向檳 付興旺

摘 要：“節(jié)能降耗，保護環(huán)境”是一項基本國策，是實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、保障國家經(jīng)濟安全、改善環(huán)境的重要措施之一。泵站是水利工程的重要組成部分，承擔(dān)著區(qū)域性的防洪、灌溉、排澇、調(diào)水和供水的重任，泵站工程的節(jié)能效果將會直接對水利工程的能耗造成影響。因此，在水利工程項目建設(shè)過程中，需要在保障泵站功能完善良好的前提下，在泵站工程電氣設(shè)計中的各個環(huán)節(jié)進行節(jié)能優(yōu)化，這樣才能讓水利工程項目產(chǎn)生最大的經(jīng)濟效益和社會效益，這也是相關(guān)行業(yè)從業(yè)人員所必須要重點關(guān)注的話題。基于此，本文就對泵站工程中電氣設(shè)計節(jié)能措施的相關(guān)內(nèi)容展開分析，希望能夠給有關(guān)人士提供一定的參考價值，進而促進泵站工程有關(guān)節(jié)能工作的順利開展。

關(guān)鍵詞：泵站工程;電氣設(shè)計;節(jié)能;措施

1泵站的有關(guān)概述

泵站指的是通過其內(nèi)部的相關(guān)設(shè)備，提供一定壓力和流量的液壓動力和氣壓動力的裝置和工程稱泵和泵站工程。它的主要部件構(gòu)成是油箱、電機和泵，但是內(nèi)部有很多輔助設(shè)備，根據(jù)實際情況可以在其中相應(yīng)的增減，如供配電設(shè)備、充水設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備等。一般說來，當(dāng)前我國較為常見的泵站主要分為三大類，即：污水泵站、雨水泵站及河水泵站。泵站建筑物應(yīng)該根據(jù)實際運用的情況進行合理布置，滿足當(dāng)?shù)厮摹⒌匦?、氣象、地質(zhì)及水源與能源等條件，只有這樣才能最終達到安全、高效、經(jīng)濟的目的。

2泵站節(jié)能的意義

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以至于我們的競爭壓力也越來越大，所以我們必須要致力于從各個方面來提高科學(xué)技術(shù)。近年來，隨著國家科技的迅猛發(fā)展，泵站作為一種重要的能源設(shè)備，在我國各行業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著不容忽視的重要作用。泵站的廣泛應(yīng)用以及推廣，大大促進了國家的科技自動化以及工業(yè)的發(fā)展。更為重要的是人類應(yīng)該了解如何有效的提高泵站的工作效率，讓其能夠在作業(yè)過程中始終保持著最佳的工作狀態(tài)，有效提高泵站在工業(yè)生產(chǎn)中的利用率，對于工業(yè)生產(chǎn)和社會工業(yè)發(fā)展而言，才是真正符合可持續(xù)發(fā)展的新理念。尤其是處于現(xiàn)在極力提倡環(huán)保低碳的生活理念下，對泵站采取必要的節(jié)能措施是必要的，只有掌握了泵站運行效率及節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)，才能更好的實行電網(wǎng)設(shè)備的維護以及管理，對于電網(wǎng)設(shè)備的進一步應(yīng)用及推廣有著重要的發(fā)展意義。

3泵站工程中電動機的節(jié)能措施

如果想要降低泵站工程中的功率損失，則降低電動機的能耗便成為了其中的一項重點。由于在泵站中水泵電機的損耗所占據(jù)了所有功率損耗的很大一部分，因此電動機的節(jié)能與降低損失是電氣設(shè)計人員所必須要考量的重要問題，結(jié)合工作經(jīng)驗，針對電動機可以采取以下節(jié)能措施。

3.1設(shè)計時應(yīng)選用高效節(jié)能的電動機

應(yīng)該根據(jù)泵站的特點對多種方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定選用同步機還是異步機或是兩者相結(jié)合。對容量大于800kW的大型電動機一般選擇適應(yīng)電網(wǎng)能力強，功率因數(shù)高的同步電機，但是有的大型泵站工程也采用了異步電機。選擇異步電機時應(yīng)優(yōu)先選擇鼠籠型異步機，只有在計算后認為鼠籠型異步機無法滿足啟動要求時，才可選擇繞線型異步電動機。

