Pregunte por información sobre concentradores de tratamiento de aguas residuales
Los caudales de ventiladores y bombas en plantas depuradoras suelen variar hasta cierto punto. Es un método eficaz de ahorro de energía para lograr velocidad variable y control de flujo variable basado en la curva característica de flujo de cabeza del ventilador y la bomba y el caudal requerido por el proceso. Los ventiladores y bombas tienen las siguientes características:
La relación entre el flujo y la elevación de las bombas de agua y los ventiladores es la siguiente:
La relación entre la potencia del eje del motor p, el flujo q y la elevación h es el siguiente:
P=K*H*Q/η
Donde k es una constante
η es la eficiencia.
La relación entre ellos y la velocidad n es:
Q1/Q2=N1/N2
H2=(N1/N2)2
P2=(N1/N2)3
En la fórmula: Q1, Q2 caudal, m3/s;
N1, N2-velocidad, r/min;< /p >
P1, P2-potencia, kW;
H1, H2 ascensor, m
La curva 1 en la figura anterior es la presión, H, y el caudal Q del ventilador a velocidad constante Curva característica de , la curva 2 es la característica de resistencia al viento de la red de tuberías (la apertura de la válvula es 100). Suponga que el ventilador que funciona en el punto A durante el diseño tiene la eficiencia más alta y que el volumen de aire de salida Q1 es 100. En este momento, la potencia del eje P1=Q1×H1 es proporcional al área AH10Q1. De acuerdo con los requisitos del proceso, cuando es necesario reducir el volumen de aire de Q1 a Q (por ejemplo, 70), si se ajusta la válvula, equivale a aumentar la resistencia de la red de tuberías, haciendo que las características de resistencia de la red de tuberías cambien a curva. 3, y el sistema cambia del punto de condición de trabajo original A al nuevo punto de condición de trabajo. En el punto de condición b, se puede ver en la figura que la presión del viento aumenta y la potencia del eje P2 es proporcional al área BH20Q2. y disminuye muy poco. Si la velocidad del ventilador se reduce de N1 a N2 mediante la regulación de velocidad de conversión de frecuencia, de acuerdo con la ley proporcional del ventilador, se pueden dibujar las características de la presión H y el flujo Q a la velocidad N2, como se muestra en la curva 4. Se puede ver que cuando se alcanza el mismo volumen de aire Q2, la presión del viento H3 se reducirá considerablemente y la potencia P3 (equivalente al área CH30Q2) también se reducirá significativamente. La potencia ahorrada △ P = △ HQ2 es proporcional. al área BH2H3C, ahorrando así energía.
Es decir, el caudal es proporcional a la velocidad de rotación, y la potencia es proporcional al cubo del caudal. Debido a que los ventiladores y las bombas de agua generalmente funcionan con motores de jaula de ardilla sin regulación de velocidad, cuando es necesario cambiar el caudal, es muy ineficiente controlarlo cambiando la apertura de la compuerta o válvula. Si se adopta el control de velocidad, cuando el caudal disminuye, la potencia requerida se reducirá considerablemente, aproximadamente a la tercera potencia del caudal. Por ejemplo, si el volumen de aire cae a 80, la velocidad de rotación cae a 80 y la potencia del eje cae a 51 de la potencia nominal; si el volumen de aire cae a 50, la potencia P se puede reducir a 13 de la potencia nominal; . Por supuesto, debido a la influencia de las condiciones de trabajo reales, el valor real del ahorro de energía no será tan obvio. Aun así, el efecto de ahorro de energía sigue siendo muy evidente.
2. Aplicación de la tecnología de regulación de velocidad por conversión de frecuencia en diferentes flujos de proceso de plantas de tratamiento de aguas residuales.
La tecnología de tratamiento de aguas residuales urbanas se puede dividir en tecnología de pretratamiento, tecnología de tratamiento primario, tecnología de tratamiento secundario, tecnología de tratamiento avanzada y tecnología de tratamiento de lodos y, finalmente, eliminación de lodos. El proceso de pretratamiento de los equipos de conversión de frecuencia seleccionados para equipos de proceso en diferentes etapas generalmente incluye tratamiento de red, elevación de estaciones de bombeo y remoción de arena.
