探討取水泵站的節(jié)能改造與優(yōu)化設(shè)計(jì)

郭紅生馬華明/.寧夏固海揚(yáng)水管理處泉眼山泵站 .寧夏水利電力工程學(xué)校

探討取水泵站的節(jié)能改造與優(yōu)化設(shè)計(jì)

郭紅生1馬華明2/1.寧夏固海揚(yáng)水管理處泉眼山泵站 2.寧夏水利電力工程學(xué)校

隨著我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，我國的水利工程建設(shè)取得了前所未有的成就，為人們的生產(chǎn)與生活提供了極大的便利。目前，我國已經(jīng)成立了多個取水泵站，為水利工程的正常運(yùn)行提供了必要的保障。然而，我國當(dāng)前的取水泵站在設(shè)計(jì)方面還存在一些問題，影響了取水泵站職能的有效發(fā)揮。本文將對取水泵站的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行深入分析，對取水泵站的節(jié)能改造以及優(yōu)化設(shè)計(jì)提出自己的見解，為水利工程的管理提供一個參考與借鑒。

取水泵站；節(jié)能改造；優(yōu)化設(shè)計(jì)；改進(jìn)策略

改革開放以來，我國的水利工程建設(shè)得到了不斷的發(fā)展，對水利工程的管理也實(shí)現(xiàn)了一系列的變革。所謂的取水泵站，也可稱之為水源泵房，就是將水井、出水閘門井等進(jìn)行合建或者分建，這種措施有利于實(shí)現(xiàn)水泵在枯水位時有效吸水，又能夠避免洪水位時被淹沒，具有一定的優(yōu)越性。取水泵站的設(shè)計(jì)思路影響著取水泵站職能的發(fā)揮，因此，必須對取水泵站進(jìn)行科學(xué)、合理的優(yōu)化，并增強(qiáng)其節(jié)能功能，滿足當(dāng)前社會的發(fā)展需求。

1.取水泵站設(shè)計(jì)中存在的問題

從我國目前取水泵站的運(yùn)行情況來看，其設(shè)計(jì)思路還存在一些不合理的因素。一般情況下，在對取水泵站的水泵進(jìn)行設(shè)計(jì)與選擇的時候，往往考慮的是凈水構(gòu)筑物的用水量，將每天可能使用的最高水量進(jìn)行綜合分析，作為取水泵站設(shè)計(jì)的一個重要參考依據(jù)。然而，在實(shí)際運(yùn)用中，則是以枯水位的標(biāo)準(zhǔn)高差作為水流量的統(tǒng)一衡量標(biāo)準(zhǔn)。我國的氣候變化十分明顯，在取水泵站的實(shí)際運(yùn)行過程中，季節(jié)以及氣候的變化都會不同程度的影響到水源水位的變化，而且還會伴隨著相應(yīng)供水量的變化，然而這種變化具體到每一天，就表現(xiàn)的不是那么明顯。而且，根據(jù)我國的氣候變化情況，一般7～9月份是水量作為豐富的時期，這個時期對水的需求量更大，生產(chǎn)生活用水、城市綠化用水以及工業(yè)用水需求達(dá)到了一個巔峰，因此，夏季也是供水量最大的一個時期。冬季則與其相反，這在一定程度上證明了最大供水量與最酷水位是不可能在同一時期出現(xiàn)的。另外，泵站的頭部水位相對來說比較穩(wěn)定，而實(shí)際河水的水位往往比設(shè)計(jì)的水位要高出許多，這造成了水泵工作效率的低下，同時，這也是取水泵站設(shè)計(jì)不合理的部分。

2.取水泵站的工作效率降低

我國的取水泵站大多數(shù)的水泵已經(jīng)具有了一定的使用年限，而且經(jīng)過長期的水流沖擊，水泵的內(nèi)壁以及葉輪過水面功能逐漸退化，變得起伏不平，這在一定程度上增大了水泵內(nèi)流道的摩擦力，影響了水流的通暢度。另一方面，由于水泵的老化，在水泵的內(nèi)側(cè)部位會形成許多垢瘤，水泵的容積本身就有現(xiàn)，再加上垢瘤的作用，使水泵容積更小，所能達(dá)到的取水量難以得到保障，并且還會加快水頭的損壞，降低了取水泵站的整體工作效率。

3. 取水泵站的節(jié)能改造

當(dāng)前，我國提出了科學(xué)發(fā)展觀的發(fā)展戰(zhàn)略，為了全面貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，實(shí)現(xiàn)水利工程的可持續(xù)發(fā)展，就必須對取水泵站進(jìn)行節(jié)能改造，這是水利工程管理的一個重要方向。對取水泵站的節(jié)能改造目前主要有水泵運(yùn)行工況點(diǎn)的改變以及水泵特性曲線的改變兩種方法。

