水處理項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析

馮嘉琦　王琦

【摘要】電氣設(shè)計(jì)是水廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)功能的重要組成部分，本文結(jié)合幾個(gè)EPC總包項(xiàng)目的設(shè)計(jì)采購(gòu)施工運(yùn)行全過(guò)程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)水處理廠(chǎng)中的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行淺析，提供水廠(chǎng)電氣設(shè)計(jì)的借鑒，促進(jìn)水廠(chǎng)設(shè)計(jì)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】水廠(chǎng);電氣設(shè)計(jì);節(jié)能;配電

隨著國(guó)家的快速發(fā)展，“兩山”理念的踐行和“五水共治”的廣泛應(yīng)用，各地都新建了很多水處理廠(chǎng)項(xiàng)目。對(duì)水質(zhì)處理的效果深刻影響著廣大人民的生活品質(zhì)。加強(qiáng)對(duì)水處理廠(chǎng)電氣設(shè)計(jì)具有重要意義。本文以某地新建水廠(chǎng)及提標(biāo)改造工程為研究對(duì)象，結(jié)合調(diào)試、試運(yùn)行與移交建設(shè)單位使用后的反饋意見(jiàn)，對(duì)水處理廠(chǎng)的電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行淺析。

1 水處理廠(chǎng)的電氣特點(diǎn)

水處理廠(chǎng)的特點(diǎn)相對(duì)于其他項(xiàng)目，從規(guī)模上來(lái)說(shuō)分布廣泛，單體較多;從工藝特點(diǎn)上，不同工藝段的設(shè)備往往從不同設(shè)備廠(chǎng)家進(jìn)行采購(gòu)，設(shè)備的控制要求多樣，調(diào)試與檢修對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制的要求較高;從特殊環(huán)境來(lái)說(shuō)，部分區(qū)域的水質(zhì)有較強(qiáng)的腐蝕性，甚至在處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生易燃易爆的氣體;從運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，有些工藝段根據(jù)環(huán)保部門(mén)要求需要連續(xù)運(yùn)行、不能中斷，對(duì)用電可靠性要求較高。

2 水處理廠(chǎng)的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 供配電系統(tǒng)

為保障水廠(chǎng)可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行，一般水處理廠(chǎng)的電源等級(jí)是二級(jí)負(fù)荷，按雙電源供電。城區(qū)具備條件的地區(qū)，通常用兩路10kV供電線(xiàn)路接至現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)入變壓器。低壓段采用低壓?jiǎn)文妇€(xiàn)分段，通過(guò)設(shè)置母聯(lián)開(kāi)關(guān)的方式提高供電的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)變壓器的容量時(shí)，應(yīng)考慮建設(shè)單位和相關(guān)部門(mén)對(duì)用電負(fù)荷的實(shí)際要求情況，當(dāng)一路高壓進(jìn)線(xiàn)停電時(shí)，單臺(tái)變壓器能夠滿(mǎn)足全部二級(jí)負(fù)荷的正常使用。

變配電房的選址應(yīng)選在負(fù)荷中心附近，以減少電纜的建設(shè)投資及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中電能的損耗。

由于水處理廠(chǎng)面積較大，單體和工藝段較多，因此配電建議采用樹(shù)干式與放射式相結(jié)合的方式。具體地，對(duì)于同一工藝段功率不大的設(shè)備，由變配電間放射式供電至各建構(gòu)筑物單體動(dòng)力柜，再由各建構(gòu)筑物單體內(nèi)動(dòng)力柜放射式供電至設(shè)備末端;對(duì)于功率較大的設(shè)備，由配電間直接放射式配電至設(shè)備末端;照明采用樹(shù)干式供電。

根據(jù)建設(shè)單位和相關(guān)法律法規(guī)的要求，對(duì)用電等級(jí)要求較高的負(fù)荷進(jìn)行考慮。運(yùn)行中即使有低壓母聯(lián)的保障，在部分低壓配電柜進(jìn)行調(diào)整或后續(xù)的提標(biāo)擴(kuò)容過(guò)程中仍然有可能切斷一段低壓柜的情況，因此需要對(duì)工藝上需要連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備盡可能設(shè)置在變壓器的一段低壓母線(xiàn)上，避免每段檢修的過(guò)程中都引起停電，增加停電的次數(shù)，影響生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。

