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1 污水处理厂电气设计节能减排技术内涵

污水处理厂的电气设计中，节能减排工作是从两个技术领域加以阐释的。一个是节能技术，一个是减排技术。二者有联系，也有区别。节能减排相互之间是相辅相成的。要进行减排，就要以节能技术作为铺垫，要达到节能的目的，减排是必然要做的工作。如果只注重节能而忽略减排，则会导致能耗激增，带来巨大的经济损失。只有对节能和减排技术都加以均衡发展，才能得到社会效益和环境效益的均衡发展。随着国内城镇化的提高，城市生活污水处理厂的发展高速前行，因此污水处理厂的节能减排工作意义重大。

进行污水处理节能和减排技术的设计，首要的是对电气系统的节能减排技术进行规划和布局。主要集中在变压器的损耗、无功及谐波电流损耗、照明损耗、设置不当带来的空载损耗等问题上。

2 城市污水处理厂电气节能的实现

2.1 电机节能

电机能耗是污水处理厂电能消耗的主要部分，常用的电机包括风机、搅拌机、水泵、污泥泵等，为了提高污水厂电气节能效果，需要做好电机的节能设计，采取有效的节能措施。电机能耗高低的影响因素主要包括电机自身性能、数量、容量、配置、控制方式、运行管理等因素，可从这几个方面入手采取节能措施：在购置电机时，应优选效率高、能耗低、运行可靠的电机。污水处理厂要结合实际运营情况，合理设计电机容量，确保电机输出功率与机械负载功率相匹配，提高电机的负载率，进一步实现电机自然功率因素的改善；在选择水泵时，污水处理厂要根据用水量、季节变化、*大流量等条件进行选择，预留出一定额度；一般情况下，电机完全达到满负荷运转的时间不超过 10%，其余时间均处于低效运行。由于电机处于**运行状态下才能降低电能消耗，所以污水处理厂应采用调控方式，对电机输出负荷进行合理设置，调控电机的运行状态，使电机长时间处于**运转，降低电能耗用量。

2.2 对污水处理工艺进行优化

城市产生的污水量逐年递增，这对污水处理厂的污水处理能力提出了更高的要求。污水处理厂需要采用**的设备和污水处理工艺，在提高污水处理能力的同时降低能耗，实现传统污水处理工艺的转型升级。在污水处理厂建成初期，要及时清理污水处理系统中的漂浮物，减少厂区雨污排水系统中的栅渣量，便于在污水量突然增大的状况下实现顺利分流分压，避免对潜水泵造成破坏，延长潜水泵的使用寿命；及时获取电网运行信息，利用电网峰谷平的具体情况以及计价规则，对污水处理厂中功率较大的设备运行时间进行调整，以降低用电成本；升级改造现有设备，保证全部污水能够准确入槽；将监控设备安装到车间，实时监控污水处理的全过程，提高污水处理质量；污水处理厂要采用变频调速技术对现有电气技术进行改造升级，通过采用该技术能够大幅度提高年处理污水量，降低电气耗电量，节约能源消耗量约为25%，并且降低电费支出，有利于提高污水处理厂的经济效益。

3 AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台

3.1平台概述

安科瑞电气具备从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态体系，AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过在污水厂源、网、荷、储、充的各个关键节点安装保护、监测、分析、治理装置，用于监测污水厂能耗总量和能耗强度，监测主要用能设备能效，保护污水厂运行安全可靠，提高污水厂能效，为污水处理的能效管理提供科学、精细的解决方案。

3.2平台组成

AcrelEMS智慧水务综合能效管理系统由变电站综合自动化系统、电力监控及能效管理系统组成，涵盖了水务中压变配电系统、电气安全、应急电源、能源管理、照明控制、设备运维等，贯穿水务能源流的始终，帮助运维管理人员通过一套平台、一个APP实时了解水务配电系统运行状况，并且根据权限可以适用于水务后勤部门管理需要。

3.3平台拓扑图

3.4平台子系统

3.4.1变电站综合自动化系统及电力监控

对水务配电系统中35kV、10kV电压等级配置继电保护和弧光保护，实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能，对异常情况及时预警。

