淺析電氣與水泵機(jī)組選型的關(guān)系及影響因素

何敏財(cái)

摘 要：隨著現(xiàn)代科技和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)力進(jìn)一步提高，人們的生活水平大大提升，對(duì)社會(huì)防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)成效越加關(guān)注，而轄區(qū)排澇能力作為防災(zāi)減災(zāi)體系中必備的考量指標(biāo)，如何就有效地提升排澇能力，要求我們必須加快泵站及配套設(shè)施的建設(shè)進(jìn)程。在泵站新（重）建過(guò)程中，水泵機(jī)組與電氣系統(tǒng)配套選型恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到泵站的實(shí)際排澇效益，這就要求我們必須科學(xué)合理地做好規(guī)劃。文章以七星崗泵站重建為例，分析泵站電力系統(tǒng)與水泵機(jī)組選型之間的關(guān)系和影響因素。

關(guān)鍵詞：電氣；水泵；影響因素

隨著現(xiàn)代電力科學(xué)的廣泛應(yīng)用，如何更好地優(yōu)化利用電力資源，自然成為了我們努力探索的目標(biāo)。文章則以高明區(qū)七星崗泵站重建為例，結(jié)合泵站接入電力系統(tǒng)的方式，電壓等級(jí)，進(jìn)線(xiàn)回路數(shù)，機(jī)組單機(jī)容量和臺(tái)數(shù)，供電部門(mén)的用電要求以及工程的總體布置要求等因素進(jìn)行分析，探討電力系統(tǒng)和水泵機(jī)組的選型以及兩者之間的相互影響因素，希望可以通過(guò)實(shí)例來(lái)幫助人們更好地進(jìn)行泵站機(jī)組選型工作。

1 泵站水泵機(jī)組和配備電機(jī)實(shí)際選型

1.1 水泵機(jī)組選型。水泵機(jī)組，簡(jiǎn)單理解就是若干個(gè)功能不同、類(lèi)型不同、型號(hào)不同的水泵，通過(guò)科學(xué)合理的方式搭配到一起，以實(shí)現(xiàn)抽排效益最大化的一個(gè)組合體，是泵站工程中不可或缺的重要組成部分。常見(jiàn)的水泵有離心泵、軸流泵、旋窩泵、混流泵等多個(gè)類(lèi)型。而軸流泵的工作原理不同于我們所熟知的離心泵，它主要是利用葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的推力來(lái)將水提起的，一般有揚(yáng)程低、流量大、效益高、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，多適用于平原、湖區(qū)的排灌。在七星崗泵站重建過(guò)程中，水泵機(jī)組的選擇，經(jīng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析設(shè)計(jì)復(fù)核比對(duì)后，選取4臺(tái)1200ZLB-85型立式軸流泵作為泵站的主要泵型，主要具有效率相對(duì)較高、調(diào)度更為靈活、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)工作點(diǎn)參數(shù)為：?jiǎn)伪昧髁縌=3.91m3/s，總揚(yáng)程H=7.51m，水泵效率η=87.5%，軸功率N=337kW，葉片角+2度，裝機(jī)總?cè)萘繛?600kw，設(shè)計(jì)工況下排澇流量為15.52m3/s，可滿(mǎn)足實(shí)現(xiàn)中心城區(qū)遠(yuǎn)期10年一遇24小時(shí)暴雨一天排干不致災(zāi)的城市排澇目標(biāo)。

