節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)在水利泵站中的應(yīng)用

【摘要】水利行業(yè)中，我國(guó)泵站運(yùn)行所消耗的電力能源可以占據(jù)到全國(guó)總發(fā)電量的10%左右，而水泵作為主要能源消耗設(shè)備，泵站電器施工節(jié)能的重點(diǎn)就在于如何將電能的利用效率提高，并把損耗降到最低。因此，需要對(duì)節(jié)能加以重視，降低泵站運(yùn)行的能源消耗，節(jié)約運(yùn)行成本和能源，實(shí)現(xiàn)工程研究的效能，幫助工程實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展，良性運(yùn)行。基于此，文章就節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)在水利泵站中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)；水利泵站；應(yīng)用

1.水泵站能源消耗分析

1.1 能耗有直接能耗與間接能耗之分，通常所說(shuō)的能耗實(shí)際上都是指直接能耗，水泵站在抽水過程中所消耗的能源稱為直接能耗，而在建造水泵站時(shí)以非能源形式所投入的原材料如水泥、鋼材、水泵主機(jī)組以及其它輔助設(shè)備等其原先所消耗的能源稱為間接能耗，另外再加上運(yùn)輸、施工、安裝、服務(wù)部門等消耗的附加能耗從而構(gòu)成了總的能耗。根據(jù)日本對(duì)各行業(yè)按單位日元產(chǎn)值的能耗率統(tǒng)計(jì)表明，間接能源消費(fèi)率是很大的，如農(nóng)林牧業(yè)、一般機(jī)械、橡膠制品等均超過直接能源消費(fèi)率一倍以上。因此節(jié)約能源不僅要節(jié)約直接能耗，而且還要注意節(jié)約間接能耗和其它附加的能耗。

1.2 在水泵站的能耗中還有必要能耗與不必要能耗的概念。水泵站系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，為了將水抽送到人們所要求的地方，必然要消耗一定的能量。以目前科學(xué)技術(shù)的水平，如果不消耗這部分能量，水就無(wú)法抽送，這就是必要能耗。但是由于水泵站的規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備選擇、運(yùn)行管理等考慮不周而增加的那部分能量的消耗就是不必要能耗。對(duì)設(shè)備性能與質(zhì)量的好壞同樣存在必要能耗與不必要能耗，如水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的水力損失、機(jī)械損失以及容積損失等所消耗的能源通常用效率來(lái)衡量，顯然效率越高能耗就越少，這部分能耗中同樣包含有必要能耗與不必要能耗二個(gè)部分，要求水泵制造廠提供性能好、效率高、能耗低的水泵，也就是希望壓縮必要能耗，盡量避免或減少不必要能耗。

2.泵站工程節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 機(jī)組選型

在新建或改建泵站工程機(jī)的組型號(hào)決定了建設(shè)的費(fèi)用以及工程的運(yùn)行能耗，泵站工程，不管是排澇或是灌溉補(bǔ)水，運(yùn)行狀態(tài)的不穩(wěn)定性都比較大，設(shè)計(jì)方案時(shí)要滿足設(shè)計(jì)需求，從該地灌排水量的需求變化特點(diǎn)著手，對(duì)各種機(jī)組型號(hào)、裝機(jī)臺(tái)數(shù)的匹配進(jìn)行方案內(nèi)部的優(yōu)化選擇，從而選出最合理的設(shè)計(jì)方案，提高效益并降低能源的損耗量。

2.2 區(qū)域內(nèi)的排水規(guī)劃

在區(qū)域排水的設(shè)計(jì)中，需將區(qū)域內(nèi)的排水系統(tǒng)采用分級(jí)、分塊進(jìn)行規(guī)劃管理，綜合考慮區(qū)域排水模式以及灌排需求，合理布置好水系，選擇合理的地址。通常利用地面與河道水位的高差值，利用好二級(jí)排水河道的蓄水功能，選擇科學(xué)的排水方式。二級(jí)排水方式能夠?qū)⒍?jí)排水泵的站運(yùn)行時(shí)間提高，并在一定程度上增強(qiáng)動(dòng)力，這樣可以把一級(jí)排水泵站運(yùn)行或設(shè)置的時(shí)間縮短，由于二級(jí)排水泵站加大的動(dòng)力小于區(qū)域內(nèi)一級(jí)排水泵站動(dòng)力，所以取得了可觀的節(jié)能效果。

2.3 流道水力設(shè)計(jì)

