污水处理节能30%！大数据助推雷茨风机在水业的智慧应用

2022年11月9日，“2022（第十四届）上海水业热点论坛”顺利召开。雷茨智能装备（广东）有限公司副总经理刘淑琴在论坛上发表了题为“基于大数据的节能装备创新实践——大数据助推雷茨风机在水业的智慧应用”的演讲。她表示，双碳背景下，利用高科技手段实现风机和压缩机的节能降耗已成趋势，雷茨采用大数据等先进手段，成功实现了风机节能30%以上，赋能广大环保水务企业节能降耗迎“双碳”。

刘淑琴

01双碳背景下，风机节能降耗空间大

在工信部、市场监管总局发布的《电机能效提升计划(2023-2025)》中要求，到2022年高效节能电机产量在1.7亿千瓦，在役高效节能电机占比达到20%，实现年节电量490亿千瓦时(相当于年节约标准煤1500万吨)，减排二氧化碳2800万吨，推广一批关键核心材料、部件和工艺技术装备，形成一批骨干优势制造企业，促进电机产业高质量发展。

刘淑琴结合山东省数据进行分析：截止2021年10月底，山东全省城市污水厂323座，全部达到一级 A排放标准，全省污水处理厂日消耗电能约高达 920万kW·h/d，需要消耗标准煤 3128t/d，产生二氧化碳8004t/d。一年消耗的标准煤量高达 114 万t，产生二氧化碳292万t，而每平方米成年树林每天仅可吸收 0.1kg 的二氧化碳，山东全省污水厂每日消耗电能所产生二氧化碳需 12万亩成年树林才能吸收——可见污水处理厂运行中减碳的重点之一就是降低能耗。

污水处理节能降耗的路径包括设计节能、工艺节能、控制节能、再生水回用、污泥资源化、设备节能等，设备节能方面主要包括水泵和风机。刘淑琴介绍道，在污水处理厂运营过程中，曝气风机电耗一般占全厂电耗的20%～30%，提升泵的电耗一般占全厂电耗的 10%～ 20%，污水处理厂的动力成本占实际总成本10%-30%。

当前，污水处理传统曝气风机，包括罗茨风机和多级离心风机，它们均存在效率低下(η≤55%)，需要润滑油，保养费用高、耗电大，结构复杂，故障率高、体积大，噪音大等缺点。如何使风机做到节能，成为了行业中迫切需要解决的问题。

02大数据助推雷茨风机，节能30%以上

在“双碳”时代，淘汰落后产能的电机、风机、压缩机是必然趋势，雷茨整合全球先进的节能技术，经过多年实践和创新，攻克多重难关，突破了国外技术封锁，让风机能效达到国际先进水平。

大数据贯穿雷茨风机研发、生产、销售、服务的全链条环节，让雷茨风机为客户节能30%以上。刘淑琴从精准需求、敏捷研发、应用市场、制造及生产异常侦测的准确性五个方面，详细介绍了大数据多维度助力雷茨曝气风机的情况。

大数据助力雷茨捕获精准需求。雷茨网络推广渠道被动获取和主动抓取相关数据，用于分析用户习惯、询盘内容、需求特点、价格敏感度、无效冗余等；主要考察行业动态、竞品分析、市场趋势、国外客户趋势、国外竞品等。通过对多种来源的大数据进行多维度分析，最终总结客户对对产品需求、对质量需求、对服务需求。

通过综合分析，传统曝气风机高耗能原因主要有以下五点：1、设备陈旧，本身效率比较低；2、选型不当，实际工作负荷远离额定负荷，运行效率太低；3、用挡板与阀门节流，功率损耗非常大；4、调速控制使用面窄，技术缺乏；5、配送管道装备不尽合理，能量损耗大。

大数据助力雷茨敏捷研发。传统研发模式流程为设计→采购→生产→销售→使用，大数据研发模式基于用户实际需求定制设计，对客户数据进行采集、处理、优化，最终形成成果助力雷茨敏捷研发。

大数据助力雷茨匹配市场需求。大数据从业务覆盖、产品覆盖、主要款式、功率覆盖以及功能覆盖多维度进行分析，将雷茨产品应用于工业污废水处理、市政和乡镇污废水处理、原材料加压输送等鼓风曝气等多种场景，及环保行业、污废水处理行业、水泥行业、化工行业、半导体行业、食品饮料行业、医药行业、金属处理行业、火力发电厂、发酵酿造行业、保健品行业、纺织印染行业、造纸行业等多个行业。

