Load Controls功率传感器及其对水处理的影响

水务行业的重要性无论如何强调都不为过。它不仅深刻影响着每个人的生活，清洁水源的获取更是所有商业领域实现工业增长的关键。

作为美国的电机功率传感器与控制设备制造商，Load Controls致力于制定实践方案，以确保水务行业各类电机得到有效保护。

我们的目标不仅在于运用功率传感器保护泵、搅拌器和鼓风机电机免受损坏，更致力于打造更节能的工厂。本文将探讨功率传感器的运作原理、在水务行业的应用场景，以及当前所创造的效益。

电机功率监测如何工作？

功率（以马力或瓦特为单位）通过电机供电的电气连接进行计算。该电机可能驱动泵、搅拌机、澄清器、鼓风机或其他工业设备。通过电压×电流×功率因数（大致可理解为电机线圈充电所需能量）的乘积，我们能准确掌握电机的工作状态。这为监测和控制电机提供了信号依据。针对泵送应用：

• 流量低时，功率低
• 流量高时，功率高
• 当泵因气蚀或干运转导致轻载时，功率数据能清晰提示故障状态并提示需采取应对措施。

图1：测量功率随负载增加而增大

功率测量无需直接机械连接至泵或电机，且可在远离潜在制造风险的环境中进行，例如电机控制柜。

图2：水处理设施中运行的功率传感器

水务行业的应用场景有哪些？

在供水与水处理设施的各类电机中部署功率传感器可带来显著效益。以下是功率传感器可连接并提供电机状态宝贵反馈的领域：

功率传感器与泵

水泵在整个水处理和输送过程中广泛使用，占水系统能耗的大部分。通过监测设施泵电机消耗的功率（HP），可实现对水泵的保护。这些传感器和控制装置能预警可能导致水泵损坏或报废的异常状况，包括干运转、气蚀、叶轮脱落以及泵体或管道堵塞。它们还能感知粘度变化，这对工艺优化具有重要意义。相较于振动、温度或流量监测，功率测量的一大优势在于：功率传感器可安装在远离泵体的位置（如电机控制柜等受保护环境），仍能提供精准数据。

搅拌机和污泥收集器的功率传感器

测量搅拌器和污泥收集器的功率水平可带来两大关键操作优势：一是了解粘度变化，这些变化可能触发下游工艺或预警潜在问题；二是充当“电子剪切销”，在发生堵塞时自动关闭电机。这对常见搅拌器配置中的电机尤为重要——这类配置采用小型电机配合高传动比齿轮驱动大量物料。检测微小功率负载变化的能力对做出明智决策至关重要，可有效延长电机寿命。其他方法（如电流传感器）对工作负载细微变化的敏感度可能低10倍，因此功率传感器更适合此任务。

电子剪断销

美国中大西洋地区一家大型水务公司需要解决方案来监测和保护驱动污泥收集工艺的电机。在电机上安装传感器在物理上不可行，而电流检测方案灵敏度不足。该公司转而采用Load Controls公司的解决方案，在每台电机的供电线路中安装了PFR-1750控制器。结果令人满意：电机得到有效保护，工艺运行达到更佳状态。

功率传感器与鼓风机

在水处理过程中，鼓风机通常是能耗较大的设备之一。鼓风机电机持续运转的情况十分常见。监测功率水平可在堵塞和事故发生时保护鼓风机电机，并通过长期观察提供能耗需求分析。

功率传感器与能源管理

当电机功率（以马力为单位）随时间累积后，可轻松转换为千瓦时。这有助于深入了解水处理和输送过程中关键资产的能耗情况。功率传感器还将其计算纳入“功率因数”，提供有关电机实际运行成本及其与月度能源账单关联的额外数据。通过掌握设备层面的长期能耗趋势，操作人员可实施以下节能措施：

确定何时用高效设计替换电机。对比电机实际马力与额定马力可发现显著节能空间。用小型电机或变频驱动器替换过大电机，数月内即可收回成本。

实施错峰或非高峰时段运行。分散用电高峰时段可降低整体用电量，显著节省月度电费支出。

计算节能效益

通过追踪泵的功耗，可判断电机是否选型合理。行业分析师预测，多达70%的泵存在电机过大问题，其中许多超标幅度超过20%。示例：用20马力电机替换30马力电机

10马力差值 × 0.746千瓦/马力 = 7.46千瓦

按每周运行40小时计算 = 15,516千瓦时/年

以典型电价0.12至0.25美元/千瓦时计算，每年可节省1,862至3,879美元。若该电机持续运行，节能效益将超过上述数值的4倍。

结论

功率传感器和负载控制装置能为水处理行业带来显著效益，包括：

• 作为保护泵、搅拌器、污泥收集器及鼓风机所有驱动电机的优质投资
• 提供工艺条件变化的关键洞察，尤其在粘度变化方面
• 提供长期详实的能耗数据，这对降低持续运营成本至关重要

我们认为每座水处理厂都应采用功率传感器来保护并优化其设备系统。