自來水廠電氣節(jié)能方法的研究

王元峰 陜西水環(huán)境工程勘測設計研究院

當前我國的經(jīng)濟水平正處于飛速發(fā)展階段，對于能源的消耗越來越多，對能源的不科學使用，使得能源遭到了大量浪費。在自來水廠當中，由于不科學的電力系統(tǒng)設計與電力資源使用，會消耗大量的電力資源?，F(xiàn)如今，人們對智能化建設愈發(fā)關注，同時也希望通過更好地節(jié)能技術來降低自來水廠的能耗，節(jié)約電力資源。

一、電氣節(jié)能設計意義

在社會經(jīng)濟發(fā)展過程中，節(jié)能減排工作是尤為關鍵的，并且政府有關部門也制定了一系列的標準以及制度，推動了節(jié)能減排工作的完善，同時也讓環(huán)保工作成為了各個領域發(fā)展的核心。以電氣設備運行角度來看，一旦電氣設備在超負荷或者滿負荷狀態(tài)運行，就容易出現(xiàn)一些故障問題，進而提升出現(xiàn)風險的概率，所以，保證節(jié)能降耗工作質(zhì)量的不斷提升是十分有必要的。

自來水廠的不斷發(fā)展，為我國的水利資源提供了很大的支持。水利資源作為可再生資源，自來水廠讓水利資源有了新的發(fā)展方向，所以，自來水廠的建設數(shù)量也越來越多。通過先進的電機節(jié)能技術，能夠確保自來水廠的設備運行問題得到解決，同時提升設備運行的安全性，增強風險控制程度，降低用電能耗。通過電氣節(jié)能技術開展進行自來水廠電力系統(tǒng)的優(yōu)化與建設，都能夠提升自來水廠的整體節(jié)能效果。

二、自來水廠電氣節(jié)能方法研究

（一）合理選擇和應用變壓器

在選擇變壓器的過程中，需要針對下面幾點進行：①變壓器的材料：為了進一步貫徹節(jié)約環(huán)保的原則，針對變壓器的材料必須要進行優(yōu)化選擇。利用硅鋼片、銅片以及絕緣材料組合而成的變壓器，能夠確保變壓器功能性的同時使變壓器有著優(yōu)秀的節(jié)能效果。②銅材料：在變壓器的節(jié)能設計當中，銅作為導電性能十分出色的材料，可以在電線以及配電柜當中取締硅材料，以此來減少變壓器空載運行過程中電力資源的消耗，進而實現(xiàn)節(jié)能的作用。③節(jié)能變壓器：隨著我國科技水平的不斷提升，電氣市場當中的也涌現(xiàn)出了很多節(jié)能變壓器，而在電氣工程設計工作中，需要對節(jié)能變壓器進行優(yōu)先考慮。比如，市場當中的S12與S13型號的節(jié)能變壓器既保留了普通變壓器的優(yōu)勢，還有著非常優(yōu)秀的節(jié)能效果，在對其進行應用的過程中需要保證接線方式的合理性，以此來使節(jié)能變壓器充分發(fā)揮功用，還需要防止變壓器長時間的超載運行問題，以此來保證電力資源不會被浪費，減少變壓器的磨損。④在對變壓器進行配置時，應當結(jié)合電力的實際情況來選擇合適的變壓器容量。一旦變壓器的容量過大就容易讓變壓器進入輕載狀態(tài)，對電力資源造成浪費。而如果變壓器容量過小，就會使變壓器處于長時間的過載運行，進而引發(fā)故障。一般來說，在確定變壓器容量時，需要對擴容以及過度損耗的問題進行重點考慮，預留出電力冗余的空間，要選擇合理數(shù)量的變壓器。

（二）照明節(jié)能設計

對于自來水廠的節(jié)能設計來說，照明節(jié)能設計是其中的關鍵組成部分?，F(xiàn)階段隨著LED技術的發(fā)展，應增加LED燈具的應用。在進行照明設計的過程中，應當對這些基礎設施的使用情況進行研究，在應用照明系統(tǒng)時，在不同區(qū)域配置相應的系統(tǒng)，以此來擴大建筑中照明節(jié)能的覆蓋范圍。在進行照明設計時，必須要確保室內(nèi)有著充分的正常光照，這就需要通過光照系統(tǒng)來滿足室內(nèi)光照的要求。施工人員需要對室內(nèi)的自然光照進行合理計算，隨后結(jié)合實際情況來進行光照系統(tǒng)的節(jié)能設計，在這個過程中，必須要合理選擇照明燈具，設計人員應當對照明燈具的環(huán)保性以及功能性進行研究，以此來確保室內(nèi)具有充足光照的同時結(jié)合用戶的要求對光線的亮度進行調(diào)整。通常情況下，在選擇節(jié)能照明設備的過程中，應當首選使用年限比較長的燈具，同時需要選擇能耗更低的設備，進而符合節(jié)能設計需求。

