水处理设备节能改造分析与探索

１２４　东撼晨舛技　２０１１年第６期　水处理设备节能改造分析与探索　赵明华，周金平，韦统革　（兖矿集团济宁三号煤矿，山东济宁摘要２７２１６９）　该文简单分析泵类变频控制的特点，介绍了济三矿污水处理厂水处理设备进行节能变频技术改造的过程，改造后使设备运行工况依　据处理量的变化随之调节，大大提高了污水处理系统运行的稳定性，降低了能耗，延长了设备的使用寿命，在水处理行业有较大的推广应用价　值。　关键词水泵节能　变频控制　文献标识码Ｂ　中图分类号ＴＤ６０９；ｘ７０３．３　Ｗａｔｅｒ——ｔｒｅａｔｉｎｇ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　Ｚｈａｏ　Ｍｉｎｇ—ｈｕａ，Ｚｈｏｕ　Ｊｉｎ—ｐｉｎｇ，Ｗｅｉ　Ｔｏｎｇ—ｇｅ　（Ｙａｎｚｈｏｕ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｉｎｇ　Ｃｏ．ＬＴＤ．ｎｏ．３　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ，Ｊｉｎｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　２７２１６９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｓｉｍｐｌｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｗａｔｅｒ　ｐｕｍｐ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｅｏｎｔｒｏｌ￣ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　Ｊｉｎａｎ　ｔｈｒｅｅ　ｏｒｅ　Ｓｅｗａｇｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｌａｎｔ　ｗａｔｅｒ　ｐｕｍｐ　ｃｌａｓｓ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｍａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｃａｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ｅｑｕｉｐ—　ｍｅｒｉｔ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｂａｓｉｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｌｏａｄ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ａｌｏｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ，ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｔｈｅ　ｓｅｗａｇｅ　ｔｅａｔｍｅｎｔｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｒｅｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｙ　ｃｏｎｓｇｕｍｐｔｉｏｎ，ｌｅｎｇｔｈｅｎｅｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｇ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｌｉｆｅ，ｈａｓ　ｔｈｅ　ｂｉｇ　ｐｒｏｍｏｔｅｄ　ｖａｌｕｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｗａｔｅｒ　ｐｕｍｐ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｃｏｎｔｏｌｒ　兖矿集团济三污水处理厂于２００７年建成并投入　运行，负荷在１０ｋＷ以上的设备１８台，都未加变频器，　据统计２００７—２００９年，吨水处理能耗在０．６ｋＷｈ以上，　２０１０年使用变频节能技术以后，吨水能耗降低到０．３　ｋＷｈ以下，节电效果非常明显。　１水泵变频控制原理　和破坏；而转速调节时，系统压力随水泵的转速降低而　降低。从以上分析得出，当现场对水泵流量的需求从　１００％降至５０％时，转速也降至额定转速的５０％，而电　机的功耗降至额定功耗的１２．５％，也就是节约电能　８７．５％。扣除阀门调节时的功耗与额定功耗的差、转　速下降引起电机效率下降等因素，节电效果也非常显　著，设备运行工况也将得到明显改善。　１．１　异步电动机变频调速原理　２水泵变频控制改造方案　根据电动机理论，异步感应电动机的转速ｎ与电　济三矿污水处理厂运转设备大部分没有变频器，　源频率厂、电机转差率ｓ、电机磁极对数Ｐ有如下线性关　系：，ｒＺ＝６０ｆ（１一ｓ）／ｐ。变频器是通过改变电源的频率，　尤其泵类的提升全部依靠阀门开度来控制流量，对设　来改变电动机转速的。在异步电动机制造完成后转速　备损耗、能耗都存在很多弊端。为此根据现在的继电　与频率的线性关系也就确定了。　