变频节能技术在水处理系统中的应用

摘 要：随着变频节能技术的发展，它在工业供水领域的应用越来越普及。变频节能技术在一定程度上不仅能节电，而且自动化程度高。但其在实际应用中若出现选型及控制不当，不但达不到节能的目的，反而会造成电的浪费。本文从变频节能技术原理，节能的系统改造方案和变频节能技术的优势阐释出变频节能技术在水处理系统中的应用。

关键词：变频节能技术 水处理系统 应用

中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（c）-0081-01

水工业各系统领域是降耗节能最有用武之地的地方，变频节能技术在水处理系统中的应用将大大提高用水行业各领域的经济效益和竞争力，在全球化的市场经济中占领一席之地。变频调速节能必须是科学的，不能一哄而上，必须以坚实的科学依据为基础。变频节能技术就是在人们力求节能，杜绝浪费的思潮中应运而生的一种高科技手段[1]。

1 变频调速节能装置的节能原理

变频器作为交流电动机的驱动装置，具有调速性能好，效率高，性能稳定，可靠性高等优点。我们应从不同的角度去了解变频器、操作变频器、应用变频器，把变频节能装置充分的利用起来。

1.1 变频调速节能装置通过改变频率节能

变频调速节能装置的原理是改变电动机所需的供电频率，从而改变电机的转速，进而负载的转速得到改变。我们大家都知道，如果电机的转速我们用n表示，供电频率用f表示，电机的极对数用P表示，S为滑差，那么我们能得出这样一公式n=50f（1-S）/P，由公式可知，我们可以通过改变供电频率f从而达到改变电机的转速的目的。

变频调速节能装置是一种集合效率高、精度高、调速平稳、调速范围宽、无级变速等优点的调节装置。变频调速节能装置是一种利用电力半导体器件的通断工作原理，将工频电源变换成另一频率的电能控制装置。可降低转速用以减少流量，从而达到节流目的，所消耗的功率也将大大降低。

1.2 功率因素补偿节约能源

变频器按主电路主要分为电压型和电流型：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路的滤波是电感。

通常使用的异步电动机，将交流电变成直流电。经平滑滤波后，再通过逆变回路使直流电又变成不同频率的交流电，从而使电机获得所需电流和频率和电压。

降低功率可以直接降低电网的有功功率，在没有使用变频调速装置之前，设备使用率低，浪费非常严重；使用变频调速装置使用后，通过变频器内部滤波电容的作用，在一定程度上，不仅降低了无功损耗，提高了设备的利用率，电网的有功功率也大大提高了，进一步为节能打下了良好的基础。

1.3 软启动节约能源

电机硬启动对电网造成严重的冲击作用，并且在一定程度上对电网容量有极高的要求，启动时，瞬间产生的大电流和震荡对设备和管路的使用寿命会造成威胁。而用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能，可以使启动电流从零开始，它的最大值也不会超过其额定电流值，从而减轻了对电网的冲击，提高了设备的使用率，延长了设备的使用期限。

2 变频器在水处理厂泵站中的应用

众所周知，进水、配水泵房、絮凝沉淀、过滤、配水井、清水池，外加送入配水管网，还有加氯、加药、加氨等辅助系统，中间还要有回流泵房等一系列配件装置共同协作构成了我们常见的水处理工艺流程。

现在，供水系统越来越普及，细化到每个供水厂，水量变化是绝对的。随着季节的改变，变化系数和日变化系数都在改变。净配水厂比取水厂站的流量变化更大，这样一来，水处理厂必须更加注重节能减耗的措施，重视学习科学的降耗节能措施[2]。

絮凝沉淀、各种过滤的处理程序，加氯、加氨加药等一系列装置的流量的千变万化，都直接影响着整个水处理系统的不断变化，要掌握各种先进技术，来调节和适应这种突发性的变化情况。为了调节水流量，就要选择各种不同规格的容量，不同型号的水泵机组，或选择一台调速装置，合理用水，不造成水资源的浪费。

3 变频节能系统改造方案的设计

3.1 变频节能系统的控制回路和操作方式

水泵电动机的原控制回路均保留作为新控制系统的工频旁路，在变频柜上增加了输入开关量工频/变频转换选择按钮。通过程序控制继电器的辅助接点的动作，控制水泵电机工频和变频之间的电气互锁，避免操作上的失误。

可以通过主控室，变频面板，车间现场三地合理的控制该系统。变频面板控制在一定程度上方便调试，不仅可以实现速度调控、参数设定，还可以通过LED显示来监控系统运行情况。如果信号传输出现故障，我们也可以现场进行控制。现场控制是在电机旁设置一个操作机柜，可以很方便的就地观察水泵的运行情况和电机的故障报警显示[3]。

3.2 变频节能系统的监控系统

变频调速通常采用PLC可编程序控制器，一般选用PLC及梯形图编程语言来进行远距离的自动控制。西门子STEP7的梯形图编程语言可以很方便的通过计算机与PLC连接通讯，对现场各设备进行监控和控制。我们可以通过STEP7编程语言，对电控柜及现场操作箱的软启动器、选择开关、接触器等电气元器件进行监测和控制。

上位机控制系统软件采用西门子WINCC组态软件，通过组态软件程序控制上位机画面的显示，进行实时的监控。这种监控模式，在一定程度上，不仅节省了人力，也使得对设备的操作和维修保养更加简便。

4 变频节能技术的优势

变频节能技术在一定程度上不仅节约了水电费，也在一定程度上降低了设备维修费。它还给社会带来了一定的社会效益。变频节能技术使用后，为水处理系统既做到了少补水，同时提高浊环水循环率，又避免了水资源的浪费，而且还保护了环境[4]。

水处理系统领域的企业是传统的基础产业，是降耗节能最有用武之地的巨大市场。

5 结语

水工业各领域的系统如何做到有效的节能降耗，要从实际情况出发，科学的全面规划和选择。每个水处理系统，每台设备的调控，都需要根据实际情况选择合适的变频装置。变频器在整个供水系统中起着重要作用，它根据实时在线的用水量大小为依据，来控制变频器的运转。在国家倡导节能减排的大背景下，我们要在水处理系统中，合理的利用变频节能手段，真正的做到节能降耗目的。

参考文献

[1] 曹进静.变频技术在传统空气压缩机节能改造中的应用[J].安徽冶金，2011（2）.

[2] 刘春阳.水处理技术综述[J].中国新技术新产品，2010（14）.

[3] 江浩杰，沈立刚.高压变频调速技术在连铸喷雾冷却供水系统中的应用[C]//自动化技术与冶金流程节能减排—— 全国冶金自动化信息网2008年会论文集，2008.

[4] 林华曦.工业锅炉水质和水处理方法[J].锅炉制造，2008（1）.