（三）變配電系統(tǒng)設計

在進行水廠建設時，需要利用具有較高用電負荷量的二級泵房，并在其測方的臨近位置處設立變配電間，將其視作水廠供電點的核心，并在變配電間中配置核定電壓為10kV的配電設備，如電力配電裝置及電力變壓器等。對于水廠而言，變配電間是開展低壓配電的最重要環(huán)節(jié)，不僅可以實現(xiàn)對送水泵房用電裝置的合理化控制，還可以為絮凝沉淀池、砂濾池等多種不同電廠單體裝置提供充足的電力。10kV的配電系統(tǒng)一般借助單母線的形式實施分段接線處理，并在系統(tǒng)中間位置設置相應的母聯(lián)開關，利用進行開關和母聯(lián)開關的形式在設備兩路之間實現(xiàn)機械和電氣互鎖作用。如果設備處于運轉(zhuǎn)階段，則需進行母聯(lián)合閘，將備用電源切斷，由主電源承擔變壓器的正常工作，此時，兩路電源都可以實現(xiàn)完整的負荷運行狀態(tài)，并借助真空斷路器的形式實現(xiàn)對于進線和饋電流程的合理控制。至于低壓側(cè)，可以借助單母線分段的形式，通過母聯(lián)開關控制關節(jié)系統(tǒng)的分段運行。對于水廠配電室而言，變配電間是其核心設備，可以結(jié)合現(xiàn)場實際展開對于配電間的裝備，在加藥間、沖洗泵房及濃縮池等不同空間之中配備二級配電室，并在反沖洗泵房和加藥間、砂濾池等空間中設置二級負荷單體，借助兩路0.4kV的電源進行供電，其中一個用作主電源，另一個則留作備用，并綜合利用自動化或手動的形式實現(xiàn)電源切換。

（四）水泵的節(jié)能措施

在我國自來水廠的發(fā)展過程中，應用了不同類型的水泵。目前，自來水廠的水泵并沒有完全更新，因此對現(xiàn)有設備進行改造也是非常有必要的。在改造過程中需要結(jié)合工作實際情況來選擇葉輪，以此來提升水泵運行效率。在水泵節(jié)能改造過程中，通過葉輪切削改造技術是最簡單也是最為有效的手段，因此該項技術在自來水廠改造當中得到了普遍應用。在水廠改造過程中，不管是水泵的選型還是葉輪的切削改造，都需要結(jié)合供水管網(wǎng)的實際需求來進行，應當通過管網(wǎng)用水的平均流量以及平均壓力為參考來設計水泵的流量以及揚程，并且需要保證大流量以及小流量兩個工況點都在水泵的高效運行區(qū)間范圍內(nèi)。通過對水泵的改造，能夠進一步提升水泵的運行效率，減少用電能耗，對于自來水廠來說是十分有效的節(jié)能措施。

水泵控制閥作為自來水廠泵房運行機組當中的關鍵組成部分，其效果是防止水泵停機時出現(xiàn)水錘，在停泵以后，避免出現(xiàn)水倒流以及機組高速運轉(zhuǎn)的問題，對水泵的運行機組進行有效保護?，F(xiàn)階段在大部分水廠當中，尤其是中、小型老水廠都會利用手動控制閥，這種方式存在著許多問題，例如手動控制閥無法在突然停電的情況下有效起到保護作用。還有電磁、電動液壓控制裝置會出現(xiàn)故障，同時液壓裝置出現(xiàn)堵塞、泄漏現(xiàn)象也是不可避免的，這樣會對介質(zhì)傳播造成嚴重影響。因此更換過程中自動控制的新型水利閥門是非常有必要的，這樣無需外接壓力就可以自動實現(xiàn)水泵控制閥的緩開和緩閉，這是非常有意義的。

（五）制冷設備的節(jié)能措施

首先，假設水廠制冷設備的總功率在200kW左右，每天工作十小時的話，一個月就需要在制冷設備上花費4.5萬元左右。我國的早期空調(diào)能效比大約為2.2，現(xiàn)代空調(diào)的能效比已經(jīng)達到了2.79，因此，通過現(xiàn)代制冷設備可以解決25%左右的用電損耗，而自來水廠當中的舊制冷設備大概在100kW左右，因此通過現(xiàn)代制冷設備可以節(jié)約20kW的功率。其次，空調(diào)制冷設備的關鍵就是對溫度進行控制，同時需要恒定溫度。而溫度傳感器在長期應用以后就會造成數(shù)據(jù)不準確的問題。因此，定期對溫度傳感器進行檢測也是十分重要的，一旦發(fā)現(xiàn)問題就需要更換傳感器，以此來確保制冷設備可以對溫度進行準確控制，不會過度消耗電能。最后，空調(diào)制冷設備對電能的節(jié)約，并不單單是由于產(chǎn)品問題，還與用戶的使用方式有著密切的聯(lián)系。所以，在實際應用過程中可以將室內(nèi)溫度設高一些，通常將各科室的溫度設置到26℃為宜，同時應當在關機之后將電源關掉，這是由于空調(diào)在待機過程中也會消耗一定的電能。

（六）合理設計沉淀池排泥系統(tǒng)

在自來水廠的沉淀池排泥系統(tǒng)當中，主要涵蓋了排泥閥以及排泥車兩個部分，排泥閥與排泥車在開展排泥工作的過程中都會造成一些不必要的排水，以此來產(chǎn)生電氣損耗。所以，對于沉淀池排泥系統(tǒng)的電氣節(jié)能來說，需要通過對排水量的科學調(diào)節(jié)來著手。首先，在通過排泥閥進行定期排泥的過程中，應當結(jié)合原水水質(zhì)的變化情況來制定排泥周期，應當盡可能的減少排泥總時間，并且對于開發(fā)時間的設定需要結(jié)合各沉淀池的特點來調(diào)整。其次，在對排泥車進行控制的過程中，因為由進水端至出水端沉積厚度逐漸減小是沉淀池的沉積規(guī)律，所以，需要結(jié)合實際情況來選擇最為合適的變速電機，讓排泥車在進水端始終保持慢速行進狀態(tài)，在出水端保持快速行進狀態(tài)，以此來確保排泥效果的同時減少用電能耗。

三、結(jié)束語

城市化進程的不斷發(fā)展，讓我國的自來水用量日益增多。為了更好適應這一現(xiàn)狀，要求自來水廠積極展開對于電氣方案設計的優(yōu)化和改造，以促進自來水廠生產(chǎn)效率提升，降低用電能耗，讓我國現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求得到切實滿足，以此推動我國的現(xiàn)代化建設進程。