3.2提升電動機設(shè)備的能耗比

增強泵站工程中電動機設(shè)備的功率因數(shù)和工作效率。就異步電動機的性能進行分析，在該設(shè)備的有功損耗當(dāng)中不變損耗與可變損耗相同時，異步電動機的能耗比最優(yōu)。此時，未在電動機功率的額定范圍以內(nèi)。通常情況下，電動機在額定功率范圍的75%～100%時，運行效率達到最大值。在針對電動機的額定容量開展設(shè)計時，需要把負荷控制在80%～90%范圍以內(nèi)，防止能耗比降低。若電動機在運行過程中能耗比過低，不僅會增加水利工程項目的運營成本，同時電動機的使用壽命也將會受到嚴重的影響。

3.3電機啟動應(yīng)優(yōu)先采用直接啟動

電機啟動應(yīng)優(yōu)先采用直接啟動，在直接啟動不能滿足電動機端電壓要求時，可以采用降壓啟動方式。傳統(tǒng)的啟動方式存在許多弊端，如啟動電流高達額定電流的5～7倍，造成電動機繞組過熱，引起高溫，從而加速絕緣老化;供電網(wǎng)絡(luò)電壓降過大，當(dāng)電壓小于或等于0.85Un時，影響其他設(shè)備的正常使用;啟動時能量損失過大，浪費電能，尤其是在頻繁啟動時。所以，在最近幾年當(dāng)中，水利工程項目泵站工程中，其電動機通常都是使用軟啟動或者降壓啟動等方式，由此來預(yù)防大電流對電動機絕緣所帶來的負面影響，同時也降低了電動機設(shè)備的后續(xù)檢測維修工作量，增加電機的使用壽命。整體來講，在泵站工程中，針對電動機的選取需要從多個方面進行考量，設(shè)計人員應(yīng)充分分析該泵站工程項目功能目標，選擇最為合理的電動機類型，讓電動機自身功能得到最大發(fā)揮，由此實現(xiàn)節(jié)能降耗的最終目的。

4針對泵站工程中供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施

基于泵站總?cè)萘康碾娏ω摵伞⒐╇娋嚯x以及分布特征等信息，對供電系統(tǒng)進行合理設(shè)計，在保證供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、電力供應(yīng)正常、能耗比優(yōu)秀，實現(xiàn)供配電系統(tǒng)的科學(xué)運轉(zhuǎn)，達到節(jié)能目標，整體來講，應(yīng)采取如下措施。

4.1負荷等級的確定以及負荷計算

負荷等級的確定以及負荷計算是供配電系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)，利用最佳負載系數(shù)法確定變壓器容量，綜合考慮初始投資和年運行時間及費用，選擇技術(shù)參數(shù)好的變壓器和開關(guān)設(shè)備，確保系統(tǒng)安全、可靠，實現(xiàn)泵站經(jīng)濟運行。變壓器經(jīng)濟節(jié)能運行的負載率宜為0.75～0.85，選取容量與電力負荷相適應(yīng)的變壓器，使其工作在高效低耗區(qū)內(nèi);在選擇變壓器時，應(yīng)選用10型及以上的節(jié)能環(huán)保型、低損耗、低噪音的變壓器，并選DY11的接線組別，使變壓器容量在三相不平衡負荷下得以充分利用，并有利于抑制三次諧波電流。泵站的年運行時間一般較短，為使季節(jié)性負荷變化時能夠靈活投切變壓器，可以設(shè)置主變壓器和站用變壓器，在非運行期間，主變壓器退出運行，投入站用變壓器，以減少主變壓器由于輕載或空載運行而造成的不必要電能損耗。

