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1、高职高专系列教材配套电子教案,水污染控制与设备运行,高等教育出版社,高等教育电子音像出版社,主编 郭正,（高职版）,主编 郭正 张宝军,高职高专系列配套电子教案 目录,第一章 概论,第二章 废水的物理处理,第三章 废水的生物处理,第四章 废水的化学处理及深度处理,第五章 污泥处理与处置,第六章 典型污水处理设备设计与运行,第七章 污水生物处理设备设计与运行,第八章 废水处理常用机械设备,第九章 水处理厂常用电气与仪表,第十章 污水处理厂（站）的调试与运行管理,第九章 水处理厂常用电气与仪表,第一节 水处理厂(站)电气设备,第二节 水处理厂(站)供配电系统,第三节 水处理控制常用仪表,知识目标
2、掌握水处理厂(站)电力系统的基本构成和电气设备的基本知识 掌握水处理厂自动控制系统的基本原理 掌握水处理厂(站)常用水质控制,水质检测仪表的原理和使用方法 能力目标 能够严格按照电力系统运行的安全管理规定进行工作和操作 能够应用水质控制和检测设备对水质进行分析,并根据结果对设备进行调试和运行管理操作,第一节 水处理厂(站)电气设备,一、变压器,第九章 水处理厂常用电气与仪表,变压器是远距离输送交流电时所使用的一种变换电压和电流的电气设备。在大中型水处理系统中，使用的变压器种类较多，按其用途和绝缘方式可分为以下几类：,1、电力变压器,2、特种变压器,3、控制用变压器,4、调压器,第一节 水处理厂
3、(站)电气设备,一、变压器,第九章 水处理厂常用电气与仪表,(一)电力变压器,变压器主要由铁心、绕组两部分组成，大容量变压器一般还配有油箱、绝缘套管和冷却系统等。,变压器工作原理是通过电磁感应作用把交流电从变压器原边输送到副边，利用绕在同一铁芯上原、副绕组的匝数不同，把原绕组的电压电能变成同频率副绕组的另外一种电压电能。,第一节 水处理厂(站)电气设备,一、变压器,第九章 水处理厂常用电气与仪表,(一)电力变压器,型号含义,第一节 水处理厂(站)电气设备,一、变压器,第九章 水处理厂常用电气与仪表,(二)互感器,互感器属于特种变压器，它是电力系统中供测量和保护用的重要设备，常见的互感器有电压互
4、感器和电流互感器两类,(三)自耦变压器,原、副绕组合形成一个绕组的变压器称为自耦变压器，也叫调压变压器，其中高压绕组的一部分兼作低压绕组。自耦变压器具有构造简单，节省用铜量，效率比普通变压器高等优点。其缺点是原、副绕组之间有电的联系，容易造成低压边受到高压电的威胁，自耦变压器只能用于电压变化不大的地方(高低压比值不超过2)。,第一节 水处理厂(站)电气设备,二、高压电气设备,第九章 水处理厂常用电气与仪表,我们通常将1kV以上的电器设备称为高压电气设备，主要用于控制发电机，电力变压器和电力线路，也可用来启动和保护大型交流高压电动机。常用的高压电气设备有以下几种。,1、高压断路器,高压断路器是变
5、电所作为闭合和开断电器的主要设备。它有熄灭电弧的机构，正常供电时利用它通断负荷电流，当供电系统发生短路故障时，它与继电保护及自动装置配合能快速切断故障电流，防止事故扩大而保证系统安全运行。,第一节 水处理厂(站)电气设备,二、高压电气设备,第九章 水处理厂常用电气与仪表,2、高压熔断器,高压熔断器是一种利用熔化作用而切断电路的保护电器，熔断器主要由熔体和熔断管两部分组成。其中熔体是主要部分，既是敏感元件又是执行元件。当它的电流达到或超过一定值时，由于熔体本身产生的热量使其温度升高到金属的熔点而白行熔断，从而切断电路.,3、隔离开关,隔离开关是与高压断路器配合使用的设备，主要用途是保证电气设备(
