泵站運(yùn)行調(diào)度與科學(xué)化管理探討

趙 宇

（山西省人民政府防汛抗旱指揮部辦公室，山西 太原 030002）

1 概況

水利工程是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其中泵站作為水利工程中最常見的供水設(shè)施，承擔(dān)著城鄉(xiāng)生活、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉等供水任務(wù)。提抽水泵站承擔(dān)著區(qū)域性的調(diào)水、供水和灌溉任務(wù)，主要用于農(nóng)田排灌、城市供水以及跨流域調(diào)水等，在水資源的合理調(diào)度和管理中起著不可替代的作用。由于泵站運(yùn)行過程中需消耗大量能量，設(shè)備維護(hù)和更新改造費(fèi)用高，因此，提高泵站效率，降低能耗，實(shí)現(xiàn)泵站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和優(yōu)化管理顯得尤為重要。

2 泵站運(yùn)行調(diào)度

泵站在運(yùn)行時(shí)能耗很大，降低能耗是提高泵站效益的主要措施。進(jìn)行泵站規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，常常根據(jù)已有的歷史資料對其運(yùn)行使用情況做出預(yù)測，優(yōu)化選擇泵站的各項(xiàng)設(shè)備，以期泵站建成后能高效運(yùn)行。但規(guī)劃設(shè)計(jì)不能預(yù)測運(yùn)行期間工作條件的實(shí)際時(shí)序狀態(tài)，這就要求對已建成的泵站進(jìn)行實(shí)際調(diào)度，也即運(yùn)行調(diào)度。

對泵站系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，通常是供水系統(tǒng)在滿足揚(yáng)程、流量的基本要求下，能使其產(chǎn)生的效益最大，或者在產(chǎn)生相同效益時(shí)所消耗的成本最小的一種相對最佳的運(yùn)行方式。常見的優(yōu)化準(zhǔn)則有以下幾方面。

2.1 以水泵效率最高為準(zhǔn)則

保證水泵高效運(yùn)行，是提高泵站效率的關(guān)鍵。水泵的效率與水泵的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行工況以及使用情況有關(guān)。為使水泵高效率運(yùn)行，水泵工作時(shí)的性能參數(shù)必須符合實(shí)際需要，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)分析計(jì)算得到水泵效率最高的工作點(diǎn)。在實(shí)際工程中，能夠合理采用的只有變速和變角兩種調(diào)節(jié)方式。變角調(diào)節(jié)要求水泵具有全調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，變速調(diào)節(jié)則需一套調(diào)速機(jī)構(gòu)或動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)。由于水泵效率只是泵站效率的一部分，水泵的高效率并不代表泵站的高效率。因此，只有在水泵裝置設(shè)計(jì)較合理，而且凈揚(yáng)程相同的情況下，以水泵效率最高才比較合理。

2.2 以泵站效率最高為準(zhǔn)則

效率是泵站的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在規(guī)劃設(shè)計(jì)、技術(shù)改造和運(yùn)行管理中，經(jīng)常用到該指標(biāo)。對已建成的泵站，通過現(xiàn)場測試，測出其流量、凈揚(yáng)程、輸入功率（以耗電量表示）等參數(shù)后，可按下列公式計(jì)算:

式中：ηst——某時(shí)段泵站效率，%；

P1——某時(shí)段泵站的輸入功率，kW；

Q——同一時(shí)段內(nèi)泵站的平均流量，m3/s；

Hst——同一時(shí)段內(nèi)泵站的平均凈揚(yáng)程，m；

ρ——水泵所輸送液體的密度，t/m3；

g——重力加速度常數(shù)。

當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速和葉片角度一定的情況下，可根據(jù)不同的泵站凈揚(yáng)程求出泵站效率曲線。改變不同的轉(zhuǎn)速或葉片角度，又可求得相應(yīng)的泵站效率曲線。由此可以在某一凈揚(yáng)程下，選擇泵站效率最高的水泵轉(zhuǎn)速和葉片角度作為水泵的運(yùn)行方案。保證泵站效率最高，也就是確保泵站的能耗最低。

2.3 以泵站能耗最低為準(zhǔn)則

泵站的能耗可按下列公式計(jì)算:

該公式只考慮水泵（采用電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力）提水所需的耗電量，不考慮輔助設(shè)備、電氣設(shè)備、站用變電站等所需的耗電量。若考慮輔助設(shè)備、電氣設(shè)備，上述公式需進(jìn)一步修正（符號意義同前）。

由計(jì)算公式可知，泵站的能耗與泵的效率、運(yùn)行參數(shù)等因素有關(guān)，只有在該式分子各參數(shù)的乘積相等時(shí)，才能說泵站效率最高時(shí)的能耗最少。但是，在排水泵站中，揚(yáng)程、流量等參數(shù)是經(jīng)常變化的。從泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度，除考慮泵站效率外，還應(yīng)考慮其他因素。對長期運(yùn)行的排水泵站來說，運(yùn)行期要考核運(yùn)行成本，盡可能降低運(yùn)行費(fèi)用（用于運(yùn)行的直接費(fèi)用）。重要的是在允許的排水時(shí)間里，以最小的能耗將水排出。能耗的計(jì)算公式為：

式中：E——單位水量的能耗，kW/m3。其他符號意義同前。

由上式可見，單位水量的能耗不僅與泵站的效率有關(guān)，而且與其凈揚(yáng)程有關(guān)。若此時(shí)單獨(dú)考慮泵站效率最高指標(biāo)，可能會(huì)選擇能耗較高的工作狀態(tài)。故在不同時(shí)段凈揚(yáng)程經(jīng)常變化的情況下，必須考慮凈揚(yáng)程對泵站能耗的影響。