4.2電動機功率的確定

在電源電壓相同的情況下，電壓所造成的損耗會伴隨著電壓的上升而降低。一般情況下在我國小型泵站當(dāng)中，水泵電動機的功率通常在200kW以下，一般使用380V低壓電動機設(shè)備，在大中型泵站當(dāng)中，電動機功率一般在280kW或以上，需要選用10kV高壓電動機設(shè)備。若電動機功率在200～280kV的范圍內(nèi)時，則需要對電力技術(shù)以及經(jīng)濟效益開展分析后，選擇合適的電源電壓參數(shù)。

4.3在泵站中針對主要電力線設(shè)計應(yīng)簡單穩(wěn)定

一般使用單母線或者母線分段的方式進行連接，相同的電力供應(yīng)和分配系統(tǒng)電壓水平分布序列需要控制在2級以內(nèi)，由此來降低功率的損失。另外，科學(xué)針對電容器無功補償設(shè)備的安裝，能夠有效降低線路在運行過程造成的損耗，對電壓損失進行有效補償，這也提升了配電線路為水利工程項目所帶來的經(jīng)濟效益。

5針對泵站工程中線路的節(jié)能措施

在水利工程項目日常運行過程中，線路所帶來的能源消耗不可忽略，所以在進行電氣設(shè)計時，設(shè)計人員同樣需要正確針對線路的電能損耗進行關(guān)注，并采取相關(guān)的節(jié)能措施，結(jié)合筆者經(jīng)驗，可采取以下方法。

5.1選取電阻率較低的銅芯線纜

同其它類型材質(zhì)進行對比，銅芯線纜在成本適中的前提下，其電阻率更低，更適合在泵站工程線路當(dāng)中進行使用。但是值得注意的是，因為銅芯線纜相較于其他線纜，成本仍然相對較高，因此只能在重要性較高的泵站工程中進行使用，幫助水電工程項目節(jié)約成本。

5.2盡可能減短線纜長度

在泵站工程中，副廠房一般靠近主廠房布置，變配電室通常布置在副廠房內(nèi)，設(shè)備布置時盡量按照接線順序布置變配電裝置室，將高壓裝置室布置在終端桿側(cè)，然后布置變壓器室和低壓裝置室（或主機控制柜室），并將主機柜盡量靠近主電機，也可以將高壓柜布置在變壓器上方的樓層，這樣盡可能保證變壓器高、低壓側(cè)電纜線路最短，線路損耗最低。

5.3針對電纜、導(dǎo)線的截面進行科學(xué)選擇

設(shè)計人員在針對電纜導(dǎo)線進行選擇的過程中，截面同樣是必須要考量的重要因素之一。在電纜的各項數(shù)據(jù)都符合要求的情況下，結(jié)合實際要求，需要考量到經(jīng)濟、電流密度一系列因素的影響。

5.4正確使用各種設(shè)備

在泵站補償柜上的自動補償設(shè)備的正確使用也是節(jié)能降耗的重要手段之一，設(shè)計人員需要增強配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，若自然功率尚無法達到電網(wǎng)接入的最低要求，設(shè)計人員便需要在設(shè)計環(huán)節(jié)添加入無功功率補償設(shè)備，以求增強整體電網(wǎng)功率因數(shù)，依靠這一方式來降低線路損耗和變壓器端的能源損耗。值得注意的是，無功功率的主要組成是因為相位角與高次諧波，在泵站工程電力系統(tǒng)當(dāng)中，相關(guān)電子設(shè)備等會因為負荷非線性高次諧波而讓電力系統(tǒng)自身的無功損耗大幅度增加。因此，在泵站電力系統(tǒng)的設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員應(yīng)針對出現(xiàn)諧波的區(qū)域，在設(shè)計中添加濾波設(shè)備和諧波檢測設(shè)備，由此來最大限度減少諧波所造成的損耗，實現(xiàn)節(jié)能降耗的最終目的。

