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