2.4 泵站優(yōu)化調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《泵站技術(shù)管理規(guī)程》，泵站的優(yōu)化調(diào)度應(yīng)符合總體優(yōu)化的準(zhǔn)則。在滿足機(jī)組和安全運(yùn)行的前提下，按提水量最大的目標(biāo)進(jìn)行調(diào)度；在工程設(shè)計(jì)工況范圍內(nèi)，按泵站能耗最低為目標(biāo)運(yùn)行；在滿足灌溉或供水計(jì)劃要求的情況下，按照泵站效率最高目標(biāo)進(jìn)行調(diào)度。多級泵站聯(lián)合運(yùn)行應(yīng)使級間流量和水位配合最優(yōu)。實(shí)際上，可以發(fā)現(xiàn)各優(yōu)化準(zhǔn)則，雖各有其適用條件，但各準(zhǔn)則指標(biāo)的計(jì)算表達(dá)式聯(lián)系緊密，只是在某種情況下，考慮得更全面，或者更突出某個(gè)因素，而對泵站的優(yōu)化策略稍有引伸。具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇其一。

3 泵站科學(xué)化管理

3.1 提高管理人員素質(zhì)，加強(qiáng)日常維護(hù)保養(yǎng)

大力加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，努力開展崗位練兵，做到泵站管理人員熟練掌握泵站現(xiàn)狀和存在問題，掌握設(shè)備養(yǎng)護(hù)維修的方法和控制運(yùn)用技術(shù)。同時(shí)，熟練掌握機(jī)電設(shè)備的操作方法，根據(jù)汛情雨情、水情判斷觀測開泵水位及掌握設(shè)備養(yǎng)護(hù)維修技能。本著“經(jīng)常養(yǎng)護(hù)，隨時(shí)維修，養(yǎng)重于修”的原則，定期檢查電氣設(shè)備情況，確保機(jī)組完好率100%，開機(jī)率100%；經(jīng)常檢查建筑物有無裂縫、啟閉設(shè)備運(yùn)行狀況是否正常，電氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，有無漏電、短路現(xiàn)象，接地是否可靠；定期檢查沿線建筑物有無位移或裂縫；具有獨(dú)立處理應(yīng)急突發(fā)事故的能力，發(fā)現(xiàn)問題能夠及時(shí)解決，確保工程安全，延長工程使用壽命。

3.2 做好技術(shù)檔案資料的歸檔

嚴(yán)格遵守泵站的管理規(guī)定，對泵站機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行檢修情況做詳細(xì)記錄，并根據(jù)類別進(jìn)行編排、歸檔。每個(gè)月按時(shí)上報(bào)管理單位各種記錄表格，以便管理單位掌握泵站運(yùn)行檢修情況，并定期進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、成本核算，及時(shí)對費(fèi)用異常的泵站查找原因，進(jìn)行整改。各種技術(shù)資料要詳細(xì)記錄、真實(shí)記錄。各項(xiàng)維修維護(hù)工作從開工到驗(yàn)收均要有詳細(xì)資料。對泵站設(shè)備發(fā)生故障的發(fā)現(xiàn)、處理及處理后的運(yùn)行情況等進(jìn)行詳細(xì)記錄，并要有相關(guān)人員簽字確認(rèn)，為泵站改造和科學(xué)管理提供真實(shí)、有效的依據(jù)。

3.3 完善規(guī)章制度，加大執(zhí)行力度

泵站的正常運(yùn)行離不開有效的管理制度。建立健全泵站體系管理制度，實(shí)行用制度管人，堅(jiān)決杜絕以人管人的管理模式，切實(shí)做到有規(guī)可依：一是根據(jù)泵站運(yùn)行管理的實(shí)際需要，制定內(nèi)容細(xì)致全面、切實(shí)可行、易于操作的規(guī)章制度；二是強(qiáng)化各項(xiàng)管理措施，狠抓制度落實(shí)。要按照事事有人做、人人有事干的原則，細(xì)化崗位責(zé)任，明確事故追究制度，層層落實(shí)崗位目標(biāo)責(zé)任，以保證泵站正常運(yùn)行，效率最大化。

3.4 不斷探索運(yùn)行管理的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

標(biāo)準(zhǔn)化是向建立現(xiàn)代管理制度邁進(jìn)的重要步驟。要實(shí)現(xiàn)泵站的現(xiàn)代化管理，不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，就必須推行泵站運(yùn)行管理和設(shè)備維護(hù)檢修的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。要逐步建立和完善標(biāo)準(zhǔn)管理體系，建立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)、工作標(biāo)準(zhǔn)等三大標(biāo)準(zhǔn)體系。泵站管理是一門綜合運(yùn)用水力、機(jī)械、電氣、管理科學(xué)和經(jīng)濟(jì)科學(xué)的新興學(xué)科，要在不斷的實(shí)踐中進(jìn)行探索和完善。要充分認(rèn)識泵站管理節(jié)能的重要性，人人樹立管理節(jié)能增效意識。要按照現(xiàn)代制度的管理方式，根據(jù)各泵站的特點(diǎn)和自動(dòng)化程度，自主確定管理人員和運(yùn)行人員。要充分調(diào)動(dòng)管理人員的積極性，逐步利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)、自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)、通訊技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，使泵站的運(yùn)行管理向著高度自動(dòng)化方向邁進(jìn)。