風(fēng)能提灌站的構(gòu)成及其應(yīng)用

□蔣輝霞　楊建國　李丹丹　陳　立/四川省農(nóng)業(yè)機械研究設(shè)計院

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風(fēng)能提灌站的構(gòu)成及其應(yīng)用

□蔣輝霞楊建國李丹丹陳立/四川省農(nóng)業(yè)機械研究設(shè)計院

摘要：本文介紹了風(fēng)能提灌站的抽水原理和構(gòu)成，針對應(yīng)用實例進行了分析，以期為風(fēng)能提灌站的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)能提灌站；構(gòu)成；應(yīng)用

風(fēng)能是以空氣流做功，清潔、安全、可再生的綠色能源。風(fēng)能的開發(fā)和利用對環(huán)境無污染，對生態(tài)無破壞，環(huán)保效益和生態(tài)效益良好，對于人類社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?，F(xiàn)今調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、減少溫室氣體排放、緩解環(huán)境污染、加強能源安全已成為國內(nèi)外關(guān)注的熱點。我國對可再生能源的利用，特別是對風(fēng)能的開發(fā)和利用給予了高度重視，僅2015年上半年，全國風(fēng)電新增并網(wǎng)容量達916萬kW。根據(jù)國家能源戰(zhàn)略中鼓勵發(fā)展新能源的政策，風(fēng)能資源非常豐富的地區(qū)，可以利用風(fēng)能建設(shè)相關(guān)工程。

據(jù)統(tǒng)計，目前全國小型固定式提灌站的裝機容量已經(jīng)超過4 000萬kW，其中，20%以上可以采用新能源進行提灌。在風(fēng)力資源豐富的地方，采用風(fēng)能提灌站是新能源技術(shù)發(fā)展的探索，可有效解決電力缺乏地區(qū)人畜飲水困難及灌溉用水不足的問題，并起到一定的示范推廣作用，有利于建設(shè)節(jié)水型農(nóng)業(yè)。近年，繼涼山州寧南縣紅星鄉(xiāng)前衛(wèi)村建成了四川省首臺風(fēng)能提灌站，為當(dāng)?shù)爻^66.67 hm2烤煙大田移栽解決了灌水難題后，德昌、冕寧等縣先后修建了4座風(fēng)能提灌站，風(fēng)能的開發(fā)利用已逐漸成為新能源開發(fā)的熱點。

1　風(fēng)能提灌站抽水原理及構(gòu)成

1.1風(fēng)能提灌站抽水原理

工作狀態(tài)下，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，帶動水泵抽水工作，直接將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機械能進行抽水。風(fēng)輪中心的轂與風(fēng)車齒輪箱的風(fēng)輪主軸連接，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)帶動風(fēng)輪軸轉(zhuǎn)動；同時，由巴氏合金制成的軸承支撐兩個驅(qū)動齒輪，這兩個齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動大齒輪，進而帶動輪臂上下移動，輪臂帶動導(dǎo)輪及與導(dǎo)輪軸上連接的所有部件上下移動，這樣就完成了一次抽水周期。輪臂在沖程頂部，導(dǎo)輪使泵桿和沖程保持直線運動。大齒輪和輪臂可以形成兩種沖程——長沖程和短沖程。長沖程較常見，短沖程適用于微風(fēng)和揚程較高等特殊情況。

1.2風(fēng)能提灌站構(gòu)成

風(fēng)能提灌站主要由風(fēng)車抽水機組、風(fēng)車抽水機組附屬設(shè)施、水工建筑物組成。風(fēng)車抽水機組包含水泵、風(fēng)車、傳動機構(gòu)、控制機構(gòu)、風(fēng)力機塔架等。風(fēng)車抽水機組附屬設(shè)施包含輸水管道、管件、配套閥門、防護網(wǎng)等。水工建筑物包含風(fēng)車及水泵基礎(chǔ)平臺、進水池、高位蓄水池、鎮(zhèn)墩及支墩等。

1.3風(fēng)能提灌站特點

風(fēng)車可以離開水源，避開障礙物，安裝在山頂高坡等風(fēng)源條件比較好的地方，適應(yīng)地形的能力較強。

可充分利用風(fēng)力資源，不耗費油、電等常規(guī)能源，避免了傳統(tǒng)能源消耗對環(huán)境造成的污染和影響，使水利工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護有機結(jié)合，經(jīng)濟環(huán)保；在有效灌溉農(nóng)田、發(fā)揮用水保障作用的同時，也成為亮麗的水利景觀，取得了明顯的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

2　風(fēng)能提灌站工程應(yīng)用實例

2.1基本概況

項目區(qū)位于涼山州寧南縣華彈鎮(zhèn)銅廠村，項目所在地干濕季分明，年降水量970 mm，風(fēng)能資源豐富。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蟛块T提供的逐日風(fēng)速統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，當(dāng)?shù)?1月至次年3月，月平均風(fēng)速為2.5 m/s，最大風(fēng)速達11.1 m/s，能滿足建設(shè)風(fēng)能提灌站的要求。

