ALPHA變頻器南寧污水處理廠變頻改造應用方案

分類  >  鼓風機 >
tags: 污水處理廠    時間:2014-03-12 12:36:29
ALPHA變頻器南寧污水處理廠變頻改造應用方案簡介
……
ALPHA變頻器南寧污水處理廠變頻改造應用方案正文

       一、概述

城市生活污水處理自200年前工業革命以來,越來越受到人們的重視。城市污水處理率已成為一個地區文明與否的一個重要標誌。近200年來,城市污水處理已從原始的自然處理、簡單的一級處理髮展到利用各種先進技術、深度處理污水,並回用。處理工藝也從傳統活性污泥法、氧化溝工藝發展到A/O、A2/O、AB、SBR(包括CCAS工藝)等多種工藝,以達到不同的出水要求。我國城市污水處理相對於國外發達國家、起步較晚,目前城市污水處理率只有6.7%。在我們大力引起國外先進技術、設備和經驗的同時,必須結合我國發展,尤其是當地實際情況,探索適合我國實際的城市污水處理系統。

結合我國實際情況,參考國外先進技術和經驗,建設城市污水處理廠應符以下幾個發展方向:

1 總投資省。

我國是一個發展中國家,經濟發展所需資金非常龐大,因此嚴格控制總投資對國民經濟大有益處。

2 運行費用低。

運行費用是污水處理廠能否正常運行的重要因素,是評判一套工藝優劣的主要指標之一。

3 佔地省。

我國人口眾多,人均土地資源極其緊缺。土地資源是我國許多城市發展和規劃的一個重要因素。

4 脫氮除磷效果。

隨著我國大面積水體環境的富營養化,污水的脫氮除磷已經成為一個迫切的問題。我國最新實施的國家《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)也明確規定了適用於所有排污單位,非常嚴格地規定了磷酸鹽排放標準和氨氮排放標準。這就意味著今後絕大多數城市污水處理廠都要考慮脫氮除磷的問題。

5 現代先進技術與環保工程的有機結合。現代先進技術,尤其是計算機技術和自控系統設備的出現和完善,為環保工程的發展提供了有力的支持。目前,國外發達國家的污水處理廠大都採用先進的計算機管理和自控系統,保證了污水處理廠的正常運行和穩定的合格出水,而我國在這方面還比較落後。計算機控制和管理也必將是我國城市污水處理廠發展的方向。

二、污水處理工藝及變頻改造可行性與變頻節能原理

1 原污水處理系統工藝

為了選擇出工藝上最可靠,投資上最經濟,管理上最方便的城市污水處理系統,結合當地的實際情況,我們調研了國內外污水處理廠的成熟經驗和發展趨勢,並進行了比較。目前,國內外城市污水處理廠處理工藝大都採用一級處理和二級處理。

a 一級處理是採用物理方法:

主要通過格柵攔截、沉澱等手段去除廢水中大塊懸浮物和砂粒等物質。這一處理工藝國內外都已成熟,差別不大。

b 二級處理則是採用生化方法:

主要通過微生物的生命運動等手段來去除廢水中的懸浮性,溶解性有機物以及氮、磷等營養鹽。目前,這一處理工藝有多種方法,歸結起來,有代表性的工藝主要有傳統活性污泥、氧化溝、A/O或A2/O工藝、SBR及CCAS工藝等。目前,這幾種代表工藝在國內外都有實際應用。

c 曝氣機和潛水泵是污水處理的核心設備,也是主要的運行耗能設備。污水處理廠曝氣機的鼓風機是全天候運轉的,曝氣機的主要作用就是向待處理污水中通入空氣,空氣中的氧融解在污水中,污水處理好壞在溶解氧部分,溶解氧濃度對處理結果有很大影響,溶解氧濃度太低,污水不能達標;溶解濃度太高,不僅浪費電能還可能使活性污泥上浮使出水也不能達標。溶解氧濃度主要靠鼓風機通入的風量來調節。

d 目前大部分鼓風機的風量調節是靠進風門及出風門來調節的,對鼓風機電機不做速度調節,此種調節方式節能有限,在不同的污水量及處理工藝的不同階段,隨然需要的風量不一樣,但鼓風機電機消耗的電能基本不變,造成極大的電能浪費。

2 變頻改造的可行性

隨著交流變頻調速的日益普及,變頻器補廣泛應用於各行各業當中。曝氣機的鼓風機加裝變頻器,鼓風機變頻控制后,能隨時根據污水量、污水處理的不同工藝階段所需的風量來調節鼓風機轉速,從而控制供風理,最終將曝氣池溶解氧的濃度控制在污水處理工藝所需值。

變頻調速能是一項節電環保的技術,污水廠設備一般全天候運行,經過變頻改造後節能效果可觀,運行穩定可靠,操作方便,能真正實現節能環保的目的。

3 變頻節能原理

隨著科技的不斷發展,交流電機調速技術被廣泛採用。通過新一代全控型電子元件,用變頻器改變交流電機的轉速方式來進行風機流量的控制,可以大幅度減少以往機械方式調控流量造成的能量損耗。

圖2中:

曲線1和2表示調速時的壓力-流量曲線;

曲線3和4表示節流調節時管路阻力特性曲線;

曲線5表示恆速時功率-流量曲線;

