淺丘地區(qū)小型提灌站選泵揚(yáng)程過高的節(jié)能改造

□張?jiān)A/達(dá)州市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究推廣站

淺丘地區(qū)小型提灌站選泵揚(yáng)程過高的節(jié)能改造

□張?jiān)A/達(dá)州市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究推廣站

針對(duì)達(dá)州市開江縣某小型提灌站選泵揚(yáng)程過高的現(xiàn)狀，分析了原因，提出了節(jié)能改造方案，經(jīng)過實(shí)踐證實(shí)，改造方案切實(shí)可行，達(dá)到顯著節(jié)電降耗與節(jié)約資金的目的。

提灌站；選泵；節(jié)能

1 達(dá)州市小型提灌站高能耗的現(xiàn)狀

達(dá)州市地形地貌復(fù)雜，淺丘山區(qū)居多，水低田高，加上干旱頻繁，客觀上要求在發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)施過程中必須大力發(fā)展機(jī)電提灌站，才能有效解決干旱缺水的問題。如在2013年春旱時(shí)60%以上的稻田靠機(jī)電提灌站和流動(dòng)提灌設(shè)備提水栽秧。事實(shí)證明，機(jī)電提灌站已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技園和農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)的重要物質(zhì)技術(shù)手段，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)有效的風(fēng)險(xiǎn)保障措施。發(fā)展機(jī)電提灌站是農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)的必然需要，是達(dá)州市淺丘地區(qū)農(nóng)田水利化的必然選擇，是充分利用江河水資源的有效手段，是解決貧困山區(qū)人民用水困難的有效途徑。因此，達(dá)州市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)高度重視機(jī)電提灌站建設(shè)工作，加快推進(jìn)機(jī)電提灌站的改造與建設(shè)。

2014年4月，達(dá)州市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)專門針對(duì)達(dá)州市區(qū)域范圍內(nèi)的提灌站進(jìn)行了系統(tǒng)全面的調(diào)研，對(duì)所有提灌站進(jìn)行了資料收集。達(dá)州市機(jī)電提灌站經(jīng)過50余年的建設(shè)，現(xiàn)存有提灌站1656座/1816臺(tái)/36242kW，其中電力提灌站1565座/1716臺(tái)/34362kW、柴油機(jī)提灌站91座/100臺(tái)/1880kW，機(jī)電提灌站占提灌機(jī)械總動(dòng)力的27.4%，常年提水灌溉面積3.51萬hm2，占提灌機(jī)械總灌溉面積的37.6%，占稻田面積的20.3%。達(dá)州市機(jī)電提灌站分布如下。

1）按建成時(shí)間分布。1978年以前建成的機(jī)電提灌站有783座，占總座數(shù)的47.3%；1979～1999年建成的有653座，占總座數(shù)的39.4%；2000年至今建成的有220座，占總座數(shù)的13.3%。2000年以后更新改造的機(jī)電提灌站為212座，占1999年以前建成數(shù)的14.8%。

2）按所有制分布。鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）所有機(jī)電提灌站53座，占總座數(shù)的3.2%；村（社區(qū)）所有1588座，占總座數(shù)的95.9%；其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)組織所有15座，占總座數(shù)的0.9%。由此可知，機(jī)電提灌站基本上為農(nóng)村集體所有。

3）按取水水源分布。從江河取水的機(jī)電提灌站有1045座，占總座數(shù)的63.1%；從庫(kù)塘取水的597座，占總座數(shù)的36.1%；從其他水源取水的14座，占總座數(shù)的0.8%。

4）按裝機(jī)功率分布。裝機(jī)功率小于11kW的機(jī)電提灌站有163座，占總座數(shù)的9.9%；裝機(jī)功率11～55kW（含11kW）的有1312座，占總座數(shù)的79.2%；裝機(jī)功率 55～100kW（含55kW）的有161座，占總座數(shù)的9.7%；裝機(jī)功率大于或等于100kW的有20座，占總座數(shù)的1.2%。

5）按設(shè)計(jì)灌面分布。設(shè)計(jì)灌面小于13.33hm2的機(jī)電提灌站有225座，占總座數(shù)的 13.6%；設(shè)計(jì)灌面 13.33～33.33hm2（含13.33hm2）的有853座，占總座數(shù)的51.5%；設(shè)計(jì)灌面33.33～66.67hm2（含33.33hm2）的有449座，占總座數(shù)的27.1%；設(shè)計(jì)灌面66.67～133.33hm2（含66.67hm2）的有116座，占總座數(shù)的7.0%；設(shè)計(jì)灌面大于或等于133.33hm2的有13座，占總座數(shù)的0.8%。

6）按凈揚(yáng)程分布。凈揚(yáng)程小于20m的機(jī)電提灌站有233座，占總座數(shù)的14.1%；凈揚(yáng)程20～50m（含20m）的有943座，占總座數(shù)的56.9%；凈揚(yáng)程50～100m（含50m）的有420座，占總座數(shù)的25.4%；凈揚(yáng)程大于等于100m的有60座，占總座數(shù)的3.6%。

