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摘要：化工行业的污水处理是高能耗产业之一，高能耗造成了污水处理成本偏高，同时也在一定程度上加剧了能源危机。因此化工厂污水处理的节能降耗已成为行业急需解决的问题之一。目前，变频器在污水处理中的应用十分广泛，并且取得了很好的效果，笔者根据自己的工作经验，对相关的问题进行了探讨，并给出了建设性的意见，希望能够抛砖引玉，有所帮助。
关键词：变频器；污水处理；节能
引言
城市化进程的不断加深为国家的发展和社会的进步带来了很多的好处，但同样，也带来了一系列的问题，其中，非常突出的一项就是城市污水的情况非常严重，这对这个状况，结合目前的高科技，我国利用变频器来控制污水的处理，起到了非常好的效果。笔者结合变频器的节能原理和优势，分析了化工污水处理的应用，并给出了一定的建议，将给城市的污水处理工程起到一定的积极作用。
1污水处理的相关概述
近年来，大量的污水成为了制约我国发展的一个重要因素，而污水处理已经迫在眉睫。目前，我国的化工行业产生的污水量是比较大的，并且处理难度也不小，所以，污水处理的成本是先对较高的，在这种情况下，化工厂的污水处理怎样能够达到低耗能、高效率就成为了我们所研究的重点。目前，我国应用比较多的一种方法就是使用自动化的系统进行污水处理的办法，起到的效果是相当不错的，这种方法的污水处理效率是相对较高的，但是，耗能却比较大。目前，我国正在不断试验和寻找解决这个问题的好办法，相对来说比较靠谱的就是使用变频器，能够很大的程度的解决耗能的问题，起到了非常好的效果。使用变频器，主要是可以控制污水处理的相关步骤和参数，而让其在处理污水的时候根据处理的污水量及信息及时的调整参数，达到最好的污水处理水平，提高效率，节约能量。近年来，变频器的使用在我国的污水处理厂中已经十分的广泛，不仅在鼓风机当中，在潜水泵以及其他设备中也起到了关键的作用，对于污水处理、节约能源的帮助都是非常巨大的。随着科学技术的不断进步，相信在我国的大力研发之下，变频器的应用将会更加细致和广泛，也将逐步成为污水处理的关键性设备。
2变频器的节能原理与优势
2.1变频器的节能原理
污水处理过程中有较多的风机和水泵类耗能负载。变频调速在风机和泵类负载上的应用具有显著的节能效果，并且具有无冲击启动和软停机的优良控制特性。因此，变频调速在风机、水泵的控制领域得到了广泛应用。
2.1.1变频调速
交流异步电动机的转速为
n=60f（1－s）/np（1）
式中：n———电动机转速；np———极对数；f———定子供电频率；s———转差率。由式（1）可知，异步电动机的供电频率与电动机的转速n呈线性关系。三相交流电动机磁通与转矩也是关键指标，决定于供电电压和频率的比值U/f。因此，在电动机的调速过程中，既要调节供电频率，同时还要调节供电电压。
2.1.2节能原理
风机、水泵都是典型的平方减转矩负载，下面以风机的工作特性来分析节能原理。风机的电动机轴功率PW与其流量Q、风压p之间的关系如下：
Pw∝Q×p（2）
当电动机的转速为n1、n2时，流量由Q1变化到Q2，此时Q，p，Pw相对于转速的关系如下：
Q2=Q1×（n2/n1）（3）
p2=p1×（n2/n1）2（4）
Pw2=Pw1×（n2/n1）3（5）
由式（3）－（5）可看出，调节电动机转速即可调节流量，风压与转速的2次方成正比，风机轴功率（功率输出）与转速的3次方成正比。从理论上讲，速度降低10%时会带来约30%的功率下降，由于功率的大幅度降低，可获得显著的节能效果。调速后与调速前的功率理论比值如表1所示。
表1调速后与调速前功率理论比值
2.2变频器的节能优势
2.2.1变频器可以完成变频节能
