水利工程節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

肖鵬

摘要：水利工程建設(shè)作為一項(xiàng)關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的重要工程，在現(xiàn)代水利工程建設(shè)過程中，需要運(yùn)用節(jié)能設(shè)計(jì)理念，通過節(jié)能設(shè)計(jì)來(lái)確保水利工程運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，確保其實(shí)現(xiàn)最大化的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：水利工程；節(jié)能設(shè)計(jì)；選址；功能節(jié)能；電氣節(jié)能

近年來(lái)我國(guó)水利工程建設(shè)項(xiàng)目增多，在水利工程建設(shè)過程中，水利工程設(shè)計(jì)是最為重要的階段，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到水利工程建設(shè)的效果及在具體應(yīng)用時(shí)效益的發(fā)揮。因此在當(dāng)前水利工程設(shè)計(jì)工作中，需要與節(jié)約型社會(huì)的構(gòu)建目標(biāo)相符，運(yùn)用節(jié)能設(shè)計(jì)理念，基于社會(huì)發(fā)展的新需求，應(yīng)用節(jié)能設(shè)計(jì)方法，確保水利工程能夠發(fā)揮出最大化的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1選址設(shè)計(jì)優(yōu)化

在水利工程修建時(shí)，具體設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)庫(kù)址進(jìn)行綜合考慮，在不考慮地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，需要確保區(qū)域內(nèi)具備能夠儲(chǔ)水的盆地或是洼地，即地形的等高線呈口袋型，腹地較為寬闊，庫(kù)容量較大。在等高線近于閉合地段或是峽谷最窄處設(shè)置大壩，這樣可以有效的減少工程量，實(shí)現(xiàn)投資的節(jié)約，保證大壩的安全。另外，水利工程地勢(shì)要保證處于最高處，這樣可以減少閘門的應(yīng)用，便于修建工程排水系統(tǒng)。

2水利工程功能的節(jié)能

2.1 最大限度提高水利工程的自排能力

通過科學(xué)布置水系，充分的利用水閘和河道的結(jié)構(gòu)特征來(lái)提高水利工程的自排能力。在具體防洪排澇體系結(jié)建設(shè)過程中，通過優(yōu)化布置水系，確保選擇適宜的水閘孔寬和河道斷面，這樣可以少建泵站，可以利用閘前后的水位差來(lái)啟閉閘門，利用水利工程自排能力來(lái)實(shí)現(xiàn)排澇和調(diào)水。

2.2 泵閘結(jié)合的布置

水利工程單純依靠自排骨無(wú)法滿足排澇要求時(shí)，則需要修建泵站，在具體設(shè)計(jì)通常會(huì)通過布置具體的泵閘相結(jié)合，水閘通常會(huì)設(shè)置在泵站附近或是泵站下部修建口，水閘以自排為主，在水位差較大及災(zāi)害天氣下才進(jìn)行強(qiáng)排，這樣可以有效的降低強(qiáng)排時(shí)間，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。

2.3 合理規(guī)劃，綜合考慮區(qū)域排水模式

在具體進(jìn)行區(qū)域排水水系設(shè)計(jì)時(shí)，可以將排水系統(tǒng)分為一級(jí)排水和二級(jí)排水。即可以將區(qū)域進(jìn)行劃分，通過將每一塊排出的水集中到一級(jí)泵站，對(duì)一級(jí)泵站的水泵進(jìn)行啟動(dòng)，將水排至二級(jí)排水河道內(nèi)，再由河道內(nèi)的出口泵閘將水排出。在設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)時(shí)，需要對(duì)水系布置進(jìn)行優(yōu)化，并合理選擇二級(jí)排水水位，充分的利用地面和河道水位的高差，這樣一級(jí)排水能夠就近排入到二級(jí)排水河道中，這樣可以減少一級(jí)排水泵站，雖然二級(jí)排水泵站動(dòng)力和運(yùn)行時(shí)間增加，但其消耗的動(dòng)力遠(yuǎn)小于一級(jí)排水泵站的動(dòng)力消耗，因此達(dá)到較好的節(jié)能效果。

2.4 利用景觀綠化和人工水面，增加河道蓄洪能力

以往在設(shè)計(jì)水利工程中的防汛墻時(shí)，為了減少占地面積，一般都采用直立式結(jié)構(gòu)所示。隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們對(duì)環(huán)境的要求越來(lái)越高，河道的修建和改造，都要求在河道的兩側(cè)布置一定寬度的綠化帶。這樣布置既增加了河道的蓄洪能力，減少?gòu)?qiáng)排時(shí)間，又滿足了生態(tài)景觀的要求，據(jù)初步計(jì)算這種布置方式約可減少能源消耗16%。

2.5 應(yīng)用信息技術(shù)，進(jìn)行合理科學(xué)地調(diào)度

在當(dāng)前大量的水利工程中，通過運(yùn)用住處技術(shù)可以根據(jù)氣象和地理?xiàng)l件來(lái)對(duì)水系內(nèi)的水利工程進(jìn)行有效調(diào)度，全面提高防汛能力和調(diào)水能力，達(dá)到節(jié)能的目的。在當(dāng)前水利工程信息化調(diào)度控制中樞，通過建立防汛和水資源管理實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，運(yùn)用集散控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)時(shí)控制和統(tǒng)一調(diào)度全部水利設(shè)施，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，降低運(yùn)行成本。