El propósito del tratamiento de la red es interceptar materiales grandes para proteger el funcionamiento normal de las tuberías y equipos de bombas de agua posteriores. Generalmente utilice un limpiador de rejillas para la limpieza. Aunque la máquina de limpieza puede utilizar tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable para lograr un ajuste continuo de la velocidad de limpieza, la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales actualmente utilizan la diferencia de nivel de líquido antes y después de la rejilla para dar señales de acción para controlar la acción de la máquina de limpieza de la rejilla. Los dispositivos de control rara vez se utilizan.
El propósito de la sala de bombas de elevación de aguas residuales es aumentar la altura del agua para garantizar que las aguas residuales puedan fluir por gravedad y luego continuar construyendo varias estructuras de tratamiento en el suelo. Como equipo importante que consume energía en las plantas de tratamiento de aguas residuales, las bombas elevadoras de aguas residuales son de gran importancia para la conservación de energía. La bomba elevadora de aguas residuales adopta un dispositivo regulador de velocidad de frecuencia variable, que se puede ajustar según el flujo de agua, evitando arranques y paradas frecuentes de la bomba y extendiendo su vida útil.
Cabe señalar que en circunstancias normales, se debe mantener el alto nivel de agua del sumidero. Con la premisa de garantizar un aumento en el volumen de agua, se puede reducir la altura de la bomba de agua y reducir el consumo de energía.
El objetivo del tratamiento de desarenado es eliminar arena, piedras y partículas grandes transportadas por las aguas residuales para reducir su deposición en estructuras posteriores, evitar la sedimentación de las instalaciones, afectar la eficiencia, provocar desgaste y obstrucción, y afectar la calidad. del equipo de la tubería. Generalmente se divide en desarenador de aireación y desarenador ciclónico. El equipo en el tanque de aireación de arena es generalmente un raspador de lodo y un soplador. Debido a que el raspador de lodo funciona muy lentamente, generalmente solo utiliza un motor de dos velocidades. El soplador airea el tanque de arena y hace que las aguas residuales giren a cierta velocidad para facilitar la precipitación de partículas de arena más grandes en las aguas residuales. Según las necesidades del proceso, el soplador de la cámara de arena se puede configurar con regulación de velocidad de frecuencia variable para ajustar la intensidad de la aireación, y la velocidad de rotación se puede ajustar de acuerdo con la cantidad de agua que ingresa a la cámara de arena. Al igual que la cámara de arena de aireación, la cámara de arena ciclónica no utiliza aireación para generar velocidad de remolino, sino que utiliza directamente el agitador para generar la velocidad de rotación del flujo de agua. Generalmente, el mezclador se puede configurar para regulación de velocidad de frecuencia variable.
El proceso de tratamiento primario de (1) es principalmente un tanque de sedimentación primario, cuyo objetivo es eliminar al máximo los sólidos suspendidos en las aguas residuales. Esta parte del equipo es principalmente un raspador de lodo, que básicamente opera de forma continua o intermitente a velocidad constante, y generalmente no cuenta con un dispositivo de conversión de frecuencia.
(2) El proceso de tratamiento secundario consiste principalmente en un tanque de aireación y un tanque de sedimentación secundario. El propósito es convertir la mayoría de los contaminantes de las aguas residuales en CO2 y H2O a través del metabolismo microbiano. Como sección de tratamiento principal de la planta de tratamiento de aguas residuales, esta parte tiene una composición compleja. Dependiendo del proceso, la selección del equipo también es diferente. La siguiente es una breve descripción de algunos de los equipos y controles en un proceso general de lodos activados.
El tanque de aireación es un lugar donde los lodos activados compuestos por microorganismos se mezclan completamente y entran en contacto con contaminantes orgánicos en las aguas residuales, para luego ser absorbidos y descompuestos. Es el núcleo del proceso de lodos activados. Los sistemas de aireación se pueden dividir en dos categorías: ventilación y aireación mecánica.
Los equipos de aireación incluyen principalmente sopladores y aireadores de superficie. Como equipo principal de la planta de tratamiento de aguas residuales, sus condiciones de operación no solo están relacionadas con la calidad del tratamiento de aguas residuales, sino que también tienen una gran relación con el costo operativo de toda la planta de tratamiento de aguas residuales.
Los sopladores de aireación generalmente utilizan sopladores centrífugos, que se dividen en sopladores centrífugos de alta velocidad de una sola etapa y sopladores centrífugos de baja velocidad de múltiples etapas. Para los sopladores centrífugos de alta velocidad de una etapa, la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas utilizan paletas guía importadas para ajustarse automáticamente para lograr efectos de ahorro de energía, y los resultados operativos reales también son buenos. Para los ventiladores centrífugos de varias etapas y baja velocidad, a menudo se utilizan dispositivos de regulación de velocidad de conversión de frecuencia para controlarlos y lograr efectos de ahorro de energía.
