太陽能光伏提灌站水泵選型設(shè)計(jì)與應(yīng)用

□肖 波

太陽能光伏提灌站水泵選型設(shè)計(jì)與應(yīng)用

□肖 波

本文通過對(duì)達(dá)州市達(dá)川區(qū)亭子鎮(zhèn)魏家洞太陽能提灌站機(jī)組選型與安裝方式的探究，介紹了目前太陽能提灌站常用的二類水泵及優(yōu)缺點(diǎn)，分析了離心式光伏水泵和容積式光伏水泵在具體工程環(huán)境中的特點(diǎn)和安裝方式，確定了本項(xiàng)目的水泵型式和安裝方式。

太陽能提灌；水泵；選型

1 概述

達(dá)州市達(dá)州區(qū)亭子鎮(zhèn)魏家洞太陽能提灌站位于四川省達(dá)州市達(dá)川區(qū)亭子鎮(zhèn)，其灌區(qū)覆蓋亭子鎮(zhèn)青云村和大風(fēng)鄉(xiāng)明江村的7個(gè)社，控灌面積83.33hm2，受益農(nóng)戶580戶，人口1830人。該站設(shè)計(jì)要求凈揚(yáng)程為H=102.5m，流量為Q=50m3/h。

2 提灌泵站水泵機(jī)組類型的選型設(shè)計(jì)

2.1 太陽能提灌站常用機(jī)組類型及特點(diǎn)

太陽能提灌泵站的常用水泵主要有2類：一是容積式光伏泵，其流量較小、揚(yáng)程較大且單機(jī)功率不大，能隨著光照強(qiáng)度的變化調(diào)整其運(yùn)行頻率，在保證足夠揚(yáng)程的前提下通過流量的變化來適應(yīng)輸入功率的變化；該類水泵的主要缺點(diǎn)是吸程不大、泵型少選型受限、對(duì)水源清潔度要求較高，工作時(shí)震動(dòng)及噪聲較大。二是離心式光伏水泵，其流量、揚(yáng)程及單機(jī)功率覆蓋范圍較大，選型容易；對(duì)水源清潔度要求較容積光伏泵寬松很多，工作時(shí)的震動(dòng)及噪聲也遠(yuǎn)較容積式光伏泵低；此類泵在光伏應(yīng)用上的主要缺點(diǎn)是對(duì)光照強(qiáng)度變化較為敏感，可有效利用的光照時(shí)間遠(yuǎn)低于容積泵。

2.2 本提灌站水泵機(jī)組的選擇確定

本提灌站建站處水源明月江水位變幅約5m，故泵房修建地點(diǎn)選擇為距江邊約12m，且高于最低水位約5.5m的位置。根據(jù)該條件，本站水泵機(jī)組選擇方式如下。

方式1：小揚(yáng)程離心式潛水泵安裝于江中取水，采用輸水至泵房，再由泵房?jī)?nèi)的容積式光伏泵接力輸送到出水口的提水方式。因該方式主泵為容積泵，對(duì)光照強(qiáng)度變化的適應(yīng)性較強(qiáng)，故選型難度較低。

方式2：選擇揚(yáng)程足夠的離心式潛水泵安裝于江中取水，采用直接輸送到出水口的提水方式。因該方式主泵為離心泵，對(duì)光照強(qiáng)度變化的適應(yīng)性較低，故對(duì)水泵型號(hào)及臺(tái)數(shù)選擇有一定難度。

綜上所述，由于選定的建站處附近有不少民居，容積泵工作時(shí)產(chǎn)生的巨大震動(dòng)和噪聲對(duì)周邊居民的生活影響較大，故最終選擇了方式2。經(jīng)流量、揚(yáng)程及管損的綜合計(jì)算，要滿足設(shè)計(jì)所需的流量和揚(yáng)程，考慮到陽光變化對(duì)流量和揚(yáng)程的影響，提高了泵參數(shù)的富裕量，該站水泵機(jī)組應(yīng)達(dá)到的流量、揚(yáng)程性能參數(shù)為：Q=50m3/h，H=134m。

綜合對(duì)比多種型號(hào)的離心式光伏潛水泵后，考慮到盡量利用太陽光照、運(yùn)行條件、檢修條件和安裝方式，選擇采用1臺(tái)小功率離心式光伏潛水泵與1臺(tái)功率略大的離心式光伏潛水泵并聯(lián)運(yùn)行的提水方式。選用的機(jī)組型號(hào)及參數(shù)如下。

小功率泵：PVPC11-152-15（選用 點(diǎn) 參 數(shù) Q=16m3/h， H=135m，n=2900r/min，P=11kW）

大功率泵：PVP C18.5-156-28（選用點(diǎn)參數(shù)Q=34m3/h，H=135m，n=2900r/min，P=18.5kW）

光照強(qiáng)度好時(shí)，二泵并聯(lián)同時(shí)全速運(yùn)行；光照強(qiáng)度一般時(shí)，大功率泵單泵全速運(yùn)行；光照強(qiáng)度較差時(shí)，小功率泵單泵全速運(yùn)行。單泵運(yùn)行時(shí)因流量變小而管損也降低，可以允許水泵工作揚(yáng)程在一定程度下降（即允許水泵運(yùn)行頻率在一定程度降低）。通過這幾種運(yùn)行方式，可以讓水泵機(jī)組最大程度上適應(yīng)因光照強(qiáng)度變化而引起的輸入功率變化。

3 提灌站水泵機(jī)組安裝方式的選擇

3.1 潛水泵目前的常用安裝方式

潛水泵常用安裝方式主要有3種：一是在水源處建進(jìn)水池，將潛水泵直接安裝在進(jìn)水池內(nèi)取水；二是采用真空集成裝置，潛水泵安裝在該裝置內(nèi)，而該裝置既可安裝于進(jìn)水池內(nèi)，也可安裝在距水源不遠(yuǎn)且高差不大于4m的岸坡處；三是在取水處傾斜設(shè)置引水鋼筒，將潛水泵用滑撬下放至鋼筒底部（保證潛水泵進(jìn)水口在最低水位以下0.3m）安裝固定。

3.2 本提灌站水泵機(jī)組安裝方式的選擇確定

綜上所述，第三種方式安裝雖較第一、二種難度要大，但因引水鋼筒的出口，可以延長(zhǎng)到最高水位之上，故無論枯水期還是豐水期時(shí)，水泵機(jī)組的維修、拆卸都可以正常進(jìn)行。

綜合考慮到水泵機(jī)組的安裝、維修及拆卸方面事宜，本站選擇第三種安裝方式，即：在江邊傾斜設(shè)置2根9m長(zhǎng)的φ219×8的引水鋼筒，2臺(tái)潛水泵分別用滑撬下至鋼筒底部（保證潛水泵進(jìn)水口在最低水位以下0.3m）安裝固定。

4 結(jié)束語

達(dá)州市達(dá)川區(qū)亭子鎮(zhèn)魏家洞太陽能提灌站機(jī)組選型及安裝應(yīng)用方式選擇構(gòu)思新穎，技術(shù)可靠、先進(jìn)可行，在類似的機(jī)電提灌站和太陽能提灌站上的應(yīng)用試點(diǎn)表明，該類提灌泵站裝置效率較高，安裝維修運(yùn)行管理方便，該泵站的選型及安裝應(yīng)用方式適合在光照條件好、裝機(jī)功率不大、水源水位變幅較大且距泵房有一定距離的太陽能提灌泵站工程中推廣應(yīng)用。

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[3]阮紅麗,李光輝等．太陽能節(jié)水灌溉實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J]．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2015(1)．

S275．1

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2095-3615（2015）05-0047-02