监测变压器、水泵、鼓风机的电流、电压、有功/无功功率、功率因数、负荷率、温度、三相平衡、异常报警等数据。

3.4.2电能质量监测与治理

水务中大量的大功率电机、水泵变频启动导致配电系统中存在大量谐波，通过监测其配电系统的谐波畸变、电压波动、闪变和容忍度指标分析其电能质量，并配置对应的电能质量治理措施提高供电电能质量。

3.4.3电动机管理

马达监控实现水务中电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，电动机保护器能对过载、短路、缺相、漏电等异常情况进行保护、监测和报警。准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及相关信息，对电机进行健康诊断和预防性维护。同时支持与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。

3.4.4能耗管理

为水务搭建计量体系，显示水务的能源流向和能源损耗，通过能源流向图帮助水务分析能源消耗去向，找出能源消耗异常区域。

将所有有关能源的参数集中在一个看板中，从多个维度对比分析，实现各个工艺环节的能耗对比，帮助**掌控整个工厂的能源消耗，能源成本，标煤排放等的情况。

能耗数据统计采集水务中污水厂、自来水厂、水泵站等的用电、用水、燃气、冷热量消耗量，同环比对比分析，能耗总量和能耗强度计算，标煤计算和CO2排放统计趋势。

能效分析按三级计量架构，分别进行能效分析，契合能源管理体系要求，可对各车间/职能部门的能效水平进行分析，同比、环比、对标等。通过污水处理产量以及系统采集的能耗数据，在污水单耗中生成污水单耗趋势图，并进行同比和环比分析，同时将污水的单耗与行业/国家/****指标对标，以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺，从而降低能耗。

3.4.5智能照明控制

系统为污水厂、自来水厂、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式，模块可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能，尽量利用自然光照，实现室内、厂区照明的智能控制达到安全、节能的目的。

3.4.6电气安全

（1）电气火灾监测

监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，实现对污水厂、自来水厂、水泵站的电气安全预警。

（2）消防应急照明和疏散指示

根据预先设置的应急预案快速启动疏散方案引导人员疏散。系统接入消防应急照明指示系统数据，通过平面图显示疏散指示灯具工作状态和异常情况。

（3）消防设备电源监测

监测消防设备的工作电源是否正常，保障在发生火灾时消防设备可以正常投入使用。

（4）防火门监控系统

防火门监控系统集中控制其各终端设备即防火门监控模块、电动闭门器、电磁释放器的工作状态，实时监测疏散通道防火门的开启、关闭及故障状态，显示终端设备开路、短路等故障信号。系统采用消防二总线将具有通信功能的监控模块相互连接起来，当终端设备发生短路、断路等故障时，防火门监控器能发出报警信号，能指示报警部位并保存报警信息，保障了电气安全的可靠性。

3.4.7 环境监测

污水厂、自来水厂、水泵站等场所温湿度、烟雾、积水浸水、视频、UPS电池间可燃气体浓度展示和预警，保障污水厂、自来水厂、水泵站等安全运行。当可燃气体或有害气体浓度超标可自动启动排风风机或新风系统，排除隐患，保持良好的水处理环境。

3.4.8分布式光伏监测

实时监测低压并网柜每路的电流、电压、功率等电气参数及断路器开关状态，逆变器运行监视，对逆变器直流侧每一光伏组串的输入直流电压、直流电流、直流功率，逆变器交流电压、交流电流、频率、功率因数、当前发电功率、累计发电量进行监测，以曲线方式绘制上述监测的各个参量的历史数据。

平台结合厂区实际分布情况，通过3D或2.5D平面图显示分布式光伏组件在屋顶、车棚的分布情况，显示汇流箱、并网点位置，各个屋顶的装机容量。

3.4.9工艺仿真监控

平台通过2D、3D方式实时监视粗格栅、污水提升、细格栅、曝气沉砂、改良生化处理、二沉、加氯接触消毒、污泥浓缩压滤、生物除臭等工艺设备运行状态。在格栅清渣机、污水提升泵、回流泵、曝气风机、加药泵、浓缩压滤机、吸沙泵、吸泥泵等低压电动机控制柜或低压馈电柜安装电动机保护，进行短路、过流、过载、起动超时、断相、不平衡、低功率、接地/漏电、te保护、堵转、逆序、温度等保护以及外部故障连锁停机，与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。