【摘要】水利行業(yè)中，我國泵站運行所消耗的電力能源可以占據(jù)到全國總發(fā)電量的10%左右，而水泵作為主要能源消耗設(shè)備，泵站電器施工節(jié)能的重點就在于如何將電能的利用效率提高，并把損耗降到最低。因此，需要對節(jié)能加以重視，降低泵站運行的能源消耗，節(jié)約運行成本和能源，實現(xiàn)工程研究的效能，幫助工程實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展，良性運行?；诖?，文章就節(jié)能優(yōu)化設(shè)計在水利泵站中的應(yīng)用進行簡要的分析。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能優(yōu)化設(shè)計；水利泵站；應(yīng)用

1.水泵站能源消耗分析

1.1 能耗有直接能耗與間接能耗之分，通常所說的能耗實際上都是指直接能耗，水泵站在抽水過程中所消耗的能源稱為直接能耗，而在建造水泵站時以非能源形式所投入的原材料如水泥、鋼材、水泵主機組以及其它輔助設(shè)備等其原先所消耗的能源稱為間接能耗，另外再加上運輸、施工、安裝、服務(wù)部門等消耗的附加能耗從而構(gòu)成了總的能耗。根據(jù)日本對各行業(yè)按單位日元產(chǎn)值的能耗率統(tǒng)計表明，間接能源消費率是很大的，如農(nóng)林牧業(yè)、一般機械、橡膠制品等均超過直接能源消費率一倍以上。因此節(jié)約能源不僅要節(jié)約直接能耗，而且還要注意節(jié)約間接能耗和其它附加的能耗。

1.2 在水泵站的能耗中還有必要能耗與不必要能耗的概念。水泵站系統(tǒng)在運行過程中，為了將水抽送到人們所要求的地方，必然要消耗一定的能量。以目前科學(xué)技術(shù)的水平，如果不消耗這部分能量，水就無法抽送，這就是必要能耗。但是由于水泵站的規(guī)劃設(shè)計、設(shè)備選擇、運行管理等考慮不周而增加的那部分能量的消耗就是不必要能耗。對設(shè)備性能與質(zhì)量的好壞同樣存在必要能耗與不必要能耗，如水泵在運轉(zhuǎn)時的水力損失、機械損失以及容積損失等所消耗的能源通常用效率來衡量，顯然效率越高能耗就越少，這部分能耗中同樣包含有必要能耗與不必要能耗二個部分，要求水泵制造廠提供性能好、效率高、能耗低的水泵，也就是希望壓縮必要能耗，盡量避免或減少不必要能耗。

2.泵站工程節(jié)能優(yōu)化設(shè)計

2.1 機組選型

在新建或改建泵站工程機的組型號決定了建設(shè)的費用以及工程的運行能耗，泵站工程，不管是排澇或是灌溉補水，運行狀態(tài)的不穩(wěn)定性都比較大，設(shè)計方案時要滿足設(shè)計需求，從該地灌排水量的需求變化特點著手，對各種機組型號、裝機臺數(shù)的匹配進行方案內(nèi)部的優(yōu)化選擇，從而選出最合理的設(shè)計方案，提高效益并降低能源的損耗量。

2.2 區(qū)域內(nèi)的排水規(guī)劃

在區(qū)域排水的設(shè)計中，需將區(qū)域內(nèi)的排水系統(tǒng)采用分級、分塊進行規(guī)劃管理，綜合考慮區(qū)域排水模式以及灌排需求，合理布置好水系，選擇合理的地址。通常利用地面與河道水位的高差值，利用好二級排水河道的蓄水功能，選擇科學(xué)的排水方式。二級排水方式能夠?qū)⒍壟潘玫恼具\行時間提高，并在一定程度上增強動力，這樣可以把一級排水泵站運行或設(shè)置的時間縮短，由于二級排水泵站加大的動力小于區(qū)域內(nèi)一級排水泵站動力，所以取得了可觀的節(jié)能效果。