1.2 配套電機(jī)選型。在確定水泵機(jī)組機(jī)型的時(shí)候，如何科學(xué)的選擇和搭配水泵動(dòng)力設(shè)備就成為我們必須思考的首要問(wèn)題，需要我們將電力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等知識(shí)結(jié)合應(yīng)用到水泵機(jī)組匹配電機(jī)的選型過(guò)程之中，利用科學(xué)知識(shí)進(jìn)行科學(xué)專(zhuān)業(yè)的配搭，爭(zhēng)取選取的電機(jī)最為合理、最為高效，以此降低我們的工程成本和投入，也減少為配型不當(dāng)而導(dǎo)致的各項(xiàng)額外支出成本，切實(shí)最大可能地提高水泵實(shí)際工況效率。按照《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50265-2010）相關(guān)要求，水泵的配套電機(jī)應(yīng)該以水泵設(shè)計(jì)最高揚(yáng)程工況下對(duì)應(yīng)的參數(shù)確定電機(jī)配套功率。根據(jù)泵站設(shè)計(jì)報(bào)告中《機(jī)組選型報(bào)告》的計(jì)算成果，水泵葉片角+2?，最高揚(yáng)程工況時(shí)的軸功率為361kW。按設(shè)計(jì)規(guī)范電機(jī)應(yīng)有5%以上的安全備用功率，結(jié)合近年新建泵站多選用同步電動(dòng)機(jī)的情況，從方便其管理順延性的特點(diǎn)出發(fā)，選用同步電動(dòng)機(jī)（TL400-12/1430TH）型高壓（10KV）立式安裝同步電動(dòng)機(jī)，備用安全系數(shù)K=1.11，作為水泵的動(dòng)力設(shè)備可滿(mǎn)足規(guī)范要求且有一定余量。

2 影響水泵機(jī)組選型的電氣因素

電力系統(tǒng)指由發(fā)電廠(chǎng)、送變電線(xiàn)路、供配電所和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)，它的功能是將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電、變電和配電將電能供應(yīng)到各用戶(hù)。為實(shí)現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對(duì)電能的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，以保證用戶(hù)獲得安全、優(yōu)質(zhì)的電能，以下所提及的電力系統(tǒng)是指公共電網(wǎng)至七星崗泵站之間的用電線(xiàn)路段。

2.1 電力系統(tǒng)的選擇。電力系統(tǒng)的選擇是否恰當(dāng)，往往限制著水泵機(jī)組的最大功率和最大效率，也影響著水泵機(jī)組所含水泵的數(shù)量和型號(hào)。因此，我們?cè)谶x擇電力系統(tǒng)時(shí)必須慎重。在七星崗泵站重建的電力系統(tǒng)中，由于我們?cè)O(shè)計(jì)泵站總用電負(fù)荷2000KVA，主要用電設(shè)備包括4臺(tái)400KW/10KV立式同步電動(dòng)機(jī)、1臺(tái)200KVA配電變壓器以及輔機(jī)和照明設(shè)施等。泵站建成后，我們至少需要一主一備兩種供電方式。根據(jù)這些情況并結(jié)合實(shí)際的電網(wǎng)，我們將電力系統(tǒng)選擇為主供電源接入點(diǎn)為110KV的仁德變電站，供電線(xiàn)路全長(zhǎng)為4KM，并且新建ZR-YJV22-3×240電纜埋地敷設(shè)引至泵站進(jìn)線(xiàn)柜，以保證泵站電力供應(yīng)的正常和穩(wěn)定，降低在供電線(xiàn)路設(shè)計(jì)和建設(shè)方面所需投入的成本和時(shí)間，也保證水泵機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。另外，為方便日后用電計(jì)量及考慮到泵站照明和輔機(jī)設(shè)備的功率因數(shù)較低的實(shí)際情況，咨詢(xún)供電部門(mén)意見(jiàn)后在站內(nèi)設(shè)置了一套電源計(jì)量裝置，將計(jì)量點(diǎn)功率因數(shù)設(shè)為1～0.9，在站用變壓器低壓側(cè)設(shè)有無(wú)功補(bǔ)償裝置，這一系列電力系統(tǒng)搭配，都保障了水泵機(jī)組的正常運(yùn)行，而且十分的科學(xué)合理且經(jīng)濟(jì)效益明顯。