控制系统制定合适的变频改造方案，下面以污泥回流　　由于转速与频率的线性关系，从理论上分析调速　泵为例简单介绍水泵的变频改造过程。范围在０～１００％内时，其线性度都很好，将变频器用　２．１　污泥回流泵继电控制分析　于节能改造，可省去阀门节流的功率损失。　污泥回流泵改造前采用工频定速全压运行，出口　１．２水泵变频控制特点　水泵的负载性质是平方递减转矩型，有下列关系：　水泵的流量Ｑ与转速ｎ成正比；电动机的转速ｎ与电　源频率．厂成正比；扬程日与转速ｎ的二次方成正比；而　泵的功率与转速的三次方成正比。因此改变电动机电　流量只能通过阀门控制调节，节流损失大，出口压力　高，扬程的富裕量大，管网损失严重，系统运行效率低。　阀门前后压损大，使得阀门冲刷严重，压力高的一侧经　源频率可改变水泵的转速，从而达到调节给水流量和　水泵扬程的目的，取代阀门控制方式，节能２０～６０％，　降低设备磨损，延长设备使用寿命。阀门调节将使系　统压力升高，这将对管路和阀门的密封性能形成威胁　＋收稿日期：２０１１—０５—１１　常出现泄漏，维护量增加，经济性低。根据要求回流流　量约为额定流量的５０％（约合１０５ｍ　／ｈ），阀门开度约　１／３，导致经常发生管道堵塞，且存在系统震动大、出口　压力高、设备寿命低、故障率大等不良现象，影响生产，　浪费人力财力。　水泵电动机型号：１５ＯＱＷ２１Ｏ一７—７．５，出口管径　１５０ｍｍ，流量为２１０ｍｓ／ｈ，扬程７ｍ，额定功率为７．５ｋＷ。　２．２污泥回流泵变频改造　选用富士Ｐ１　１　Ｓ系列变频器ＦＲＮ１　１　Ｐ１　１　Ｓ一４ＣＸ　作者简介：赵明华（１９７６一），男，中专学历，毕业于泰安煤校，维修　电工专业，技术工人，技术等级二级，工作于兖矿集团济宁三号煤矿。　２０１１年第６期　未瞧晨斜ｌ技　１２５　新安煤矿煤巷锚杆支护技术探讨与实践　李文，徐德坡，徐若友　（枣庄矿业集团公司新安煤矿，山东微山２７７６４２）　摘要该文分析新安煤矿的煤巷类型与围岩条件，根据锚杆支护悬吊理论阐述了该矿煤巷锚杆的参数选择及适用条件，并通过实例和实践　分析了煤巷锚杆支护的技术效果与技术经济效益。　关键词煤巷锚杆支护设计　中图分类号ＴＤ３５３　文献标识码Ｃ　结合矿压理论与其它矿区的实践经验，新安煤矿在　②根据现场及其它矿区的经验，采用锚杆加固顶　多条煤巷的施工中进行了有益的探索与实践，从而总结　板岩层时，巷道的上肩窝往往会成为顶板支撑力结构　出一套适合该矿的煤巷锚杆支护技术与施工工艺。　的主要支撑点，会产生较大的剪切应力，为此必须保证　１　新安井田的煤巷类型及围岩条件　肩窝锚杆锚固点的必要深度，满足顶板支护强度。　③为了保证锚杆的悬吊、组合梁及楔固等共同作　根据设计与回采工艺，一般将煤巷按照层位分为　用，必须对锚杆支护系统采取可靠的联系方式（如采用　两类：沿３（或３上）煤顶和沿３煤底板；按照设计巷道　钢带、钢筋梯、“ｗ”钢带等），确保顶板支护系统的完整　与采空区的位置为：沿空送巷（一般为４～６ｍ小煤柱　性，以确保在局部锚杆失效或顶板局部破坏的情况下，　送巷）与非沿空送巷。　能够通过支护系统转移力的作用支点，从而使整个支　煤巷围岩的赋存条件为：３煤（包括３上、３下煤）　护系统不失效。　局部有伪顶，厚度为０—０．３ｍ，直接顶以泥岩、粉沙岩　④由于锚杆支护主要通过煤帮把力传递到底板，　为主，其次为细砂岩，中等冒落，厚度为：１．５～４．２ｍ；　所以必须加强帮部煤体的支护，增强帮部锚杆的支护　老顶为中砂岩，厚度为：１５—３０ｍ；直接底均为泥岩、砂　强度，减小煤帮的松动深度。　质泥岩，较稳定至稳定，厚度为：１．０—８．２ｍ。　（２）按悬吊理论计算锚杆参数：　２煤巷锚杆支护理论与实践　①锚杆长度计算：　Ｌ＝ＫＨ＋　１＋　２　２．１　锚杆支护理论与设计　式中：三一锚杆长度，ｍ；　结合现场的地质条件，对锚杆支护应必须着重考　何一冒落拱高度，ｍ；　虑以下几个方面的问题：　一安全系数，一般取Ｋ＝２；　①为了保证有效地将力传递到稳定岩层中，锚杆　一锚杆锚人稳定岩层的深度，按经验取０．５ｍ；　应选择合理的长度、直径、锚固方式及可靠的锚固力。　一锚杆外露长度，一般取０．２ｍ。　其中：Ｈ＝Ｂ／２ｆ　｝收稿日期：２０１１—０６—０８　式中：曰一巷道开掘宽度，ｍ；　作者简介：李文（１９７３一），男，１９９４年毕业于山东科技大学采矿工　，一岩石坚固性系数。　程专业。现任枣庄矿业集团公司新安煤矿采煤副总，工程师。　②锚杆株距、排距计算（通常株排距相等）：　（１８ｋＶＡ，２３Ａ，１１ｋＷ）一台对注泥泵进行改造。　分基本免于维护，大大降低了工作量，提高了设备使用　根据回流污泥流量变化不大的现实状况，以及简　寿命，降低了排水成本。　化控制回路的改造量，且与自动控制相结合的需要，提　高控制系统的完整性、操作性，降低操作人员的工作　３效益分析　量，保留了远、近控制及自动控制功能。由于现有可编　根据统计，全厂２０１０年电耗相比２００９年电耗降　程控制器的模拟输入输出端口已无余量，所以采用了　低２２．６万ｋＷ・ｈ，电费按０．６元／（ｋｗ・ｈ）计，全年　相对简单的电位器输入给定频率的变频器控制方式。　节约电费支出为１３．６万元。实施改造后，设备及附件　改造后系统运行平稳，压力、流量稳定，震动噪音　使用寿命延长约１．５ａ，每年节约费用４．６万元，同时提　大大降低，阀门处于全开状态，没有了以前经常出现的　高了污水处理系统的稳定性。　堵塞现象。改造后一年多以来无论是电气还是机械部