的运行效率，减少用电能耗，对于自来水厂来说是十分有效的节能措施。

水泵控制阀作为自来水厂泵房运行机组当中的关键组成部分，其效果是防止水泵停机时出现水锤，在停泵以后，避免出现水倒流以及机组高速运转的问题，对水泵的运行机组进行有效保护。现阶段在大部分水厂当中，尤其是中、小型老水厂都会利用手动控制阀，这种方式存在着许多问题，例如手动控制阀无法在突然停电的情况下有效起到保护作用。还有电磁、电动液压控制装置会出现故障，同时液压装置出现堵塞、泄漏现象也是不可避免的，这样会对介质传播造成严重影响。因此更换过程中自动控制的新型水利阀门是非常有必要的，这样无需外接压力就可以自动实现水泵控制阀的缓开和缓闭，这是非常有意义的。

（五）制冷设备的节能措施

首先，假设水厂制冷设备的总功率在200kW左右，每天工作十小时的话，一个月就需要在制冷设备上花费4.5万元左右。我国的早期空调能效比大约为2.2，现代空调的能效比已经达到了2.79，因此，通过现代制冷设备可以解决25%左右的用电损耗，而自来水厂当中的旧制冷设备大概在100kW左右，因此通过现代制冷设备可以节约20kW的功率。其次，空调制冷设备的关键就是对温度进行控制，同时需要恒定温度。而温度传感器在长期应用以后就会造成数据不准确的问题。因此，定期对温度传感器进行检测也是十分重要的，一旦发现问题就需要更换传感器，以此来确保制冷设备可以对温度进行准确控制，不会过度消耗电能。最后，空调制冷设备对电能的节约，并不单单是由于产品问题，还与用户的使用方式有着密切的联系。所以，在实际应用过程中可以将室内温度设高一些，通常将各科室的温度设置到26℃为宜，同时应当在关机之后将电源关掉，这是由于空调在待机过程中也会消耗一定的电能。

（六）合理设计沉淀池排泥系统

在自来水厂的沉淀池排泥系统当中，主要涵盖了排泥阀以及排泥车两个部分，排泥阀与排泥车在开展排泥工作的过程中都会造成一些不必要的排水，以此来产生电气损耗。所以，对于沉淀池排泥系统的电气节能来说，需要通过对排水量的科学调节来着手。首先，在通过排泥阀进行定期排泥的过程中，应当结合原水水质的变化情况来制定排泥周期，应当尽可能的减少排泥总时间，并且对于开发时间的设定需要结合各沉淀池的特点来调整。其次，在对排泥车进行控制的过程中，因为由进水端至出水端沉积厚度逐渐减小是沉淀池的沉积规律，所以，需要结合实际情况来选择最为合适的变速电机，让排泥车在进水端始终保持慢速行进状态，在出水端保持快速行进状态，以此来确保排泥效果的同时减少用电能耗。