淺析農(nóng)田水利灌溉中泵站技術(shù)改造

李文琿

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 景泰 730400）

農(nóng)田水利灌溉中節(jié)水、節(jié)能極為重要，近年來氣候變化給農(nóng)業(yè)發(fā)展造成了負面影響，水資源短缺問題尤為嚴重，因此要最大限度地發(fā)揮灌溉效益。泵站技術(shù)改造圍繞水利工程效益最大化、節(jié)約能源、提高泵站運行效率，同時要創(chuàng)新改造技術(shù)，利用科學有效的改造方案全面提升泵站質(zhì)量。

1 泵站技術(shù)改造前的信息收集

泵站技術(shù)改造前要對原有泵站進行全面且深入地調(diào)查，再結(jié)合具體情況擬定改造方案。首先，要勘察水源。部分泵站受產(chǎn)業(yè)發(fā)展及工業(yè)等因素的影響存在水量少、斷流等情況，在勘察水源的過程中，不僅要了解水位、水量、平均提水量等，還要核查水源是否可靠，揚程、防洪措施是否符合改造后的要求[1]。其次，灌區(qū)勘察。在勘察灌區(qū)蓄水量變化情況時，種養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)及灌區(qū)提灌面積等都是影響灌溉水需求量的主因。灌溉面積減少的原因可能是原有泵站灌溉區(qū)新建了其他水源工程或小型泵站。對塘堰的蓄水和灌溉能力進行勘察時，要查看丘陵上可用于灌溉的塘壩數(shù)量。蓄水量會因夏修和冬修而發(fā)生變化，因此要認真勘察塘堰蓄水能力，充分發(fā)揮塘堰的作用。保證塘堰蓄水量，不僅能降低農(nóng)忙時用電的緊張程度，還能在用水緊張階段抽調(diào)塘堰中的水進行應急供水，從而降低改造成本。再次，查看機電設備的具體情況，如水泵、電動機、管路等設備，對其維修、使用、運行等歷史情況進行查驗，對存在問題的設備要提出改造意見。主發(fā)動機改造中，要加強水平尺等設備的科學運用，實現(xiàn)對機械設備穩(wěn)定性的合理分析。準確開展鉆孔工作，將誤差控制為2 cm內(nèi)。用相應設備把鉆孔數(shù)據(jù)記錄好，準確分析施工作業(yè)是否存在錯漏之處，提升鉆孔質(zhì)量。鉆孔時要實時監(jiān)控，保證鉆孔質(zhì)量，避免出現(xiàn)疏漏，同時對運行狀況進行詳細記錄，保證數(shù)據(jù)清晰準確。準確的數(shù)據(jù)分析能提高鉆孔的精準性，同時有助于鉆孔作業(yè)后期開展核準工作。用測斜儀進行檢測，及時調(diào)整與矯正偏離[2]。最后，仔細檢查泵房與蓄水池，準確測量泵房相關(guān)數(shù)據(jù)，對電機改造具有重要意義。收集泵房相關(guān)數(shù)據(jù)，如防洪、采光、穩(wěn)定性、通風等，能有效清除技術(shù)改造過程中的不穩(wěn)定因素。建筑物改造過程中，如果泵房處于正常狀態(tài)，但抗?jié)B性能出現(xiàn)問題時，要采取科學、合理的方式進行加固。一旦出現(xiàn)滲透穩(wěn)定性計算失誤，或泵站地基滲透破壞等情況時，要對土壤情況進行深入分析，采取針對性方案進行加固處理。泵站機電設備改造過程中，要根據(jù)具體情況選擇合適的主水泵。除了測量進出水池的各項數(shù)據(jù)外，還要了解水流平穩(wěn)程度及是否產(chǎn)生漩渦等情況[3-6]。

2 泵站改造的關(guān)鍵技術(shù)

對泵站進行改造的過程中，主要是對泵站建筑物和機電設備進行改造。對建筑物進行改造的過程中，要在保障整體建筑穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，結(jié)合建筑物存在的具體問題設計合理的加固改造方案[7]。當出現(xiàn)滲透穩(wěn)定性方面的計算失誤或地基存在滲透破壞等問題時，要以泵站的土壤情況為依據(jù)，對改造方法進行合理選擇，以此實現(xiàn)加固泵站的目標。改造泵站機電設備時，要對主水泵和主電動機進行改造，確保主水泵的排水與供水作用正常發(fā)揮，進而提升電動機工作水平。要重視對機電設備的改造，保障泵站改造效果，為農(nóng)業(yè)灌溉工作順利開展提供動力，為農(nóng)作物生長提供所需水分，推動農(nóng)業(yè)進一步發(fā)展[8]。

3 泵站技術(shù)改造方案的擬定

改造方案的擬定應遵循《泵站技術(shù)改造通則》，并結(jié)合現(xiàn)場收集的信息。盡可能利用最新的改造技術(shù)，確保原有泵站設施的合理使用。η動、η泵、η管、η傳、η池等是保證泵站效率的基礎(chǔ)，彼此相互制約、相互影響[3]。對中小型電灌站進行改造時，管路和水泵的運轉(zhuǎn)效率是影響其效率的主要因素，電機和水池進出水效率次之，因此在方案設計過程要加強對影響因素的考慮[9]。