2 小型提灌站高能耗的原因分析

為踐行黨的群眾路線，達(dá)州市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)從2014年2月開始，開展了技術(shù)走基層活動(dòng)，號(hào)召并組織全市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科技人員到基層去為農(nóng)民朋友送技術(shù)，去發(fā)現(xiàn)、解決問題。在技術(shù)走基層活動(dòng)中，發(fā)現(xiàn)達(dá)州市開江縣某蔬菜基地建設(shè)的小型提灌站存在高耗能、不節(jié)約資金等現(xiàn)象，后來發(fā)現(xiàn)在該縣不止1處小型提灌站存在此現(xiàn)象。達(dá)州市開江縣屬于淺丘地區(qū)，大部分地域是小塊平壩，大春生產(chǎn)時(shí)節(jié)插秧或現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技園中的蔬菜與經(jīng)濟(jì)作物種植等都需要小型提灌設(shè)施，小型提灌設(shè)施在開江縣建設(shè)得很多。最為典型的一處蔬菜基地的小型提灌站情況是，需要流量近100m3/h，泵吸程4m，需要高度揚(yáng)程約6.5m，泵出口管路長(zhǎng)度約462m，泵進(jìn)出口管路都是100mm，選配的是18.5kW電機(jī)，型號(hào)是IS100-65-200A型單級(jí)單吸離心泵。該泵設(shè)計(jì)性能參數(shù)為流量95m3/h，揚(yáng)程45m，轉(zhuǎn)速2900r/min，效率75.5%，氣蝕余量3.6m，軸功率15.42kW，電機(jī)功率18.5kW，該小型提灌站連同配電與機(jī)房等在內(nèi)總共花費(fèi)資金約17.3萬元。

經(jīng)過計(jì)算分析，該小型提灌站高能耗的主要原因是估算總揚(yáng)程偏差太大。95m3/h至少需要100mm直徑的輸水管路，管路流速為95/3.6=26.4m3/s，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算，DN100底閥的損失折合直管段長(zhǎng)度約為10m，2個(gè)彎管的損失折合直管段長(zhǎng)度約為5m，泵出口閘閥的損失折合直管段長(zhǎng)度約為1.3m，泵出口止回閥的損失折合直管段長(zhǎng)度約為10m，以上4項(xiàng)的總計(jì)損失折合直管段長(zhǎng)度約為26.3m，所以，該小型提灌站的總損失折 合直管 段長(zhǎng)度約為 462+26.3= 488.3m，輸水管全部采用工程塑料管，損失系數(shù)小，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，損失揚(yáng)程約為管路長(zhǎng)度的3%～4%，總損失按照3.5%總直管長(zhǎng)度來計(jì)算：488.3×0.035≈17.1m，所以需要的總揚(yáng)程理論上為17.1+6.5=23.6m，再放15%左右的余量，就是選泵總揚(yáng)程約為 23.6×1.15= 27.14m。可見，所選泵揚(yáng)程比實(shí)際估算高了65.58%。

泵在抽水時(shí)，管路不僅出口有高射炮出流現(xiàn)象，而且造成了能耗損失，應(yīng)該改成淹沒出流才妥當(dāng)。

3 小型提灌站節(jié)能改造方案

針對(duì)上面所敘述的小型提灌站高能耗現(xiàn)狀與原因分析，通過對(duì)總揚(yáng)程的相對(duì)準(zhǔn)確的估算，在量大面廣使用的單級(jí)單吸清水離心泵樣本中查找，選用IS100-80-160A型泵比較適宜，該泵性能參數(shù)為：流量93m3/h，揚(yáng)程28m，效率 77.5%，氣蝕余量 4m，軸功率9.15kW，電機(jī)功率11kW。

改造前后泵性能參數(shù)對(duì)比見表1。

改造前后泵經(jīng)濟(jì)價(jià)值對(duì)比見表2。

4 小型提灌站節(jié)能改造效果

改造用泵IS100-80-160A效率高達(dá)77.5%，原來改造前用泵IS100-65-200A效率為75.5%，改造用泵效率高2%，其節(jié)電效果計(jì)算如下：在改造用泵效率77.5%時(shí)，泵軸功率：93×28/（3.6×102× 0.775）=9.15kW，原來改造前用泵效率75.5%時(shí)，泵軸功率：95×45/（3.6×102× 0.755） =15.42kW， 軸 功 率 相 差15.4-9.15=6.27kW，若按一年連續(xù)運(yùn)行使用來計(jì)算的話，單臺(tái)套可節(jié)約用電：6.27×24×365=54925.20度/年，若以達(dá)州市年套改造100臺(tái)計(jì)算，就可節(jié)約用電：54925.20×100=5492520度/年，工業(yè)用電按照0.7元計(jì)算，連續(xù)運(yùn)行1年節(jié)約電費(fèi)達(dá)：5492520×0.7=3844764元（384.48萬元），社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

改造后的泵機(jī)組不但節(jié)能效果顯著，也比較節(jié)約資金；不但泵機(jī)組價(jià)格低，相應(yīng)的配電系統(tǒng)也可以配小一些。改造后的泵機(jī)組及配電系統(tǒng)設(shè)施價(jià)格約為原來的80%左右。

5 全面系統(tǒng)調(diào)研改造小型提灌站達(dá)到節(jié)資節(jié)能社會(huì)效果

2014年5月，達(dá)州市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)專門針對(duì)達(dá)州市區(qū)域范圍內(nèi)約70%的配套動(dòng)力在11～55kW、揚(yáng)程在20～50m的小型提灌站典型高耗能、不節(jié)約資金的現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)全面調(diào)研分析，提出了專門針對(duì)類似的小型提灌站的節(jié)能節(jié)資改造方案。之后，專門對(duì)達(dá)州市主要提灌站提出了全面的節(jié)資節(jié)能和設(shè)備更新改造方案，并不斷取得社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。在新建設(shè)小型提灌站中，也切實(shí)做到將建設(shè)節(jié)資節(jié)能型提灌站作為主要目標(biāo)。

表1 改造前后泵性能對(duì)比

表2 改造前后泵經(jīng)濟(jì)價(jià)值對(duì)比表

S274

B

2095-3615（2015）06-0034-02