節(jié)能降耗技術(shù)在景電工程中的應(yīng)用

李 英

（甘肅省景泰川電力提灌管理局，甘肅景泰730400）

甘肅省景泰川電力提灌工程（簡稱景電工程）是跨省區(qū)、高揚程、多梯級、大流量的大Ⅱ型提灌工程，由景電一期、景電二期和景電二期延伸向民勤調(diào)水工程三部分組成。工程設(shè)計流量28.6 m3/s，加大流量33 m3/s，年提水5.3億m3，有泵站43座，裝機容量25.97萬kW，年耗電9億kW/h，設(shè)計灌溉面積6.51萬hm2。景電工程經(jīng)過40多年的建設(shè)和運行，被灌區(qū)人民譽為“救命工程、翻身工程、致富工程、德政工程、生態(tài)工程”。

景電工程經(jīng)過多年運行，泵站建筑工程和主要機電設(shè)備已達到或超過國家規(guī)定的使用年限，老化嚴重，事故多發(fā)，泵站提水能力和運行效率逐年下降。在國家有關(guān)部門的大力支持下，相繼進行了景電一期灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程和景電一二期大泵站更新改造工程，為景電灌區(qū)群眾經(jīng)濟社會發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。不僅改造了老化的機電設(shè)備和險工險段，提高了工程的安全輸水率，而且結(jié)合改造進行了大量節(jié)能降耗方面的工作，為類似工程起到一定的示范作用。

1 在渠道改造中，減少渠道水量及水力損失

景電工程從多泥沙的黃河取水，一期工程在渠道設(shè)計時為了節(jié)省設(shè)備、材料，渠道穿越山區(qū)時多沿平緩的山腳坡地布置，導(dǎo)致渠道彎道多、渠線長、縱坡小，泵站前池和渠道的泥沙淤積明顯。在渠道改造中，將有條件的渠段進行了裁彎取直，縮短了渠線，調(diào)大了渠道縱坡，從而改善了水流條件，解決了渠道淤積，最大限度地降低了區(qū)間水力損失。

2 在前池改造中，改善水泵進水條件

泵站前池是提水工程中的重要建筑物之一，較好的水流條件能避免離壁、回流、漩渦，可有效避免能量的浪費。景電一、二期工程有大小不同的前池43座，進水形式有正向進水、側(cè)向進水，均為開敞。經(jīng)過多年的運行，各前池均滿足工程輸水運行的基本要求。個別前池因地形地勢的局限，存在淤積進水條件不太理想的情況。在工程改造中根據(jù)實際情況，在反復(fù)觀察、分析、研究的基礎(chǔ)上，提出了解決方案。一是新建或改建的泵站盡可能采用側(cè)向進水。因條件限制只能采用正向進水時，盡可能選用單機流量大的機組，以減少機組臺數(shù)。若因其他原因機組數(shù)量較多時，機組應(yīng)盡可能雙列布置，從而縮短泵站廠房的長度和前池的寬度。二是加固改造正向進水前池。前池兩側(cè)應(yīng)設(shè)置內(nèi)凹區(qū)，縮小前池主流區(qū)兩側(cè)的回漩區(qū)域。先后對一期西干二泵站，二期南干四、五泵站前池進行了改造，改造后運行效果明顯。

3 在攔污柵改造中，減少攔污柵造成的能量損失

泵站攔污柵是阻止雜物進入水泵站的設(shè)施，對泵站能耗有一定的影響。景電工程的輸水線路主要是明渠，并且渠道兩側(cè)沒有設(shè)置防護設(shè)施，雜草、生活垃圾入渠較多，在每個泵站前池前均設(shè)置了攔污柵，原來總干泵站安排專人清理攔污柵雜物，在大風天氣時雜草入渠更多，或附近居民傾倒垃圾時，工作人員很難及時清理，造成水流不暢，抬高了渠道水位，降低了前池水位，嚴重影響到泵站能耗。在二期大型泵站改造中，對輸水渠道較長的泵站加裝了回轉(zhuǎn)式清污機，保證了泵站效能的正常發(fā)揮，同時還極大地降低了泵站職工的勞動強度。

4 積極采用新技術(shù)、新工藝，不斷提高水泵效率

水泵是提灌工程的核心設(shè)備，也是節(jié)能降耗工作最主要的環(huán)節(jié)。景電一二期工程有43座泵站，泵站揚程在23～83 m?，F(xiàn)有水泵240臺，水泵有14sh、24sh、32sh、56sh等多種型號。多年來，景電技術(shù)人員一直致力于提高水泵站效率，先后采用水泵葉輪涂護、鋼制葉輪研制與應(yīng)用、切削等方法尋找提高水泵運行效率的方法和技術(shù)。