由于近幾年國(guó)家對(duì)水質(zhì)的要求越來(lái)越高，很多項(xiàng)目在施工過(guò)程中也有可能面臨建設(shè)單位對(duì)部分工藝段的標(biāo)準(zhǔn)提高要求，導(dǎo)致功率的增加等。在電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)與工藝加強(qiáng)溝通，對(duì)于在設(shè)計(jì)過(guò)程中建設(shè)單位未予明確的部分應(yīng)有前瞻性的考慮。

2.2 用電設(shè)備的選擇與控制

由于水處理廠(chǎng)中的工藝包較多，加藥、污泥處理、生化處理等環(huán)節(jié)往往由不同設(shè)備廠(chǎng)家分別負(fù)責(zé)。在初步設(shè)計(jì)階段由于提資深度不夠，僅需要考慮給一路總電源至現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力箱，具體的控制在訂貨后深化設(shè)計(jì)中實(shí)施。為了建設(shè)單位后期運(yùn)行和檢修的便利，這就需要在采購(gòu)過(guò)程中電氣設(shè)計(jì)的介入。對(duì)于工藝設(shè)備自帶控制系統(tǒng)的，應(yīng)對(duì)通訊協(xié)議、控制系統(tǒng)的版本等進(jìn)行統(tǒng)一要求，避免多種通訊協(xié)議或是軟件版本不兼容帶來(lái)的后期聯(lián)合控制出現(xiàn)困難;對(duì)不同廠(chǎng)家的二次控制系統(tǒng)圖中直接起動(dòng)、軟起動(dòng)、變頻控制、不同功率電機(jī)的反饋信號(hào)等做出幾種通用方案，要求廠(chǎng)家選擇其中一種，便于后期安裝、調(diào)試及運(yùn)營(yíng)檢修過(guò)程中的工作開(kāi)展，避免每個(gè)單體的情況不盡相同;在設(shè)備殼體上，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的要求對(duì)防腐、防潮、防爆等根據(jù)實(shí)際情況要求，對(duì)殼體的顏色、高度等外觀做到標(biāo)準(zhǔn)化處理，滿(mǎn)足整個(gè)廠(chǎng)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化的要求。

在部分腐蝕性區(qū)域，應(yīng)當(dāng)注意設(shè)備的防護(hù)等級(jí)。在一些腐蝕性嚴(yán)重的區(qū)域，往往出現(xiàn)外部不銹鋼殼體仍完好，但箱內(nèi)元器件上的金屬已經(jīng)腐蝕的情況。必要時(shí)需要采用不銹鋼雙層門(mén)的箱體加強(qiáng)防護(hù)。

根據(jù)運(yùn)營(yíng)的要求，部分設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)需要按鈕箱的，應(yīng)當(dāng)在工藝招采過(guò)程中明確界限，避免重復(fù)采購(gòu)。由廠(chǎng)家自帶的按鈕箱，應(yīng)對(duì)二次原理圖的內(nèi)容、外觀尺寸顏色等統(tǒng)一要求。按鈕箱的設(shè)置應(yīng)能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)情況觀察的要求。

因?yàn)楣に囋O(shè)備廠(chǎng)家對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)不夠了解，為了保險(xiǎn)起見(jiàn)往往對(duì)功率較小的設(shè)備也采用軟起動(dòng)方式。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際變壓器的容量，對(duì)起動(dòng)電流進(jìn)行校驗(yàn)，能夠滿(mǎn)足直接起動(dòng)的采用直接起動(dòng)，避免不必要的投資浪費(fèi)。

