变频器设备在污水处理厂电气改造中的应用

韩传艺

摘 要：近几年来，城市污水处理技术水平日趋成熟，成为建设可持续性社会的技术支持，但是其自身能耗问题不断凸显，尤其是大功率电气设备加重运行成本负担，与节约型社会建设理念相违背，客观上要求技术人员增设变频设备全面改造污水处理厂电气系统。本文以变频器设备为切入点分析其应用于污水处理厂电气改造的必要性，就提出具体的应用要点进行深入探究，旨在为相关技术人员积累更多的工作经验提高电气运行有效性。

关键词：变频器；污水处理厂；电气改造

自进入21世纪以来，在社会经济稳健发展的大背景下，我国污水处理技术水平不断进步，社会对于污水处理技术提出全新的要求及标准。为了主动迎合时代发展潮流满足日益严格的技术要求，污水处理厂的工作重心逐步向电气改造应用变频器设备转变[1]。同时，即便城市污水处理技术成为建设可持续性社会的技術支持，但是其自身能耗问题日益严峻，尤其是大功率电气设备一定程度上加重传统污水处理厂的运行成本负担，与节约型社会建设理念相违背，客观上要求相关技术人员增设变频器设备进行污水处理厂电气工程系统改造，以达到有效调整电机转速实现精准污水处理调控的目标。鉴于此，本文针对污水处理厂电气改造应用变频器设备的研究具有重要现实意义。

1.污水处理厂电气改造应用变频器设备的必要性

1.1概述

一般说来，变频器设备主要通过电力半导体器件通断将工频电源转换为另一频率电能控制装置，实现交流异步电机的过载保护、过压保护、过流保护、转变功率参数、提升转运井段、变频调速及软启动等功能[2]。同时，电气改造应用变频器设备主要通过改变交流电机幅值及供电频率促使其运动磁场周期发生变化，满足平滑控制电动机转速的要求。由此可见，电气改造应用变频器设备促使原有复杂的调速控制更为简单，通过变频器及交流电动机能快速替换大部分传统依靠直流电动机进行后续作业，具有故障率低及体积小等鲜明特点，推动传动技术迈向全新发展阶段。

1.2必要性

相较于其他设备，变频器设备应用于水泵及风机的节能效应表现最为明显。从实质角度来看，各类生产机器设计初期对于配用驱动动力的考量以保证生产活动可靠进行为主要目标，可预留一定富余量，避免出现电机满负荷运行情况[3]。除非满足动力驱动要求，多余力矩大大增加有功功率的效率，极易造成电能浪费问题，而泵类设备及风机设备使用过程中，传统调节方式侧重于调节其出入口的阀门开合度及挡板开合度控制其给水量及风量，深受输入功率过大的影响浪费大量电源，使用变频器设备完成改造能充分发挥变频器设备的作用，控制风机及泵的转速，实现控制流量的目标。

从流体力学角度来看，公式（即功率=流量×压力）中发现转速及流量间存在一次方呈正比例关系且压力与转速间平方呈正比例关系，得出功率与转速间立方呈正比例关系，即水泵效率不改变则所需流量调节下降时其转速呈等比例下降趋势，促使其轴输出率呈现立方关系下降趋势[4]。由此可见，水泵电机好点功率与转速间呈接近立方比关系时其流量下降则遵循相关比例使用变频器设备实行降速调节其转速，能明显降低其电动机功率，尤其是与传统阀门调节及挡板调节更为节约电能，一定程度上节约电能成本投入，对于保证污水处理厂可持续性发展具有不可比拟的积极作用。

2.污水处理厂电气改造应用变频器设备的要点

2.1潜水泵应用要点

潜水泵作为实现深井提水的核心设备之一，主要通过将潜水泵机组潜入水中进行地下水提取至地表作业，被广泛应用于矿山抢险、工业冷却及生活用水等领域。近几年来，伴随污水处理技术水平日趋成熟，社会对于污水处理技术要求更为严格，促使潜水泵被广泛应用于污水处理环节中[5]。从目前我国污水处理水平来看，大部分污水经处理后排放至地下水系统，而提取污水时无法脱离潜水泵设备的支持，但是潜水泵于工频状态下启动时，深受自身电流冲击过大的影响，存在出现波动电网电压及潜水泵启动瞬间急扭或停止瞬间水锤等问题的可能性，造成管道松动破裂，甚至导致电机受损，大大提高工作强度无法满足工艺要求。

