合理推廣泵站改造、提高灌排工程效益

吳惠明

海鹽縣百步鎮(zhèn)農(nóng)技水利服務(wù)中心 浙江海鹽 314300

摘要：實施泵站改造是鞏固恢復(fù)農(nóng)灌面積、保障農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)農(nóng)民豐收的重要舉措。本文結(jié)合海鹽縣百步鎮(zhèn)灌區(qū)實際情況，分析了泵站設(shè)施現(xiàn)狀、存在問題，提出了加快灌區(qū)泵站改造、提高泵效率的具體措施，可供借鑒。

關(guān)鍵詞：百步鎮(zhèn)；泵站現(xiàn)狀；技術(shù)改造；改造對策；措施；效果

前言

百步鎮(zhèn)的機(jī)電排灌設(shè)施有很多為80年代、90年代或以前建成的，經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，有些泵站長期服役、帶病運(yùn)行、設(shè)備老化嚴(yán)重，致使泵站效率低，能源消耗高、運(yùn)行費(fèi)用多。目前很難拿出大量資金對老化嚴(yán)重的泵站進(jìn)行了重建或全面更新改造。因此，對泵站進(jìn)行技術(shù)改造，提高泵效率是泵站管理中費(fèi)省效宏的重要途徑。

一、泵站技術(shù)改造的基礎(chǔ)工作和主要標(biāo)準(zhǔn)

泵站技術(shù)改造是一項涉及面廣、技術(shù)經(jīng)濟(jì)情況比較雜的一項技術(shù)工作，經(jīng)過認(rèn)真調(diào)查研究，全面規(guī)劃，合理安排，泵站測試是泵站技術(shù)改造的重要環(huán)節(jié)，其測試數(shù)據(jù)是泵站技術(shù)改造的依據(jù)。泵站技術(shù)改造前、后我們都進(jìn)行了現(xiàn)場測試。

泵站工程的技術(shù)改造包括泵站和供排水區(qū)兩個部分，供排水區(qū)是泵站賴以成立的條件，而泵站又是供排水合理供排水的保證。泵站技術(shù)改造方案要充分進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較論證后，選定最優(yōu)方案，以最少的投資，取得最好的經(jīng)濟(jì)效果。經(jīng)技術(shù)改造后泵站的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，應(yīng)達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)供排水。

（1）提水流量要達(dá)到改進(jìn)設(shè)計時的供排水標(biāo)準(zhǔn)。

（2）對于電力供排水站。由于泵站類型、機(jī)組容量和凈揚(yáng)程的不同，泵站效率也應(yīng)達(dá)到不同的標(biāo)準(zhǔn)：高壓泵站、大泵站和高揚(yáng)程泵站，其泵站效率≥65%；中、小型泵站的泵站效率≥54.4%。低程泵站（<3），其泵站效率≥50%。

二、泵站技術(shù)改造措施

泵站效率是反映動力機(jī)、傳動裝置、水泵、管路、進(jìn)出水池各部分效率的綜合效率。因此，提高泵站效率，降低泵站能耗，就必須對上述五個方面進(jìn)行技術(shù)改造，提高其效率，是提高泵站效率的重要途徑。

（一）提高動力機(jī)效率

提高動力機(jī)的效率，除了從動力機(jī)（電動機(jī)、柴油機(jī)）的設(shè)計、制造等方面加以改進(jìn)外，著重注意以下問題：

1、合理配套

動力機(jī)和水泵在功率上必須合理配套。配套功率的備用系數(shù)不宜過大，能滿足動力機(jī)在運(yùn)行中不超載即可。因電動機(jī)負(fù)荷不足時，電動機(jī)的效率要降低，增加電動機(jī)的能量消耗。同時電動機(jī)的功率因數(shù)也降低，增加了輸電線路和變壓器的損耗。電動機(jī)效率和功率因數(shù)隨負(fù)載變化而變化。

（二）提高傳動裝置效率

傳動裝置效率為水泵軸率與動力機(jī)輸出功率之比的百分?jǐn)?shù)。傳動方式的選擇是否合理直接影響傳動效率。當(dāng)動力機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠滿足水泵運(yùn)行下況的情況下[即轉(zhuǎn)速相等或或接近（相差不能超過20%時），應(yīng)把間接傳動改為直接傳動]，間接傳動改為直接傳動后，當(dāng)水泵工況變化較大，動力機(jī)又無法調(diào)速時，可將直接傳動改為間接傳動，直接傳動改為間接傳動后，傳動效率會有所下降，但水泵效率、管路效率能有所提高，但要保持裝置效率增加方可采用。