雷茨十余年生产大数据赋能智造。主要体现在以下三方面：

生产过程异常发现：从海量监测数据中快速锁定产品异常征兆，实时监控设备的运行情况和质量问题。

产品质量优化迭代：从海量质量数据中识别关键质量参数；产品故障相关性分析、聚类分析，以及可靠信预测。

生产调度精算优化：挖掘订单交货期与工艺、设备状态等数据之间的复杂关联关系，实现智能生产调度。

大数据帮助提高生产异常侦测的准确性。

传统模式流程为主成分分析→异常监控→异常分类→异常响应。传统模式具有一定的局限性，基于主成分分析等手段进行的降维操作虽然提取了大部分有效参数，但是破坏了对异常描述的完整性，由于这个过程有明显的人工经验参与，很可能难以发现一些尚未发现的设备异常模式。

在传统模式背景下，大数据模式进行改革：制造数据分析→设备状态模式识别→设备控制优化。

在大数据模式下，2020-2022每年相比同行节省生产成本约15%；98%以上订单准时交货，部分订单提前5-10天交货；产品一次合格率超过98%；产品首次交验合格率超过99%。

03大数据+精益智造+精密算法=产品持续节能！

刘淑琴重点介绍了雷茨技术研发团队和主要研发智造设备，她用袅袅的语气说道：“曝气风机是浮还是不浮，浮的好还是不好？主要要看研发团队及投入！”

在硬件投入方面，雷茨拥有专业的研发团队，今年投入约2000万元研发生产装备，包括纯德国进口的哈默五轴数控机床等，新增了两条装配生产线，实现产品的核心部件自主研发生产，更好地控制质量和交期，满足客户多样化需求。

大数据+精益智造=产品持续节能关键

以磁悬浮风机为例，西安交通大学专家团队，通过大数据、数字仿真、数字孪生等技术，寻求风机硬件的最优化解决方案。经过多次实验数据比对，为产品搭载强劲永磁同步电机，研发出更符合流体力学规律的轴承和叶轮。

磁悬浮风机的节能省电体现在三个方面：电机、轴承、叶轮。电机采用超高效永磁同步电机，转速高达50000rpm，电机效率97%；轴承采用空气/磁悬浮轴承，完全悬浮0摩擦，无需润滑油、传动零损失；叶轮采用三元流叶轮，转速高达42500rpm，多变效率高达87%。

“在电机和轴承相同情况下，雷茨曝气风机还可根据海拔不同（压力不同）选择不同的叶轮，满足个性化需求。”刘淑琴介绍道。

大数据+精密算法=产品智能化核心

以磁悬浮风机为例，雷茨曝气风机采用先进的UFRC算法，转子无缝衔接主轴，消除激振力，更安全可靠；传感器为德国设计，线圈、电路板原装进口，静态稳定悬浮轴心跳动小于1μm；自扫频功能0~2000Hz，精准捕捉旋转前和旋转时抗扰动性能参数；采用智能宽频控制，风压、风量可精准调节，电压适应性更强。

市面上同类型空浮/磁浮风机，在控制、算法、传感和安全上参差不齐，国产元器件和材料多，容易宕机甚至损坏，而雷茨的智能控制优势特别明显。

雷茨风机采用大数据信息融合框架，同时根据大数据平台智能模块进行设计。

雷茨风机大数据信息融合框架

雷茨风机大数据平台智能模块设计

不仅如此，雷茨风机还具有基于大数据状态预测故障预警：

同时，雷茨风机采用大数据+智能运维系统，并使用大数据实现风机整机集成模块化。

大数据实现风机综合性能提升。磁悬浮风机是采用无接触、无机械摩擦的磁悬浮轴承和高速大功率永磁同步电机，直接驱动高效流体叶轮的一种高速离心风机。磁悬浮风机电机效率＞97%，节能省电＞30%，超低噪音＜80dB，超长寿命＞20年。

在节能30%的同时，雷茨曝气风机还拥有核心专利，并获得了国家权威机构经过检测后出具的节能认证报告。

GE的燃油管理服务凭借强大的数据整合和分析能力实现飞机油耗降低1%，以国内三大航的燃油成本计算，节省1%可以增加税前利润2-3亿人民币。而雷茨风机相比传统风机实现节能30%以上，相比同类风机实现节能5%以上，雷茨累积为全球1万+客户实现节电费用100亿元+。

