宽范围调节的数字化运行
杨立峰1 许兴国1 杨志炜1 杜新良1 张作2 陈平3 张建良4 孙博4
(1 绍兴水处理发展有限公司 绍兴 312000 2豪顿华工程有限公司100073 3 浙江永发机电有限公司 314400 4中国市政工程东北设计研究总院有限公司 130021)
摘要
本文以绍兴污水处理厂绿色低碳提质增效项目为场景,探讨永磁变频电机与单级高速离心风机的协同应用,分析其如何突破调节局限、实现宽范围精准调节并构建数字化运行体系,为污水处理厂风机系统节能升级与智能化管理提供实践参考。
关键词
永磁变频电机;单级高速离心风机;变风压变风量;宽范围调节;数字化运行;污水处理厂
一、引言
在“双碳”目标引领下,污水处理行业绿色低碳、提质增效成为核心方向,而鼓风机作为污水处理厂最大用电设备,电耗占总电耗的40-50%,其节能升级是降本增效的关键。同时,“十五五”期间国家对水务行业新建项目电机提出一级能耗要求,永磁电机作为先进节能技术被明确推荐。在此背景下,入围国家发改委“全国绿色低碳标杆厂”对标改建名单的绍兴污水处理厂,启动绿色低碳提质增效项目,核心任务包括管网更新、曝气设备升级及智能供氧系统新增,其采用高压永磁电机与高压单级离心风机的组合实践,彰显了创新精神与前瞻觉悟。
单级高速离心风机作为曝气与智能供氧系统的核心动力设备,其选型直接决定项目改造效果、能耗水平与投资收益。但项目前期管网、曝气设备等改造同步进行中,选型关键参数(管网压损、曝气器阻力等)仅为理论值,加之后期来水水量、水质波动,易导致风机实际运行偏离设计工况,因此鼓风机的形式、参数选择成为项目成功的核心难点。
选型过程中,对比了变频异步电机与永磁变频同步电机,后者在偏离设计工况(行业常态)时,永磁转子无能量损耗,运行效率更具优势,更适配项目长期运行需求。但永磁变频电机通常应用于3000转及以下低转速设备,本项目单级高速离心风机转速达20000转,应用存在技术难点。经工厂考察,浙江永发机电在永磁电机领域专业能力强、做事严谨,双方深度合作攻克该难点,确定“10kV永磁变频电机+单级高速离心风机”方案,核心目标是实现0.85~0.95bar任意压力下,单台风机45%~100%的流量调节。
同时对比磁悬浮风机与单级高速离心风机:目前市场主流的磁悬浮风机单台调节范围窄、仅支持380V低压供电,适配本项目需额外投入线路改造费用且需“6用2备”配置,投资与占地面积大幅增加;单级高速离心风机适配10kV高压电机,单台调节潜力大,“2用1备”即可覆盖工况,是最接近项目诉求的方案。若无法攻克宽范围调节难点,保守方案为按0.95bar固定设计,虽能保障安全,但牺牲节能性与灵活性,非最优解。综上,10kV永磁变频电机与单级高速离心风机组合,是兼顾工况适配、节能与投资控制的最优选择。
二、污水处理厂单级高速离心风机改造前运行现状与痛点








































































