6、变压器、线路、断路器等)检修时的工作安全，起到电压隔离作用。,第一节 水处理厂(站)电气设备,二、高压电气设备,第九章 水处理厂常用电气与仪表,4、负荷开关,负荷开关是介于断路器与隔离开关之间的电器。就其结构而言，它与隔离开关相似，价格较便宜。,5、避雷器,避雷器是保护电力系统和电气设备使其不受过电压侵袭的电器。,6、电压互感器与电流互感器,电压互感器与电流互感器是电能变换元件。用电压、电流互感器可将测量仪表、继电器和自动调整装置接入高压线路,第一节 水处理厂(站)电气设备,三、低压电气设备,第九章 水处理厂常用电气与仪表,低压电气设备通常指工作在交、直流电压1200V以下的电路中的电气设备。
7、从应用角度看，低压电器可分为配电电器与控制电器两大类。配电电器主要用于配电系统中，系统对配电电器的基本要求是在正常工作及在故障工作情况下能够使系统工作可靠，有足够的热稳定与动稳定性。这类电器有刀开关、断路器、熔断器。,第一节 水处理厂(站)电气设备,三、低压电气设备,第九章 水处理厂常用电气与仪表,1、低压断路器,低压断路器又叫自动开关或自动空气断路器。它相当于刀闸开关、熔断器、热继电器和欠压继电器的组合，是一种自动切断电路故障的保护电器。,低压断路器主要由触头系统、灭弧系统、各种脱扣器、开关机构以及与以上各部分联结在一起的金属框架或塑料外壳等部分组成。,第一节 水处理厂(站)电气设备,三、低
8、压电气设备,第九章 水处理厂常用电气与仪表,2、控制电器,主要用于电力拖动控制系统和用电设备中(主要是指电动机的启动与制动、改变运转方向与调节速度等)，对控制电器的要求是工作准确可靠、操作效率高、寿命长等。,第一节 水处理厂(站)电气设备,四、电动机,第九章 水处理厂常用电气与仪表,电动机是将电能变换为机械能的装置。大部分生产机械(如鼓风机和污水泵)均采用三相异步电机作为动力。三相异步电动机也叫三相感应电动机，它具有结构简单、价格低廉、工作可靠、使用维护方便等优点。,（一）三相异步电动机基本结构及工作原理,三相异步电动机由定子和转子两部分组成。定子是电动机不动的部分，主要由铁心、定子绕组和机座
9、组成。,第一节 水处理厂(站)电气设备,第九章 水处理厂常用电气与仪表,四、电动机,（一）三相异步电动机基本结构及工作原理,当电动机的三相对称定子绕组通人三相交流电流时，定子绕组中便形成了旋转磁场。通过感应作用在转子绕组中产生感应电流，转子感应电流又与旋转磁场相互作用而产生电磁转矩，使转子沿着旋转磁场方向转动起来，从而实现拖动作用。,电动机的启动方式有多种，常见的方式为直接启动和降压启动。,1、直接启动,就是在电动机上直接加载额定电压。这种启动方式简单但启动电流较大，般用于较小容量(10kW以下)而且可以轻载启动的电动机。,（二）异步电动的启动方式,第一节 水处理厂(站)电气设备,第九章 水处
10、理厂常用电气与仪表,四、电动机,2、降压启动,常用的降压启动方法有串联电阻器起动，星形三角起动器启动，延边三角形启动和自耦降压启动器等四种。这里主要介绍星形三角形(Y-)降压启动、自耦降压启动器起动。,（三）异步电动机制动方式,电动机制动一般有电力制动和机械制动两种,（二）异步电动的启动方式,第一节 水处理厂(站)电气设备,第九章 水处理厂常用电气与仪表,四、电动机,（四）异步电动机的运行和维护, 异步电动机运行前的注意事项,核对铭牌所示的电压、频率与电源是否相符，启动设备接线是否正确，启动装置有无卡制现象，电动机和启动设备金属外壳是否接地或接零。,检查电动机装配质量，连接处螺丝是否拧紧，轴承
11、间隙是否正常。用手转动电动机轴，如果转轴转动平稳、均匀、正常停止转动，说明轴承间隙正常。,第一节 水处理厂(站)电气设备,第九章 水处理厂常用电气与仪表,四、电动机,（四）异步电动机的运行和维护, 三相异步电动机空载试车,空载试车是检查电动机通电时的状态是否正常，检查项目为：运行时检查通风冷却和润滑情况；测量空载电流；判断电动机运行声音是否正常；检测电动机各部分温升；检查电动机震动。, 三相异步电动机保养、检修的划分和周期,根据污水处理厂的规定一级保养由操作人员进行，每天进行一次，二级保养由操作人员每半年进行一次。,第二节 水处理厂(站)供配电系统,第九章 水处理厂常用电气与仪表,一、电力系统
