變頻設(shè)備在污水處理廠中的運(yùn)用

摘 要：通過江西省工業(yè)園區(qū)污水處理廠工程中變頻設(shè)備的運(yùn)用，簡(jiǎn)單分析了在污水廠腐蝕比較嚴(yán)重的特殊環(huán)境中使用變頻設(shè)備對(duì)運(yùn)行環(huán)境及日常運(yùn)行管理方面需要注意或改進(jìn)的方面。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；變頻設(shè)備；運(yùn)用

引 言

我國(guó)是一個(gè)能源短缺的國(guó)家，節(jié)能非常重要?！吨袊?guó)節(jié)能技術(shù)大綱》提出水泵風(fēng)機(jī)類應(yīng)最大發(fā)揮其節(jié)能作用的要求，對(duì)污水處理廠來說，水泵風(fēng)機(jī)類負(fù)載作為其主要的用電設(shè)備，節(jié)約能源、降低消耗尤為重要。在污水處理廠采用變頻調(diào)速技術(shù)，既可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，滿足污水處理工藝過程中各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)電機(jī)速度控制的要求，保證工藝流程的相對(duì)穩(wěn)定，又可實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、降低消耗，減少相關(guān)設(shè)備的開停次數(shù)，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，并可解決由于工程實(shí)際運(yùn)行規(guī)模與設(shè)計(jì)規(guī)模不一致帶來的運(yùn)行過程的偏差，對(duì)協(xié)調(diào)各工藝流程間匹配關(guān)系，起到重要的調(diào)節(jié)作用，因此變頻調(diào)速技術(shù)在污水處理廠的生產(chǎn)過程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

1 變頻設(shè)備基本原理

變頻調(diào)速設(shè)備是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，它是一種集自動(dòng)控制、微電子、電力電子、通信技術(shù)于一體的新型高科技技術(shù)。主要用于交流電動(dòng)機(jī)（異步電機(jī)或同步電機(jī)）轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是公認(rèn)的交流電動(dòng)機(jī)最理想、最有前途的調(diào)速方案。

2 變頻設(shè)備運(yùn)行情況

污水處理廠內(nèi)一般流量有一定的波動(dòng)，使得風(fēng)機(jī)、水泵的流量有一定的變化范圍，根據(jù)風(fēng)機(jī)、水泵的揚(yáng)程-流量特性曲線，按照工藝要求的流量，實(shí)現(xiàn)變速變流量控制，是很有效的節(jié)能方法。江西省工業(yè)園區(qū)污水處理廠工程包含江西眾多縣市的工業(yè)園區(qū)污水項(xiàng)目，污水處理廠工藝流程圖如下所示：

各污水廠處理規(guī)模為1～4萬t/d，分近遠(yuǎn)期實(shí)施，有多種設(shè)備均采用了變頻設(shè)備，主要的變頻設(shè)備有氧化溝的表曝機(jī)及污水提升泵。污水提升泵房的目的是提高水頭，以保證污水可以靠重力流過后續(xù)建在地面上的各個(gè)處理構(gòu)筑物。污水提升泵作為污水處理廠的重要耗能設(shè)備，節(jié)能非常重要。污水提升泵房采用變頻調(diào)速裝置，可根據(jù)進(jìn)水流量的大小，進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免水泵的頻繁起停，延長(zhǎng)水泵壽命。需要注意的是，一般情況下，應(yīng)保持集水池的高水位運(yùn)行，這樣可降低泵的揚(yáng)程，在保證提升水量的前提下降低能耗。曝氣設(shè)備主要有鼓風(fēng)機(jī)及表曝機(jī)等，鼓風(fēng)機(jī)及表曝機(jī)作為污水處理廠的主要設(shè)備，它們的運(yùn)行工況不僅關(guān)系到污水處理效果的好壞，而且和整個(gè)污水處理廠的運(yùn)行成本有極大的關(guān)系。無論是鼓風(fēng)機(jī)還是表曝機(jī)，一般采用曝氣池污泥混和液的溶解氧DO值作為控制參數(shù)對(duì)變頻調(diào)速裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)曝氣池的曝氣量。

以規(guī)模為1萬噸/天的污水處理廠為例，氧化溝采用4臺(tái)倒傘型曝氣機(jī)，單臺(tái)功率45kW；進(jìn)水泵房污水提升泵為3臺(tái)，兩用一備，單臺(tái)功率37kW，均為變頻設(shè)備。在實(shí)際運(yùn)行過程中，其它地方的低壓變頻設(shè)備運(yùn)行都較正常，而進(jìn)水泵房的污水提升泵變頻設(shè)備卻多次出現(xiàn)故障，集中表現(xiàn)在變頻設(shè)備高溫跳閘、功能模塊損壞嚴(yán)重、主控系統(tǒng)CPU故障、主控系統(tǒng)與功能模塊間通訊故障等。