Para los equipos de aireación de superficie, se utiliza un dispositivo regulador de velocidad de conversión de frecuencia para controlar el volumen de aireación y lograr un ahorro de energía.
Ya sea un soplador o un aireador de superficie, el valor de OD de oxígeno disuelto de la mezcla de lodo en el tanque de aireación se usa generalmente como parámetro de control para ajustar el dispositivo de control de velocidad de conversión de frecuencia, ajustando así la aireación. de la capacidad del tanque de aireación.
Debido a los diferentes métodos de proceso, algunos tanques de aireación están equipados con una bomba de reflujo de líquido mezclado en el tanque de aireación. La bomba puede controlarse mediante un dispositivo regulador de velocidad de frecuencia variable para ajustar el reflujo de líquido mezclado. La relación de reflujo interno se utiliza para controlar el reflujo del líquido mezclado (se puede controlar según la concentración de lodo en el tanque de aireación). Dado que este parámetro está relacionado con muchos factores, como la naturaleza de las aguas residuales, la temperatura, el flujo de agua, el efecto operativo, etc., es necesario ajustarlo gradualmente durante el funcionamiento (generalmente ajuste manual), por lo que la bomba generalmente se ajusta manualmente. Debido a la incertidumbre y continuidad del flujo de retorno del líquido mezclado, es más fácil de controlar utilizando un dispositivo regulador de velocidad de frecuencia variable.
Para evitar la sedimentación de lodos, también se instala una hélice submarina en el tanque de aireación. El dispositivo funciona a una velocidad constante sin regulación de velocidad.
La función del tanque de sedimentación secundario es separar los lodos activados de las aguas residuales tratadas y concentrar los lodos en cierta medida. Esta parte del equipo es principalmente una máquina de succión de lodo, que básicamente opera de forma continua o intermitente a velocidad constante, y generalmente no cuenta con un dispositivo de conversión de frecuencia.
El sistema de retorno de lodos devuelve principalmente la mayor parte del lodo activado sedimentado en el tanque de sedimentación secundario al tanque de aireación para garantizar que el tanque de aireación tenga suficiente concentración microbiana. El equipo principal es la bomba de retorno de lodos, que está controlada por un dispositivo regulador de velocidad de conversión de frecuencia. La cantidad de lodo de retorno se ajusta principalmente mediante la relación de retorno. Hay muchos parámetros para ajustar la relación de retorno, que se pueden ajustar de manera integral de acuerdo con parámetros como el nivel de lodo, la relación de sedimentación, el lodo de retorno y la concentración de líquido mezclado en la sedimentación secundaria. tanque.
El sistema de lodos residuales vierte principalmente una porción de los lodos activados que aumenta diariamente en el tanque de aireación. El equipo principal es la bomba de lodos residuales. Debido a la cantidad de lodo residual, la potencia del motor de la bomba de lodo residual es generalmente baja. Por un lado, es para ahorrar energía, por otro lado, también es la necesidad de procesar el proceso. El control de la bomba de lodos residuales de frecuencia variable puede determinarse mediante la concentración de lodos del líquido mezclado en la piscina biológica. Hoy en día, cada vez más plantas de tratamiento de aguas residuales no cuentan con tanques de almacenamiento de lodos antes de la concentración y deshidratación, por lo que es más importante utilizar regulación de velocidad de frecuencia variable para ajustar la cantidad de lodo restante.
Otro proceso común en las depuradoras de aguas residuales es el proceso de zanjas de oxidación. El equipo principal del proceso de zanja de oxidación es un aireador de disco giratorio o cepillo giratorio, y se instalan algunos aireadores de superficie. El modo de control de funcionamiento del aireador de superficie se controla básicamente mediante un dispositivo regulador de velocidad de frecuencia variable. Dado que hay muchas plataformas giratorias o aireadores de cepillo giratorio instalados en la zanja de oxidación, generalmente se usan motores de dos velocidades para el ajuste y rara vez se usan dispositivos de control de velocidad de conversión de frecuencia para el control.
