变频器在水处理系统中的应用

F0CUSINDUSTRY变频器在水处理系统中的应用李方园浙江工商职业技术学院机电工程学院I7K—，资源的严重污染和日渐短缺如今已成为一个全世界都在关注的话题。事实上，近年我国随着经济的发展，城市污水和工业废水量急剧增加。目前，我国每年环保投资用于水处理的费用达300亿元以上，据推测，水处理市场未来每年需要500亿元以上。同样对于供水而言也是一样，水工业产业提供了具体的应用市场。如此大的需求在为水处理产业、水工业提供了巨大的市场空间的同时，也为该产业中重要的执行机构产品——变频器及其系统带来了更大的机遇，据保守估计．每年用于环保水处理上的变频器及其系统用量将超出2亿元人民币。污水处理的机电设备一般包括以下几个方面：(1)生化处理系列：微孔曝气系统等：(2)污泥处理系列：加药系统．浓缩机、带式压滤浓缩一体机、板框压滤机、卧式螺旋离心分离机等i(3)消毒处理系列：加氯机、紫外线污水处理器．排架式紫外线消毒器等；(4)排泥设备系列：刮泥机、吸砂机等。从实际应用来看．基本上每种处理方式都需要用到变频器或者应用变频后有明显改善作用．下面就来举一些例子。变频器在曝气鼓风机(罗茨风机)上的应用在污水生化处理方式中，曝气鼓风机将压缩空气通过管道送入曝气池，让空气中的氧溶解在污水中422008．05ICONTROLENGINEERINGCHINAWWWCEChinamagCorn供给活性污泥中的微生物。当鼓风机在工频状态下起动时．电流j中击较大，容易引起电网电压波动，而鼓风机(罗茨)风压一定，风量只能靠工作台数及出气阀来调节，实际生产运行中往往是通过调节出气阀门来控制，即增加管道阻力。因而许多能量多浪费在阀门上。随着变频调速器的广泛应用，利用变频器的调速范围宽，可以在罗茨风机上应用变频器来调节风机的风量。由于变频器的软启动大大的减小了电机起动时对电网的>中击，而且在正常运行的时候．将出气阀门开到最大，根据工艺和参数的要求，适当的调节电机的转速来调节管道的风量，从而来调节污水中的氧气含量。另外可以根据溶解氧传感器反馈的信号(4～20mA)很方便地实现闭环自动控制。以广州某炼油厂污水处理的曝气机为例，该机容量22KW／46A．据统计．年可以节电量为36900度。由此可以看出．应用变频系统后免去了许多繁琐的人工操作．具有明显的节电效果。变频器在泵类负载上的应用泵类设备是水处理中最常用的设备，泵起动时的急扭和突然停机时的水锤现象往往容易造成管道松动或破裂．严重的可能造成电机的损坏．且电机起动／停止时需开启／关闭阀门来减小水锤的影响，如此操作一方面工作强度大．且难以满足工艺的需要。在泵类负载安装变频调速器以后．可以根据工艺的需要．使电机软启／软停．从而使急扭及水锤现象得到解决。而且变频器能够在合适的情况下降低泵的转速．一方面可以避免水泵长期工作在满负荷状态，造成电机过早的老化，而且变频的软启动大大的减小水泵启动时对机械的j中击．并且具有明显的节电效果。污水处理厂中的潜水泵或离心泵在使用了变频器以后．不但免去了许多繁琐的人工操作和不安全隐患因素，并使系统始终处于一种节能状态下运行．延长了设备的使用寿命．更好的适应了维普资讯http://www.cqvip.com生产需要。而且目前大部分变频器丰富的内部控制功能可以很方便地与其他控制系统实现闭环PID自动控制。从多家污水处理厂的实际运行情况来看，变频效果很好：(1)与以前定速泵相比，普遍节能在20％以上(2)水泵的机械磨损大为降低，机械故障率降为原来的35—50％左右；(3)控制效果较好，能保持液位较恒定、压力和流量不发生突变，无水锤现象。因此，在污水处理厂或相似的泵类系统中使用变频器应具有很好的推广价值。变频器在卧螺离心机上的应用卧螺离心机的应用范围较广，可以用于固体脱液、液体澄清、固体颗粒按粒度分级等，目前已经在城市污水处理和炼油厂废水处理上普遍得到应用，而且卧螺的传动已经从能耗严重的涡流制动发展到目前最主流的双电机双变频驱动。可以从卧螺的工作原理可以判断主、副电机工作状态：与主动件相连的电机处于电动机工作状态，与从动件相连的电机处于发电机状态，而基于共母线方案的双变频器驱动可以很好得解决副电机的持续发电问题。综合看来，离心机的变频应用具有以下特点：(1)节能(2)动态响应快，差转速调节过程从PID调节器的数分钟减小为变频调速的数秒钟；(3)容易处理突发事件造成的转鼓内物料的堆积，从而提高工作效率以上海某水质净化厂为例，该厂为了适应新一轮城市环境改造的需要，对老车间进行了改造，在新建污泥脱水车间安装了两台LWD430WⅢ型离心机，以满足曰处理污水1O万吨的需要。该机采用双电机双变频方案另加PLC控制，运行转速为2200r／min．当差转速为1Or／min，污泥含固率为2％一4％，处理量为26—20m3／h