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淺析地下污水處理廠智能配電能效與照明系統(tǒng)的應用

 更新日期:2024-05-09 點擊量:160

摘要:近年來,人們生活質(zhì)量不斷提高,市政建設的要求也在不斷提高,許多大、中型城市已經(jīng)著手建立地下污水處理系統(tǒng)。因為地下污水處理廠的所有結構都是在地下,且體積很大,因此其燈光系統(tǒng)非常復雜,如果使用常規(guī)的燈光控制系統(tǒng),必然會帶來勞動量大、控制成本高、能耗大等問題,對此,在地下污水處理廠建設中,有必要采用智能照明系統(tǒng)。文章結合工作實踐,首先分析了地下污水處理廠中應用智能照明系統(tǒng)的意義,然后探討了智能照明系統(tǒng)的特點以及應用原則,及其在污水處理廠中的實踐應用,以期為相關人員提供參考。

關鍵詞:污水處理廠;智能照明系統(tǒng);應用策略

引言

隨著信息技術的不斷完善,智能照明系統(tǒng)的發(fā)展也越來越快。在傳統(tǒng)工業(yè)工程照明方面,一般都是在進、出口安裝大功率電源,通過大功率電源來進行照明。但當控制區(qū)面積過大,或是燈光負荷過大時,則難以實現(xiàn)對現(xiàn)場照明的靈活管控。地下污水處理廠因其占地面積大,照明線路多,若使用常規(guī)照明方式,不但建設費用高昂,還難以對照明進行便捷的管理。因此,相關人員應積極研究智能照明系統(tǒng)在地下污水處理廠的應用。

一、地下污水處理廠中應用智能照明系統(tǒng)的意義

該配當前各類建筑物中,燈光消耗的電力為10%~20%。如果在大型的地下污水處理廠內(nèi),借助已有的總線技術,可以對其進行智能化的控制。鑒于當前燈光布局既分散又過分集中的現(xiàn)狀,期待一種新型的智能化控制方式,從傳統(tǒng)的“隨手開關"向可選的“場/智能化主控開關"轉變。除此之外,該系統(tǒng)還可以匯總并對用戶參與的實時數(shù)據(jù)進行智能分析,實現(xiàn)降低運行和維護費用,實現(xiàn)“人、環(huán)境、建筑"三者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

二、智能照明系統(tǒng)特點分析

1智能控制燈光

智能照明系統(tǒng)對照明的控制,主要是以模塊式的自動控制為主,手動控制為輔,借助紅外遙感裝置、手動操作控制面板等不同的控制元素,可以按照不同的要求,按照不同的時間、不同的用途以及不同的照明效果,提前設定不同的照明場景,使用者可以利用場景切換來實現(xiàn)靈活、方便地照明控制。比如,出水區(qū)進、出口設置單控制的燈光開關;在巡視或工作過程中,若在出水水域中打開了燈,那么到了下一片水域后,就不能將燈關掉了,而是要按照來時的路線,將對應的燈關掉。如果要去大型水池區(qū)域關燈/打開燈,則需要走回入口關燈。而在出口處,安裝兩個控制開關可以有效解決上述問題,但是由于線路數(shù)目過多,將導致建設費用顯著增加,而且僅僅是兩個控制開關還無法保證操作運行的便捷性。在沒有人巡視地下污水處理廠時,只打開安全照明,這樣可以更好地節(jié)約能源,在汽車進出的道路上,可以隨著光線的改變,自動地調(diào)整到人類視覺舒服的程度。在有維修工人進出時,維修工位上的燈會自動點亮,維修工位上的燈會在維修工位上自動熄滅,使用簡便,節(jié)約能源。

2節(jié)能降耗

在地下污水處理廠中,存在著大量的燈具和照明回路,如果沒有后臺對其進行控制和控制,那么因為它的占地范圍比較大,所以很難對整個區(qū)域進行巡查,從而導致電能的浪費,也就不可能真正做到應需照明。對此,智能照明系統(tǒng)能夠準確設定并控制不同時間、不同環(huán)境下的光照,從而達到最大限度地節(jié)約能源。根據(jù)不同日期、時間、場景,按照每個功能區(qū)域的運作情況,提前對其進行關照設定,在不需要照明時,確保將燈關掉,這樣就可以大幅度減少地下污水處理廠的能耗。

