小型泵站電力損耗與有效利用的對(duì)策

張燕

【摘要】小型泵站節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)的研究和利用對(duì)于小型灌排泵站降低電力損耗、提高電力的有效利用具有重要的理論指導(dǎo)和現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)也是低碳經(jīng)濟(jì)的必然要求。研究過(guò)程基于不同類型小型泵站的機(jī)電設(shè)備、泵裝置以及泵站管理等總體狀況進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上，研究并總結(jié)了小型泵站系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的基本對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】小型泵站；電力損耗；節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用對(duì)策

小型灌排泵站是改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、保證國(guó)家糧食安全的重要基礎(chǔ)設(shè)施。截至2013年底，我國(guó)有各類灌排泵站有五十多萬(wàn)座，灌排動(dòng)力總量占農(nóng)用總動(dòng)力的將近四分之一，這些小型泵站的運(yùn)行效率一般在40%—48%，與國(guó)際先進(jìn)水平具有較大差距，節(jié)能潛力巨大[1]。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和居民生活水平的提高，我國(guó)的能源消耗量不斷攀升，能源缺口不斷擴(kuò)大，因此節(jié)能降耗已經(jīng)成為關(guān)乎我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的極為緊迫的戰(zhàn)略性任務(wù)。在這一背景下，對(duì)小型泵站的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究，降低電力損耗、提高電力利用率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.小型泵站電力損耗較高的主要原因

1.1泵站設(shè)備性能低 目前我國(guó)的有許多上世紀(jì)六十至八十年代建設(shè)的小型泵站，限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平，水泵的制造質(zhì)量較差，甚至部分水泵及配套設(shè)備不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因此這些泵站的能耗大效率低，需設(shè)備更新和節(jié)能改造。

1.2水泵的選型、配套不合理 由于當(dāng)時(shí)水泵的品類不全，泵站只能選用相近的型號(hào)，致使實(shí)際揚(yáng)程與水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程有較大差距；此外由于觀念問(wèn)題在設(shè)計(jì)選型時(shí)隨意加大揚(yáng)程的現(xiàn)象也是造成機(jī)電設(shè)備配套不合理，機(jī)組損耗較大的主要原因之一。

1.3水泵空蝕、磨損嚴(yán)重 由于水泵選型不合理，造成水泵的汽蝕嚴(yán)重，并與由此造成的震動(dòng)形成惡性循環(huán)，造成泵站效率下降嚴(yán)重。水泵的空蝕部位主要是葉片、葉輪室和導(dǎo)葉進(jìn)口端，并由此造成工作性能下降。

1.4進(jìn)、出水設(shè)施結(jié)構(gòu)不合理 由于部分渠道使用年限較長(zhǎng)，淤積嚴(yán)重，攔污設(shè)施不全，造成葉輪被纏或打傷的情況時(shí)有發(fā)生。部分泵站進(jìn)、出水池設(shè)計(jì)不合理，進(jìn)水池伴有漩渦、振動(dòng)現(xiàn)象，出水池水頭壅高，這些現(xiàn)象都會(huì)造成泵站的高能耗、低效率。

1.5泵站的建筑、機(jī)電設(shè)備老化嚴(yán)重 輸水設(shè)施由于年久失修造成滲漏嚴(yán)重、輸水效率下降，間接降低了電力效率；此外部分泵站的變壓器及輸電線路老化，不僅造成機(jī)電設(shè)備的功率因數(shù)過(guò)低，同時(shí)還有巨大的安全隱患。

1.6缺少系統(tǒng)節(jié)能改造的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)支撐 小型泵站的節(jié)能改造具有本身的特殊性，需要進(jìn)行專門的理論與技術(shù)研究來(lái)進(jìn)行技術(shù)支持，但是這方面的人力、物力投入仍然不足，因此也限制了對(duì)小型泵站節(jié)能改造的效能發(fā)揮，改造方案往往達(dá)不到優(yōu)化設(shè)計(jì)要求，改造效果不理想。

2.小型泵站降低電力損耗的對(duì)策

2.1泵系統(tǒng)節(jié)能分析

泵系統(tǒng)是小型泵站的核心部分，是實(shí)現(xiàn)泵站節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。泵系統(tǒng)主要由電機(jī)、傳動(dòng)裝置、水泵和管道系統(tǒng)組成，其主要影響因素有水泵選型、電動(dòng)機(jī)的選型與配套、傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)型式、管路形式與選型、泵系統(tǒng)運(yùn)行工況調(diào)節(jié)等[2]。

2.1.1合理選型 進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的合理選型，是泵系統(tǒng)進(jìn)行高效運(yùn)行的必要前提。（1）水泵選型要以水粟在高效區(qū)運(yùn)行為原則，對(duì)于待改泵站，需要對(duì)泵站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，根據(jù)水泵性能曲線及配套管路系統(tǒng)特性曲線核對(duì)否選型合理，對(duì)于選型不合理的泵系統(tǒng)，需要選擇高效新泵型；（2）對(duì)于電機(jī)選型來(lái)說(shuō)應(yīng)該大力推廣高效區(qū)、范圍寬、功率等級(jí)多的Y和YX系列高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)，大幅提高電動(dòng)機(jī)的電能利用率；（3）為降低皮帶傳動(dòng)中的功率損耗，提高傳動(dòng)效率，應(yīng)調(diào)節(jié)好皮帶的張力，減小皮帶滑移率；（4）由于出水管路出口的水頭損失與出口流速的平方成正比，在出水管路末端加裝，擴(kuò)散管能有效降低出口流速，減少出口水頭損失；（5）根據(jù)泵站使用周期內(nèi)管路成本費(fèi)用、生產(chǎn)費(fèi)以及年耗電費(fèi)最省為原則選擇相應(yīng)經(jīng)濟(jì)管徑[3]。