根據(jù)現(xiàn)場勘測，提灌站水源來自七零水庫大堰，經(jīng)風(fēng)車抽水機組提水后，輸送至高位蓄水池，配置風(fēng)車抽水機組2臺和水工建筑物。主要包括風(fēng)車及水泵基礎(chǔ)平臺、進水池、出水池等土建工程和風(fēng)車抽水機組及其附屬設(shè)備等。

2.2風(fēng)能提灌站系統(tǒng)

提灌站基本參數(shù)：高程①一級站設(shè)計取水位為-1.00 m；②一級站水泵基礎(chǔ)高程為±0.00 m；③一級站出水池水位（二級站設(shè)計取水位）為+39.0 m；④二級站水泵基礎(chǔ)高程為+40.0 m；⑤二級站出水池水位為+84.0 m。凈揚程為85 m，設(shè)計流量為7～8.5 m3/h，裝機2臺。

經(jīng)綜合考慮工程的用途、風(fēng)資源條件、提水的流量及揚程、布置便利與否等因素，選擇如下風(fēng)車抽水機組。

寧南縣華彈鎮(zhèn)銅廠村風(fēng)能提灌站（一級站）：直徑6 m的風(fēng)車1臺，水泵揚程50 m，流量7.0～8.5 m3/h。

寧南縣華彈鎮(zhèn)銅廠村風(fēng)能提灌站（二級站）：直徑6 m的風(fēng)車1臺，水泵揚程50 m，流量7.0～8.5 m3/h。

風(fēng)能提灌站的風(fēng)車抽水機組布置在風(fēng)車及水泵基礎(chǔ)平臺上，風(fēng)車及水泵基礎(chǔ)平臺四周設(shè)磚砌圍墻。水泵出水管橫向布置，為直進直出布置形式，管路經(jīng)過鎮(zhèn)墩，沿地形鋪設(shè)至高位蓄水池。

2.3風(fēng)能提灌站的自動化措施

通過科學(xué)設(shè)計，該風(fēng)能提灌站的風(fēng)輪彎曲度按嚴(yán)格度數(shù)要求設(shè)計，確保風(fēng)車在微風(fēng)、強風(fēng)、風(fēng)暴條件下有效運轉(zhuǎn)；此設(shè)計在任何風(fēng)力條件下都能夠抽取最大限度水量；全自動自我保護裝置保障任何強風(fēng)和風(fēng)暴都不會損壞風(fēng)車。

該站采用全自動潤滑系統(tǒng)，所有工作部件在任何溫度下都能得到潤滑；箱罩經(jīng)過防銹鍍鋅處理，可長期有效防止雨水和灰塵進入。

尾翼控制風(fēng)輪方向，使風(fēng)車運轉(zhuǎn)不受任何風(fēng)向限制；風(fēng)速超過13 m/s，尾翼自動折疊保護風(fēng)車，無需人工操作。

大量支撐部件增加了鐵塔的牢固性，可抵擋暴風(fēng)對風(fēng)車的損壞；所有鋼鐵件均經(jīng)過嚴(yán)格鍍鋅防銹處理，延長了風(fēng)車的使用壽命；塔梯牢固且安全，堅實穩(wěn)固的平臺為安裝和后期維護提供了安全保障。

2.4風(fēng)能提灌站的效益

寧南縣華彈鎮(zhèn)銅廠村風(fēng)能提灌站的建成，使當(dāng)?shù)厮Y源得到了充分利用，有利于灌區(qū)農(nóng)作物灌溉以及當(dāng)?shù)厝罕姷恼Ｉa(chǎn)生活用水；改善了灌區(qū)生態(tài)環(huán)境，增強了灌區(qū)農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)能力，防止水土流失。同時，可使土壤得到改良，種植綠肥，提高土地肥力，有利于調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)；引種優(yōu)質(zhì)蔬菜、瓜果、煙葉等作物，社會與經(jīng)濟效益良好。

3　結(jié)束語

由于風(fēng)是一種取之不盡，用之不竭的優(yōu)質(zhì)、廉價、環(huán)保的可再生能源，風(fēng)能提灌站具備安靜無污染、工作可靠、維護成本低，沒有斷絕供應(yīng)的問題等優(yōu)點，風(fēng)能的利用越來越受到重視，而且發(fā)展速度也在加快。在滿足運行條件的區(qū)域建設(shè)風(fēng)能提灌站，具有顯著的社會效益、生態(tài)效益和經(jīng)濟效益。

中圖分類號：S213

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：2095-3615（2016）03-0019-02