宾夕法尼亚州污水处理厂使用数据记录仪评估电机效率。

为响应全国范围内提高污水处理厂能源效率的推动举措，宾夕法尼亚州的一家污水处理厂使用数据记录仪对电机利用率进行分析，这是降低能源成本和满足环境法规的第一步。

本文将阐述坎伯兰县污水处理厂为何决定提高效率，以及其承包商雷诺兹能源服务公司（Reynolds Energy Services）如何利用数据记录仪收集初步信息。

升级的重要性
该工厂决定提高效率，反映了全国范围内降低高能耗污水处理设施能耗的趋势。根据能源效率联盟（CEE）的数据，在为美国约70%人口服务的15,000家公共所有污水处理厂中，能源是仅次于劳动力的第二大支出。在一些城市，这些设施的能耗占比高达35%。

因此，多个城镇正将《美国复苏与再投资法案》（ARRA）的资金用于污水处理改进项目。上艾伦镇曾申请坎伯兰县获得的220万美元ARRA资金的一部分，但由于该县收到的 funding 请求数量过多，最终未能成功获得资金。

除了降低能耗外，上艾伦镇格兰瑟姆污水处理厂的计划改进项目还将帮助宾夕法尼亚州达到为保护切萨皮克湾而制定的联邦标准。上艾伦镇污水处理系统位于费城以西约两小时车程处，平均每日处理50万至70万加仑的污水。该处理厂最近一次扩建和升级是在1990年，采用序批式反应器（Aqua SBR）系统及好氧消化池。为满足与切萨皮克湾支流战略相关的新国家污染物排放消除系统（NPDES）许可证排放要求，该设施计划在2010-2011年进行进一步改进。

坎伯兰县的溪流汇入萨斯奎哈纳河，而该河又流入切萨皮克湾。萨斯奎哈纳河被认为是湾内氮、磷和沉积物的主要来源。因此，美国环境保护署为该湾制定了“污染饮食”计划。为此，宾夕法尼亚州的污水处理厂在许可证续期时，必须限制其向萨斯奎哈纳河支流排放的营养物量，才能获得批准。

数据记录仪揭示效率低下问题
研究估计，美国污水处理厂有潜力将能耗降低15%至30%。节能幅度取决于设施规模、类型、技术和区域运行条件。根据能源效率联盟（CEE）的数据，更换电机可能减少约2%的能耗，而改进过程控制则可能降低30%的能耗。

使用风扇和电机的曝气过程能耗最高。由于曝气是峰值负荷运行（即工厂在电价最高时消耗大量电力），因此最大限度地提高曝气过程的效率尤为重要。哈里斯堡的雷诺兹能源服务公司对艾伦镇设施进行了详细审计，旨在安装能够降低能耗并满足环境许可要求的改进曝气技术。

由于多种原因，设备的实际运行效率并不总是如制造商估计的那样高。因此，审计人员在处理厂和泵站的现有设备上安装了昂赛特公司的HOBO® U9 电机开关数据记录仪，以“了解设备的实际运行情况”，雷诺兹公司的项目开发经理迈克尔·孔奇利亚（Michael Conchilla）表示。

该项目重点关注电机负载，特别是大型设备——曝气器和泵站的泵。“我们对十几个不同的电机进行了记录。我们查看运行时间模式以及它们每天运行多少小时。许多电机以小间隔反复开关。我们想了解这些模式是什么、总运行小时数是多少，并据此推断出年度运行情况，”他说。

雷诺兹公司将数据记录仪留在现场约四周。这一过程很容易实现，因为这些记录仪是便携式、坚固的独立设备，无需依赖任何其他装置或连接即可运行。数据记录仪监测电机产生的交流电场。

“我将记录仪连接到电气柜中的馈线上，而不是仅部署在电机上，取得了很好的效果。有些电机外壳太大，无法获得良好的电场读数。未来我可能会更多地采用这种方法，”孔奇利亚说。

取回数据记录仪后，雷诺兹公司下载了信息，并使用HOBOware® 软件对数据进行绘图和分析，该软件可快速读取和绘制信息，并能导出到电子表格。

“我们需要了解每台电机的运行时间模式。如果能据此推断出一年的运行情况，就能知道每台电机的耗电量（千瓦时），”孔奇利亚说。“该镇定期收集电流读数，用于估算电机的电力消耗。我们将此数据与运行时间数据结合起来，估算每台电机的实际耗电量。”

他补充道：“只要有电流数据和运行时间，就可以进行计算。我们使用微软Excel进行这些计算。我会将HOBOware中的所有运行时间数据导出到Excel文件，根据记录期间统计小时数，然后推断出年度运行时间。”

雷诺兹公司将利用这些信息帮助上艾伦镇确定系统哪些地方需要升级，哪些地方可以避免支出。新设备安装后，这家能源服务公司将继续使用数据记录仪来确认结果，这是必要的，因为雷诺兹公司是根据能源服务绩效合同开展工作的。

多亏了数据记录仪，上艾伦镇现在可以推进其效率改进项目，并且确信已排除了任何猜测。“数据是无可争辩的。它们能告诉你一天24小时的运行情况，”孔奇利亚说。