污水处理厂方案12.2
**污水处理厂
风机节能变频器改造方案
Fengguang Inverter
广州亿东节能科技有限公司
山东新风光电子科技发展有限公司谭晓元 137******** 153******** 二0一一年十二月
目录一）**污水处理厂概况
二）鼓风机房设备运行概况
三）鼓风机节能理论分析
1鼓风机的特性分析及节能原理
2节能效率分析
3投资分析
四）节能技改业务经营模式
五）新风光变频器产品介绍
六）施工方案
一、**污水处理厂概况：
**新华污水处理厂是**水务旗下的大型企业污水处理企业分别建成了一期和二期污水处理工程，一期工程日处理污水10万吨，由于建设的比较早所以电机大多没有安装变频器。鼓风机风量靠叶片开度调节，效率较低，风机频繁启停带来的冲击，引起电机、风机和叶片故障率增加，环境噪音大，维修费用加大，造成不少能源浪费。
山东新风光电子科技发展有限公司技术人员受广州市亿东节能科技有限公司邀请，**污水处理厂现场管理人员的陪同下，分别于2011年11月15、28日一起对北控水务下属的**污水处理厂的鼓风机房电机及其驱动设备进行了现场数据采集、分析。
设备最大
出口\
最小
入口
压力最小
风量
最大
风量
运行
风量
叶片
开度
运行电流\
额定电流
电机
功率
cosφ转速
1#单级高速鼓风机1.648
bar\0.
992b
ar
3493
m3
9374
m3
540
0m3
80% 410A\431
A
250k
w
0.87 2975
2#单级高速鼓风机1.648
bar\0.
992b
ar
3493
m3
9374
m3
540
0m3
80% 410A\431
A
250k
w
0.87 2975
3#单级高速鼓风机1.64b
ar\1.0
13bar
2101
m3
4669
m3
80% 110k
w
0.9 2975
4#单级高速鼓风机1.763
bar\1.
0bar
2101
m3
4669
m3
390
0m3
80% 199A\233
A
132k
w
0.9 2975
注：1、测试时3#未运行
2、根据现场技术人员介绍，根据工况有时叶片开度50%-80%
3、15日1#、4#运行，28日2#运行
1、风机的特性分析及节能原理
风机是一种平方转矩负载，其转速n与流量Q、压力H及风机轴功率之间的关系为Q１＝Q２（n1/n2）、H1＝H2(n1/n2)2、N1＝N2(n1/n2)3 ,当电机驱动风机时,电动机的轴功率P（KW）为：P=0.001ρQH/ηCηF
图为风机的流量Q与压力H的关系曲线。图中曲线n1为风机在转速n1下压力—流量（H—Q）的特性；曲线n2为风机在转速n2下压力—流量（H—Q）的特性；曲线R1、R2为管阻特性。假设风机在标准工作点A点效率最高，输出流量Q为100%，功率P1与AH1OQ1成正比。根据生产工艺要求，当流量需从Q1减小到Q2时，如果采用调节叶片方法（相当增加管阻），使管阻特性从曲线R1变到R2，系统由原来的标准工作点A变到新的工作点B运行。此时风机的压力增加，轴功率P2与面积BH2OQ2成正比。如果采用变频器控制方式，风机转速由n1降到n2，在满足同样流量Q2的情况下，风机压力H3大幅降低，轴功率P 3与面积CH3OQ2成正比。轴功率P3和P1、P2成正比，节能的效果是十分显著的。相比将显著减小，节省的功率省耗△P与面积BH2H3C 。
2、节能效益分析
1）1#2#高速鼓风机分析：
根据1#2#鼓风机最小入口风量3493m3\h，最大入口风量9374m3\h配套
电机250kw 叶片开度80%运行电流410A 、cos φ0.87测算出电机运行功率：
P=1.732×U×I×cos φ=P ×（I1/I2）=238（kw ）
2）安装变频器后 风门80%时风量按额定风量的94%计算， 根据公式风量与转速成正比，即Q1/Q2=N1/N2
风机的轴功率与转速的立方成正比，即P1/P2=（N1/N2）3 变频运行功率为: 2p =
1p 3
12???
?
???n n =1p 3
12
???
? ???Q
Q = 250×(0.94)3=207(KW)
节电率：（W 工- W 变）÷W 工×92%×100% =（234-207）÷238×100% =12%
年节电量W 为：（节电率按10%计算） W=P1×10%×330天×24小时\天=198000kWh 按电价0.76元/度算
单台1年节省电费 W ×0.76=198000×0.76=150480元 3） 3#4#高速鼓风机分析：
（1） 鼓风机最小入口风量2101m3\h ，最大入口风量4669m3\h ，叶片开度80%，配套电：机4#电机132kw 额定电流233A 现场运行电流199A ，3#电机配套功率110kw 节能空间很小这里就不作分析。 P1=1.732×U ×I ×cos φ=P ×（I2\I2）=112kw
（2）安装变频器后 风门80%时风量按额定风量的94%计算， 根据公式风量与转速成正比，即Q1/Q2=N1/N2
风机的轴功率与转速的立方成正比，即P1/P2=（N1/N2）3
变频运行功率为: 2p =
1p 3
12???
