变频设备在污水处理厂中的运用

摘 要：通过江西省工业园区污水处理厂工程中变频设备的运用，简单分析了在污水厂腐蚀比较严重的特殊环境中使用变频设备对运行环境及日常运行管理方面需要注意或改进的方面。

关键词：污水处理厂；变频设备；运用

引 言

我国是一个能源短缺的国家，节能非常重要。《中国节能技术大纲》提出水泵风机类应最大发挥其节能作用的要求，对污水处理厂来说，水泵风机类负载作为其主要的用电设备，节约能源、降低消耗尤为重要。在污水处理厂采用变频调速技术，既可实现无级调速，满足污水处理工艺过程中各项指标对电机速度控制的要求，保证工艺流程的相对稳定，又可实现节约能源、降低消耗，减少相关设备的开停次数，延长设备使用寿命，并可解决由于工程实际运行规模与设计规模不一致带来的运行过程的偏差，对协调各工艺流程间匹配关系，起到重要的调节作用，因此变频调速技术在污水处理厂的生产过程中得到越来越广泛的应用。

1 变频设备基本原理

变频调速设备是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，它是一种集自动控制、微电子、电力电子、通信技术于一体的新型高科技技术。主要用于交流电动机（异步电机或同步电机）转速的调节，是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案。

2 变频设备运行情况

污水处理厂内一般流量有一定的波动，使得风机、水泵的流量有一定的变化范围，根据风机、水泵的扬程-流量特性曲线，按照工艺要求的流量，实现变速变流量控制，是很有效的节能方法。江西省工业园区污水处理厂工程包含江西众多县市的工业园区污水项目，污水处理厂工艺流程图如下所示：

各污水厂处理规模为1～4万t/d，分近远期实施，有多种设备均采用了变频设备，主要的变频设备有氧化沟的表曝机及污水提升泵。污水提升泵房的目的是提高水头，以保证污水可以靠重力流过后续建在地面上的各个处理构筑物。污水提升泵作为污水处理厂的重要耗能设备，节能非常重要。污水提升泵房采用变频调速装置，可根据进水流量的大小，进行调节，避免水泵的频繁起停，延长水泵寿命。需要注意的是，一般情况下，应保持集水池的高水位运行，这样可降低泵的扬程，在保证提升水量的前提下降低能耗。曝气设备主要有鼓风机及表曝机等，鼓风机及表曝机作为污水处理厂的主要设备，它们的运行工况不仅关系到污水处理效果的好坏，而且和整个污水处理厂的运行成本有极大的关系。无论是鼓风机还是表曝机，一般采用曝气池污泥混和液的溶解氧DO值作为控制参数对变频调速装置进行调节，从而调节曝气池的曝气量。

以规模为1万吨/天的污水处理厂为例，氧化沟采用4台倒伞型曝气机，单台功率45kW；进水泵房污水提升泵为3台，两用一备，单台功率37kW，均为变频设备。在实际运行过程中，其它地方的低压变频设备运行都较正常，而进水泵房的污水提升泵变频设备却多次出现故障，集中表现在变频设备高温跳闸、功能模块损坏严重、主控系统CPU故障、主控系统与功能模块间通讯故障等。

3 变频设备故障分析

（1）变频设备会高温报警甚至造成高温跳闸现象。

（2）防腐蚀性能较差。功能板上熔丝底座端子表面氧化严重，氧化物掉落在的集成块插脚上，极易造成短路，损坏功能单元模块。

（3）变频器的主控系统由一个机架和调制器板、光纤接口板、通讯板、系统接口板、模数转换板及微处理器组成，这些模板均安装在机架的底板槽上，可插拔，长期运行后易松动，且模板与插槽的防腐性能不高，铜质接插件易氧化，造成接触不良，影响设备正常运行。

（4）变频设备安装位置及运行环境恶劣，变频设备安装在进水泵房配电间内，紧靠旋流沉砂池，这是污水处理厂H2S气体浓度最高的地方，这使变频设备柜内电路板上元器件腐蚀严重，有氧化脱落、接触不良及绝缘降低现象。

4 基本改进措施

根据以上的原因分析，我们采取了下列措施，使变频设备投入了正常运行：

（1）加强变频设备日常维护管理，污水输送量不均匀，每天有进水高峰和低谷期，使集水井液位时高时低，为了减少对后续工艺流程造成大的冲击，保证水质达标，厂内采取常开具有变频设备的水泵，使变频设备常常连续多日运行，在一定程度上增加了变频设备的故障频率。在实际运行中，有时变频设备连续两次启动间隔时间少于20min，对变频设备也不利。另外，变频设备本体及过滤网清洗周期较长，积灰过多，增加了故障隐患，宜加强日常维护管理。

（2）改善变频设备的运行环境，平常注意除湿，保持室内干燥，防止柜内元器件表面产生凝露。夏天注意散热，室温控制在40℃以下，确保变频设备不出现高温报警信号。

（3）加强日常运行管理，减少变频设备连续运行的时间，定期对变频设备柜内器件检查保养，缩短对变频设备及过滤网清扫周期，减少灰尘对变频设备的侵蚀以及严格按变频设备要求合理开停，避免频繁启动，两次启动间隔时间不少于min，减少变频设备的损坏。

5 结 论

污水处理厂新工艺比较多，随新工艺及新设备的投入，控制精确度、运行经济等多方面的要求，需要变频调速装置控制的设备越来越多，这就要求设计人员根据工艺过程的特点，认真选择，既要做到运行安全、经济、节能，又要考虑投资的经济合理。采用变频设备不仅节约能源，而且可减轻劳动强度、提高污水厂自动化水平，在排水及污水处理工程中，值得大力推广使用，但应该注意安装在腐蚀性气体较少的场所，力争使变频设备在规定安装环境下可靠工作。

参考文献

[1]《变频器世界》.

[2]黄梦涛，王希娟，冯景晓.基于功率因数的通用变频器节能原理及应用.2006（2）.

作者簡介：熊学文，男，工程师，从事给水排水设计工作。