3 電氣節(jié)能技術(shù)

3.1供電方案的節(jié)能

在供電方案節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，宜優(yōu)先選用 10kV 主水泵電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的供電方案。通常情況下水利泵站的主水泵電動(dòng)機(jī)容量都比較大，從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)綜合考慮，容量大于250kW 電動(dòng)機(jī)應(yīng)選用高壓電動(dòng)機(jī)。為滿足大型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的壓降的要求，降壓變壓器的容量都大于電動(dòng)機(jī)的容量之和。由于 10kV 電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)的沖擊比較大，供電部門對(duì) 10kV 電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行持非常慎重的態(tài)度。在取得了供電部門的支持后，在泵站設(shè)計(jì)中，對(duì) 350kW～630kW 電動(dòng)機(jī)，優(yōu)先選用 10kV 電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的供電方案，既節(jié)約了供電貼費(fèi)、降壓變壓器、高壓配電設(shè)備等大量工程費(fèi)用，又簡(jiǎn)化了運(yùn)行管理，避免了降壓變壓器的能源損耗。

3.2采用就地補(bǔ)償新技術(shù)

由于受制于地理環(huán)境的影響，通常情況下都會(huì)選擇低揚(yáng)程和大流量的水泵，并采用低轉(zhuǎn)速大型異步電動(dòng)機(jī)與其配套，但這種電動(dòng)機(jī)功率因素不高，按供電公司要求需要進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，以此來(lái)提高功率因數(shù)。一般情況下會(huì)采用集中補(bǔ)償，在高壓側(cè)補(bǔ)償則采有人工投切的方法。由于泵站中大部分水泵電動(dòng)機(jī)都需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，因此設(shè)計(jì)泵站時(shí)宜采用就地補(bǔ)償新技術(shù)，可以對(duì)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)就地并聯(lián)一臺(tái)就地補(bǔ)償電容柜，選擇防爆型電容器，串聯(lián)一組電抗器，這樣可以對(duì)合閘時(shí)的電流沖擊起到一定的限制作用。

3.3選擇電壓等級(jí)

電壓等級(jí)的合理配置同樣能夠起到較好的節(jié)能效果，一方面是處理好高壓和低壓配電的電壓等級(jí)選擇，另一方面就是在進(jìn)行供電電壓的確定時(shí)，需要綜合性的考慮多方面的影響因素來(lái)進(jìn)行，包括用電設(shè)備的性質(zhì)、設(shè)計(jì)的前景規(guī)劃、電網(wǎng)的發(fā)展計(jì)劃以及供電回路的數(shù)量等。

3.4供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一是盡可能的減少配電的級(jí)別，這樣能夠有效的提高供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；二是要要結(jié)合實(shí)際的用電狀況來(lái)對(duì)供配電的狀況進(jìn)行確定，盡可能的保證變壓器處于負(fù)荷的中心位置，這樣就能夠最大程度的降低供電半徑，從而實(shí)現(xiàn)電力節(jié)能，提高供電的質(zhì)量。

3.5提高自然功率因數(shù)

自然功率因數(shù)就是在沒有配備無(wú)功補(bǔ)償裝置的供配電系統(tǒng)中有功功率與無(wú)功功率的比值。用電設(shè)備根據(jù)其性質(zhì)可以分為直流、電感和電容三大類，而在實(shí)際的應(yīng)用中通常這三種性質(zhì)的電器都會(huì)同時(shí)存在，這時(shí)候系統(tǒng)中就會(huì)因?yàn)楦行院腿菪噪娖鞯拇嬖诙a(chǎn)生一部分無(wú)功功率，我們所需要做的就是通過系統(tǒng)自身超前的無(wú)功引入將其抵消掉。從這樣一種狀況中我們就可以看到，提高功率因數(shù)的好處就在于能夠在保證負(fù)荷有功功率不發(fā)生任何變化的情況下降低無(wú)功功率來(lái)實(shí)現(xiàn)線損降低的目的。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)降低的方式有兩種：一是直接采用功率因數(shù)較高的同步電動(dòng)機(jī)，二是采用電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。

3.6照明節(jié)能

通過照明節(jié)能也能夠?qū)崿F(xiàn)電氣節(jié)能。通常情況下照明節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)采用的方式有兩種，即利用高效光源和利用自然光，因此在擴(kuò)大構(gòu)筑物的門窗，建筑物或是構(gòu)筑物要選擇一個(gè)較好的朝向，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自然光的充分運(yùn)用。

4結(jié)束語(yǔ)

在水利工程設(shè)計(jì)中，節(jié)能設(shè)計(jì)作為一個(gè)全新的話題，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，需要與水利工程的特點(diǎn)相結(jié)合，并嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，積極采取有效的節(jié)能措施，確保達(dá)到良好的節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)水利工程的經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬(wàn)晉軍.節(jié)能技術(shù)在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2013，（11）.

[2]劉愛軍.關(guān)于水利工程節(jié)能設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的探討[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2010（01）.

[3]鄒禮兵，傅心鐸，殷振東.水利工程設(shè)計(jì)節(jié)能的應(yīng)用[J].科技資訊，2012（03）.