因此，當(dāng)把直接傳動改為間接傳動時，必須保證泵站效率有所提高，才能獲得良好的節(jié)能效果。在皮帶傳動中，通常應(yīng)避免采用交叉、半交叉?zhèn)鲃印鲃友b置安裝精度和使用是否正確，也直接影響傳動效率。如直接傳動時聯(lián)軸器不同心，將造成傳動效率的降低。皮帶傳動時傳動軸距過小或過大，以及帶的張緊過緊或過松等都會影響到傳動效率，如皮帶效率將降到94%以下，三角皮帶可降到90%，這樣會造成較大的能量損失。為了減少打滑現(xiàn)象，達(dá)到傳動比準(zhǔn)確，且又能提高傳動效率，可采用同步齒形傳動帶。這種傳動帶是以鋼網(wǎng)繩、玻璃纖維繩等組成的環(huán)形膠帶作為強(qiáng)力層。工作面有齒，皮帶輪也是齒形，靠齒的嚙合傳動。因此，效率較高，且軸的壓力小，結(jié)構(gòu)緊湊，耐油耐磨性能好，但價格較高。

（三）提高水泵效率

保證水泵高效運(yùn)行，是提高泵站效率的重要環(huán)節(jié)。因水泵是把動力機(jī)能量轉(zhuǎn)換給被抽送水的設(shè)備，其能量轉(zhuǎn)換的有效程序?qū)Ρ谜镜男视休^大的影響。水泵的效率與水泵的設(shè)計、制造水平、水泵的運(yùn)行工況，以及水泵的使用情況有關(guān)。泵站技術(shù)改造時，可從下列幾個方面加以改進(jìn)與提高：

1、復(fù)核水泵造型的合理性

根據(jù)水泵性能及配套的管路，復(fù)核水泵在設(shè)計揚(yáng)程、最高揚(yáng)程和最低揚(yáng)程和平均揚(yáng)程時的工作參數(shù)。要求在設(shè)計揚(yáng)程、平均揚(yáng)程最高與最低揚(yáng)程時，水泵應(yīng)在高效區(qū)運(yùn)行，對于揚(yáng)程、功率和轉(zhuǎn)速等配套不當(dāng)?shù)亩紤?yīng)調(diào)節(jié)或改造。

2、合理調(diào)節(jié)水泵性能

如水泵工作點的性能參數(shù)不符合實際需要，水泵長期處于低效率區(qū)運(yùn)行，這時可采用改變水泵性能曲線的方法移動工作點，使水泵的工作符合實際情況的需要。對于離心泵和蝸殼式混流泵（比較數(shù)<350），一般可采用變速、變速和變徑調(diào)節(jié)。對于葉片可調(diào)的軸流泵、混流泵，一般可采用變速和變角調(diào)節(jié)。

3、更換水泵部件

在二十世紀(jì)80、90年代，甚至2000年代所建成的泵站中，由當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的中小型水泵較多。由于當(dāng)時受設(shè)計、工藝、材料和檢測水平的限制，加之設(shè)備配套、技術(shù)管理及安裝維修不善，經(jīng)過長期運(yùn)行，目前設(shè)備技術(shù)狀況普遍較差。因此，要對那些選型配套不合理以及陳舊、質(zhì)次、低效的水泵，有計劃的進(jìn)行調(diào)整更新。

5、保證安裝質(zhì)量

水泵工作性能的好壞，與水泵安裝精度關(guān)系很大。如安裝精度不符合要求，不僅會降低水泵效率，嚴(yán)重時還將產(chǎn)生強(qiáng)烈振動和噪音，引起電機(jī)過熱，以致不能運(yùn)轉(zhuǎn)。立式泵要保證機(jī)組軸孔處于垂直同心位置。可調(diào)葉片的軸流泵，各個葉片的安裝角度應(yīng)相等，否則運(yùn)轉(zhuǎn)時，各葉片受力不同，不僅發(fā)生振動，同時泵內(nèi)水力損失增加。對泵體為蝸殼式的葉片泵，蝸殼軸線與葉輪軸線應(yīng)保持重合，如嚴(yán)重偏離，則會發(fā)生振動，影響水泵的效率，必須調(diào)整。

