□蔣輝霞　楊建國(guó)　李丹丹　陳　立/四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計(jì)院

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風(fēng)能提灌站的構(gòu)成及其應(yīng)用

□蔣輝霞楊建國(guó)李丹丹陳立/四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計(jì)院

摘要：本文介紹了風(fēng)能提灌站的抽水原理和構(gòu)成，針對(duì)應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行了分析，以期為風(fēng)能提灌站的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)能提灌站；構(gòu)成；應(yīng)用

風(fēng)能是以空氣流做功，清潔、安全、可再生的綠色能源。風(fēng)能的開(kāi)發(fā)和利用對(duì)環(huán)境無(wú)污染，對(duì)生態(tài)無(wú)破壞，環(huán)保效益和生態(tài)效益良好，對(duì)于人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?，F(xiàn)今調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、減少溫室氣體排放、緩解環(huán)境污染、加強(qiáng)能源安全已成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)。我國(guó)對(duì)可再生能源的利用，特別是對(duì)風(fēng)能的開(kāi)發(fā)和利用給予了高度重視，僅2015年上半年，全國(guó)風(fēng)電新增并網(wǎng)容量達(dá)916萬(wàn)kW。根據(jù)國(guó)家能源戰(zhàn)略中鼓勵(lì)發(fā)展新能源的政策，風(fēng)能資源非常豐富的地區(qū)，可以利用風(fēng)能建設(shè)相關(guān)工程。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)小型固定式提灌站的裝機(jī)容量已經(jīng)超過(guò)4 000萬(wàn)kW，其中，20%以上可以采用新能源進(jìn)行提灌。在風(fēng)力資源豐富的地方，采用風(fēng)能提灌站是新能源技術(shù)發(fā)展的探索，可有效解決電力缺乏地區(qū)人畜飲水困難及灌溉用水不足的問(wèn)題，并起到一定的示范推廣作用，有利于建設(shè)節(jié)水型農(nóng)業(yè)。近年，繼涼山州寧南縣紅星鄉(xiāng)前衛(wèi)村建成了四川省首臺(tái)風(fēng)能提灌站，為當(dāng)?shù)爻^(guò)66.67 hm2烤煙大田移栽解決了灌水難題后，德昌、冕寧等縣先后修建了4座風(fēng)能提灌站，風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用已逐漸成為新能源開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。

1　風(fēng)能提灌站抽水原理及構(gòu)成

1.1風(fēng)能提灌站抽水原理

工作狀態(tài)下，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)水泵抽水工作，直接將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能進(jìn)行抽水。風(fēng)輪中心的轂與風(fēng)車齒輪箱的風(fēng)輪主軸連接，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)風(fēng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)，由巴氏合金制成的軸承支撐兩個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪，這兩個(gè)齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)大齒輪，進(jìn)而帶動(dòng)輪臂上下移動(dòng)，輪臂帶動(dòng)導(dǎo)輪及與導(dǎo)輪軸上連接的所有部件上下移動(dòng)，這樣就完成了一次抽水周期。輪臂在沖程頂部，導(dǎo)輪使泵桿和沖程保持直線運(yùn)動(dòng)。大齒輪和輪臂可以形成兩種沖程——長(zhǎng)沖程和短沖程。長(zhǎng)沖程較常見(jiàn)，短沖程適用于微風(fēng)和揚(yáng)程較高等特殊情況。

1.2風(fēng)能提灌站構(gòu)成

風(fēng)能提灌站主要由風(fēng)車抽水機(jī)組、風(fēng)車抽水機(jī)組附屬設(shè)施、水工建筑物組成。風(fēng)車抽水機(jī)組包含水泵、風(fēng)車、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、風(fēng)力機(jī)塔架等。風(fēng)車抽水機(jī)組附屬設(shè)施包含輸水管道、管件、配套閥門(mén)、防護(hù)網(wǎng)等。水工建筑物包含風(fēng)車及水泵基礎(chǔ)平臺(tái)、進(jìn)水池、高位蓄水池、鎮(zhèn)墩及支墩等。

1.3風(fēng)能提灌站特點(diǎn)

風(fēng)車可以離開(kāi)水源，避開(kāi)障礙物，安裝在山頂高坡等風(fēng)源條件比較好的地方，適應(yīng)地形的能力較強(qiáng)。

可充分利用風(fēng)力資源，不耗費(fèi)油、電等常規(guī)能源，避免了傳統(tǒng)能源消耗對(duì)環(huán)境造成的污染和影響，使水利工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)有機(jī)結(jié)合，經(jīng)濟(jì)環(huán)保；在有效灌溉農(nóng)田、發(fā)揮用水保障作用的同時(shí)，也成為亮麗的水利景觀，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。