?
???n n =1p 3
12
???
? ???Q
Q = 132×(0.94)3=109(KW)
节电率：（P1-P2)\P1×0.92×100%=(132-109)\132×0.92×100%=16% 年节电量W 为：（节电率按10%计算） W=132×10%×330×24=104544kWh 按电价0.76元/度算，
4#风机：1年节省电费 W ×0.76=104544×0.76=79453元 综合以上技术分析：
按装1#风机变频器年节电量198000KW ，年节电费150480元。2#风机变频器年量198000KW ，年节电费150480元。4#风机变频器年节电量104544KW ，年节电费79453元。年节电量合计：500544KW 。合计：380413元。 3、投资分析
1#、2#、4#风机变频节能改造设备及报价：
序号 设备名称
数
量（台） 配套变频器型
号
单价
1
鼓风机低压变频器 1
JD-BP32-250F
容量250KW380V 225000元
2
鼓风机低压变频器 1
JD-BP32-132F
容量250KW380V 225000元 3
鼓风机低压变频器
1
JD-BP32-250F
容量132KW380V 118800元 合计
568800元
总投资：568800元
年节电收益：380413元
月节电费：31701元
回收周期：568800/380413=1.49年
综上所述，**污水处理厂鼓风机设备变频器改造方案改造项目，此方案
能实现企业节能减排，降低企业成本，符合国家政策。
四、节能技改业务经营模式（任选一种模式）
1）、广州市亿东节能科技有限公司节能技改的业务，完全按国际通
行的合同能源管理模式运作，即由公司负责项目节能技改投资（包括资
金、技术），双方按约定的比例分享节电收益。支付给公司节能技改收益
（简称乙方节电收益）完全按技改产生的总节电费确定。
注：这种业务经营模式将“节能技术、技改资金、技改管理、技改
效益”统一打包经营，彻底解决技改用户在技改技术、资金、管理、效
益上存在的困难和疑虑，完全避免在节能技改过程中给用户带来的任何
风险和隐患，让用户获得最大利益回报。
节电效益分享模式
项目地点名称：**污水厂风机变频节能改造项目
总节电度数（年）电度单价节电金额（年）500544KW0.76 380413元
项目投资节电效益分享比例
分享月份
新华污水厂广州亿东**污水厂（每月）广州亿东（每月）
0 100% 20%/6340 80%/25360 36个月
0 100% 30%/9510 70%/22190 48个月
2）**污水厂按总投资568800元，预付30%计170640元于广州市亿东节
能科技有限公司，改造完成经验收后十日内付余款给广州市亿东节能科
技有限公司。
四、新风光变频器产品介绍
1、制造商简介
山东新风光电子科技发展有限公司是变频器和特种电源的专业制造商，是致力于为企业和社会提供节能服务的国家火炬计划重点高新技术企业、国家高新技术企业。注册资金4000万元。是唯一一家全程参与高、中、低压变频器国家标准起草制订的厂商，中国电器工业协会变频
器分会副理事长单位、中国专利山东明星企业、山东省企业技术中心、山东省变频调速技术研究推广中心，山东省卓越绩效先进企业。
2、设备总体说明
1.）本变频调速控制装置具有当前国际先进水平。对电机提供的启动转矩大于1.8倍额定转矩。变频调速装置各次谐波电流符合相应的国家标准，速度设定满足要求范围，大于1﹕10。
2.）控制方式
可以由中央控制计算机（DCS）进行远程控制启动/停止和频率设定，实现集中控制，给定信号可以是4～20mADC，0～5VDC，0～10VDC。
a.可以实现机旁控制，可以在变频调速装置上实现开、停机，同时改变频率而实现调速。
b.变频调速装置接收的输入信号：
①无源触点，闭合起动，断开停车
②复位信号：无源触点，闭合复位
③实现速度闭环，可满足速度给定信号4～20mADC。
c.变频调速装置输出信号：
①远程（集中）起动
②故障报警信号，非停主电机的报警信号为无源触点。
③速度反馈4～20mADC电机转速信号。
④4～20mADC电机电流信号。
3.）调速范围：0—400Hz
4.）变频器型号：JD-BP32-250F、JD-BP32-132F\110F三种型号
5.）允许电源波动范围：±20%
6.）输出频率精度：模拟设定: 最高设定值的±0.3%(25±10℃)以
下；数字设定: 最高设定值的±0.1%(-10±50℃)以下
7.）功能：具有电流限幅、转矩提升、频率上下限控制、加减速时
间可调、直流制动、等标准功能；系统还具有用参数显示、状态指示、报警指示、就地和远程操作、标准接口等功能
8.）保护功能：过压、欠压、电流限幅、过流、过载、过热、失速
等