（四）提高管路效率

管路效率為泵站裝置揚(yáng)程與水泵揚(yáng)程之比的百分?jǐn)?shù)，它是影響泵站效率的重要因素之一。管路效率與管長、管徑、管材、管路附件的類型和數(shù)量、流量，以及安裝質(zhì)量等有關(guān)。提高管路的效率，我們采取下列措施：

1、合理確定管道直徑

管路直徑的大小又自接影響泵站效率。實踐證明，管徑過大過小都是不經(jīng)濟(jì)的，當(dāng)管長及流量一定時，管徑選的大，則流速小，水頭損失小，消耗電能也少，但管路投資高；若管徑選的小，情況與上述相反。為了減少管路損失，水泵進(jìn)出水管口徑應(yīng)合理確定管道直徑，已投產(chǎn)使用的管徑如過小，會使管路水頭損失增加，為了提高管路效率，可考慮按經(jīng)濟(jì)管徑更換管路。

2、縮短管路長度

進(jìn)、出水管的長度應(yīng)最大限度地縮短。但當(dāng)水源與出水池之間的地形平坦時，縮短管路必然會增加引渠、進(jìn)水池及泵房的挖方量或增加出水池和干渠的填方工程。小型泵站平裝改斜裝，或?qū)⑺寐渚?、半落井安裝，管路折線布置改直線布置，可縮短泵房內(nèi)管道長度，節(jié)省彎頭，減少水頭損失。根據(jù)條件提高管路內(nèi)壁的光潔度，可減少管路阻力損失，一般高揚(yáng)程離心泵抽水裝置宜以減少沿程阻力為主。

3、減少管路附件

管路附件的局部阻力系數(shù)很大，引起較大的水頭損失，運(yùn)行時必須消耗大量能量。因此，應(yīng)盡量減少不必要的內(nèi)管路附件。

為了減少管路進(jìn)出口的水頭損失，可在管路進(jìn)口加喇叭口。對于斜裝管路，可在進(jìn)口裝平削管或特別喇叭管，在管路出口采用擴(kuò)散管，節(jié)能效果顯著。

逆止閥是一種單向閥。是為了防止停泵后因水倒流而引起機(jī)組高速倒轉(zhuǎn)而設(shè)置的。正常運(yùn)行時，逆止閥中的閥板被水流沖開，停泵時靠閥板自重或倒流水的作用而關(guān)閉。因此，逆止閥不僅會在正常運(yùn)行時造成較大的局部阻力損失，且還會引起很大的水錘壓力?？赡苁顾煤凸苈吩獾狡茐?。

在揚(yáng)程不高，出水管路不長的泵站，逆止閥可用拍門代替。為了減少拍門引起的水頭損失，可改鑄鐵拍門為輕質(zhì)拍門，并在門后設(shè)置平衡錘，以增大拍門開度。管路出口采用擴(kuò)散出口形式，對減少阻力損失，提高管路效率均有明顯效果。一般低揚(yáng)程軸流泵抽水裝置宜以減少局部阻力為主。

4、消除“高射炮”式出流

所謂“高射炮”式出流是水泵出水管口在出水池水面以上自由（噴射）出流。這種出流方式人為地抬高了泵站的實際揚(yáng)程，水泵的工況點向左上方移動，水泵的流量減少，效率降低，同時由于出水池的水流紊亂，增中池（廠）內(nèi)的水頭損失和出水建筑物（或構(gòu)筑物）水面以下，已建成的“高射炮”式泵站，可將出口改裝成虹吸式出流。為防止停機(jī)進(jìn)出水池中的水倒流，并設(shè)有破壞虹吸真空的設(shè)施。小型泵站可在虹吸管的上升段相應(yīng)于出水池設(shè)計水位高程處裝—通氣管，停機(jī)時，由于水在重力作用下迅速下泄，該處形成真空，空氣即由此管吸入，虹吸受到破壞。通氣管的斷面積，一般為出水管斷面積的5～8%。

5、確保管路的密封性

進(jìn)出水管路要求嚴(yán)格的密封，若正值吸水的進(jìn)水管路進(jìn)氣，會增加管路損失管路效率。若空氣從進(jìn)水管進(jìn)入水泵，會使水泵效率大幅度下降，甚至引起水泵的汽蝕。