3美化環(huán)境

良好的照明系統(tǒng)設計,不但可以使地下污水處理廠的環(huán)境變得明亮,而且還可以使操作員的工作更加方便有效,為操作員創(chuàng)造一個良好的工作環(huán)境。首先,可以改善照明質(zhì)量。該智能照明系統(tǒng)用一個調(diào)光組件來取代以往的開關式燈光控制,能夠?qū)γ總€房間的燈光進行總體的調(diào)節(jié),從而改善燈光的均勻程度。此外,本設計還采用了智能化的燈光技術,有效防止了頻閃的影響。其次,可以實現(xiàn)多種照明效果??梢院苋菀椎貙崿F(xiàn)各種不同的燈光場景控制方案,根據(jù)不同時間、用途、效果,采用對應的預先設定的情景來進行控制,從而獲得各種不同的燈光效果。

4提高照明設備使用年限

該智能燈光控制裝置使用軟起停技術,可有效防止燈絲受到熱震,從而更好地延長了燈泡的使用壽命。在城市污水處理工程中,由于要進行大范圍的燈光布置,且燈光的數(shù)目較多,在某些地區(qū)燈光布置較為復雜,燈光的智能化可以將燈光的使用壽命提高2~4倍。既可節(jié)約燈管數(shù)量,又可大大減輕燈管的更換工作,節(jié)約了燈光設備的運營成本。

5安裝簡單便捷,無需修改線

當全部設備都裝好之后,每個設備的地址代碼都可以用軟件來設定,這樣就可以形成相應的控制關系。因為該系統(tǒng)只在輸出裝置和負荷間采用負荷電纜進行聯(lián)接,所以可以節(jié)約很多本來要聯(lián)接到常規(guī)開關上的電纜,從而減少了設備的安裝和建造時間,節(jié)約了人力成本。

6提高管理水平,降低維修成本

在照明控制方面,智能照明控制系統(tǒng)主要采用的是模塊式自動控制,而手動控制則是輔助。將照明預置場景的參數(shù)以數(shù)字形式保存在可抹除可編程ROM中,可以很容易地對這些信息進行設定和更換。此外,由于燈具的使用壽命得到了極大的提升,使得照明管理和設備維護都變得更加容易。實現(xiàn)對一般照明人工開關的智能化管理,使得污水處理廠的管理者可以在照明控制系統(tǒng)中應用高質(zhì)量的管理理念,大大降低污水處理廠的運營和維修成本,獲得巨大的經(jīng)濟效益。

三、地下污水處理廠智能照明系統(tǒng)應用原則

保證系統(tǒng)運行安全可靠。智能照明系統(tǒng)的總線為24V供電,有效降低了發(fā)生觸電事故的幾率。提高地下污水處理廠照明系統(tǒng)維護管理的便捷性。智能照明設備可以按照不同場合的應用要求,進行任何形式的靈活組合,并可以將每個電路分別進行細分。該系統(tǒng)還可以實現(xiàn)定時控制、調(diào)光、自動調(diào)光、遙控控制等功能。減少污水廠照明系統(tǒng)運行能耗。智能照明系統(tǒng)可以依據(jù)工作場所的特點,調(diào)整燈具的亮度以及照明范圍,并可以通過智能照明系統(tǒng)的開關,在中央控制室進行遙控。減少地下污水處理廠建設成本。使用智能照明控制系統(tǒng)的總線布線模式,將全部的照明線路都直接連接到了配電箱,不管在哪個地方,只要就近引入2根信號線,并將其串聯(lián)起來,就可以完成對照明系統(tǒng)的控制,這樣就可以節(jié)省很多的電纜和管件。當需要改變配電盤的安裝位置或控制區(qū)時,無需再布線即可改變控制模式及控制對象。

四、地下污水處理廠智能照明系統(tǒng)應用

1耦合器

支線層:每個分支可以連接32臺裝置,而可程序控制的總線裝置可以為用戶程序配置提供255臺輸入/輸出資源。區(qū)域?qū)樱阂粋€區(qū)域最多可容納255條分支,最多可連接255×32=8160總線裝置,提供255×255=65025個I/0資源,以供使用者程式配置所用。

2開關驅(qū)動器

該切換驅(qū)動裝置有4個輸入開關量,4個輸出繼電器和4個測量電流的功能;開關量的輸入可以接入開關、報警、紅外人體感應器等信號,繼電器的輸出可以控制照明、電機、報警等開關回路,每一個繼電器的輸出回路都具有電流檢測的功能。該產(chǎn)品具備延遲啟動,磁保持(自鎖),掉電記憶等多項性能。