2.1.2泵系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

（1）變角經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)于葉片可調(diào)的泵型，在泵站揚(yáng)程變化較大或?qū)嶋H抽排流量不能滿足實(shí)際要求的情況下，可通過(guò)對(duì)葉片角度的調(diào)節(jié)，提供泵裝置效率。此外大力推廣軸流泵整體吊裝技術(shù)，以根據(jù)灌排水位的變化及時(shí)改變?nèi)~片安裝角度，從根本上改變半調(diào)節(jié)泵難以調(diào)節(jié)的現(xiàn)狀；（2）變速經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)于皮帶傳動(dòng)泵站或應(yīng)用其它調(diào)速系統(tǒng)的泵裝置，在需要短期內(nèi)增大排流量或揚(yáng)程變幅較大的情況下，可通過(guò)改變水泵轉(zhuǎn)速的方法對(duì)泵裝置工況點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證其在較高的效率下運(yùn)行；（3）變徑經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)于水泵實(shí)際揚(yáng)程偏離額定揚(yáng)程較大的離心泵，可以車削葉輪外徑改變水泵的性能，利用變徑調(diào)節(jié)的方法改變泵裝置工況點(diǎn)，調(diào)節(jié)泵裝置在高效區(qū)運(yùn)行達(dá)到節(jié)能效果。

2.1.3水泵葉片間隙的調(diào)整

水泵在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，常由于各種因素影響導(dǎo)致水泵葉片間隙遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)間隙，從而引起水泵性能下降，增加電能損耗。為此，需要采用葉片外緣正面修圓角、葉片外緣加肋等措施，改善葉輪能量特性。

2.1.4水泵堵塞污物的清理

由于攔污設(shè)施不健全或清污不及時(shí)等問(wèn)題，致使泵內(nèi)被大量污物堵塞，會(huì)導(dǎo)致機(jī)組出水不足、汽燭加劇、能耗加大、甚至葉輪被打斷等問(wèn)題。因此需要選擇合理的攔污、清污措施，防止水泵被污物堵塞，減輕或防止葉片汽燭、提高水泵效率和機(jī)組安全性能。

2.2泵站進(jìn)出水建筑物節(jié)能措施

2.2.1前池與進(jìn)水池節(jié)能

（1）前池節(jié)能。前池的水流狀態(tài)對(duì)水泵性能和泵站能耗的影響很大。因此在前池設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該做到均勻前池流速分布，采取必要的技術(shù)措施消除死水區(qū)、回流區(qū)及漩禍，通過(guò)改善進(jìn)水流態(tài)來(lái)降低前池能耗；（2）進(jìn)水池節(jié)能。進(jìn)水池設(shè)計(jì)不合理不僅會(huì)增加進(jìn)水池水力損失，還容易誘發(fā)環(huán)流、漩禍、附壁窩，并進(jìn)一步引發(fā)機(jī)組震動(dòng)和噪音，造成水泵效率下降。進(jìn)水池節(jié)能主要從進(jìn)水池形狀及參數(shù)選擇和進(jìn)水池整流三個(gè)方面入手。

2.2.2出水池節(jié)能

（1）出水管下沿至出水池池底高度宜取0.4m-0.5m，這不僅能保證出水池的水力性能，又可防止泥沙淤積管口；（2）出水管傾斜角應(yīng)設(shè)置在0-20°范圍內(nèi)，以保證出水池內(nèi)流態(tài)平穩(wěn)，減小水力損失；（3）正向出水池池寬和側(cè)向出水池池寬也是影響出水池水力性能最為關(guān)鍵因素之一，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，合理設(shè)置。

3.結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)大量小型泵站系統(tǒng)能耗和效率進(jìn)行分析研究，首先得到了影響小型泵站能耗和效率的關(guān)鍵因素，并對(duì)造成我國(guó)小型泵站能耗居高不下的主要原因進(jìn)行了分析，得出要提高小型泵站的節(jié)能降耗水平，必須依靠先進(jìn)的節(jié)能降耗新技術(shù)，并積極挖掘小型泵站系統(tǒng)每一個(gè)組成部分的節(jié)能潛力，并重點(diǎn)做好對(duì)節(jié)能潛力較大的環(huán)節(jié)的節(jié)能改造力度的結(jié)論。最后在上述分析的基礎(chǔ)上總結(jié)了小型泵站站節(jié)能的具體對(duì)策。結(jié)論對(duì)于指導(dǎo)小型泵站進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)粟站節(jié)能降耗，保證小型粟站高效、安全、可靠運(yùn)行具有重要的實(shí)際價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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