设备只造一次,现场条件是既定的
出口项目的设备在车间组装,然后运往一个在订单之前就早已定好条件的现场。箱体尺寸和运输路径可以在商务沟通中调整,但供电频率和气候完全无法调整。这种不对称,就是现场条件必须尽早确定下来的原因。
要紧的现场数据清单很短:供电电压、频率与相数;电源是电网还是发电机组,以及其稳定程度;环境温度与湿度的变化范围;最冷月的水温;可用占地与进场条件;以及排放点。每项都会改变可供货的设备,而且每项在报价之前都比报价之后更容易问到答案。
变压器改变不了频率
电网频率由现场所在的市场决定,只分 50 Hz 与 60 Hz 两个体系。变压器改变的是电压,而且只是电压:它改变不了通过它的电源频率。按一种频率制造的设备,不会因为加了一台变压器就变成另一种频率的设备。
受影响的是所有转速与电源绑定的驱动设备。频率升高时异步电动机转得更快,而它所拖动的负载并不成比例地跟上,于是电流增大、温度上升。一台按某一转速制造的泵,顶着由管路固定的阻力推水,转速变快并不会简单地变得更有用。
真正的解决办法是电子的,而不是磁的。变频器把现场提供的任意频率作为输入,自行产生输出频率,于是电动机看到的就是它原本按之制造的频率。整流器加直流母线,则为直流运行的设备做同样的事。这两者都应在报价之前而不是交付之后定下来。
50 Hz 与 60 Hz:什么会变,往哪个方向变
这两种电源体系相差五分之一,有意思的是,同一个五分之一落到不同设备上并不是同一个量级。下面这些关系是常规关系,给出来是为了说明方向,而不是当换算用;适用于某台具体机器的数值来自它自己的性能曲线。
- 电动机:异步电动机的转速取决于电源频率和绕组极数。同一台电动机接 60 Hz 电源时比接 50 Hz 转得更快,而这个变化方向是确定的——在给定绕组下,两者中 60 Hz 更快。
- 离心泵:流量大致与转速成正比,扬程大致与转速的平方成正比,轴功率大致与转速的立方成正比。所以把泵转得更快,流量是线性换来的,功率却要多付得多,而且工况点会沿着泵曲线移动,偏离管路原本所针对的那个点。
- 风机:风量大致与转速成正比、风压大致与转速的平方成正比、功率大致与转速的立方成正比,与泵相同。把风机提速来多送风,能耗的增加明显超过多送那点风本身所对应的量,还可能让工况点偏离曝气器原本选定的范围。
- 反过来的方向:按 60 Hz 绕制的电动机接 50 Hz 电源时转得更慢,泵的流量变小、风机的风量变小,按铭牌数据定容的设备会先在曝气上表现不足,而其他问题还没出现。
- 伏频比:只有当电源电压与频率保持在其绕制所依据的比例上时,电动机才维持设计的磁工作点。只改频率而不改对应的电压,对电动机来说是一次设计变更,而不是一次调整。
- 机械后果:转速升高还会加大轴承负荷、振动以及被驱动设备的噪声,这也是为什么除了电动机,还要一并核对它所拖动的设备。
变频器可以解除这个约束,因为此时电动机看到的是变频器产生的频率,而不是现场电源的频率。装了变频器的地方,现场频率不再是对机器的限制;没装的地方,现场频率决定了机器必须怎么绕制。这两种情况要逐台驱动设备来确定,而不是整套设备一刀切,因为一套设备上通常两者都有。
实际后果就是一份简短的清单,要在报价确定之前而不是设备到港之后定下来,并且与电压、相数放在同一份询价里。
- 把现场频率写成一个数字,并注明所属国家。
- 哪些驱动设备配变频器,哪些直接接电源运行。
- 每台电动机按什么频率绕制,铭牌是否为双频率标注。
- 按现场实际提供的频率给出的泵工况和风机风量,而不是按机器测试所用的频率。
- 控制柜、仪表以及柜内任何定时器或时钟在现场频率下是否表现一致。
- 现场是否也由发电机组供电,以及该发电机组输出的频率是否与电网相同。
电压、相数以及设备按什么电源制造
电压是变压器能够处理的那部分;而相数必须在选设备之前定下来。三相电动机与单相电动机是不同的机器,控制柜也是按现场提供的那一种来做的。
本站焚烧炉系列发布的工作电压为 380 V 或 220 V,这是按设备所适配的电源给出的。污水处理设备有自己的电气规格,在选型阶段根据现场数据确定,所以清单要求把电源写成电压、频率、相数三者一起,而不是只写一个电压。
实操上的答案是在询价里把三项都写明。只写「380 V」的现场,频率与相数仍然悬着,建立在假设上的报价可能之后还要改。三个值一起给出,驱动设备、控制柜以及是否需要变频就能一次定好。
发电机组、稳定性与连续负荷
用发电机组供电的设备与接电网的设备是两个不同的电气项目,区别在于负荷的形态而不是大小。曝气风机,以及膜法设备上的产水泵和清洗泵是连续运行的:只要设备在工作,它们就是基础负荷。发电机组必须承担这个基础负荷加上最大一台电动机的启动电流;按平均用电需求够用的供电容量,在风机启动时仍可能撑不住。
稳定性与容量同样重要。在靠发电机组运行或电网电压偏低的现场,供电薄弱是设计输入,而不是日后才去解决的故障:控制与仪表必须能容忍这种波动,工艺也必须具备断电保护。偏远站点的指导意见说得很直接:现场可用的电力决定驱动方式、控制方式以及是否需要备用方案。
气候:温度、湿度与海边空气
环境条件同时作用于设备和微生物。环境温度高会改变电动机与电气设备的工作点,也会改变微生物的需氧量,因为温水比冷水溶解氧更少。海边的空气给同一个箱体带来盐分,湿度则让控制柜内部产生凝露。正因如此,箱体防护和材料是按现场的环境变化范围来规定的。
冬季水温在场地数据里值得单独列一行。低温水中硝化变慢,所以守住氨氮限值所需的好氧池容积随水温降低而增加;而氨氮限值本身也取决于温度,因为该等级带一个适用于 12 °C 及以下的括号数值。只按夏季值对照的设计,可能暖季达标、冬季不足。
备件与远程支持
距离会改变维护方案。当技术人员要坐飞机才能到、备件要一个船期才能到时,选设备和备库存的思路都不一样。膜法设备的膜组件要定期清洗、最终更换,备件策略就跟着这个周期走。延时曝气没有膜需要更换,在远离专业支持的现场可能更合适。
远程支持的另一半是随机同行的技术文件。运行维护手册、控制逻辑说明和备件清单,能让现场操作人员在两次到访之间把设备维持下去,它们属于交付内容,而不是日后另提的需求。本站的设备在发运前都经过测试,这能缩短现场调试时间,但并不能替代这份现场文件。
出口询价里要写进去什么
把下面这份清单回答清楚的询价,可以直接报价,不必再来一轮澄清。
- 现场的供电电压、频率与相数。
- 电源是电网还是发电机组,以及其稳定程度。
- 全年环境温度与湿度的变化范围,以及最冷月的水温。
- 可用占地,以及集装箱到货时可用的进场通道与吊装条件。
- 排放点以及设备必须满足的标准。
- 现场所在地点,以便规划运输路径。
- 现场能够支持的备件与服务方案。
这份清单之所以短,是因为大部分工作靠场地数据来完成。与它将要工作的条件匹配好的设备,到场就能接线;与现场并不存在的条件匹配的设备,到场时附带的是一份变更清单。