泵站效率不僅與出水流道、閘門和下水流道等水工構(gòu)筑物的水力耗損有關(guān)，并且與水泵電動(dòng)機(jī)組的效率有著密切聯(lián)系。在高效的水泵電動(dòng)機(jī)組的運(yùn)用后，通過降低水工構(gòu)筑物的水力損耗來(lái)將泵站的裝置效率提高，選擇好的流道布置既會(huì)直接給工程的安全運(yùn)行帶來(lái)影響，也能夠減少流道內(nèi)水力的損耗。

2.4 供電方案設(shè)計(jì)

電能消耗是泵站工程的主要消耗能源，所以在設(shè)計(jì)科學(xué)的供電方案時(shí)，要從供電工程的特點(diǎn)和條件著手，合理配置站用變壓器的采用、利用10kV主水泵電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的供電模式、采用就地補(bǔ)償?shù)男录夹g(shù)來(lái)達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。

2.5 工程的布置與選址

在工程的布置育選址時(shí)，最好選用能結(jié)合自流與抽排的位置，利用閘與泵與相結(jié)合的布置方法，盡量靠近泵站，當(dāng)受到水位相差較大或者災(zāi)害性天氣時(shí)，才能夠強(qiáng)排，這樣才可將強(qiáng)排時(shí)間減少，節(jié)約能源。

3.泵站節(jié)能降耗優(yōu)化實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

某泵站設(shè)計(jì)量為36萬(wàn)m3/d，向二泵站蓄水池實(shí)施輸水，水泵設(shè)備型號(hào)為200ZL-2.0軸流泵。三根輸水干管，每根長(zhǎng)340米，直徑為1.2米。其中1到3號(hào)水泵使用并聯(lián)方式，4、5號(hào)水泵以及6到8號(hào)水泵之間各自實(shí)現(xiàn)并聯(lián)，進(jìn)水池的最低水位是87.5米，設(shè)計(jì)中的水位標(biāo)準(zhǔn)是91米，最高水為是93.45米，水泵運(yùn)行中的水位在正常情況下保持在90.3～93米。

供水需求量較少是該泵站中存在的主要問題，在正常的運(yùn)行中供水量在17.5萬(wàn)～26萬(wàn)m3/d，水泵型號(hào)選擇不合理，水泵之間沒有實(shí)現(xiàn)相互的調(diào)度和配合，使得水泵實(shí)際運(yùn)行揚(yáng)程遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)備額定工作下的揚(yáng)程，導(dǎo)致水泵設(shè)備沒有真正發(fā)揮其效用，長(zhǎng)時(shí)間在較低水平下運(yùn)行；單泵運(yùn)行下的效率僅為45%～70%，能源消耗大，最終導(dǎo)致資源和能源的浪費(fèi)。

3.2 節(jié)能降耗具體方案

由泵站的實(shí)際供水量17.5萬(wàn)～26萬(wàn)m3/d為整改依據(jù)先對(duì)1～5號(hào)水泵進(jìn)行整改，以后再對(duì)其余水泵進(jìn)行整改，200ZL-2.0軸流泵的主要用于低揚(yáng)程，水泵在最不利的工況下的供水滿足57.45萬(wàn)m3/d，比設(shè)計(jì)水量的36萬(wàn)m3/d多出了很多；因此在改進(jìn)時(shí)要將其換位100ZL-1.8軸流泵，大小泵之間搭配的形式可以幫助設(shè)備間的調(diào)配和節(jié)能。

在對(duì)水泵設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)后，利用水泵優(yōu)化計(jì)算模式進(jìn)行分析，每臺(tái)水泵進(jìn)出水管阻力參數(shù)分別是S1=2.78s2/m5；S2=2.88s2/m5；S3=3s2/m5；S4=2.8s2/m5；S5=2.9s2/m5。

主干管阻力參數(shù)為0.559s2/m5；泵站設(shè)計(jì)運(yùn)行水位Z1=91，Z2=95.充分滿足了水泵運(yùn)行中的供水量。

結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在有更多新型技術(shù)與設(shè)備被應(yīng)用到排水泵站建設(shè)中，從節(jié)能降耗角度進(jìn)行分析，需要對(duì)損耗最大因素的水泵設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。因此，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，要把節(jié)能優(yōu)化理念融入到水泵站的建設(shè)當(dāng)中，進(jìn)一步優(yōu)化水泵站的整體設(shè)計(jì)，促進(jìn)水泵站職能的充分發(fā)揮。

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