(3) El proceso de tratamiento avanzado es principalmente un proceso de tratamiento adicional para reutilizar aguas residuales de industrias y otros fines especiales. Los procesos de tratamiento comunes incluyen coagulación y sedimentación, filtración, dosificación, cloración, etc. y una estación de bombeo de agua. El tratamiento avanzado es similar al proceso general de la planta de purificación de agua. El raspador de lodo del tanque de sedimentación y coagulación, la bomba de retrolavado y el ventilador de la estación de filtrado, la bomba dosificadora de la sala de dosificación de cloro, la bomba de salida de la estación de bombeo de salida, etc. generalmente utilizan dispositivos de conversión de frecuencia. Para el control de esta parte, consulte los datos de control del proceso de la planta de purificación de agua relevantes y no se repetirán en este artículo.
(4) La tecnología de tratamiento de lodos y su eliminación incluyen principalmente concentración, digestión, deshidratación, compostaje o producción de fertilizantes, vertederos agrícolas, etc. La digestión y fertilización de lodos rara vez se utilizan en la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales, por lo que no quiero hablar de ellas. Este artículo solo presenta la aplicación del dispositivo de regulación de velocidad de conversión de frecuencia en el proceso de concentración y deshidratación de lodos.
La concentración de lodos consiste en concentrar lodos con un alto contenido de humedad para facilitar el posterior tratamiento o eliminación de los lodos. La concentración por gravedad y la concentración centrífuga se utilizan comúnmente en plantas de tratamiento de aguas residuales.
La concentración por gravedad se realiza principalmente en el tanque de concentración, y el equipo principal es el espesador de lodos. El concentrador generalmente trabaja de forma continua y no dispone de dispositivo de conversión de frecuencia.
Debido a que la concentración centrífuga tiene las características de concentración rápida y bajo olor, ahora es utilizada por cada vez más plantas de tratamiento de aguas residuales. El equipamiento principal incluye espesador de lodos, bomba dosificadora y bomba de lodos. El espesador de lodos y la bomba dosificadora generalmente están controlados por un dispositivo regulador de velocidad de frecuencia variable. Generalmente, cuando se instala el tanque de almacenamiento de lodos, se instala una bomba de entrada de lodo, por lo que la bomba de entrada de lodo tiene una cierta cantidad de lodo y generalmente no tiene velocidad. Se agrega un dispositivo de regulación. Los principales parámetros para controlar el equipo de concentración de lodos son factores como el flujo de entrada de lodos, las propiedades de los lodos, la temperatura, etc. El ajuste de la velocidad es relativamente complejo y requiere un modelo de control basado en la situación real durante la operación.
La deshidratación de lodos consiste en reducir aún más el contenido de agua en los lodos concentrados, de modo que se pueda reducir el volumen de lodos para facilitar el transporte y el apilamiento. Generalmente se utiliza la deshidratación mecánica. El equipo principal incluye una máquina deshidratadora de lodos, una bomba dosificadora, una bomba de alimentación de lodo y una bomba de lavado.
Existen dos deshidratadores de uso común: el deshidratador de filtro prensa de correa y el deshidratador centrífugo. El ajuste de la velocidad de la correa y de la tela filtrante del deshidratador de correa se basa principalmente en dispositivos mecánicos como la maquinaria de desaceleración y generalmente no requiere un dispositivo regulador de la velocidad de conversión de frecuencia. Los deshidratadores centrífugos generalmente se controlan mediante dispositivos reguladores de velocidad de conversión de frecuencia, y los parámetros de control del deshidratador deben ajustarse de acuerdo con los cambios en el lodo.
Otros, como las bombas dosificadoras, también necesitan ser ajustados en cualquier momento. Generalmente están controlados por dispositivos de control de velocidad de frecuencia variable. Las bombas de lodo deshidratadoras centrífugas también suelen estar controladas por un control de velocidad de frecuencia variable.
Debido a la presión y el flujo constantes, la bomba de lavado utilizada para lavar la tela filtrante del deshidratador de correa no utiliza control de velocidad.
Hay muchos procesos nuevos en las plantas de tratamiento de lodos. Con la inversión en nuevos procesos y equipos, y los requisitos de precisión del control y economía operativa, es necesario controlar cada vez más equipos mediante dispositivos de control de velocidad de conversión de frecuencia, lo que requiere que los diseñadores seleccionen cuidadosamente de acuerdo con las características del proceso, garantizando al mismo tiempo Se debe considerar la seguridad, el funcionamiento económico y de ahorro de energía y la racionalidad económica de la inversión.
3. ¿A qué cuestiones se debe prestar atención al seleccionar convertidores de frecuencia en plantas de tratamiento de aguas residuales?