3智能調(diào)光模塊

智能調(diào)光模組有4個開關輸入和0~10V的模擬信號輸出功能;開關量輸入可以接入開關、報警、紅外人體感應器等信號,也可以與傳統(tǒng)的照明開關信號相連接,將外接信號轉化為總線信號,展開對系統(tǒng)的聯(lián)動控制,模擬量輸出可與0~10V輸入的調(diào)光器等設備相連接。

4智能觸摸屏幕

智慧觸摸屏幕待機20s后,屏幕的光亮會自動下降;具備利用軟件進行遙控編輯管理的功能,采用嵌入式系統(tǒng);具有場景顯示、調(diào)光、集中控制等多種功能。觸摸屏幕可以按照要求更改任何圖形及展示功能,可以定制按鍵功能,達到中央控制面積的目的。針對不同的功能,進行文本說明,讓用戶清楚明白。在某一區(qū)域安裝一塊屏幕,就可以集中控制所有的照明設備,方便進行管理。

5中控系統(tǒng)

使用Windows操作系統(tǒng),簡體中文圖形操作界面。提供二次開發(fā)工具,支持平面圖設計,采用拖放方式編輯平面圖。具有報警管理、日程安排、歷史記錄、密碼保護、中文菜單形式、圖形化編程等功能??稍O置控制區(qū)域和運行管理權限的授權。具有為實現(xiàn)全部程序設置而設計的圖像界面,可以進行編程設定。監(jiān)控功能。場景控制:在軟件功能界面中,可以設定不同的情景模式。情景模式可以在必要的時候增加、減少或改變;時間管理:根據(jù)季節(jié)、作息、光照的變化,制定照明時間管理程序,可以用菜單或者鼠標控制照明系統(tǒng)各個回路的開關調(diào)光。具有實時監(jiān)測功能,可以顯示各照明回路上燈的開關狀態(tài),并可通過計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)對每一條線路的自動控制。該軟件可以用單子和滑鼠兩種方法來表示工作狀況,滑鼠所指向的范圍內(nèi),會出現(xiàn)對應的線路、組數(shù)以及工作狀況。具備自動檢測、監(jiān)控各部分工作狀況的功能。具備報警信息處理功能,能夠顯示報警區(qū)域,報警點的詳細位置。提供了查詢運行時間記錄的能力,并且可以按要求進行靈活設置。

五、智能照明系統(tǒng)在地下污水處理廠中的應用優(yōu)勢

方便布線。僅用2條訊號導線連接至控制開關,可大大節(jié)約電線的投入?;芈房刂?。情景操控功能可以實現(xiàn)一臺切換多臺燈光。管理方便。管理起來很簡單,在監(jiān)控中心就可以完成對整個污水處理廠的管理,系統(tǒng)會根據(jù)事先設定的程序來進行開/關燈,這樣可以節(jié)約人力成本,并且還能全自動運作。此項工作在正常條件下可以節(jié)約30%~50%的電力消耗。照明控制更加便捷。員工可以根據(jù)實際需求,對燈光進行調(diào)整,并將其分成幾個區(qū)域,形成一種氣氛。對外界條件的適應性。利用傳感器對光照和環(huán)境參數(shù)進行數(shù)據(jù)處理,實現(xiàn)光照空間和周圍環(huán)境的匹配,對室內(nèi)照度進行動態(tài)調(diào)節(jié),可以降低光照條件下的人造光照,實現(xiàn)照明節(jié)能。燈具壽命。采用智能化設定的“軟起動"方式,有效防止了因瞬間脈沖而引起的損壞,從而提高了照明設備的使用壽命。布局調(diào)整。智慧燈光可以按照計劃模式進行燈光布置,增加燈光的適用范圍,極大減少了升級的成本,并縮短了升級的時間。安全方面。電路和負荷是分開的,回路工作電壓是直流24V,這樣就算是在開關板發(fā)生泄漏時,也可以保證人員的安全,而且,智能控制板還可以進行程序設置,可以任意設定按鈕的作用,并有清晰的負荷標識??刂旗`活性。①配備可靈活自定義的智能控制板。在防火控制室內(nèi)安裝中央電腦,以實現(xiàn)對整體情況的掌控,既可單路開關對應的燈具,又可以一次開關對應的燈具,同時還能時刻了解到現(xiàn)場的燈具使用情況。②可以在時間上任意變換,時間上可以在電腦上直接輸入進行提問。③日間人流量較大時,中央控制電腦可以禁止照明系統(tǒng)現(xiàn)場面板和感應裝置的工作,以此提升升降照明系統(tǒng)中燈具的使用壽命。④系統(tǒng)具備光照感知能力,可自動對外界光照進行自動判定。在光照不足的時候,系統(tǒng)會自動打開對應的光源,光照充足的時候,系統(tǒng)會自動將不需要打開的光源關閉。