2013年在景電二期大型泵站改造中，成功地應(yīng)用了三元流葉輪，三元流葉輪能較好地減少能量損失。經(jīng)運行證明，在電機定子電流與改造前變化不大的情況下，水泵的上水量由原來的3 m3/s，增加到3.5 m3/s，節(jié)能效果明顯。

5 變頻設(shè)備是節(jié)能的有效途徑

水泵在運行過程中，因制造、裝配、安裝質(zhì)量及運行情況不同，空蝕磨損的影響會引起容積損失，水泵實際出流與設(shè)計值形成差異，這種差異會導(dǎo)致泵站流量不平衡，使各級泵站間的流量配合受到破壞。當出現(xiàn)流量不平衡時，會造成水量溢流或泵站前池水位過低，致使能耗損失。可以通過頻繁開停機，達到水量平衡，但這種辦法會增加能耗；也可以通過調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)調(diào)流，達到各泵站間水量的平衡，由于變頻裝置能無級調(diào)節(jié)機組轉(zhuǎn)速，使得水泵能按照流量及水位關(guān)系，根據(jù)目標流量自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，或者按照在線流量測量的反饋信號，實時自動調(diào)整至目標流量。也就是說，采用增裝變頻裝置進行水量調(diào)節(jié)不但能實現(xiàn)調(diào)流的精確化、智能化，還能較好的降低泵站能耗。

6 精確測流，高效調(diào)度，提高工程運行效率

高揚程多梯級提灌工程的泵站運行調(diào)度在工程運行管理中至關(guān)重要。為進一步提高工程的安全平穩(wěn)運行、適時適量灌溉、節(jié)能降耗，工程改造時在灌溉管理的節(jié)點泵站壓力管道上安裝了電磁流量計。景電工程的運行調(diào)度是根據(jù)全年提水量計劃、季度用水計劃和各渠道配水計劃，制定高效、低耗安全、及時的調(diào)度方案。在實施過程中合理配置機組，確保各級泵站間流量的精確配合，實現(xiàn)泵站系統(tǒng)的經(jīng)濟運行；盡可能避免發(fā)生溢流棄水，減少頻繁開停機次數(shù)，在保證渠道安全的前提下盡可能保證較高水位運行；依據(jù)測流成果，在運行機組編配時，盡可能形成較高的進、出水流態(tài)和相鄰泵站級間流量配合；為確保灌溉期間泵站安全高效平穩(wěn)運行，各泵站按規(guī)定時間統(tǒng)一加填料，對于各支口、獨斗口的取水，嚴格按照灌溉計劃取水，不得違規(guī)操作。

7 正吸程

景電二期工程有13座小型泵站的水泵進水方式為正吸程，共裝機21臺（套），水泵主要是24sh、14sh、12sh，吸水高度為0.06～2.45 m。這些泵站均設(shè)置了1臺真空泵與各泵頂部排氣口及抽真空管道聯(lián)接構(gòu)成抽真空系統(tǒng)，為水泵開啟前以抽真空的方式將前池水引入泵腔后開機。在運行過程中隨著時間的變化，水泵頂部的空氣體積不斷變大，水泵效率不斷變小。泵站建設(shè)中應(yīng)避免采用正吸程。

8 泵站改造設(shè)想

景電一、二期工程分別始建于1969年和1984年，因當時水泵制造的局限，工程中采用的大型水泵是由設(shè)計、科研、水泵制造單位研究論證后制造。一期工程總干泵站最大水泵的單機流量是2 m3/s，配套電機2 000 kW，最小水泵的單機流量是0.96 m3/s，配套電機380 kW，各泵站裝機數(shù)為8～14臺；二期工程總干泵站最大水泵的單機流量是3.5 m3/s，配套電機2 800 kW，最小水泵的單機流量是0.96 m3/s，配套電機355 kW，各泵站裝機數(shù)為9～12臺。泵站的裝機小臺數(shù)多，不但會增加建設(shè)投資，還會增加能耗。隨著我國科技的發(fā)展，制造大型水泵的技術(shù)日趨成熟，泵型越大效率越高，這對高揚程提灌工程能耗的降低將起到積極作用。在景電工程未來的更新改造中，在滿足流量調(diào)節(jié)和運行維護的條件下，更新為7 m3/s左右的大型水泵，同時減少機組數(shù)量。此外，在新建的類似工程應(yīng)選擇大型水泵，努力建設(shè)節(jié)能型工程。

9 結(jié)語

能源消耗水平是一個國家經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、增長方式、科技水平、管理能力、消費模式以及國民素質(zhì)的綜合反映。對于直接以電力作為動力的高揚程提灌工程來說，做好節(jié)能降耗工作是高揚程電力提灌工程的一項重要工作。近來年，景電工程將節(jié)能降耗體現(xiàn)在工程規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)、管理、更新改造的全過程，采取綜合措施，多管齊下，多方努力，對于節(jié)約電力資源，降低輸水成本，控制用水水價，提高工程效益具有十分重要的意義。