3.1 水泵為主要因素的改造方案

水泵效率直接影響著泵站運行效率，現(xiàn)場勘查時所收集的相關(guān)數(shù)據(jù)極為重要，根據(jù)這些數(shù)據(jù)復核水泵選型配套和安裝，找到低效率的因素，并進行針對性處理。首先是水泵更新，要把老舊、低效、選型不合理、損壞的進行更換，替換為高效能、消耗電力少的水泵。其次是水泵工作點偏離問題，水泵性能正常、管路設計合理的情況下，工作點偏離額定工況點右側(cè)時，說明水泵揚程過高，可依據(jù)泵站平均揚程用車削葉輪來降低水泵揚程，使工作點靠近額定工況點。兩級以上的泵站，要校對核驗水量平衡。最后，水泵運行在高效區(qū)，卻有吸水揚程過低、管理不便等問題時，要進行調(diào)整，在論證后更新更合理的機泵[10]。

3.2 電動機改造方案

電動機改造方案的制定過程中，要充分考慮電動機的運行功率、運行穩(wěn)定性和安全性。改造思路應以調(diào)整和修復為主，因為電動機會持續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，不需要更新?lián)Q代，且多次修復后的效率及多年使用的效率基本與出廠時的滿功率運轉(zhuǎn)效率接近。無法滿足當前需求的電動機，不僅耗能高、功率較低，且維修成本也比較高，應及時更換電機。J02 系列電動機的大部分問題都能通過檢查與維修的方式加以解決。對于線路尾端電壓較低的泵站或功率較低的電動機，要結(jié)合泵站具體情況把電容器并聯(lián)起來，通過無功率補償提高運行電壓，降低線路損耗。通過科學合理的處理，提高傳輸效率和電動機效率[4]。

3.3 進出水池改造方案

進出水池設計不合理易導致流態(tài)不均勻現(xiàn)象，噪音、震動及氣蝕等現(xiàn)象會加劇。要結(jié)合地形和現(xiàn)場勘查收集的進出水池數(shù)據(jù)，充分考慮水頭損失和水流流態(tài)問題，確保渦流問題得以解決，把出水改為淹沒式出流，從而減少管口損失、降低揚程[11]。

3.4 信息化改造系統(tǒng)

為了保障農(nóng)田水利灌溉泵站技術(shù)改造效果，需建立相應的信息化改造系統(tǒng)，把多種先進技術(shù)應用于泵站信息管理，提高技術(shù)改造的科學性、合理性?，F(xiàn)代通信技術(shù)能為泵站信息管理工作的開展提供更加高效的網(wǎng)絡和系統(tǒng)支持，建立通信信息采集網(wǎng)絡系統(tǒng)可使泵站的服務水平顯著提高，進而提高泵站管理的整體質(zhì)量水平，促使泵站管理實現(xiàn)自動化和信息化。對中小型泵站進行改造的過程中，信息化系統(tǒng)改造完成后，要加強對工作人員的培訓教育，提高工作人員對機械業(yè)務和安全知識的掌握程度，促使信息技術(shù)的應用充分發(fā)揮作用。

3.5 低洼地區(qū)灌溉泵站節(jié)能技術(shù)改造

一是改變進水管的角度，縮短進水管長度。以進水管為對象，對其后面位置進行確定，合理設置垂直彎頭。用2 節(jié)長100 cm 的鑄鐵管完成對接操作，確保與地面垂直，并確保進水管的淹沒位置超過150 cm，避免出現(xiàn)旋渦問題。

二是改變水泵安裝方法。傳統(tǒng)的水泵安裝過程中主要采用傾斜安裝的方式，將水泵對準出水口，使其適度傾斜后連接出水管，確保水管維持順坡的狀態(tài)。傾斜安裝可在一定程度上降低阻力，減少出水管處的損失。

三是提升水泵的真空度。傳統(tǒng)的水泵軸與軸套之間，存在配合過度的問題，進而導致局部間隙漏氣。須對機械進行細致觀察與多次試驗，根據(jù)分析數(shù)據(jù)和試驗結(jié)果對軸頸與軸套側(cè)面的位置進行調(diào)整，提高其表面的光潔度，直到可滿足自然密封的需求為止。傳統(tǒng)的水泵運行過程中，氣刀導致機械切稍后出現(xiàn)的不均性洗胃刀痕嚴重影響出水量。因此，在進行技術(shù)改造的過程中，要對密封材料進行合理的選擇，確保密封材料具有較強的韌性，為“O”形圈的形成提供助力，最終實現(xiàn)提高水泵真空度的目標。

四是提升水泵的安裝質(zhì)量。水泵和電動機安裝過程中要借助精準的校準儀器，如水平尺和鉛錘等，及時發(fā)現(xiàn)偏差度，并結(jié)合校準結(jié)果對電機輪和水泵輪的位置進行合理調(diào)整，確保電機輪和水泵輪位于規(guī)定范圍內(nèi)，并處于相互平行的狀態(tài)，進而提高水泵運行效率。

五是降低水泵的傳動損耗。結(jié)合輪槽型號合理選擇設備，通常情況下要選用配電機輪和傳動三角帶2 種設備。實際使用過程中要及時對設備的松緊度進行合理調(diào)整，達到降低傳動損耗的目的。設備高度運轉(zhuǎn)過程中要避免出現(xiàn)故障，提高設備的工作效率[12]。

六是科學設置進水角度。進水管處于順坡式和落井式的情況下，將水管的上翹角度控制為12～15°。以水泵的軸位為圓心，對其前后的墻體進行固定，以此滿足自然存水的要求。完成相應的安裝工作后，灌溉過程中要保障存水量。