1 引言
隨著電力電子技術的發(fā)展，交流變頻技術從理論到實際逐漸走向成熟。變頻調速器不僅調速平滑，調速范圍大，效率高，啟動電流小，運行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果良好，是風機、泵類設備的一項最佳節(jié)能改造新技術。在設計實施過程中，經常遇到的問題是使用變頻調速器是否節(jié)約能源，能否滿足生產工藝要求等。本文通過分析污水處理廠中污泥回流泵的變頻改造，闡述了變頻調速器的節(jié)能效果和對污水處理工藝的改善作用。
2 改造前狀況
對于aao污水處理工藝，污泥回流量的控制直接影響污水處理效果。我廠采用aao工藝，首期污水處理量為5萬t/d，污泥泵房共有回流污泥泵3臺，27kw1臺，60kw2臺(直接起動)。根據(jù)我廠的生產工藝，污泥池的進出水量必須保持一定的平衡。若開1臺27kw泵時，污泥的回流量不夠;若開1臺60kw泵時，污泥的回流量又太大了，且不能保持污泥池污泥進出量的平衡。為此，我們只好采用開1臺60kw回流泵，并通過手動調節(jié)泵的出水閥門的開度來平衡進出水量，以達到生產工藝對污泥回流量的要求。
3 問題及方案
3.1 存在的問題
對于以60kw回流污泥泵來滿足生產工藝所要求污泥回流量的運行方式，存在有以下下問題。
l 污泥的回流量是靠人工調節(jié)出水閥門的開度來控制，很難準確調節(jié);
l 由于出水閥門的開度很小，其擋板所受的水流壓力較大，閥門易損而造成漏水;
l 60kw電機在我廠已屬于大容量電機，在電機起動時，其起動電流很大，會對電機造成沖擊，于電機的使用壽命不利;
l 通過調整出水閥門的開度(不到10%)來控制水量，由于電機的轉速是不變的，所以，耗電量是不變的，造成大量電能損耗。
3.2 改造方案及效果
針對上述問題，提出了對2×60kw回流污泥泵進行變頻改造的方案，選用一臺變頻器控制一臺60kw水泵的方案，即增加兩臺變頻器。經完善后，污泥泵房的兩臺60kw水泵都可以通過變頻器根據(jù)工藝的要求進行無級調節(jié)污水的流量。
改造后的作用是明顯的:
(1) 加裝了變頻裝置, 不需再通過調整閥門的開度來控制回流污泥量(閥門可全開), 既減輕了操作人員的勞動強度，增強了對閥門控制的可操作性, 又減少閥門的受損情況;
(2) 加裝變頻裝置，電機即可以軟起動方式起動，起動電流很小，減少了對電機的沖擊，能延長電機的使用壽命，而且，系統(tǒng)的功率因數(shù)可提高到0.95;
(3) 根據(jù)電機拖動原理, 流量與轉速成正比, 電機軸功率與轉速成立方比, 由此可知, 通過變頻器對電機進行調速來調節(jié)流量, 可大大降低電機的電耗, 又可以大大地減少了電機在起動時所受到的大電流沖擊, 延長電機的壽命。
4 節(jié)能分析
下面對兩種工況下，回流泵在增加變頻器前后的能耗情況進行對比分析:
泵的耗電量計算公式為:
其中: w為泵耗電量，單位為kwh;
i為泵電流，單位為a;
u為泵電壓，單位為kv;
cosφ為功率因數(shù);
t為運行時間，單位為h。
60kw回流泵的額定電流為114a, 額定電壓為0.38kv,功率因數(shù)為0.74。
(1) 工況1
只運行1臺60kw回流泵，并控制流量為60％。
l 改造前:通過調節(jié)閥門進行控制, 則一天的耗電量為:
l
改造后:采用變頻器對電機進行調速
使用了變頻器后, 泵在60%流量時的電流i2=0.63×i1，則一天的耗電量為:
(2) 工況2
1臺60kw的水泵流量為100%，1臺60kw的水泵流量為60%，即為總裝機的160%。
l 改造前:通過調節(jié)閥門進行控制, 則一天的耗電量為:
l
改造后:采用變頻器對電機進行調速，使每臺水泵的流量均為80%。
使用了變頻器后, 泵在80%流量時的電流i2=0.83×i1，則一天的耗電量為:
每天節(jié)能w=(w1-w2)×50%=(2664-1364)×50%=650(kwh)。若電價以1元/kwh計算，則每天可節(jié)約電費650元。如增加兩臺變頻器的費用為90,000元，則五個月就可以收回工程的投資。
5 實施及效果
在本著盡可能少改動原設備的基礎上, 對兩臺60kw回流污泥泵進行變頻改造，最后選擇了fuji frn75p11s-4變頻器，工程總價約9萬元。經過一段時間的運行(其中一臺已累計運行600多小時)，表明該變頻系統(tǒng)達到預期效果，系統(tǒng)穩(wěn)定，保護功能強，操作、維護方便。使用變頻器前后的實例記錄如表1和表2所示。
由上面記錄, 可算出采用變頻裝置后(按首期運行方式):
日節(jié)電:539.8kwh
節(jié)電率:44%
年節(jié)電:197027kwh(折合電費約14萬元)
投資回報期:7.4月
改造后的運行表明，2x60kw回流污泥泵變頻系統(tǒng)運行情況良好，取得了明顯的經濟效益。
6 結束語
節(jié)能降耗是降低生產成本的重要手段，降低生產成本提高市場競爭力是企業(yè)謀求發(fā)展的硬道理，如何利用新技術對設備進行技術改造，是企業(yè)要時刻關注和了解的，變頻調速技術就是這樣一種新技術，利用它對污水處理廠某些電動設備進行改造，可起到顯著的節(jié)能效果并可以改善污水處理工藝條件，起到積極的作用。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
