□張元華/達州市農(nóng)業(yè)機械研究推廣站

淺丘地區(qū)小型提灌站選泵揚程過高的節(jié)能改造

□張元華/達州市農(nóng)業(yè)機械研究推廣站

針對達州市開江縣某小型提灌站選泵揚程過高的現(xiàn)狀，分析了原因，提出了節(jié)能改造方案，經(jīng)過實踐證實，改造方案切實可行，達到顯著節(jié)電降耗與節(jié)約資金的目的。

提灌站；選泵；節(jié)能

1 達州市小型提灌站高能耗的現(xiàn)狀

達州市地形地貌復(fù)雜，淺丘山區(qū)居多，水低田高，加上干旱頻繁，客觀上要求在發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)施過程中必須大力發(fā)展機電提灌站，才能有效解決干旱缺水的問題。如在2013年春旱時60%以上的稻田靠機電提灌站和流動提灌設(shè)備提水栽秧。事實證明，機電提灌站已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技園和農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)的重要物質(zhì)技術(shù)手段，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)有效的風(fēng)險保障措施。發(fā)展機電提灌站是農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)的必然需要，是達州市淺丘地區(qū)農(nóng)田水利化的必然選擇，是充分利用江河水資源的有效手段，是解決貧困山區(qū)人民用水困難的有效途徑。因此，達州市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)高度重視機電提灌站建設(shè)工作，加快推進機電提灌站的改造與建設(shè)。

2014年4月，達州市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)專門針對達州市區(qū)域范圍內(nèi)的提灌站進行了系統(tǒng)全面的調(diào)研，對所有提灌站進行了資料收集。達州市機電提灌站經(jīng)過50余年的建設(shè)，現(xiàn)存有提灌站1656座/1816臺/36242kW，其中電力提灌站1565座/1716臺/34362kW、柴油機提灌站91座/100臺/1880kW，機電提灌站占提灌機械總動力的27.4%，常年提水灌溉面積3.51萬hm2，占提灌機械總灌溉面積的37.6%，占稻田面積的20.3%。達州市機電提灌站分布如下。

1）按建成時間分布。1978年以前建成的機電提灌站有783座，占總座數(shù)的47.3%；1979～1999年建成的有653座，占總座數(shù)的39.4%；2000年至今建成的有220座，占總座數(shù)的13.3%。2000年以后更新改造的機電提灌站為212座，占1999年以前建成數(shù)的14.8%。

2）按所有制分布。鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）所有機電提灌站53座，占總座數(shù)的3.2%；村（社區(qū)）所有1588座，占總座數(shù)的95.9%；其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營組織所有15座，占總座數(shù)的0.9%。由此可知，機電提灌站基本上為農(nóng)村集體所有。

3）按取水水源分布。從江河取水的機電提灌站有1045座，占總座數(shù)的63.1%；從庫塘取水的597座，占總座數(shù)的36.1%；從其他水源取水的14座，占總座數(shù)的0.8%。

4）按裝機功率分布。裝機功率小于11kW的機電提灌站有163座，占總座數(shù)的9.9%；裝機功率11～55kW（含11kW）的有1312座，占總座數(shù)的79.2%；裝機功率 55～100kW（含55kW）的有161座，占總座數(shù)的9.7%；裝機功率大于或等于100kW的有20座，占總座數(shù)的1.2%。

5）按設(shè)計灌面分布。設(shè)計灌面小于13.33hm2的機電提灌站有225座，占總座數(shù)的 13.6%；設(shè)計灌面 13.33～33.33hm2（含13.33hm2）的有853座，占總座數(shù)的51.5%；設(shè)計灌面33.33～66.67hm2（含33.33hm2）的有449座，占總座數(shù)的27.1%；設(shè)計灌面66.67～133.33hm2（含66.67hm2）的有116座，占總座數(shù)的7.0%；設(shè)計灌面大于或等于133.33hm2的有13座，占總座數(shù)的0.8%。

6）按凈揚程分布。凈揚程小于20m的機電提灌站有233座，占總座數(shù)的14.1%；凈揚程20～50m（含20m）的有943座，占總座數(shù)的56.9%；凈揚程50～100m（含50m）的有420座，占總座數(shù)的25.4%；凈揚程大于等于100m的有60座，占總座數(shù)的3.6%。