對(duì)于電機(jī)的選型，應(yīng)結(jié)合工藝設(shè)備廠(chǎng)家的經(jīng)驗(yàn)與運(yùn)營(yíng)的實(shí)際要求，合理選擇普通電機(jī)與變頻電機(jī)的數(shù)量，綜合考慮建設(shè)投資成本與運(yùn)營(yíng)投資成本，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)選擇。當(dāng)選用變頻電機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)其工藝特性是重載還是一般負(fù)荷起動(dòng)，選擇合適型號(hào)的變頻器。

2.3 設(shè)備平面布置

在水廠(chǎng)中，往往功率較大的設(shè)備區(qū)域也是給排水和暖通主干管的位置，空間比較緊張，應(yīng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中與各專(zhuān)業(yè)進(jìn)行充分溝通，對(duì)管線(xiàn)、橋架、支架和配管進(jìn)行綜合排布，保證后續(xù)施工的可行性與運(yùn)營(yíng)檢修的便利性，以及整體的美觀性。如有條件，可采用BIM軟件對(duì)各專(zhuān)業(yè)的管線(xiàn)進(jìn)行綜合排布。

對(duì)于腐蝕區(qū)域的橋架，應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)，相應(yīng)的支架也需要采用不銹鋼材料，與接地材料的連接處應(yīng)當(dāng)注意不同金屬之間避免電化學(xué)腐蝕。

2.4 照明與防雷接地

從節(jié)能的角度考慮，現(xiàn)在廣泛推薦采用LED照明。LED燈具具有壽命長(zhǎng)，能耗低的優(yōu)點(diǎn)。但實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，LED燈具往往會(huì)由于鎮(zhèn)流器的壽命影響其使用效果。特別在潮濕、腐蝕環(huán)境下，不同設(shè)備廠(chǎng)家的鎮(zhèn)流器表現(xiàn)性能不盡相同。因此，在特殊區(qū)域布置照明時(shí)，應(yīng)充分考慮環(huán)境的影響，對(duì)燈具本身及相關(guān)附件的防護(hù)等級(jí)提出相應(yīng)的要求，滿(mǎn)足使用標(biāo)準(zhǔn)。

防雷一般采用三類(lèi)防雷，按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于特殊易燃易爆的區(qū)域相應(yīng)提高防護(hù)等級(jí)。由于水廠(chǎng)的單體較多，室外工程較多，因此對(duì)于室外部分的設(shè)備，浪涌保護(hù)器的設(shè)置應(yīng)予考慮。

接地設(shè)置由于單體較多，分散較廣，通常采用TN-C-S或TN-S的接地方式。不同單體之間應(yīng)用-40x4接地扁鐵可靠連通。對(duì)腐蝕區(qū)域的設(shè)備接地也應(yīng)注意材料的選擇。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水處理廠(chǎng)的電氣設(shè)計(jì)相對(duì)于一般通用設(shè)計(jì)，有其特殊性。隨著國(guó)家水處理項(xiàng)目越來(lái)越多，在進(jìn)行水處理項(xiàng)目時(shí)應(yīng)充分考慮其特點(diǎn)，使電氣設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)工藝設(shè)備的各項(xiàng)要求，進(jìn)而保障水廠(chǎng)的正常運(yùn)行，為社會(huì)生活提供可靠的用水。

參考文獻(xiàn)

洪曉明。關(guān)于水廠(chǎng)電氣設(shè)計(jì)的研究?！督ㄔO(shè)科技》2017年第6期75-76。

李煒，管利君。水廠(chǎng)電氣設(shè)計(jì)探討?！犊萍记閳?bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)》2011年第12期178-180。

作者簡(jiǎn)介：

馮嘉琦，男，1988年1月生，2010年畢業(yè)于浙江大學(xué)電子信息工程專(zhuān)業(yè)，2012年畢業(yè)于荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)電氣工程專(zhuān)業(yè)，工程師，現(xiàn)就職于杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計(jì)院股份有限公司，浙江省杭州市江干區(qū)顧家畈路22號(hào)，310004。

王琦，畢業(yè)于浙江理工大學(xué)電子信息工程專(zhuān)業(yè)，助理工程師，現(xiàn)就職于杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計(jì)院股份有限公司電氣設(shè)計(jì)。