Al seleccionar (1) un inversor, los parámetros del inversor deben seleccionarse razonablemente en función de la potencia nominal, la corriente nominal y el voltaje nominal del motor y combinarse con el equipo eléctrico. Algunos motores mecánicos en plantas de tratamiento de aguas residuales son motores de alta corriente y baja velocidad. Al seleccionar un inversor en función de su potencia nominal, debe comprobar si la corriente nominal del inversor coincide con la del equipo.
(2) Además de bombas de agua, ventiladores y otros equipos, las plantas de tratamiento de aguas residuales también tienen plataformas giratorias, aireadores de superficie y otros equipos de arranque pesados que requieren un gran par de arranque. Algunas fábricas dividen los convertidores de frecuencia en dos tipos: carga del ventilador de la bomba de agua y carga de par constante, así que preste especial atención al seleccionar un convertidor de frecuencia. Para cargas de par constante o máquinas que requieren una alta precisión de velocidad estática, lo ideal es un inversor de alta función con función de control de par.
(3) En la actualidad, los inversores de la mayoría de los fabricantes son del tipo fuente de voltaje, con un factor de potencia relativamente alto, que se puede garantizar que será superior a 0,95. En aplicaciones prácticas, se debe considerar junto con la compensación del factor de potencia y no se requiere ningún dispositivo de compensación adicional. También se puede reducir adecuadamente la capacidad de compensación de los condensadores de compensación centralizados. Sin embargo, los convertidores de frecuencia en algunas fábricas son del tipo fuente de corriente y el factor de potencia cambia mucho con el cambio de velocidad del motor, por lo que se debe considerar el capacitor de compensación.
(4) Los dispositivos de conversión de frecuencia de motores grandes, especialmente los dispositivos de conversión de frecuencia de alto voltaje, deben seguir estrictamente el estándar de gestión nacional GB/T14549-93 para inyectar componentes armónicos en la red eléctrica, y se deben cumplir requisitos especiales. ser presentado. Al seleccionar, se deben seleccionar los accesorios relevantes y se deben formular requisitos específicos al fabricante.
(5) Al seleccionar un inversor, también se debe considerar la distancia de transmisión del cable del inversor. La distancia de transmisión de la mayoría de los convertidores de frecuencia es inferior a 200 m·m. Si se requiere más tiempo, se deben agregar otros accesorios, como reactores de salida y filtros de salida, en el diseño.
(6) Debido a la influencia de los armónicos de alto orden generados por el convertidor de frecuencia, el condensador de compensación se ve muy afectado. Al elegir un capacitor, asegúrese de elegir un capacitor con reactor, y es mejor elegir un banco de capacitores con un dispositivo de eliminación de armónicos.
(7) Existen muchos parámetros para el control de las plantas de tratamiento de aguas residuales, y es necesario determinar de manera integral el modelo de control integrando diversa información. Los dispositivos de conversión de frecuencia deben considerar plenamente las capacidades de comunicación de datos e información con otros sistemas de control para monitorear mejor las diversas condiciones de trabajo del convertidor de frecuencia, realizar un control más razonable y aprovechar al máximo el potencial de la aplicación integral de varios dispositivos en el mismo sistema, y lograr dinamismo, complementariedad y finalidad de funcionamiento económico.
(8) La instalación y el cableado del convertidor de frecuencia deben realizarse estrictamente de acuerdo con las instrucciones de instalación del producto. Diversas medidas auxiliares, como garantizar las condiciones ambientales del equipo, medidas de seguridad de conexión a tierra, etc. ., debe reservarse en su lugar; de lo contrario, la conversión de frecuencia se verá afectada directamente y reducirá la vida útil y la eficiencia del dispositivo y causará interferencias a otros sistemas. En particular, son especialmente importantes los requisitos relativos a la temperatura ambiente. El inversor genera mucho calor, por lo que al instalarlo en un gabinete, se deben considerar los requisitos de disipación de calor y, si es necesario, se deben agregar equipos de ventilación. Esto es especialmente importante para los inversores de alta potencia.
4. Conclusión
La práctica ha demostrado que la tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable no solo ahorra energía, sino que también mejora el nivel de automatización de todo el sistema, reduce la intensidad del trabajo de los trabajadores y reduce el mantenimiento. costos y extiende la vida útil del equipo. Tiene efectos significativos en la vida útil y el ciclo de mantenimiento y reduce el impacto de los arranques frecuentes del motor en la red eléctrica. Debería utilizarse ampliamente en plantas de tratamiento de aguas residuales.