12、,电力系统是有各种电压的电力线路将发电厂（水电站）、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，目前，我国采用的供电电压有500KV、330KV、220KV、110KV、35KV、10KV、6KV、0.4KV等几种。,污水处理厂内部供电系统由高压及低压配电线路、变电所和用电设备所组成。,第九章 水处理厂常用电气与仪表,第二节 水处理厂(站)供配电系统,二、自动控制系统简介,（一）废水处理自控系统应具备的基本功能,1.控制操作,在中心控制室能对被控设备进行在线实时控制,2.显示功能,用图形实时地显示各现场被控设备的运行工况，以及各现场的状态参数,3.数据管理,利用实时数据库
13、和历史数据库中的数据进行比较和分析，可得出一些有用的经验参数，有利于优化处理过程和参数控制,第九章 水处理厂常用电气与仪表,第二节 水处理厂(站)供配电系统,二、自动控制系统简介,（一）废水处理自控系统应具备的基本功能,4. 报警功能,当某一模拟量（如电流、压力、水位等）测量值超过给定范围或某一开关量（如电机启停、阀门开关）发生变位时，可根据不同的需要发出不同等级的报警,5. 打印功能,可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警实时打印。打印方式可分为：定时打印、时间触发打印,第九章 水处理厂常用电气与仪表,第二节 水处理厂(站)供配电系统,二、自动控制系统简介,（二）自动控制的基本方式,1、开
14、环控制系统,开环控制系统的特点：系统结构和控制过程简单，但抗干扰能力弱，一般仅用于控制精度不高且控制性能要求较低的场合。,第九章 水处理厂常用电气与仪表,第二节 水处理厂(站)供配电系统,二、自动控制系统简介,（二）自动控制的基本方式,2、闭环控制系统,凡是系统输出信号对控制作用产生直接影响的系统，都称做闭环控制系统（亦称为反馈控制系统，Feedback Control System）。,第九章 水处理厂常用电气与仪表,第二节 水处理厂(站)供配电系统,二、自动控制系统简介,（三）自动控制系统的组成,根据控制对象和使用要求的不同，控制系统有各种不同的组成结构，但从控制功能角度看，控制系统一般均
15、由以下基本环节组成。,第九章 水处理厂常用电气与仪表,第二节 水处理厂(站)供配电系统,二、自动控制系统简介,（四）自动控制系统的分类,1、按给定量的特征划分,恒值控制系统,随动控制系统,程序控制系统,2、按系统中元件的特征划分,线性控制系统,非线性控制系统,第九章 水处理厂常用电气与仪表,第二节 水处理厂(站)供配电系统,二、自动控制系统简介,(五)自动控制系统的性能评价,自动控制系统的基本性能要求可归结为“稳”、“快”、“准”三大特性指标。,第九章 水处理厂常用电气与仪表,第三节 水处理控制常用仪表,一、在线COD测定仪,1、工作原理及结构,常见的重铬酸钾法COD分析仪原理图,第九章 水处
16、理厂常用电气与仪表,第三节 水处理控制常用仪表,一、在线COD测定仪,2、操作维护及使用注意事项,传统试剂法COD测定仪，日常的维护检查，主要是检查仪器工作是否正常。,紫外线法COD测定仪的安装地点流速不能太快，不能有漩涡；不能直接提电缆来取探头；探头测量狭缝方向应同水流方向一致（自净作用）。紫外线法COD测定仪的标定方式与传统试剂法不同，须借助化验室测定结果来标定。,第九章 水处理厂常用电气与仪表,第三节 水处理控制常用仪表,二、 SS分析仪,1、工作原理及结构,SS也是废水处理过程中的重要指标。采用悬浮污泥粒子检测器进行测量，不需要取样，检测器直接侵入废水中，通过分析仪/变送器可直接读出悬浮粒子的含量（可准确至10-6）。这一特点保证了检测器用最佳的数据来控制活性污泥装置。,浊度/固体悬浮物浓度仪通过900角散射光原理，测量频率在近红外光范围以内（880nm），确保浊度测量在标准化的可比较的条件下进行。,第九章 水处理厂常用电气与仪表,第三节 水处理控制常用仪表,2、操作维护及使用注意事项,二、 SS分析仪,对浊度计的操作主要是指其标定过程
