丹佛斯传动为污水处理系统 注入智慧新动能

文:文 / 丹佛斯传动2023年第四期

导语:目前,全球对能源的消耗在不断上升,水和污水处理的耗电量占全球耗电量的 4%。如果不采取措施,到 2030 年,全球与水相 关的能耗将增长 100%。因此提升水资源的利用和能效,已经是当下水行业发展的必然趋势。提高水的能源效率利用,在运营中 融入自动化过程控制减少泄漏、优化水处理和能源效率,并减少二氧化碳排放,是每家水处理厂的必经之路。

污水处理是一个能源密集型的综合技术,需要全天不间断运行,将水从下水道往下泵送到处理厂以及在曝气池、内部泵运行和污泥处理中都会产生大量能耗。

作为最早为供水和污水处理行业提供专用变频器的供应商之一,丹佛斯始终密切关注水行业的发展并不断为行业输送创新动力,通过将深厚的专业应用知识与功能强大的变频器技术相结合,在节约能源、减少碳足迹的同时,还可以帮助行业用户从能源使用者转变为能源生产者。


1丹佛斯解决方案助推水行业迈向“数智”未来

丹佛斯利用变频器提供更高性能、高可靠性的水处理解决方案,提升能源效率,帮助用户改进水系统。变频器内置边缘智能可实现更水平水处理能力的同时,提高能源效率利用,且不会引发泄漏。在丹佛斯边缘计算智能变频器的帮助下,污水处理厂不仅可以最大限度地提高效率和节约能源,甚至还可以作为热电联产工厂,保障水的清洁以及更加可持续的运行状态。

基于丹佛斯在水和污水行业的多年深耕所研发出的VLT®AQUADrive系列变频器经久耐用,能够承受恶劣的生产环境,保证世界任何地方、任何类型的水处理设施低故障运行。稳固的设计与先进的实时分析功能相结合,确保企业实现可观的节能效益并达到一流的可持续且经济的水管理标准。

结合丹佛斯获得专利的最新边缘计算技术,将VLT®AQUADrive进行了更新。通过对电机和泵运行情况的监控,对发生的故障进行及时处理,从而保障工厂长时间的正常运行,降低运营成本。边缘计算解决方案通过每秒采集数次数据,确保任何超出正常范围的测量值都会触发警告,从而最大限度地降低设备异常运行带来的风险。

作为水和污水行业专家,丹佛斯可以为行业提供多款产品,满足行业的不同需求,为行业发展贡献“数智”力量。

使用VLT®AQUADrive,只需安装变频器即可调整泵速来适应运营中不断变化的负载,从而实现节能目标,除此之外,还可节省高达每年变频器配置投资的15%的能源成本。

丹佛斯率先采用在变频器中嵌入边缘计算功能的方式,对泵和电机的工况进行实时监测。通过与全新的用于多泵控制的独特热切换技术以及用于谐波抑制的高级有源滤波器技术相结合,系统将基本实现自我维护,从而确保设备保持长时间的正常运行。此外,经过特别设计的智能软件功能可通过多种方式帮助保护资产、延长设备使用寿命、降低能源成本,包括自动清洁泵、睡眠模式、降低出现水锤的风险以及安全冷却深井泵。

通过在变频器中嵌入的云端人工智能,设备可以按照不同特定的应用场景,在不同速度和不同实际工作循环状态下,自动定义出操作基线参数。从而缩短设备安装时间、实现预测性维护、降低工作成本、延长设备正常运行时间。

丹佛斯于2021年全新推出的VLT®  FlowDriveFC 111流体控制变频器,专为绿色水务提供品质保障。其创 新的止回阀监测功能,可在二次供水系统中,为业主提供阀瓣关闭位置的判断依据。从而避免阀瓣闭合不到位而产生的潜在损失,提高供水系统的效率。在多台泵并联供水系统中,基于常见的因止回阀关闭不到位,而产生的回水问题进行创新功能开发。该功能可对多泵并联供水系统拓

扑结构中,在单泵运行时,静止泵回路的止回阀阀体状态进行监控,如出现较大流量的回水情况,将触发警报。这一功能可为系统检测人员提供止回阀状态预警信息,为设备维护争取出宝贵的时间。同时止回阀回水率降低,也能够保障系统高效平稳运行。