2 小型提灌站高能耗的原因分析

為踐行黨的群眾路線，達州市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)從2014年2月開始，開展了技術(shù)走基層活動，號召并組織全市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科技人員到基層去為農(nóng)民朋友送技術(shù)，去發(fā)現(xiàn)、解決問題。在技術(shù)走基層活動中，發(fā)現(xiàn)達州市開江縣某蔬菜基地建設(shè)的小型提灌站存在高耗能、不節(jié)約資金等現(xiàn)象，后來發(fā)現(xiàn)在該縣不止1處小型提灌站存在此現(xiàn)象。達州市開江縣屬于淺丘地區(qū)，大部分地域是小塊平壩，大春生產(chǎn)時節(jié)插秧或現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技園中的蔬菜與經(jīng)濟作物種植等都需要小型提灌設(shè)施，小型提灌設(shè)施在開江縣建設(shè)得很多。最為典型的一處蔬菜基地的小型提灌站情況是，需要流量近100m3/h，泵吸程4m，需要高度揚程約6.5m，泵出口管路長度約462m，泵進出口管路都是100mm，選配的是18.5kW電機，型號是IS100-65-200A型單級單吸離心泵。該泵設(shè)計性能參數(shù)為流量95m3/h，揚程45m，轉(zhuǎn)速2900r/min，效率75.5%，氣蝕余量3.6m，軸功率15.42kW，電機功率18.5kW，該小型提灌站連同配電與機房等在內(nèi)總共花費資金約17.3萬元。

經(jīng)過計算分析，該小型提灌站高能耗的主要原因是估算總揚程偏差太大。95m3/h至少需要100mm直徑的輸水管路，管路流速為95/3.6=26.4m3/s，根據(jù)經(jīng)驗估算，DN100底閥的損失折合直管段長度約為10m，2個彎管的損失折合直管段長度約為5m，泵出口閘閥的損失折合直管段長度約為1.3m，泵出口止回閥的損失折合直管段長度約為10m，以上4項的總計損失折合直管段長度約為26.3m，所以，該小型提灌站的總損失折 合直管 段長度約為 462+26.3= 488.3m，輸水管全部采用工程塑料管，損失系數(shù)小，根據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計，損失揚程約為管路長度的3%～4%，總損失按照3.5%總直管長度來計算：488.3×0.035≈17.1m，所以需要的總揚程理論上為17.1+6.5=23.6m，再放15%左右的余量，就是選泵總揚程約為 23.6×1.15= 27.14m?？梢姡x泵揚程比實際估算高了65.58%。

泵在抽水時，管路不僅出口有高射炮出流現(xiàn)象，而且造成了能耗損失，應(yīng)該改成淹沒出流才妥當(dāng)。

3 小型提灌站節(jié)能改造方案

針對上面所敘述的小型提灌站高能耗現(xiàn)狀與原因分析，通過對總揚程的相對準確的估算，在量大面廣使用的單級單吸清水離心泵樣本中查找，選用IS100-80-160A型泵比較適宜，該泵性能參數(shù)為：流量93m3/h，揚程28m，效率 77.5%，氣蝕余量 4m，軸功率9.15kW，電機功率11kW。

改造前后泵性能參數(shù)對比見表1。

改造前后泵經(jīng)濟價值對比見表2。

4 小型提灌站節(jié)能改造效果

改造用泵IS100-80-160A效率高達77.5%，原來改造前用泵IS100-65-200A效率為75.5%，改造用泵效率高2%，其節(jié)電效果計算如下：在改造用泵效率77.5%時，泵軸功率：93×28/（3.6×102× 0.775）=9.15kW，原來改造前用泵效率75.5%時，泵軸功率：95×45/（3.6×102× 0.755） =15.42kW， 軸 功 率 相 差15.4-9.15=6.27kW，若按一年連續(xù)運行使用來計算的話，單臺套可節(jié)約用電：6.27×24×365=54925.20度/年，若以達州市年套改造100臺計算，就可節(jié)約用電：54925.20×100=5492520度/年，工業(yè)用電按照0.7元計算，連續(xù)運行1年節(jié)約電費達：5492520×0.7=3844764元（384.48萬元），社會經(jīng)濟效益顯著。

改造后的泵機組不但節(jié)能效果顯著，也比較節(jié)約資金；不但泵機組價格低，相應(yīng)的配電系統(tǒng)也可以配小一些。改造后的泵機組及配電系統(tǒng)設(shè)施價格約為原來的80%左右。

5 全面系統(tǒng)調(diào)研改造小型提灌站達到節(jié)資節(jié)能社會效果

2014年5月，達州市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)專門針對達州市區(qū)域范圍內(nèi)約70%的配套動力在11～55kW、揚程在20～50m的小型提灌站典型高耗能、不節(jié)約資金的現(xiàn)象進行了系統(tǒng)全面調(diào)研分析，提出了專門針對類似的小型提灌站的節(jié)能節(jié)資改造方案。之后，專門對達州市主要提灌站提出了全面的節(jié)資節(jié)能和設(shè)備更新改造方案，并不斷取得社會和經(jīng)濟效益。在新建設(shè)小型提灌站中，也切實做到將建設(shè)節(jié)資節(jié)能型提灌站作為主要目標(biāo)。

表1 改造前后泵性能對比

表2 改造前后泵經(jīng)濟價值對比表

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2095-3615（2015）06-0034-02