根据大数据代理综合节能效应计算，一台300kW雷茨风机相比罗茨风机年省电150万度，每年省电费92万元，每年节煤187吨，每年减碳排放480吨，每年碳中和480吨。雷茨悬浮风机比传统风机综合节能30%，有效降低各类工业客户综合成本15%-20%。

04场景定义产品，拓展新的领域

雷茨为满足客户日益增长的需求，在广东生产研发基地的基础上，先后在北京、天津、江苏、四川、广西、浙江等地设立多家分子公司，全国多网点快速协同联动，提供系统全面的技术支持，最快捷地为全球客户提供服务。

目前雷茨与水务企业合作，服务了众多10-20万吨的水务项目。

新疆喀什第三污水处理厂，项目改造前采用传统离心风机，项目改造后采用2台雷茨磁悬浮风机75kW。改造后，节能效果约30%，全年约节电48万元，回收周期预计一年。

蒙牛乳业（武汉）有限公司污水处理厂，项目改造前采用传统离心风机，项目改造后采用1台75kW雷茨磁悬浮风机。改造后，节能效果约30%，全年约节电24万元，回收周期预计一年。

云南省临沧市党瓦污水处理厂，项目改造前采用传统离心风机，项目改造后采用3台雷茨磁悬浮离心风机110kW。改造后，节能效果约30%，每年节电约110万元，回收周期预计一年。

E20环境平台首席合伙人、研究院院长，北京大学环境学院产学研中心主任傅涛在2022(第二十届)水业战略论坛上曾表示，无论是服务产品、技术产品还是装备产品，高质量产品要用特定用户的特定场景来定义，按照甲方发布的标书来定义的场景那是劳务市场，不是高质量产品的市场。（相关阅读：傅涛：寻找产业变革和发展方向 用高质量定义环境产业）

近年来，雷茨曝气风机也根据不同场景进行应用，逐步拓展水泥、冶金等领域。

葛洲坝松滋水泥采购雷茨空气悬浮风机EXPL100-08（75kW）一台；每年保守可以省电28万度电，年省电费约17万元。

葛洲坝宜城水泥采购雷茨空气悬浮风机EXPL100-08（75kW）一台；每年保守可以省电56万度电，年省电费约34万元。

东方希望黔江水泥采用雷茨技改方案，每年节电：38.5kwh×1台×24h/d×300=277,200度（每年按300天运行计算），每年节省电费：277,200度×0.543元/度(综合平均电价)=150,519.6元。

服务都江堰拉法基水泥。法国拉法基集团创建于1833年，作为世界500强及建材行业的领导者，拉法基集团在水泥、骨料与混凝土、屋面系统和石膏等四大领域处于世界领先地位。本次技术改造目标为：一线3台，二线5台，达到节能降噪的目的，新风机在2022年1月投产。

05深耕多年，金牌服务

2011年，雷茨正式成立，专注节能风机和压缩机的研发，拥有十余年的研发经验，服务企业超过1000家。目前已建成华南、华东两大生产基地，雷茨研发生产和运营中心面积超过30000+㎡，与西安交大产学研合作，2个研发中心+2个实验室，发明、实新专利31项，参与制定行业标准4项，在全国设有8家子公司。

针对目前进口和部分国产风机售后服务所存在的推卸责任、维修拖延、主机需运到国外往返维修、配件发货慢、维修费用昂贵等诸多问题，雷茨推出“星级服务标准”——1小时响应，2小时出具初步方案，8-48小时到达现场，24小时解决省内故障，7天内解决全国故障的金牌售后服务。核心部件自主生产，确保质量；直营团队服务，拒绝第三方代修；价格公开透明，拒绝中间商赚差价，让利于客户！

雷茨服务愿景：构建以大数据为基础的污水处理综合节能链。

最后，刘淑琴表示，雷茨的战略布局从服务节能到服务供能，到服务储能最后服务用能，形成雷茨“节能+供能+储能+用能”智能装备系统！在未来，雷茨愿为广大环保水务企业提供更加高精尖的装备系统，提供更加智慧化的综合解决方案，提供更加全面高效的服务方案，为实现“双碳”达标尽最大贡献！

编辑：李丹