2.3 流道水力設(shè)計

泵站效率不僅與出水流道、閘門和下水流道等水工構(gòu)筑物的水力耗損有關(guān)，并且與水泵電動機組的效率有著密切聯(lián)系。在高效的水泵電動機組的運用后，通過降低水工構(gòu)筑物的水力損耗來將泵站的裝置效率提高，選擇好的流道布置既會直接給工程的安全運行帶來影響，也能夠減少流道內(nèi)水力的損耗。

2.4 供電方案設(shè)計

電能消耗是泵站工程的主要消耗能源，所以在設(shè)計科學(xué)的供電方案時，要從供電工程的特點和條件著手，合理配置站用變壓器的采用、利用10kV主水泵電動機直接聯(lián)網(wǎng)運行的供電模式、采用就地補償?shù)男录夹g(shù)來達到節(jié)能目標(biāo)。

2.5 工程的布置與選址

在工程的布置育選址時，最好選用能結(jié)合自流與抽排的位置，利用閘與泵與相結(jié)合的布置方法，盡量靠近泵站，當(dāng)受到水位相差較大或者災(zāi)害性天氣時，才能夠強排，這樣才可將強排時間減少，節(jié)約能源。

3.泵站節(jié)能降耗優(yōu)化實例

3.1 項目概況

某泵站設(shè)計量為36萬m3/d，向二泵站蓄水池實施輸水，水泵設(shè)備型號為200ZL-2.0軸流泵。三根輸水干管，每根長340米，直徑為1.2米。其中1到3號水泵使用并聯(lián)方式，4、5號水泵以及6到8號水泵之間各自實現(xiàn)并聯(lián)，進水池的最低水位是87.5米，設(shè)計中的水位標(biāo)準(zhǔn)是91米，最高水為是93.45米，水泵運行中的水位在正常情況下保持在90.3～93米。

供水需求量較少是該泵站中存在的主要問題，在正常的運行中供水量在17.5萬～26萬m3/d，水泵型號選擇不合理，水泵之間沒有實現(xiàn)相互的調(diào)度和配合，使得水泵實際運行揚程遠遠小于設(shè)備額定工作下的揚程，導(dǎo)致水泵設(shè)備沒有真正發(fā)揮其效用，長時間在較低水平下運行；單泵運行下的效率僅為45%～70%，能源消耗大，最終導(dǎo)致資源和能源的浪費。

3.2 節(jié)能降耗具體方案

由泵站的實際供水量17.5萬～26萬m3/d為整改依據(jù)先對1～5號水泵進行整改，以后再對其余水泵進行整改，200ZL-2.0軸流泵的主要用于低揚程，水泵在最不利的工況下的供水滿足57.45萬m3/d，比設(shè)計水量的36萬m3/d多出了很多；因此在改進時要將其換位100ZL-1.8軸流泵，大小泵之間搭配的形式可以幫助設(shè)備間的調(diào)配和節(jié)能。

在對水泵設(shè)備進行改進設(shè)計后，利用水泵優(yōu)化計算模式進行分析，每臺水泵進出水管阻力參數(shù)分別是S1=2.78s2/m5；S2=2.88s2/m5；S3=3s2/m5；S4=2.8s2/m5；S5=2.9s2/m5。

主干管阻力參數(shù)為0.559s2/m5；泵站設(shè)計運行水位Z1=91，Z2=95.充分滿足了水泵運行中的供水量。

結(jié)束語

現(xiàn)在有更多新型技術(shù)與設(shè)備被應(yīng)用到排水泵站建設(shè)中，從節(jié)能降耗角度進行分析，需要對損耗最大因素的水泵設(shè)備進行優(yōu)化。因此，在實際的設(shè)計過程中，要把節(jié)能優(yōu)化理念融入到水泵站的建設(shè)當(dāng)中，進一步優(yōu)化水泵站的整體設(shè)計，促進水泵站職能的充分發(fā)揮。

參考文獻：

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