1 系統(tǒng)概況
曝氣池是污水處理系統(tǒng)的核心設(shè)備，鼓風(fēng)機(jī)將壓縮空氣通過管道送入曝氣池，使空氣中的氧溶解在污水中，供給活性污泥中的微生物。污水中的含氧量必須保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，否則微生物就會(huì)缺乏活性，起不到降解作用。由于鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓是一定的，風(fēng)量只能靠出氣閥調(diào)節(jié)，實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中出氣閥開度一般在50％～70％。因此，在上述過程中如果應(yīng)用變頻調(diào)速系統(tǒng)控制風(fēng)量，即可滿足工藝要求又可達(dá)到節(jié)能效果。
2 節(jié)能原理
離心式鼓風(fēng)機(jī)屬典型的平方率負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，即
T=KtN2 (Kt為轉(zhuǎn)矩常數(shù)) (1)
P=KtN3/9550=KpN3 (KP為功率常數(shù)) (2)
平方律負(fù)載的功率P與轉(zhuǎn)速N的三次方成正比，即
因此，在工藝允許的范圍內(nèi)盡可能的降低轉(zhuǎn)速才會(huì)取得最佳節(jié)能效果。
3 應(yīng)用中出現(xiàn)的問題
(1) 最佳節(jié)能效果
現(xiàn)代變頻器有許多先進(jìn)的功能，合理的選擇利用會(huì)取得更好的效果。如圖1所示，曲線0是平方律負(fù)載的機(jī)械特性，曲線1是電動(dòng)機(jī)在V/F控制方式下的轉(zhuǎn)矩曲線。當(dāng)轉(zhuǎn)速為Nx時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為Tx，電機(jī)轉(zhuǎn)矩為Tmx，可以看出，在低頻運(yùn)行時(shí)， 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相比，仍高出許多，也就是說該系統(tǒng)還有很大的節(jié)能潛力。因此合理的選擇變頻器的V/F曲線，可取得進(jìn)一步的節(jié)能效果。但是在減低V/F曲線時(shí)，要注意低頻時(shí)的啟動(dòng)問題。如圖1中的曲線0和曲線3相交于S點(diǎn)，顯然在S點(diǎn)以下系統(tǒng)不能啟動(dòng)。
(2) 喘震問題
在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)發(fā)現(xiàn)，如果變頻器運(yùn)行于41Hz左右時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的震蕩，電流大幅變化，電機(jī)發(fā)出刺耳的噪音。
原因分析，如圖2所示，鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)道出口位于曝氣池底部，曝氣池水位h是固定不變的，只有風(fēng)道壓力Pf大于水體對(duì)風(fēng)道的壓力Ps即Pf-Ps>0時(shí)空氣才能順利送入池中。當(dāng)Ps與Pf非常接近時(shí)，由于Ps和Pf總有微小的波動(dòng)，這時(shí)它們之差就時(shí)而大于0，時(shí)而小于0，因此壓縮空氣流呈斷續(xù)狀態(tài)，這就導(dǎo)致電流大幅波動(dòng)，從而發(fā)生喘震現(xiàn)象。此時(shí)的頻率稱為喘震頻率Nc。為避免喘震現(xiàn)象的發(fā)生，可以在選擇V/F曲線時(shí)使S點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率Nmin>Nc，并且變頻器下限頻率設(shè)定為Nmin即可解決問題，而此時(shí)的節(jié)電效果恰恰也是最好的。
(3) 上限頻率
由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，如果實(shí)際轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速，負(fù)載轉(zhuǎn)矩可能大大超過額定轉(zhuǎn)矩。另外變頻器一般具有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能， 當(dāng)變頻器顯示50Hz時(shí)，其實(shí)際轉(zhuǎn)速一般高于50Hz，從而引起電機(jī)過載、軸承加速損壞等問題，因此應(yīng)設(shè)定上限頻率為49Hz。
4 改造效果
(1) 風(fēng)機(jī)電機(jī)功率為110kW，實(shí)際測量改造前電流為120～130A，采用FUJI110kW變頻器改造后電流為70～80A，頻率基本穩(wěn)定在43Hz，應(yīng)用公式(2)計(jì)算，月節(jié)電18000kW·h。以每年運(yùn)行11個(gè)月，每度電0.45元計(jì)算，每年可節(jié)約電費(fèi)9萬余元。
(2) 應(yīng)用變頻調(diào)速后，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，軸承等機(jī)械磨損減少，壽命延長，維修工作量減少。
(3) 應(yīng)用變頻調(diào)速后， 電機(jī)可以軟起動(dòng)，起動(dòng)電壓降減少，對(duì)電網(wǎng)的沖擊大幅減少。
（轉(zhuǎn)載）
