水務行業的重要性無論如何強調都不為過。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領域實現工業增長的關鍵。

作為美國的電機功率傳感器與控制設備制造商，Load Controls致力于制定實踐方案，以確保水務行業各類電機得到有效保護。

我們的目標不僅在于運用功率傳感器保護泵、攪拌器和鼓風機電機免受損壞，更致力于打造更節能的工廠。本文將探討功率傳感器的運作原理、在水務行業的應用場景，以及當前所創造的效益。

電機功率監測如何工作？

功率（以馬力或瓦特為單位）通過電機供電的電氣連接進行計算。該電機可能驅動泵、攪拌機、澄清器、鼓風機或其他工業設備。通過電壓×電流×功率因數（大致可理解為電機線圈充電所需能量）的乘積，我們能準確掌握電機的工作狀態。這為監測和控制電機提供了信號依據。針對泵送應用：

• 流量低時，功率低
• 流量高時，功率高
• 當泵因氣蝕或干運轉導致輕載時，功率數據能清晰提示故障狀態并提示需采取應對措施。

圖1：測量功率隨負載增加而增大

功率測量無需直接機械連接至泵或電機，且可在遠離潛在制造風險的環境中進行，例如電機控制柜。

圖2：水處理設施中運行的功率傳感器

水務行業的應用場景有哪些？

在供水與水處理設施的各類電機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狀態寶貴反饋的領域：

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，占水系統能耗的大部分。通過監測設施泵電機消耗的功率（HP），可實現對水泵的保護。這些傳感器和控制裝置能預警可能導致水泵損壞或報廢的異常狀況，包括干運轉、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，這對工藝優化具有重要意義。相較于振動、溫度或流量監測，功率測量的一大優勢在于：功率傳感器可安裝在遠離泵體的位置（如電機控制柜等受保護環境），仍能提供精準數據。

攪拌機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鍵操作優勢：一是了解粘度變化，這些變化可能觸發下游工藝或預警潛在問題；二是充當“電子剪切銷”，在發生堵塞時自動關閉電機。這對常見攪拌器配置中的電機尤為重要——這類配置采用小型電機配合高傳動比齒輪驅動大量物料。檢測微小功率負載變化的能力對做出明智決策至關重要，可有效延長電機壽命。其他方法（如電流傳感器）對工作負載細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。

電子剪斷銷

美國中大西洋地區一家大型水務公司需要解決方案來監測和保護驅動污泥收集工藝的電機。在電機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。該公司轉而采用Load Controls公司的解決方案，在每臺電機的供電線路中安裝了PFR-1750控制器。結果令人滿意：電機得到有效保護，工藝運行達到更佳狀態。

功率傳感器與鼓風機

在水處理過程中，鼓風機通常是能耗較大的設備之一。鼓風機電機持續運轉的情況十分常見。監測功率水平可在堵塞和事故發生時保護鼓風機電機，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

當電機功率（以馬力為單位）隨時間累積后，可輕松轉換為千瓦時。這有助于深入了解水處理和輸送過程中關鍵資產的能耗情況。功率傳感器還將其計算納入“功率因數”，提供有關電機實際運行成本及其與月度能源賬單關聯的額外數據。通過掌握設備層面的長期能耗趨勢，操作人員可實施以下節能措施：

確定何時用高效設計替換電機。對比電機實際馬力與額定馬力可發現顯著節能空間。用小型電機或變頻驅動器替換過大電機，數月內即可收回成本。

實施錯峰或非高峰時段運行。分散用電高峰時段可降低整體用電量，顯著節省月度電費支出。

計算節能效益

通過追蹤泵的功耗，可判斷電機是否選型合理。行業分析師預測，多達70%的泵存在電機過大問題，其中許多超標幅度超過20%。示例：用20馬力電機替換30馬力電機

10馬力差值 × 0.746千瓦/馬力 = 7.46千瓦

按每周運行40小時計算 = 15,516千瓦時/年

以典型電價0.12至0.25美元/千瓦時計算，每年可節省1,862至3,879美元。若該電機持續運行，節能效益將超過上述數值的4倍。

結論

功率傳感器和負載控制裝置能為水處理行業帶來顯著效益，包括：

• 作為保護泵、攪拌器、污泥收集器及鼓風機所有驅動電機的優質投資
• 提供工藝條件變化的關鍵洞察，尤其在粘度變化方面
• 提供長期詳實的能耗數據，這對降低持續運營成本至關重要

我們認為每座水處理廠都應采用功率傳感器來保護并優化其設備系統。