設A點為風機最大工況點。當風量需從Q1減少到Q2時,如果採用節流調節法,工況點由A到B,風壓增加到H2,由圖中可看出軸功率P2下降,但減少的不太多。如果採用變頻調節方式,風機工況點由A到C,可見在滿足同樣風量Q2情況下,風壓H3將大幅度下降,功率P3隨著顯著減少。節省的功率損耗△P=△HQ2與圖中面積BH2H3C成正比。

a 由以上分析可知,變頻調節是一種高效的調節方式。

鼓風機採用變頻調節,不會產生附加壓力損失,節能效果顯著,調節風量範圍0%~100%,適合調節範圍寬,且經常處於低負荷下運行的場合。但是,當風機轉速下降,風量減小時,風壓將發生很大變化,由風機比例定律:

Q1/Q2=(n1/n2),H1/H2=(n1/n2)2,P1/P2=(n1/n2)3

可知:

當其轉速降低到原額定轉速的一半時,對應工況點的流量、壓力、軸功率各下降到原來的1/2、1/4、1/8,這就是變頻調節方式可以大幅度節電的原因。

① 假設將水泵轉速降低10%(輸出頻率45Hz時),則功率 P2=(0.9)×P1=0.73P1,節電27%。

② 假設將水泵轉速降低20%(輸出頻率40Hz時),則功率 P2=(0.8)3×P1=0.51P1,節電49%。

b 由於功率與轉速成三次方的關係,因此,轉速變化越大,功率的消耗將呈幾何級數減少。

c 按照GB12497《三相非同步電動機經濟運行》強制性國家標準實施監督指南中的計算公式進行節電分析,即:

風機、泵類,採用擋板調節流量對應電機輸入功率PL與流量Q 的系

式中:Pe-額定流量時電機輸入功率KW

QN-額定流量

式中:Ki為節電率、P1為節約功率

可使用上式估算改造為的節電量。根據原工況,對採用入口導葉的風機,在入口導葉小角度開度節電效果和變頻器相差不大,即開度為10%時與採用變頻控制節能效果相當不大可忽略不計。

4 實際產生經濟價值及其估算 a 旁路開度為30%,流量為70%時節電率估算:

1-((0.7)3/0.45+0.55×(0.7)2)=52%

b 原工頻每月每台估算用電量: 160×0.7×24×30=80640 KWH

c 變頻改造后每台每月節電量: 80640×52%=41933 KWH

d 變頻改造后每台每月節省電費: 41933×0.8= 33546.4元

結論:

每套變頻節能櫃報價:19.2萬無;投資回收周期:約 6 月

四、原設備運行工況

1 設備參數 a 南寧污水處理廠有離心式鼓風機一共3台,型號:1TYC27; b 配套的三相非同步電動機型號為:Y2-315L1-2-160KW,2極電機,額定轉

速2975RPM。 c 原啟動方式為軟啟動器(非變頻啟動)。

2 污水處理中鼓風機工況 鼓風機採用入口導葉、出口閥門、旁路放空閥調節風量。工作時入口導葉開度為10%,入口進氣溫度為25.2度,壓力為0.1KPA;出口閥全開,出口溫度91.7度,壓力為60KPA;出口處旁路放空閥開度為30%。

3 啟動電流對電動機及設備的損害 電動機採用降壓軟啟動啟動方式,這種方式雖然能降低啟動電流對電動機的損害,但由於鼓風機慣性大,啟動力矩要求較大,仍有高達額定電流2—3倍的啟動電流,危害著電動機、水泵、單向閥、管路系統的使用壽命。

4 設備運行中的噪音、震動、水錘等問題 設備在啟動、運行、停止的過程中,由於無法進行及時有效的調節,會產生嚴重的水錘、機械噪音增加、震動加劇等現象,這些現象都具有極大的破壞性,會引起管道破裂或癟塌、損壞閥門和固定件,並會增加進線變壓器的負荷狀況。採用了變頻調節后,可以通過延長升、降速時間來延長起動或停機的過程,即使在運行過程中,也可以通過對工作頻率點的選擇,跳過容易引起設備共震的工作點,從而使水泵葉片、單向閥、管路系統承受的應力大為減小,軸承的磨損也大大減輕,設備的工作壽命將大大延長。

五、變頻改造方案

根據原設備工況,考慮可靠性及配置的靈活性,採用一拖一方案,每台鼓風機電機加裝一套變頻節能櫃,保留原軟啟動裝置,作為變頻控制櫃故障時的備用裝置,以保證生產的萬無一失。變頻控制櫃內含變頻器、切換接觸器、指示表、指示燈及按鈕開關等。系統圖如下:

六、用戶受益

1 高效節能運行,節能效果可觀,投資回報周期短

變頻改造后,鼓風機可根據工藝需要來調節供風量,變頻調速後節約電能。

2 電機真正帶負載軟啟動,減少衝擊。

使用變頻調節以後,由於使用了SPWM技術,實現了真正意義上的軟啟動和緩衝停機,從根本上消除了啟動電流對電動機及其它設備的危害,大大延長了設備的使用壽命。

3 延長設備使用壽命

採用了變頻調節后,可以通過延長升、降速時間來延長起動或停機的過程,即使在運行過程中,也可以通過對工作頻率點的選擇,跳過容易引起設備共震的工作點,從而使水泵葉片、單向閥、管路系統承受的應力大為減小,軸承的磨損也大大減輕,設備的工作壽命將大大延長。

Bookmark the permalink ,來源:
One thought on “ALPHA變頻器南寧污水處理廠變頻改造應用方案