自來水廠電氣節能方法的研究

王元峰 陜西水環境工程勘測設計研究院

當前我國的經濟水平正處于飛速發展階段，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設計與電力資源使用，會消耗大量的電力資源。現如今，人們對智能化建設愈發關注，同時也希望通過更好地節能技術來降低自來水廠的能耗，節約電力資源。

一、電氣節能設計意義

在社會經濟發展過程中，節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，推動了節能減排工作的完善，同時也讓環保工作成為了各個領域發展的核心。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運行，就容易出現一些故障問題，進而提升出現風險的概率，所以，保證節能降耗工作質量的不斷提升是十分有必要的。

自來水廠的不斷發展，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展方向，所以，自來水廠的建設數量也越來越多。通過先進的電機節能技術，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。通過電氣節能技術開展進行自來水廠電力系統的優化與建設，都能夠提升自來水廠的整體節能效果。

二、自來水廠電氣節能方法研究

（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：為了進一步貫徹節約環保的原則，針對變壓器的材料必須要進行優化選擇。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秀的節能效果。②銅材料：在變壓器的節能設計當中，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，進而實現節能的作用。③節能變壓器：隨著我國科技水平的不斷提升，電氣市場當中的也涌現出了很多節能變壓器，而在電氣工程設計工作中，需要對節能變壓器進行優先考慮。比如，市場當中的S12與S13型號的節能變壓器既保留了普通變壓器的優勢，還有著非常優秀的節能效果，在對其進行應用的過程中需要保證接線方式的合理性，以此來使節能變壓器充分發揮功用，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，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，要選擇合理數量的變壓器。

（二）照明節能設計

對于自來水廠的節能設計來說，照明節能設計是其中的關鍵組成部分。現階段隨著LED技術的發展，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，在應用照明系統時，在不同區域配置相應的系統，以此來擴大建筑中照明節能的覆蓋范圍。在進行照明設計時，必須要確保室內有著充分的正常光照，這就需要通過光照系統來滿足室內光照的要求。施工人員需要對室內的自然光照進行合理計算，隨后結合實際情況來進行光照系統的節能設計，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保性以及功能性進行研究，以此來確保室內具有充足光照的同時結合用戶的要求對光線的亮度進行調整。通常情況下，在選擇節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，進而符合節能設計需求。

（三）變配電系統設計

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節，不僅可以實現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的配電系統一般借助單母線的形式實施分段接線處理，并在系統中間位置設置相應的母聯開關，利用進行開關和母聯開關的形式在設備兩路之間實現機械和電氣互鎖作用。如果設備處于運轉階段，則需進行母聯合閘，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完整的負荷運行狀態，并借助真空斷路器的形式實現對于進線和饋電流程的合理控制。至于低壓側，可以借助單母線分段的形式，通過母聯開關控制關節系統的分段運行。對于水廠配電室而言，變配電間是其核心設備，可以結合現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電源切換。

（四）水泵的節能措施

在我國自來水廠的發展過程中，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，因此對現有設備進行改造也是非常有必要的。在改造過程中需要結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，都需要結合供水管網的實際需求來進行，應當通過管網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間范圍內。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水錘，在停泵以后，避免出現水倒流以及機組高速運轉的問題，對水泵的運行機組進行有效保護。現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故障，同時液壓裝置出現堵塞、泄漏現象也是不可避免的，這樣會對介質傳播造成嚴重影響。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。我國的早期空調能效比大約為2.2，現代空調的能效比已經達到了2.79，因此，通過現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，因此通過現代制冷設備可以節約20kW的功率。其次，空調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據不準確的問題。因此，定期對溫度傳感器進行檢測也是十分重要的，一旦發現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，空調制冷設備對電能的節約，并不單單是由于產品問題，還與用戶的使用方式有著密切的聯系。所以，在實際應用過程中可以將室內溫度設高一些，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

在自來水廠的沉淀池排泥系統當中，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，以此來產生電氣損耗。所以，對于沉淀池排泥系統的電氣節能來說，需要通過對排水量的科學調節來著手。首先，在通過排泥閥進行定期排泥的過程中，應當結合原水水質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，并且對于開發時間的設定需要結合各沉淀池的特點來調整。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律，所以，需要結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，在出水端保持快速行進狀態，以此來確保排泥效果的同時減少用電能耗。

三、結束語

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