（五）提高進(jìn)出水池效率

進(jìn)出水池效率為泵站揚(yáng)程與裝置揚(yáng)程之比的百分?jǐn)?shù)。泵站進(jìn)出水池的水流條件，不僅關(guān)系到進(jìn)出水池效率的高低，且會影響到泵站效率。因進(jìn)水條件不良，對水泵運(yùn)行效率有一定的影響，這在小型立式抽水裝置中尤為顯著。為了提高進(jìn)出水池的效率，改造時可采取如下措施：

1、改造不合理的進(jìn)出水池形狀和尺寸

對已建成的泵站，如前池、進(jìn)出水池的形狀、尺寸設(shè)計不當(dāng)，導(dǎo)致池內(nèi)發(fā)生旋渦、回流等情況。對水泵的運(yùn)行造成不良影響，對于多受地形等因素影響而建成的側(cè)向進(jìn)水池，在運(yùn)行中，前池水流在進(jìn)水池口門外改變方向，在進(jìn)水池對面角上產(chǎn)生回流及死水區(qū)，隔墩首部也產(chǎn)生局部回流，進(jìn)水池中水流成訪問團(tuán)繞水泵順（逆）時針旋轉(zhuǎn)流動，在任何部位流速分布無法均勻。在前池低水位運(yùn)行時，進(jìn)水池中還會出現(xiàn)時隱時現(xiàn)的表面漩渦。前池中流態(tài)還隨開機(jī)臺數(shù)的增加而惡化。開機(jī)臺數(shù)也隨抽引流量多少對水泵運(yùn)行工況有影響。當(dāng)各臺水泵單獨運(yùn)行前，位于前池首端水泵的裝置效率比末端的要高，隨著開機(jī)臺數(shù)的增加，各臺水泵的效率都下降，首端水泵下降幅度大，末端水泵下降幅度小。這時可通過增設(shè)導(dǎo)流墻和設(shè)底坎來消除不良影響。一般底坎高度以0.3至0.375為佳（為前池水深）。對于正向進(jìn)水前池如擴(kuò)散角過大，可延長前池長度或?qū)⑶俺馗臑檎劬€形、曲線形。如進(jìn)水池設(shè)計不合理，在進(jìn)水口周圍產(chǎn)生環(huán)流、進(jìn)氣漩渦或渦帶，可采取消除漩渦的措施。消除水面漩渦可加蓋板或蓋箱，消除附底波渦可在池底設(shè)導(dǎo)水錐；消除附壁漩渦可在進(jìn)水口至后墻間設(shè)隔板等。

2、設(shè)置導(dǎo)流設(shè)施

為改善進(jìn)出水流態(tài)，減少水力損失，可根據(jù)具體情況，設(shè)置必要的導(dǎo)流設(shè)施。例如側(cè)向進(jìn)水前池，可在池中設(shè)置導(dǎo)流墩等改善流態(tài)。

3、及時清除進(jìn)水池的污物

進(jìn)水池的雜草等漂浮物吸入泵體后，會使水泵效率下降，甚至葉片被擊碎。設(shè)置攔污柵井及時清污，使進(jìn)水暢通，可提高泵站效率。泵站進(jìn)水池前一個都設(shè)攔污柵，以防止雜草、雜物進(jìn)入水泵，確保水泵的安全運(yùn)行。清除水草雜物有人工和機(jī)械自動清除兩種方法，大中型泵站應(yīng)采用機(jī)械清污，小型泵站一般用人工清污。

進(jìn)水池中的淤泥，會使進(jìn)水流態(tài)發(fā)生變化，影響泵的效率。及時清淤，使水流暢通，流態(tài)均勻，可提高泵站效率。

4、保證淹沒深度

為防止發(fā)生有害的漩渦，應(yīng)保證進(jìn)水池中水泵吸水管口的最小淹沒深度。如進(jìn)水池底板高程過高，造成水泵葉輪淹沒深度不夠，可采取降低進(jìn)水池底板高程，同時降低水泵安裝高程的措施改善進(jìn)水條件。