丹佛斯Drive Pro®生命周期服务方案经过精心设计,考虑到了变频器整个生命周期各个阶段的状况,帮助您妥善维护变频器,让它全程保持出色的性能并充分延长变频器的寿命,同时为生产持续的损耗和生产模式更新提供支持。


2案例一:嘉兴市联合污水处理一期泵站及管线大修工程

(1)提质增效,赋能污水治理新征程

嘉兴市联合污水处理一期泵站及管线大修工程是嘉兴市“清洁排放系列工程”中的重点工程,总投资约3.3亿元。工程建成后,将主要承担嘉兴市秀洲区、南湖区及嘉善县工业污水处理厂处理后尾水的外排输送任务,日外排能力为25万吨,为实现嘉兴市联合污水处理厂全面达到清洁排放标准奠定坚实基础。而为其全长37公里主线管道和5座加压提升泵站提供变频技术的,则是丹佛斯传动VACON®NXC低谐波变频柜。

VACON®  NXC低谐波变频柜电机友好的特性,以及灵活、耐用的优势,适用于污水处理腐蚀性较强的环境,将为嘉兴市进一步优化污水输送网络,以及污水处理提质增效保驾护航。

2021年随着嘉兴市污水处理扩容工程外排三期工程的顺利完工,为一期管线大修提供了“窗口期”。嘉兴市联合污水处理有限责任公司(以下简称:嘉兴联合污水公司)于2022年初便启动了嘉兴市联合污水外排一期泵站

及管线大修工程,并对主要工艺设备、电气设备技术要求。考虑到工程对于整个嘉兴水网安全、生态环境的重要性,以及工程的复杂性,对变频柜的电能质量安全、防潮防腐性和保护功能等,提出了一系列较高的要求。

(2)多重保障,助力污水处理

多年前,嘉兴联合污水公司便开始与丹佛斯传动进行项目合作。2020年,双方在9号泵站的扩容改造工程中携手。

针对联合污水外排一期泵站及管线大修工程中对于电机友好性和对电网安全的关注,丹佛斯技术团队详细查看了设备需求,并结合水处理行业的一些专业功能需求,为嘉兴联合污水公司提供了业内领先的VACON®  NXC低谐波变频解决方案。

与无源滤波器抑制谐波会导致低负载时功率因素降低的情况不同,VACON®  NXC低谐波变频柜内置IGBT可控整流(AFE)系统,可将THDi控制在5%以内,网侧功率因素>0.99,能够有效降低输入电流,保护电机和电网安全,且无需超规格配备变压器及输入电缆,有效降低了设备成本。

同时考虑到配电房空间紧凑、温度高的问题,VACON®  NXC低谐波变频柜从设计上就考虑了散热问题,无需额外设计、建造或添加冷却风扇,降低投资成本。且机柜经过热处理,可延长变频器使用寿命,确保无故障运行。

而针对污水处理潮湿、腐蚀性的恶劣环境,VACON®NXC低谐波变频柜经过了全面、严格的测试,符合3C3类环境标准,提供额外的防潮和防尘功能,确保在恶劣环境中具有长期的使用寿命。

(3)数写未来,守护持续“加码”

随着嘉兴联合污水公司与丹佛斯传动双方关于项目的交流逐渐深入,丹佛斯传动了解到用户在设备维护和保养等方面的需求,未来将为嘉兴水务行业领先的CBM电机工况监测服务,利用数字化的平台帮助嘉兴水务行业对设备数据进行分析,从而预防设备风险,提高设备的整体稳定性和安全性。

嘉兴联合污水公司总工程师马晖斌表示:“我们与丹佛斯传动的合作由来已久,早在2000年的时候,在一期工程污泥脱水工艺中使用过丹佛斯传动的变频器,其中有一些经过维护保养,至今仍在使用中,产品质量还是很有

保障的。在日常技术沟通中,丹佛斯传动的工作人员在变频器的使用和维护方面提供了很多专业化的建议,对丹佛斯的产品和售后服务还是很满意的。”

