變頻節能技術在水處理系統中的應用

摘 要：隨著變頻節能技術的發展，它在工業供水領域的應用越來越普及。變頻節能技術在一定程度上不僅能節電，而且自動化程度高。但其在實際應用中若出現選型及控制不當，不但達不到節能的目的，反而會造成電的浪費。本文從變頻節能技術原理，節能的系統改造方案和變頻節能技術的優勢闡釋出變頻節能技術在水處理系統中的應用。

關鍵詞：變頻節能技術 水處理系統 應用

中圖分類號：TM92 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（c）-0081-01

水工業各系統領域是降耗節能最有用武之地的地方，變頻節能技術在水處理系統中的應用將大大提高用水行業各領域的經濟效益和競爭力，在全球化的市場經濟中占領一席之地。變頻調速節能必須是科學的，不能一哄而上，必須以堅實的科學依據為基礎。變頻節能技術就是在人們力求節能，杜絕浪費的思潮中應運而生的一種高科技手段[1]。

1 變頻調速節能裝置的節能原理

變頻器作為交流電動機的驅動裝置，具有調速性能好，效率高，性能穩定，可靠性高等優點。我們應從不同的角度去了解變頻器、操作變頻器、應用變頻器，把變頻節能裝置充分的利用起來。

1.1 變頻調速節能裝置通過改變頻率節能

變頻調速節能裝置的原理是改變電動機所需的供電頻率，從而改變電機的轉速，進而負載的轉速得到改變。我們大家都知道，如果電機的轉速我們用n表示，供電頻率用f表示，電機的極對數用P表示，S為滑差，那么我們能得出這樣一公式n=50f（1-S）/P，由公式可知，我們可以通過改變供電頻率f從而達到改變電機的轉速的目的。

變頻調速節能裝置是一種集合效率高、精度高、調速平穩、調速范圍寬、無級變速等優點的調節裝置。變頻調速節能裝置是一種利用電力半導體器件的通斷工作原理，將工頻電源變換成另一頻率的電能控制裝置。可降低轉速用以減少流量，從而達到節流目的，所消耗的功率也將大大降低。

1.2 功率因素補償節約能源

變頻器按主電路主要分為電壓型和電流型：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路的濾波是電感。

通常使用的異步電動機，將交流電變成直流電。經平滑濾波后，再通過逆變回路使直流電又變成不同頻率的交流電，從而使電機獲得所需電流和頻率和電壓。

降低功率可以直接降低電網的有功功率，在沒有使用變頻調速裝置之前，設備使用率低，浪費非常嚴重；使用變頻調速裝置使用后，通過變頻器內部濾波電容的作用，在一定程度上，不僅降低了無功損耗，提高了設備的利用率，電網的有功功率也大大提高了，進一步為節能打下了良好的基礎。

1.3 軟啟動節約能源

電機硬啟動對電網造成嚴重的沖擊作用，并且在一定程度上對電網容量有極高的要求，啟動時，瞬間產生的大電流和震蕩對設備和管路的使用壽命會造成威脅。而用變頻節能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能，可以使啟動電流從零開始，它的最大值也不會超過其額定電流值，從而減輕了對電網的沖擊，提高了設備的使用率，延長了設備的使用期限。

2 變頻器在水處理廠泵站中的應用

眾所周知，進水、配水泵房、絮凝沉淀、過濾、配水井、清水池，外加送入配水管網，還有加氯、加藥、加氨等輔助系統，中間還要有回流泵房等一系列配件裝置共同協作構成了我們常見的水處理工藝流程。

現在，供水系統越來越普及，細化到每個供水廠，水量變化是絕對的。隨著季節的改變，變化系數和日變化系數都在改變。凈配水廠比取水廠站的流量變化更大，這樣一來，水處理廠必須更加注重節能減耗的措施，重視學習科學的降耗節能措施[2]。

絮凝沉淀、各種過濾的處理程序，加氯、加氨加藥等一系列裝置的流量的千變萬化，都直接影響著整個水處理系統的不斷變化，要掌握各種先進技術，來調節和適應這種突發性的變化情況。為了調節水流量，就要選擇各種不同規格的容量，不同型號的水泵機組，或選擇一臺調速裝置，合理用水，不造成水資源的浪費。

3 變頻節能系統改造方案的設計

3.1 變頻節能系統的控制回路和操作方式

水泵電動機的原控制回路均保留作為新控制系統的工頻旁路，在變頻柜上增加了輸入開關量工頻/變頻轉換選擇按鈕。通過程序控制繼電器的輔助接點的動作，控制水泵電機工頻和變頻之間的電氣互鎖，避免操作上的失誤。

可以通過主控室，變頻面板，車間現場三地合理的控制該系統。變頻面板控制在一定程度上方便調試，不僅可以實現速度調控、參數設定，還可以通過LED顯示來監控系統運行情況。如果信號傳輸出現故障，我們也可以現場進行控制。現場控制是在電機旁設置一個操作機柜，可以很方便的就地觀察水泵的運行情況和電機的故障報警顯示[3]。

3.2 變頻節能系統的監控系統

變頻調速通常采用PLC可編程序控制器，一般選用PLC及梯形圖編程語言來進行遠距離的自動控制。西門子STEP7的梯形圖編程語言可以很方便的通過計算機與PLC連接通訊，對現場各設備進行監控和控制。我們可以通過STEP7編程語言，對電控柜及現場操作箱的軟啟動器、選擇開關、接觸器等電氣元器件進行監測和控制。

上位機控制系統軟件采用西門子WINCC組態軟件，通過組態軟件程序控制上位機畫面的顯示，進行實時的監控。這種監控模式，在一定程度上，不僅節省了人力，也使得對設備的操作和維修保養更加簡便。

4 變頻節能技術的優勢

變頻節能技術在一定程度上不僅節約了水電費，也在一定程度上降低了設備維修費。它還給社會帶來了一定的社會效益。變頻節能技術使用后，為水處理系統既做到了少補水，同時提高濁環水循環率，又避免了水資源的浪費，而且還保護了環境[4]。

水處理系統領域的企業是傳統的基礎產業，是降耗節能最有用武之地的巨大市場。

5 結語

水工業各領域的系統如何做到有效的節能降耗，要從實際情況出發，科學的全面規劃和選擇。每個水處理系統，每臺設備的調控，都需要根據實際情況選擇合適的變頻裝置。變頻器在整個供水系統中起著重要作用，它根據實時在線的用水量大小為依據，來控制變頻器的運轉。在國家倡導節能減排的大背景下，我們要在水處理系統中，合理的利用變頻節能手段，真正的做到節能降耗目的。

參考文獻

[1]曹進靜.變頻技術在傳統空氣壓縮機節能改造中的應用[J].安徽冶金，2011（2）.

[2]劉春陽.水處理技術綜述[J].中國新技術新產品，2010（14）.

[3]江浩杰，沈立剛.高壓變頻調速技術在連鑄噴霧冷卻供水系統中的應用[C]//自動化技術與冶金流程節能減排—— 全國冶金自動化信息網2008年會論文集，2008.

[4]林華曦.工業鍋爐水質和水處理方法[J].鍋爐制造，2008（1）.