水務(wù)行業(yè)的重要性無論如何強(qiáng)調(diào)都不為過。它不僅深刻影響著每個人的生活，清潔水源的獲取更是所有商業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工業(yè)增長的關(guān)鍵。

作為美國的電機(jī)功率傳感器與控制設(shè)備制造商，Load Controls致力于制定實(shí)踐方案，以確保水務(wù)行業(yè)各類電機(jī)得到有效保護(hù)。

我們的目標(biāo)不僅在于運(yùn)用功率傳感器保護(hù)泵、攪拌器和鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)免受損壞，更致力于打造更節(jié)能的工廠。本文將探討功率傳感器的運(yùn)作原理、在水務(wù)行業(yè)的應(yīng)用場景，以及當(dāng)前所創(chuàng)造的效益。

電機(jī)功率監(jiān)測如何工作？

功率（以馬力或瓦特為單位）通過電機(jī)供電的電氣連接進(jìn)行計(jì)算。該電機(jī)可能驅(qū)動泵、攪拌機(jī)、澄清器、鼓風(fēng)機(jī)或其他工業(yè)設(shè)備。通過電壓×電流×功率因數(shù)（大致可理解為電機(jī)線圈充電所需能量）的乘積，我們能準(zhǔn)確掌握電機(jī)的工作狀態(tài)。這為監(jiān)測和控制電機(jī)提供了信號依據(jù)。針對泵送應(yīng)用：

• 流量低時(shí)，功率低
• 流量高時(shí)，功率高
• 當(dāng)泵因氣蝕或干運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致輕載時(shí)，功率數(shù)據(jù)能清晰提示故障狀態(tài)并提示需采取應(yīng)對措施。

圖1：測量功率隨負(fù)載增加而增大

功率測量無需直接機(jī)械連接至泵或電機(jī)，且可在遠(yuǎn)離潛在制造風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境中進(jìn)行，例如電機(jī)控制柜。

圖2：水處理設(shè)施中運(yùn)行的功率傳感器

水務(wù)行業(yè)的應(yīng)用場景有哪些？

在供水與水處理設(shè)施的各類電機(jī)中部署功率傳感器可帶來顯著效益。以下是功率傳感器可連接并提供電機(jī)狀態(tài)寶貴反饋的領(lǐng)域：

功率傳感器與泵

水泵在整個水處理和輸送過程中廣泛使用，占水系統(tǒng)能耗的大部分。通過監(jiān)測設(shè)施泵電機(jī)消耗的功率（HP），可實(shí)現(xiàn)對水泵的保護(hù)。這些傳感器和控制裝置能預(yù)警可能導(dǎo)致水泵損壞或報(bào)廢的異常狀況，包括干運(yùn)轉(zhuǎn)、氣蝕、葉輪脫落以及泵體或管道堵塞。它們還能感知粘度變化，這對工藝優(yōu)化具有重要意義。相較于振動、溫度或流量監(jiān)測，功率測量的一大優(yōu)勢在于：功率傳感器可安裝在遠(yuǎn)離泵體的位置（如電機(jī)控制柜等受保護(hù)環(huán)境），仍能提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

攪拌機(jī)和污泥收集器的功率傳感器

測量攪拌器和污泥收集器的功率水平可帶來兩大關(guān)鍵操作優(yōu)勢：一是了解粘度變化，這些變化可能觸發(fā)下游工藝或預(yù)警潛在問題；二是充當(dāng)“電子剪切銷”，在發(fā)生堵塞時(shí)自動關(guān)閉電機(jī)。這對常見攪拌器配置中的電機(jī)尤為重要——這類配置采用小型電機(jī)配合高傳動比齒輪驅(qū)動大量物料。檢測微小功率負(fù)載變化的能力對做出明智決策至關(guān)重要，可有效延長電機(jī)壽命。其他方法（如電流傳感器）對工作負(fù)載細(xì)微變化的敏感度可能低10倍，因此功率傳感器更適合此任務(wù)。

電子剪斷銷

美國中大西洋地區(qū)一家大型水務(wù)公司需要解決方案來監(jiān)測和保護(hù)驅(qū)動污泥收集工藝的電機(jī)。在電機(jī)上安裝傳感器在物理上不可行，而電流檢測方案靈敏度不足。該公司轉(zhuǎn)而采用Load Controls公司的解決方案，在每臺電機(jī)的供電線路中安裝了PFR-1750控制器。結(jié)果令人滿意：電機(jī)得到有效保護(hù)，工藝運(yùn)行達(dá)到更佳狀態(tài)。

功率傳感器與鼓風(fēng)機(jī)

在水處理過程中，鼓風(fēng)機(jī)通常是能耗較大的設(shè)備之一。鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況十分常見。監(jiān)測功率水平可在堵塞和事故發(fā)生時(shí)保護(hù)鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)，并通過長期觀察提供能耗需求分析。

功率傳感器與能源管理

當(dāng)電機(jī)功率（以馬力為單位）隨時(shí)間累積后，可輕松轉(zhuǎn)換為千瓦時(shí)。這有助于深入了解水處理和輸送過程中關(guān)鍵資產(chǎn)的能耗情況。功率傳感器還將其計(jì)算納入“功率因數(shù)”，提供有關(guān)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行成本及其與月度能源賬單關(guān)聯(lián)的額外數(shù)據(jù)。通過掌握設(shè)備層面的長期能耗趨勢，操作人員可實(shí)施以下節(jié)能措施：

確定何時(shí)用高效設(shè)計(jì)替換電機(jī)。對比電機(jī)實(shí)際馬力與額定馬力可發(fā)現(xiàn)顯著節(jié)能空間。用小型電機(jī)或變頻驅(qū)動器替換過大電機(jī)，數(shù)月內(nèi)即可收回成本。

實(shí)施錯峰或非高峰時(shí)段運(yùn)行。分散用電高峰時(shí)段可降低整體用電量，顯著節(jié)省月度電費(fèi)支出。

計(jì)算節(jié)能效益

通過追蹤泵的功耗，可判斷電機(jī)是否選型合理。行業(yè)分析師預(yù)測，多達(dá)70%的泵存在電機(jī)過大問題，其中許多超標(biāo)幅度超過20%。示例：用20馬力電機(jī)替換30馬力電機(jī)

10馬力差值 × 0.746千瓦/馬力 = 7.46千瓦

按每周運(yùn)行40小時(shí)計(jì)算 = 15,516千瓦時(shí)/年

以典型電價(jià)0.12至0.25美元/千瓦時(shí)計(jì)算，每年可節(jié)省1,862至3,879美元。若該電機(jī)持續(xù)運(yùn)行，節(jié)能效益將超過上述數(shù)值的4倍。

結(jié)論

功率傳感器和負(fù)載控制裝置能為水處理行業(yè)帶來顯著效益，包括：

• 作為保護(hù)泵、攪拌器、污泥收集器及鼓風(fēng)機(jī)所有驅(qū)動電機(jī)的優(yōu)質(zhì)投資
• 提供工藝條件變化的關(guān)鍵洞察，尤其在粘度變化方面
• 提供長期詳實(shí)的能耗數(shù)據(jù)，這對降低持續(xù)運(yùn)營成本至關(guān)重要

我們認(rèn)為每座水處理廠都應(yīng)采用功率傳感器來保護(hù)并優(yōu)化其設(shè)備系統(tǒng)。