2　風(fēng)能提灌站工程應(yīng)用實(shí)例

2.1基本概況

項(xiàng)目區(qū)位于涼山州寧南縣華彈鎮(zhèn)銅廠村，項(xiàng)目所在地干濕季分明，年降水量970 mm，風(fēng)能資源豐富。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)提供的逐日風(fēng)速統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)?shù)?1月至次年3月，月平均風(fēng)速為2.5 m/s，最大風(fēng)速達(dá)11.1 m/s，能滿足建設(shè)風(fēng)能提灌站的要求。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，提灌站水源來(lái)自七零水庫(kù)大堰，經(jīng)風(fēng)車抽水機(jī)組提水后，輸送至高位蓄水池，配置風(fēng)車抽水機(jī)組2臺(tái)和水工建筑物。主要包括風(fēng)車及水泵基礎(chǔ)平臺(tái)、進(jìn)水池、出水池等土建工程和風(fēng)車抽水機(jī)組及其附屬設(shè)備等。

2.2風(fēng)能提灌站系統(tǒng)

提灌站基本參數(shù)：高程①一級(jí)站設(shè)計(jì)取水位為-1.00 m；②一級(jí)站水泵基礎(chǔ)高程為±0.00 m；③一級(jí)站出水池水位（二級(jí)站設(shè)計(jì)取水位）為+39.0 m；④二級(jí)站水泵基礎(chǔ)高程為+40.0 m；⑤二級(jí)站出水池水位為+84.0 m。凈揚(yáng)程為85 m，設(shè)計(jì)流量為7～8.5 m3/h，裝機(jī)2臺(tái)。

經(jīng)綜合考慮工程的用途、風(fēng)資源條件、提水的流量及揚(yáng)程、布置便利與否等因素，選擇如下風(fēng)車抽水機(jī)組。

寧南縣華彈鎮(zhèn)銅廠村風(fēng)能提灌站（一級(jí)站）：直徑6 m的風(fēng)車1臺(tái)，水泵揚(yáng)程50 m，流量7.0～8.5 m3/h。

寧南縣華彈鎮(zhèn)銅廠村風(fēng)能提灌站（二級(jí)站）：直徑6 m的風(fēng)車1臺(tái)，水泵揚(yáng)程50 m，流量7.0～8.5 m3/h。

風(fēng)能提灌站的風(fēng)車抽水機(jī)組布置在風(fēng)車及水泵基礎(chǔ)平臺(tái)上，風(fēng)車及水泵基礎(chǔ)平臺(tái)四周設(shè)磚砌圍墻。水泵出水管橫向布置，為直進(jìn)直出布置形式，管路經(jīng)過(guò)鎮(zhèn)墩，沿地形鋪設(shè)至高位蓄水池。

2.3風(fēng)能提灌站的自動(dòng)化措施

通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)，該風(fēng)能提灌站的風(fēng)輪彎曲度按嚴(yán)格度數(shù)要求設(shè)計(jì)，確保風(fēng)車在微風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)、風(fēng)暴條件下有效運(yùn)轉(zhuǎn)；此設(shè)計(jì)在任何風(fēng)力條件下都能夠抽取最大限度水量；全自動(dòng)自我保護(hù)裝置保障任何強(qiáng)風(fēng)和風(fēng)暴都不會(huì)損壞風(fēng)車。

該站采用全自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，所有工作部件在任何溫度下都能得到潤(rùn)滑；箱罩經(jīng)過(guò)防銹鍍鋅處理，可長(zhǎng)期有效防止雨水和灰塵進(jìn)入。

尾翼控制風(fēng)輪方向，使風(fēng)車運(yùn)轉(zhuǎn)不受任何風(fēng)向限制；風(fēng)速超過(guò)13 m/s，尾翼自動(dòng)折疊保護(hù)風(fēng)車，無(wú)需人工操作。

大量支撐部件增加了鐵塔的牢固性，可抵擋暴風(fēng)對(duì)風(fēng)車的損壞；所有鋼鐵件均經(jīng)過(guò)嚴(yán)格鍍鋅防銹處理，延長(zhǎng)了風(fēng)車的使用壽命；塔梯牢固且安全，堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固的平臺(tái)為安裝和后期維護(hù)提供了安全保障。

2.4風(fēng)能提灌站的效益

寧南縣華彈鎮(zhèn)銅廠村風(fēng)能提灌站的建成，使當(dāng)?shù)厮Y源得到了充分利用，有利于灌區(qū)農(nóng)作物灌溉以及當(dāng)?shù)厝罕姷恼Ｉa(chǎn)生活用水；改善了灌區(qū)生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)了灌區(qū)農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)能力，防止水土流失。同時(shí)，可使土壤得到改良，種植綠肥，提高土地肥力，有利于調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)；引種優(yōu)質(zhì)蔬菜、瓜果、煙葉等作物，社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益良好。

3　結(jié)束語(yǔ)

由于風(fēng)是一種取之不盡，用之不竭的優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)、環(huán)保的可再生能源，風(fēng)能提灌站具備安靜無(wú)污染、工作可靠、維護(hù)成本低，沒(méi)有斷絕供應(yīng)的問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)，風(fēng)能的利用越來(lái)越受到重視，而且發(fā)展速度也在加快。在滿足運(yùn)行條件的區(qū)域建設(shè)風(fēng)能提灌站，具有顯著的社會(huì)效益、生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

中圖分類號(hào)：S213

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：2095-3615（2016）03-0019-02