丹佛斯传动水行业负责人李科表示:“水处理行业是丹佛斯传动重点关注的行业。我们有一支专业的技术团队,以客户的需求为中心从前端到后端为客户提供全面的服务。我们一直把嘉兴水务作为水处理行业的重要合作伙伴,在多个项目上展开了紧密合作。此次联合污水外排一期泵站及管线大修工程无论是规模上还是工程复杂程度上,在全国范围内还是很罕见的,能够参与到这样的项目来,我们倍感荣幸。未来我们仍将继续携手嘉兴水务,不断将我们在水处理行业的领先技术和成功经验进行分享,进一步为嘉兴市污水治理水平的提升和生态环境的改善提供我们专业的力量。”


3案例二:广州西朗污水处理厂二期工程及西朗污水提污水厂提标改造工程项目

(1)高品质+高时效!助力城市污水治理能效提升

广州西朗污水处理厂二期工程及西朗污水提污水厂提标改造工程项目(以下简称“西朗污水厂二期项目”) 作为广东省目前最大的全地埋式污水处理单体项目,也是“十三五”期间广佛跨界治水三年行动重点监控项目。该项目于2021年正式竣工,这标志着我国城镇污水处理项目已逐渐由单功能环保设施向多元化城市环境综合体的转变。

其中为西朗污水厂二期项目泵类、风机、加药和污泥处理设备提供精确、节能的电机控制的,是一百余台丹佛斯传动VLT®AutomationDriveFC360变频器,以及VLT®AutomationDriveFC361变频器。

(2)把握机遇实践真知

由于西朗污水厂二期项目将污水处理设施全部放在平均深度约17米的地下空间,并对设备的通风、防腐蚀、散热等功能设置了较高的标准。同时,因为地埋式水厂空间小,对设备的紧凑性也有较高的要求。丹佛斯传动团队与南京大全电气有限公司(以下简称“南京大全”)负责人详细沟通了需求,针对每一台电机的电流和负载类型,确认其轻重载,并确定最终选型。

在地下空间内,VLT®AutomationDriveFC360和VLT®   AutomationDriveFC361带有涂层的PCB发

挥了优势,并具有以下特点:

•防尘、防潮和防颗粒物;

•有独立的散热风道,最高可在55℃下稳定可靠的工

作不降容;

•充分满足全地埋式污水处理厂对于通风散热以及防腐蚀方面的特殊要求;

• 结构紧凑,节省成本和安装空间;

•可内置PID控制器、EMC滤波器、直流电抗器和

22kW制动斩波器等功能部件;

•自带的自动能量优化功能,节约5-15%的能源。

(3)立足当下,共创未来

西朗污水厂二期项目正式投入使用后,服务面积54平方公里,覆盖了广州市中心城区60-70万人口,日处理量规模30万吨/日,出水水质达到污水处理厂国标一级A标准及地表水V类标准较严值。

同时,西朗污水厂二期项目地面部分还通过生态景观构建,把自然景观移植在地面部分,在建好污水处理厂同时,为周边社区和居民创造了一个环境友好的城市休闲空间。

广州启元高级销售经理谢林华说道:“在丹佛斯传动变频器设备的助力下,西朗污水厂二期项目所有设备平稳使用至今无故障,成为了新型生态基础设施建设绿色工程、民生工程、精品工程,更为市政污水处理基础设施开辟了美丽、安全、高效的污水处理新风尚。随着西朗污水厂分阶段项目的持续推进,我们将继续携手丹佛斯传动中国,不断为广州这座水域面积占比超10%的千年水城注

入了绿色发展新活力。”

南京大全高级销售经理于斌表示:“丹佛斯传动变频

器产品的高品质和稳定性在水处理行业享有极高的口碑,

与我们在全国各地的很多项目上进行了合作,团队成员极

具专业精神和服务意识,与我们相互促进,建立了紧密的

合作。”

水行业是丹佛斯传动全球重点关注的行业,早在40多年前,丹佛斯即推出了首个面向水行业的专用变频器。进入中国市场后,丹佛斯传动不仅将全球领先的变频器产品和丰富的成功经验带给中国客户,还以客户需求为中心,成立了专门的水行业团队,为客户提供专业的水行业业务咨询和服务。


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