伴随技术进步及社会发展，变频器设备被广泛应用于各个领域，以潜水泵为例能切实解决以往过程中所面临的主要问题，例如：潜水泵安装变频器设备后提取污水过程中，可立足于实际需求调整电机运行速度及停止时间，消除以往水锤或急扭等问题所产生的不良影响。同时，通常情况下，处理污水小流向时能充分发挥变频器设备调节功能的作用，适当降低潜水泵转速，预防潜水泵长期处于高负荷运转状态，一定程度上延缓电机设备的老化速度，大大提高其使用效率及污水处理厂作业效率，控制后期维护成本投入，确保污水处理厂的经济效益。此外，变频器设备能减轻潜水泵启动时机械损伤，大大降低机械设备受损率。

2.2鼓风机应用要点

鼓风机作为污水处理厂最为重要的电气设备之一，对保证污水处理工作顺利进行具有不可比拟的积极作用。因此在实际应用的过程中，相关技术人员将变频器设备与鼓风机相结合，充分发挥鼓风机的作用，促使压缩后空气经管道送入曝气池，确保空气中氧溶解于污水中，为活性淤泥中微生物提供养分补给，大大增强微生物生存环境的适应能力，取得令人满意的净水效果。同时，由于污水处理环节中往往合并出现一系列生化反应产生有毒有害气体，例如：分解气体或沼气等，直接威胁工作人员生命健康安全，客观上要求相关技术人员灵活运用鼓风机设备实现污水处理现场良好通风，进一步改善污水处理现场环境。

受鼓风机使用过程中问题频繁的影响，尤其是工频状态下启动时所产生的电流冲击较大，造成电网电压波动，并且鼓风机风压稳定后其风量仅仅依靠鼓风机数量或出气阀实现调节，实际情况中往往通过调节出气阀门提升管道阻力控制风量，导致阀门能量过度浪费问题。由此可见，鼓风机应用变频器设备能大大提高其使用效率，减轻电机启动瞬间对电网所产生的冲击，一定程度上延长电机设备使用年限。同时，充分发挥变频器设备调节功能的作用，能适度调节鼓风机参数改变鼓风机风量，便于立足于实际需求精确控制改变污水中氧气含量，进一步提高污水处理作业效率。此外，应用变频器设备能提升污水处理自动化程度，大大节约人力物力财力的投入程度，客观上推动污水处理厂长远发展，取得令人满意的效益。

3.结语

通过本文探究，认识到目前我国环境保护问题得到越来越多人的关注及重视，尤其是相关职能部门对污水处理厂的监管力度不断提高，客观上要求污水处理厂秉持严于律己的工作原则，精细化设置污水处理技术工艺控制标准。因此，相关技术人员主动迎合时代发展潮流，将变频器设备灵活运用于电气改造过程中，例如：潜水泵、鼓风机及其他设备等，不止能消除安全隐患实现操作自动化，更确保污水处理系统处于绿色节能状态，一定程度上延长设备使用寿命减少设备故障发生率，符合实际生产需求。

参考文献：

[1]邢卫东.变频器设备在污水处理厂电气改造中的应用[J].无线互联科技，2017（21）：134-135.

[2]丁冲，贾磊，郭晓光，钱红飙，焦博，魏兴.造船塔式起重机回转机构电气改造[J].起重运输机械，2017（07）：95-98.

[3]王宗昌，安丽红.基于PLC变频器控制的龙门刨床复合化智能化改造[J].电气自动化，2016，38（06）：105-107.

[4]王俊.水电站坝顶门机控制系统的电气改造[J].科技创新与应用，2016（27）：153.

[5]戴晓东.基于PLC技术的桥式起重机电气控制改造[J].数字技术与应用，2014（03）：19.