4.對水泵運(yùn)行轉(zhuǎn)速的改變

根據(jù)當(dāng)前的已建好的水泵站的實(shí)際運(yùn)行情況，我們有必要對水泵站進(jìn)行有效的節(jié)能改造。首先目前的水泵站對資源的需求量比較大，這在一定程度上會造成資源過度浪費(fèi)。而且在具體的工作中，水泵遠(yuǎn)多于實(shí)際的需要。鑒于這種嚴(yán)重的資源浪費(fèi)行為，必須采取合理、有效的措施對水泵站實(shí)施節(jié)能改造，對于已經(jīng)建成的水泵，想使其實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的提升是有一定難度的，我們可以從改變水泵運(yùn)行工況點(diǎn)著手，使其實(shí)現(xiàn)由低效區(qū)向高效區(qū)的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而達(dá)到水泵的節(jié)能改造目標(biāo)。作為水泵站運(yùn)行過程中的重要環(huán)節(jié)，工況點(diǎn)的工作效率影響著整個水泵站的運(yùn)行效率。對水泵工況點(diǎn)的改變并不是一蹴而就的，它需要對水泵以及管路的特性曲線進(jìn)行科學(xué)的改變，它能夠保障水泵工況點(diǎn)改變的順利進(jìn)行。而要想使水泵的特性曲線實(shí)現(xiàn)改變，一般是采用改變轉(zhuǎn)速與切削葉輪這兩種方法。一旦水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度得到了提升，那么運(yùn)行曲線也會相應(yīng)的變化。出水壓力與管網(wǎng)實(shí)際所需一旦能夠達(dá)到一致，便可以有效地實(shí)現(xiàn)水泵的節(jié)能目標(biāo)。水泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度的變化將改變工況點(diǎn)的位置，那么水泵的水流量也會隨之變化，不僅能夠在一定程度上減小壓力損失，而且可以有效提升水泵的工作效率。水泵的運(yùn)行速度與水流量的需求能夠基本達(dá)到一致，起到了水泵的節(jié)能效果。

5. 對水泵切削葉輪的改變

除了上述講到的水泵運(yùn)行速度改變的方法，對水泵切削葉輪的改變也能夠有效達(dá)到水泵的節(jié)能目標(biāo)。切削葉輪通俗來說就是變徑，針對水泵運(yùn)行所需的基本參數(shù)對不相適應(yīng)的水泵葉輪外徑采取切削手法，使水泵的運(yùn)行狀態(tài)與性質(zhì)發(fā)生明顯的變化，運(yùn)轉(zhuǎn)速度得到高效的提升，實(shí)現(xiàn)水泵的節(jié)能目標(biāo)。這種方法也是通過改變水泵工況點(diǎn)的位置來實(shí)現(xiàn)水泵流量的變化的。在無壓力的狀態(tài)下提升了水泵的整體運(yùn)行效率。目前，我國的已建成的水泵站主要是通過這兩種方法來實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的。新時期，我國的科學(xué)技術(shù)得到了充分的發(fā)展，變頻技術(shù)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，它同樣適用于對水泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度的改變。然而，這種設(shè)備成本較高，且需要大量的資金投入。因此，對切削葉輪的改變在水泵的節(jié)能設(shè)計(jì)中得到了充分的應(yīng)用，只要保證其轉(zhuǎn)速不低于范圍的最低值，便能夠達(dá)到良好的節(jié)能效果。

6.取水泵站的優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于我國的季節(jié)差異比較大，對水泵站的設(shè)計(jì)需要考慮多種不同的因素。首先對于水源水位和供水量變化范圍比較穩(wěn)定的取水泵站，揚(yáng)程坐標(biāo)點(diǎn)與所需要的水流量處于不斷的動態(tài)變化。在季節(jié)氣候出現(xiàn)明顯變化的條件下，用水量需求的增多與凈揚(yáng)程的減少保持一致，那么坐標(biāo)點(diǎn)將會順直線DE下的DFE弧線進(jìn)行移動，且該弧線與其所對應(yīng)的直線的縱軸的最大差就出現(xiàn)在平均流量與水位處。另外，在水泵的實(shí)際工作中，常常會出現(xiàn)高效去單臺水泵不能有效覆蓋流量與揚(yáng)程范圍變化的現(xiàn)象，我們可以將水泵實(shí)現(xiàn)聯(lián)合，達(dá)到水泵正常工作的目的。如圖2所示，這是水泵聯(lián)合工作呈現(xiàn)出的特性曲線，水泵在并聯(lián)工作的條件下，高效區(qū)的揚(yáng)程沒有出現(xiàn)變化，當(dāng)水泵的流量范圍出現(xiàn)增大時，曲線Q-H將會逐漸趨于平緩。在一些水量變化幅度比較明顯的地區(qū)，可以采用這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)。如果是高效區(qū)的流量不變，揚(yáng)程范圍出現(xiàn)了變化，那么曲線Q-H將會趨于陡峭的趨勢，這可以適用于水位變化比較頻繁的場地，具有一定的優(yōu)越性。

7.結(jié)束語

我國當(dāng)前的大多數(shù)水泵站，并沒有做到節(jié)能減排，這在一定程度上造成了資源的過度消耗與浪費(fèi)，違背了可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展戰(zhàn)略。水泵站的施工與設(shè)計(jì)會存在一些偏差，這是由多方面因素共同造成的。因此，在水泵站建設(shè)之前，就應(yīng)對其進(jìn)行充分的考察與評估，盡量將誤差降到最低，將節(jié)能理念充分融入到水泵站的建設(shè)中，不斷優(yōu)化水泵站的設(shè)計(jì)，促進(jìn)水泵站職能的有效發(fā)揮。

[1]劉崇偉.取水泵站的優(yōu)化設(shè)計(jì)與節(jié)能改造[J].城市建設(shè)理論研究：電子版, 2014.17.889.

[2]石浩志,朱效娟,戴如飛.取水泵站的優(yōu)化設(shè)計(jì)與節(jié)能改造[J].科技資訊,2012,36∶38-39.

[3]任建民. 取水泵站節(jié)能降耗改造實(shí)踐[J]. 供水技術(shù),2013,04∶39-42.

[4]李瀛濤, 趙桂芳, 林志偉. 電廠取水泵站建筑方案優(yōu)化設(shè)計(jì)探討[J]. 山西建筑, 2014.06.013.