9.）显示：设定频率、输出频率、输出电流、输入电压和各种显示
代码
五、变频器改造方案
本项目选用变频器控制水泵电机进行恒压调速。改造设计时，根据
电机的容量选用2台250kw 、1台132kw 、1台110kw 变频器进行改造，变频器并在原控制回路中，保持原来的启停操作方式不变。同时其调速根据需求进行人工操作。
1 、变频控制改造示意图
2、资料交付：
（1）卖方提供的资料应使用国家法定单位制即国际单位制，语言为中文。 （2）
资料的组织结构清晰、逻辑性强。资料内容要正确、准确、一致、
变频器
变频电源
QF1
KM1
M1
电机
KM2
原工频系统
清晰完整，满足工程要求。
（3）卖方资料的提交及时充分，满足工程进度要求。在合同签订后 10 个工作日内给出全部技术资料和交付进度清单，并经买方确认。
（4）卖方提供的技术资料一般可分为投标阶段，配合工程设计阶段，设备监造检验，施工调试试运、性能验收试验和运行维护等四个方面。卖方须满足以上四个方面的具体要求。
（5）对于其它没有列入合同技术资料清单，却是工程所必需的文件和资料，一经发现，卖方及时免费提供。
（6）卖方及时提供与合同设备设计制造有关的资料。
（7）完工后的产品应与最后确认的图纸一致。买方对图纸的认可并不减轻卖方关于其图纸的正确性的责任。设备在现场安装时，如卖方技术人员进一步修改图纸，卖方应对图纸重新收编成册，正式递交买方，并保证安装后的设备与图纸完全相符。
（8）卖方提供的最终技术资料为4套，电子文本1套。
2、变频器安装、配线：
2.1 安装环境要求
(1) 安装在通风良好的室内场所，环境温度要求在-10oC~40oC的范围内，
如温度超过40oC时，需外部强制散热或者降额使用。
(2) 避免安装在阳光直射、多尘埃、有飘浮性的纤维及金属粉末的场所。
(3) 严禁安装在有腐蚀性、爆炸性气体的场所。
(4) 湿度要求低于95%RH，无水珠凝结。
(5) 安装在平面固定振动小于5.9米/秒2(0.6G)的场所。
(6) 尽量远离电磁干扰源和对电磁干扰敏感的其它电子仪器设备。
2.2 安装方向与空间
(1) 一般情况下应立式安装。
(2) 安装间隔及距离最小要求。
(3) 多台变频器采用上下安装时，中间应用导流隔板。
2.3配线的注意事项
(1) 接线前，确保已完全切断电源10分钟以上，否则有触电危险。
(2) 严禁将电源线与变频器的输出端U、V、W连接。
(3) 变频器本身机内存在漏电流，为保证安全，变频器和电机必须安全
接地，接地线一般线径为3.5mm2以上铜线，接地电阻小于10Ω。
(4) 变频器出厂前已通过耐压试验，用户不可再对变频器进行耐压试验。
(5) 变频器与电机之间不可加装电磁接触器和吸收电容或其它阻容吸收
装置。
(6) 为提供输入侧过电流保护和停电维护的方便，变频器应通过中间断
电器与电源相连。
(7) 继电器输入及输出回路的接线(X1~X6、FWD、REV、OC、、DO)，应选用0.75mm2以上的绞合线或屏蔽线，屏蔽层一端悬空另一端与变频器的接地端子PE相连，接线长度小于50m。
2.4 通讯端子的配线
变频器提供给用户的通信接口为标准的RS485通讯。
以下几种配线方法，可以组成单主单从或单主多从的控制系统。利用上位机(PC机或PLC控制器)软件可实现对工控系统中变频器的实时监控，实现远程和高度自动化等复杂的运行控制功能。
(1) 连接远控键盘与变频器也可以用RS485接口，连接时将远控键盘的
插头直接连接到RS485通讯端口即可。不需要设置任何参数，变频器本机键盘和远控键盘可同时工作。
(2) 变频器RS485接口可以与上位机的连接：
2.5 现场配线与接地
(1) 变频器到电动机的线缆(U、V、W端子引
出线)应尽量避免与电源线(R、S、T或
R、T端子输入线)平行走线。应保持30
厘米以上的距离。
(2) 变频器输出U、V、W端子三根电机线尽量
置于金属管或金属布线槽内。
(3) 控制信号线应采用屏蔽电缆，屏蔽层与变频器PE端相连，靠近变频
器侧单端接地。
(4) 变频器PE端接地电缆不得借用其它设备接地线，必须直接与接地板相连。
(5) 控制信号线不能与强电电缆(R、S、T或R、T与U、V、W)平行近距离
布线，不能捆扎在一起，保持20~60厘米（与强电电流大小有关）以上的距离。如果要相交，则应相互垂直穿越。
(6) 控制信号和传感器等弱电接地线必须与强电接地线分别独立接地。
(7) 禁止在变频器电源输入端(R、S、T或R、T)上连接其它设备。
六、总结
1）风机水泵节能空间还是很大的节能直接效益明显
2）并且变频系统各种保护功能可靠，从而消除了因电机过载或单
相运行而烧毁电机的现象，确保了安全运行。
3）降低劳动强度，减少人工成本和维修成本。
4）减少了环境噪音，增加了作业人员的舒适度，和安全可靠的工作环境。