變頻節能技術在污水處理中的應用
馮東升， 張智華， 張金輝
（上海電機系統節能工程技術研究中心有限公司，上海200063）
摘要：介紹了變頻常能技術在污水處理領域的應用，闡述r變頻節能技術的節能原理。實際應用表明，該技術具有先進、節能效果顯著等優點，在電機系統節能領域具有廣闊的應用前景。
關鍵詞：變頻調速；節能；污水處理；曝氣風機
中圖分類號tm 921. 5l文獻標志碼：a文章編號：1673-6540(2010)07-0060-04
0 引 言
污水處理是高能耗行業之一，高能耗造成了污水處理設施成本高，同時也一定程度上加劇r我國現階段的能源危機。發達國家在污水處理節能降耗方面進行了很多研究和實踐，而國內污水處理行業目前側重在設施建設上，對于污水處理的節能降耗及優化還未進行系統的研究，但國內的需要使得大批污水處理廠已經建成投入運營。因此，污水處理的節能降耗已成力行業亟需解決的問題之一。
本文通過應用交流變頻節能技術對實際某工程應用中的污水處理工藝的鼓風機、進水泵等工藝設備進行控制調節。該技術使各系統風量、水流量等負荷工況參數按負荷情況得到適時調節，不但能改善系統的調節品質，達到閥門、風門節／回流調節等落后調節方式所不能相比的調節性能，更能節省大量電能。
1 變頻控制節能原理分析
污水處理中有較多的風機和水泵類負載。變頻調速在風機和泵類負載上的應用具有顯著的節能效果，并且具有無沖擊起動和軟停機的優良控制特性。因此，變頻調速在風機、水泵的控制領域得到了廣泛應用。
1.1變頻調速的原理
交流異步電動機的轉速為
由式(1)可知，異步電動機的供電頻率，與電機的轉速n呈線性關系。三相交流電動機磁通與轉矩也是關鍵指標，決定于供電電壓和頻率的比值u/f因此，在電機的調速過程中，既要調節供電頻率，同時還要調節供電電壓。
1.2節能原理
風機、水泵都是典型的平方減轉矩負載，下面以風機的工作特性來分析節能原理。
風機的電動機軸功率pw與其流量q、風壓p之間的關系如下：
當電動機的轉速為n1、n2時，流量由q1變化到q2，此時q、p、pw。相對于轉速的關系如下：
由式(3)~(5)可看出，調節電機轉速即可調節流量，風壓與轉速的2次方成正比，風機軸功率（功率輸出）與轉速的3次方成正比。從理論上講，速度降低百分之10時會帶來約百分之30的功率下降，由于功率的大幅度降低，可獲得顯著的節能效果。調速后與調速前的功率理論比值如表1所示。
圖l(a)顯示了風機壓力與流量的關系曲線，圖l(b)為轉矩與電機速度的關系曲線，從中可以看出：當采用變頻調速時，可以根據需要調節電動機轉速，改變風機的性能曲線，使風機滿足工藝要求。
2 變頻節能技木的應用
2.1實例分析
污水處理的一般過程為污水先進入提升泵站，然后依次通過曝氣沉砂、氧化溝、二沉池，把水和污泥****分離，處理過的水打到排污口。其簡單的示意圖如圖2所示。
某污水處理廠，根據廠區實際工況，首先用2臺90 kw和l臺37 kw的污水提升泵將污水提升到8m的高度，進行污水處理；曝氣池采用3臺200 kw的單級離心式鼓風機通過進 |