六、AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺

1平臺概述

安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系,AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關鍵節(jié)點安裝保護、監(jiān)測、分析、治理裝置,用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強度,重點監(jiān)測主要用能設備能效,保護污水廠運行安全可靠,提高污水廠能效,為污水處理的能效管理提供科學、精細的解決方案。

2平臺組成

AcrelEMS智慧水務綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成,涵蓋了水務中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運維等,貫穿水務能源流的始終,幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務配電系統(tǒng)運行狀況,并且根據(jù)權限可以適用于水務后勤部門管理需要。

3平臺拓撲圖

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4平臺子系統(tǒng)

(1)變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

對水務配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護,實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能,對異常情況及時預警。

監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù)。

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(2)電能質(zhì)量監(jiān)測與治理

水務中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導致配電系統(tǒng)中存在大量諧波,通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質(zhì)量,并配置對應的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

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(3)電動機管理

馬達監(jiān)控實現(xiàn)水務中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能,電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監(jiān)測和報警。準確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關信息,對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合,實現(xiàn)電動機自動或遠程控制,監(jiān)視、控制各個工藝設備,保障正常生產(chǎn)。

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(4)能耗管理

為水務搭建計量體系,顯示水務的能源流向和能源損耗,通過能源流向圖幫助水務分析能源消耗去向,找出能源消耗異常區(qū)域。

將所有有關能源的參數(shù)集中在一個看板中,從多個維度對比分析,實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比,幫助領導掌控整個工廠的能源消耗,能源成本,標煤排放等的情況。

能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計采集水務中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量,同環(huán)比對比分析,能耗總量和能耗強度計算,標煤計算和CO2排放統(tǒng)計趨勢。

能效分析按三級計量架構,分別進行能效分析,契合能源管理體系要求,可對各車間/職能部門的能效水平進行分析,同比、環(huán)比、對標等。通過污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù),在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖,并進行同比和環(huán)比分析,同時將污水的單耗與行業(yè)/國家/指標對標,以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝,從而降低能耗。

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(5)智能照明控制

系統(tǒng)為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案,支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式,模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能,盡量利用自然光照,實現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達到安全、節(jié)能、舒適目的。

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5電氣安全

(1)電氣火災監(jiān)測

監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度,實現(xiàn)對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預警。

(2)消防應急照明和疏散指示

根據(jù)預先設置的應急預案快速啟動疏散方案引導人員疏散。系統(tǒng)接入消防應急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù),通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

(3)消防設備電源監(jiān)測

監(jiān)測消防設備的工作電源是否正常,保障在發(fā)生火災時消防設備可以正常投入使用。

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6防火門監(jiān)控系統(tǒng)

防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設備即防火門監(jiān)控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài),實時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟、關閉及故障狀態(tài),顯示終端設備開路、短路等故障信號。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來,當終端設備發(fā)生短路、斷路等故障時,防火門監(jiān)控器能發(fā)出報警信號,能指示報警部位并保存報警信息,保障了電氣安全的可靠性。

7環(huán)境監(jiān)測

污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預警,保障污水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標可自動啟動排風風機或新風系統(tǒng),排除隱患,保持良好的水處理環(huán)境。

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8分布式光伏監(jiān)測

實時監(jiān)測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關狀態(tài),逆變器運行監(jiān)視,對逆變器直流側每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率,逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數(shù)、當前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進行監(jiān)測,以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數(shù)據(jù)。

平臺結合廠區(qū)實際分布情況,通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況,顯示匯流箱、并網(wǎng)點位置,各個屋頂?shù)难b機容量。

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9工藝仿真監(jiān)控

平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態(tài)。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控制柜或低壓饋電柜安裝電動機保護,進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機,與PLC、軟啟、變頻器等配合,實現(xiàn)電動機自動或遠程控制,監(jiān)視、控制各個工藝設備,保障正常生產(chǎn)。

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結束語

綜上所述,若將常規(guī)照明系統(tǒng)應用于地下污水處理廠,那么工程造價、電線造價會大幅增加,且難以達到智能化光源運行的便捷與燈光調(diào)控的靈活。因此,在地下污水處理廠這樣的大空間內(nèi)使用智能照明系統(tǒng),不但可以提高工廠的現(xiàn)代化程度,還可以創(chuàng)造出一個舒服的燈光環(huán)境,方便進行燈光管理,既可以節(jié)約能耗,又可以節(jié)省地下污水處理廠的管理費用。

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