2.2 電氣主接線(xiàn)。電氣主接線(xiàn)的選擇是指我們根據(jù)工程接入電力系統(tǒng)的方式、電壓等級(jí)和進(jìn)線(xiàn)回路數(shù)以及最為重要的水泵機(jī)組的數(shù)量和類(lèi)型進(jìn)行的接線(xiàn)方案的選擇。在我們選擇主接線(xiàn)方案的時(shí)候，既要考慮供電部門(mén)的用電要求和電力網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，又要顧及工程的整體布置要求和布置特點(diǎn)，做出最為高效的電氣主接線(xiàn)方案的選擇。

常見(jiàn)情況下電氣主接線(xiàn)方案分為兩種，一種是通過(guò)單臺(tái)變壓器供電，將電氣主接線(xiàn)分為10KV和0.4KV兩級(jí)，分別設(shè)置10回路和20回路，也將變壓器容量設(shè)置為200KVA。另外一種就是雙站變方案，根據(jù)實(shí)際用電情況將變壓器的供給分為單臺(tái)和雙臺(tái)兩種情況。這種方案下電氣主接線(xiàn)也分為10KV和0.4KV兩級(jí)，不同的是回路設(shè)置為11回路和22回路，使得兩臺(tái)變壓器可以并列運(yùn)行。這兩種方案都各有其本身的優(yōu)點(diǎn)和不足，經(jīng)濟(jì)投入成本也不一樣，但是所帶來(lái)的收益也是不可直接衡量的。這個(gè)時(shí)候，就需要我們運(yùn)用電氣科學(xué)的有關(guān)知識(shí)進(jìn)行電氣主接線(xiàn)的方案選擇以保證水泵機(jī)組的正常運(yùn)作。

2.3 主要電力設(shè)備的選擇。在我們進(jìn)行電力設(shè)備選擇的時(shí)候，我們要考慮多方面的影響因素。其中包括短路電流的計(jì)算和啟動(dòng)電壓的計(jì)算。這兩個(gè)影響因素是我們水泵機(jī)組選型的前提和基礎(chǔ)，也是水泵機(jī)組選型合理性的一項(xiàng)重要驗(yàn)證，需要我們科學(xué)認(rèn)真的對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。

另外，我們?cè)谶x擇主要電力設(shè)備的時(shí)候，需要考慮的設(shè)備也有許多。包括主電動(dòng)機(jī)的型號(hào)參數(shù)、站用變壓器的型號(hào)、高低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、電力電纜、勵(lì)磁裝置、直流裝置等多個(gè)設(shè)備。這些設(shè)備是工程中的主要電力設(shè)備，也是水泵機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的必要電力設(shè)備。無(wú)論是設(shè)計(jì)核算還是設(shè)備型號(hào)參數(shù)的選擇工作，都離不開(kāi)電氣科學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，也離不開(kāi)操作人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。所以說(shuō)，電氣在水泵機(jī)組選型過(guò)程中發(fā)揮著極為重要且不可替代的作用。

3 結(jié)語(yǔ)

以上就是我們根據(jù)高明區(qū)七星崗泵站重建方案設(shè)計(jì)和電氣工程進(jìn)行的實(shí)例分析，經(jīng)過(guò)我們簡(jiǎn)單的分析和探究，我們可以很輕松的發(fā)現(xiàn)電氣科學(xué)在選型中也發(fā)揮著它獨(dú)有的、不可替代的作用，不斷的幫助我們?cè)谒脵C(jī)組選型時(shí)給與我們最為專(zhuān)業(yè)的指導(dǎo)、最為科學(xué)的意見(jiàn)、最為廣泛的研究經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)我們對(duì)水泵機(jī)組選型的電氣影響因素設(shè)計(jì)分析，得知水泵機(jī)組與配套電力系統(tǒng)的選擇是否恰當(dāng)，這是直接關(guān)系著泵站的實(shí)際排澇效益，也關(guān)系到地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)建設(shè)成效。

參考文獻(xiàn)

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