3 變頻設(shè)備故障分析

（1）變頻設(shè)備會(huì)高溫報(bào)警甚至造成高溫跳閘現(xiàn)象。

（2）防腐蝕性能較差。功能板上熔絲底座端子表面氧化嚴(yán)重，氧化物掉落在的集成塊插腳上，極易造成短路，損壞功能單元模塊。

（3）變頻器的主控系統(tǒng)由一個(gè)機(jī)架和調(diào)制器板、光纖接口板、通訊板、系統(tǒng)接口板、模數(shù)轉(zhuǎn)換板及微處理器組成，這些模板均安裝在機(jī)架的底板槽上，可插拔，長(zhǎng)期運(yùn)行后易松動(dòng)，且模板與插槽的防腐性能不高，銅質(zhì)接插件易氧化，造成接觸不良，影響設(shè)備正常運(yùn)行。

（4）變頻設(shè)備安裝位置及運(yùn)行環(huán)境惡劣，變頻設(shè)備安裝在進(jìn)水泵房配電間內(nèi)，緊靠旋流沉砂池，這是污水處理廠H2S氣體濃度最高的地方，這使變頻設(shè)備柜內(nèi)電路板上元器件腐蝕嚴(yán)重，有氧化脫落、接觸不良及絕緣降低現(xiàn)象。

4 基本改進(jìn)措施

根據(jù)以上的原因分析，我們采取了下列措施，使變頻設(shè)備投入了正常運(yùn)行：

（1）加強(qiáng)變頻設(shè)備日常維護(hù)管理，污水輸送量不均勻，每天有進(jìn)水高峰和低谷期，使集水井液位時(shí)高時(shí)低，為了減少對(duì)后續(xù)工藝流程造成大的沖擊，保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)，廠內(nèi)采取常開具有變頻設(shè)備的水泵，使變頻設(shè)備常常連續(xù)多日運(yùn)行，在一定程度上增加了變頻設(shè)備的故障頻率。在實(shí)際運(yùn)行中，有時(shí)變頻設(shè)備連續(xù)兩次啟動(dòng)間隔時(shí)間少于20min，對(duì)變頻設(shè)備也不利。另外，變頻設(shè)備本體及過濾網(wǎng)清洗周期較長(zhǎng)，積灰過多，增加了故障隱患，宜加強(qiáng)日常維護(hù)管理。

（2）改善變頻設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，平常注意除濕，保持室內(nèi)干燥，防止柜內(nèi)元器件表面產(chǎn)生凝露。夏天注意散熱，室溫控制在40℃以下，確保變頻設(shè)備不出現(xiàn)高溫報(bào)警信號(hào)。

（3）加強(qiáng)日常運(yùn)行管理，減少變頻設(shè)備連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間，定期對(duì)變頻設(shè)備柜內(nèi)器件檢查保養(yǎng)，縮短對(duì)變頻設(shè)備及過濾網(wǎng)清掃周期，減少灰塵對(duì)變頻設(shè)備的侵蝕以及嚴(yán)格按變頻設(shè)備要求合理開停，避免頻繁啟動(dòng)，兩次啟動(dòng)間隔時(shí)間不少于min，減少變頻設(shè)備的損壞。

5 結(jié) 論

污水處理廠新工藝比較多，隨新工藝及新設(shè)備的投入，控制精確度、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)等多方面的要求，需要變頻調(diào)速裝置控制的設(shè)備越來越多，這就要求設(shè)計(jì)人員根據(jù)工藝過程的特點(diǎn)，認(rèn)真選擇，既要做到運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能，又要考慮投資的經(jīng)濟(jì)合理。采用變頻設(shè)備不僅節(jié)約能源，而且可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高污水廠自動(dòng)化水平，在排水及污水處理工程中，值得大力推廣使用，但應(yīng)該注意安裝在腐蝕性氣體較少的場(chǎng)所，力爭(zhēng)使變頻設(shè)備在規(guī)定安裝環(huán)境下可靠工作。

參考文獻(xiàn)

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[2]黃夢(mèng)濤，王希娟，馮景曉.基于功率因數(shù)的通用變頻器節(jié)能原理及應(yīng)用.2006（2）.

作者簡(jiǎn)介：熊學(xué)文，男，工程師，從事給水排水設(shè)計(jì)工作。