上述五個部分的效率，是相互影響相互制約的。采取單項技術(shù)措施，可使某一部分效率提高，但不能保證其它部分的效率都能提高。泵站技術(shù)改造須全面考慮，綜合改造，不能單靠某一部分提高，而忽視對其它方面的影響。如提高了水泵的效率，增大了水泵的出水量，忽視了合適的管路配套，會使管路效率明顯下降，泵站效率仍提高不多；又如間接傳動改為直接傳動可降低傳動損失，往往可能使水泵揚(yáng)程和實際要求的揚(yáng)程不符，降低水泵的效率及管路效率，提高的效率低償不了降低的損失；為使電動機(jī)負(fù)載率增加來提高電動機(jī)效率，用提高水泵轉(zhuǎn)速的做法，則提高的電動機(jī)的效率并往往不足抵償其它效率的降低等，必須通過測試和分析，摸清問題的癥結(jié)所在。因站制宜地制定出切實可行的技術(shù)改造措施和方案。根據(jù)不同情況采取不同措施使改造后的泵站效率達(dá)到最優(yōu)水平。

三、泵站設(shè)備的更新改造

水泵長期運(yùn)行，使零部件磨損，或由于質(zhì)量低劣、泵型陳舊等原因，導(dǎo)致工程效益衰減，能耗增大，供排水成本提高。因此，對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行更新改造，是迫切需要解決的問題。

設(shè)備更新要根據(jù)其使用年限、技術(shù)狀態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益等綜合考慮。例如新泵年節(jié)約的電（油）費(fèi)用能在3～5年內(nèi)抵償更新的總費(fèi)用（包括新泵投資、運(yùn)輸、安裝及上是泵的拆除等費(fèi)用），則更新設(shè)備是可行的。對于因粗制濫造、質(zhì)量低劣的設(shè)備，經(jīng)測試證明其技術(shù)狀態(tài)很差，要通過修理來改善性能耗資較大，經(jīng)濟(jì)上是不合理的，應(yīng)當(dāng)更新。對于性能下降，但經(jīng)修復(fù)可使用的設(shè)備，可修中有改或更新個別零部件。

更新的設(shè)備，要盡量選用國家最新標(biāo)準(zhǔn)中的產(chǎn)品。要根據(jù)改造站的實際情況，選用性能指標(biāo)較好或重新設(shè)計的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，去更新陳舊落后的老設(shè)備，并使其改造站的配套合理，多年平均的泵站效率提高。

四、搞好灌區(qū)節(jié)水工作

提高了泵站效率，降低了能源單耗，為泵站配套的供排水區(qū)也要進(jìn)行改造，并開展節(jié)水工作。改造站所在的供排水區(qū)要全面規(guī)劃，提高渠系及其建筑物的配套水平。因地制宜地采取有效的防滲防漏措施，提高渠系水利用率。

1、工程措施

因地制宜地采取各種形式的防滲措施，是提高渠系水利用率的重要手段。據(jù)實測資料統(tǒng)計，新砌渠道的平均滲漏率約為不襯砌渠道的1/4。初砌良好的渠道，其滲漏損失小于30。目前我國各地都很重視渠道防滲，并做了大量的防滲工程，已取得了很好的經(jīng)濟(jì)效果，但還應(yīng)加強(qiáng)渠系建筑物的配套，做到分水有閘，量水有堰，最大限度地減少供排水的損失和浪費(fèi)。

2、管理措施

在供排水區(qū)工程設(shè)施確定后，管理措施是不得當(dāng)，對管好用好供排水有直接影響。在供排水管理中，要適時適量地供排水，恰當(dāng)掌握渠道的輸水流量、行水時間、供排水制度、供排水方法等以提高供排水的利用率。

五、效益

1：社會效益

通過泵站改造、百步鎮(zhèn)提高了灌溉和排洪能力，村鎮(zhèn)農(nóng)田的灌溉標(biāo)準(zhǔn)得到提高。每年的汛期排澇也有了保障，人們的思想情緒有了穩(wěn)定，社會的安定有了保證。促進(jìn)了高標(biāo)準(zhǔn)的效益工程、生態(tài)工程、景觀工程和民心工程。

2經(jīng)濟(jì)效益

百步鎮(zhèn)今年共改造水泵164臺、明渠襯556公里、調(diào)節(jié)皮帶輪159只、分節(jié)制閘1069套，培訓(xùn)泵站技術(shù)人員86人。

通過節(jié)能泵改、使泵站效率從原來的16%上升到54%，每畝節(jié)電35度，按每度0.52元計算，每畝節(jié)能小計18.2元。百步鎮(zhèn)糧食種植面積46000畝計算，全鎮(zhèn)每年增效83.72萬元。