在日常生产中，为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电机一般不能在满负荷下运行，因此除了达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，这就造成了电能的浪费。而变频器的使用可以在电压偏高时，降低电机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。
2.2.2变频器可是实现动态调整节能
变频器可以迅速适应负载变动，随时供给最大效率电压。这是因为变频调速器在软件上设有5000次/s的测控输出功能，因此可以始终保持电机的输出高效率。变频器可以通过自身的V/F功能节能。变频器在保证电机输出力矩的情况下，可自动调节V/F曲线，这样就减少了电机的输出力矩，降低了输入电流，达到了节能的目的。
2.2.3变频器自带软启动功能可以节能
我们知道，在电机全压启动时，由于电机的启动力矩需要，要从电网吸收7倍的电机额定电流，这样大的启动电流既浪费了电力，同时电网的电压波动也增加了线损和变损。而变频器通过自带的软启动，启动电流可以从0增加至电机额定电流，因此减少了启动电流对电网的冲击，同时节约了电能，更减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，从而延长了设备的使用寿命。
2.2.4变频器通过提高功率因数节能
电动机由定子绕组和转子绕组通过电磁作用而产生力矩。绕组由于其感抗作用，对电网而言，阻抗特性呈感性，电机在运行时吸收大量的无功功率，造成功率因数很低。通常工频驱动时的功率因素为0.75～0.85，恒定不变，而变频器加电抗器后，功率因数提高到了0.9～0.95之间，达到了节能的作用。当然应该说明的是变频器只有在低于工频运行或高频降到低频的过程中才能节能，而长期工作在一个频率时是不节能的。变频器内部的交流到直流，再到交流的转换，在整流滤波后，使得负载特性发生了变化。变频调速器对电网的阻抗特性呈阳性，功率因数很高，从而减少了无功损耗。
3变频器在化工污水处理中的的应用
化工厂污水处理中主要设备是鼓风机，其转速为额定转速的80%，根据公式计算，功率为额定功率的51.2%，可见功率下降了48.8%。在未加变频之前，原来的风机控制为交流电机工作在工频，按额定转速转动，风量的大小由一个阀门来控制，这就是说当要求风量很小时，只是控制对应的风道阀门关小，而电机仍然工作在额定功率。但是，在鼓风机上加入变频器之后，调节变频器输出给电机的频率，用降低电机转速来控制风量，这样即使将变频器使用的损耗包括在内也同样节省电能。上文我们已经提到了，功率比与转速比的立方是成正比的，而当转速比是1：2的时候，功率比就可以达到1：8，所以说，这就表明了如果速度降低了一般，那么功率就可以降低7/8，这个数字是相当可观的，可以非常有效的节能。通过加入变频器，污水处理厂的污水处理效率提高了，同时能耗也降低了，这样，可以帮助处理厂节省大批量的资金投入到生产和经营当中，同时，也为城市的建设提供了非常有利的帮助。此外，变频器除了可以应用在鼓风机上以外，在我公司外排水泵、中水回用水泵、水解酸化泵、污水提升泵及其他设备上都有广泛的应用，降低职工劳动强度的同时也节约大量的电耗。
结束语
近年来，我国对污水处理工作的重视程度越来越高，随着科学技术的发展，变频器逐步的应用到了处理厂当中，不仅提高了污水处理的效率，还达到了很好的节能效果。所以，在接下来的工作当中，处理厂要充分发挥变频器的效能，提高污水厂的工作水平。
参考文献：
[1]张燕宾．变频器应用教程［M］．北京：机械工业出版社，2007．
[2]常晓玲．电气控制系统与可编程控制器［M］．北京：机械工业出版社，2004．
[3]陶权，吴尚庆．变频器应用技术［M］．广州：华南理工大学出版社．2009．
论文作者:刘红丽
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/7
标签：变频器论文; 污水处理论文; 转速论文; 节能论文; 功率论文; 电机论文; 风机论文; 《基层建设》2017年第29期论文;