6自動化控制措施

對于大中型泵站，應(yīng)設(shè)置綜合自動化控制系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)在同一人機界面組態(tài)平臺上工業(yè)電視監(jiān)視與計算機監(jiān)控一體化，推動泵站設(shè)備的計算機自動化監(jiān)視、測量、故障診斷、控制保護和信息管理，提高泵站設(shè)備安全運行管理自動化水平，大幅度提升泵站、閘門的運行智能化程度，降低管理和運行成本，確保設(shè)備運行的安全可靠性和持久性。泵站自動化控制系統(tǒng)的實現(xiàn)能提高泵站機電設(shè)備和水工建筑物安全運行的可靠性，有利于泵站的科學(xué)調(diào)度和經(jīng)濟運行，為增強防洪、除澇、灌溉、調(diào)水和供水能力打下了堅實的基礎(chǔ);實現(xiàn)了機組優(yōu)化運行，節(jié)約了能源和水資源，也減少了運行管理人員，降低了運行管理成本，使泵站少人或無人值守成為可能;實現(xiàn)了泵站量化管理，為水資源的調(diào)度和優(yōu)化配置創(chuàng)造了條件。

7泵站工程機電節(jié)能設(shè)計的優(yōu)化運行

泵站工程機電節(jié)能設(shè)計要配合泵站工程，實現(xiàn)優(yōu)化運行的狀態(tài)。泵站工程機電節(jié)能設(shè)計的優(yōu)化運行，主要是實現(xiàn)經(jīng)濟性的運行，進一步提升泵站運行的效益。例如單一泵站機電節(jié)能設(shè)計的原則是高效率、低消耗，同時，保證泵站的大流量。根據(jù)單一泵站節(jié)能設(shè)計的狀態(tài)，采取優(yōu)化運行的方式，確保泵站運行的效率和消耗。泵站管理人員在單一泵站節(jié)能設(shè)計中，結(jié)合泵站機電的具體情況，實施合理的優(yōu)化運行，深入研究當(dāng)?shù)赜炅?、水位情況等因素，實行控制性的電能消耗，在保障泵站工程機電安全運行的基礎(chǔ)上，最大化的降低單一泵站的能源損失。又如多個泵站同時運行的工程適用于大型引水、供水工程內(nèi)，利用多個泵站聯(lián)合運行的方式，實現(xiàn)水流量的平衡與降耗，通過穩(wěn)定泵站的運行落實機電節(jié)能設(shè)計。注意工況的控制，嚴謹規(guī)范流量配置，配合泵站工程機電的節(jié)能設(shè)計，確保多個泵站的統(tǒng)一化運行，防止泵站工程中出現(xiàn)高消耗的情況，因而達到節(jié)能降耗的目的，體現(xiàn)多個泵站聯(lián)合運行的節(jié)能效益。

8其他相關(guān)的措施

8.1及時更新水泵

對于泵站運行效率來說，水泵的效率具有非常重要的影響，而且在運行的過程中涉及的內(nèi)容較多，因此，往往一個位置出現(xiàn)問題就會影響整體的泵站效率。另外，水泵在運行的過程中存在著很大程度上的磨損和損耗，其中葉輪長時間受到葉輪的汽蝕，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)動受到影響，另外，水流的沖刷作用還會對水泵的密封效果進行削弱，為此，需要及時對泵站進行水泵的更換，提高水泵的工作效率。另外，還需要對水泵進行維修和保養(yǎng)，超過使用年限的水泵必須進行及時的更換，保證泵站的工作效率，減少能源的消耗。

8.2規(guī)范泵站管理，提高管理水平

在泵站日常的運行過程中，需要不斷提高其管理水平，通過高效率的管理模式來提高泵站的運行效率。此外，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，泵站在運行的過程中還可以采用鑒定方法來對其工作狀況進行準確的鑒定，出現(xiàn)問題后及時查找原因，為今后的問題解決提供有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。此外，對于泵站的日常運行情況需要做好全面的信息記錄，建立泵站運行檔案，對于泵站運行過程中出現(xiàn)的問題需要做好對應(yīng)的記錄，在后期對泵站進行改造時能夠提供有效的改善意見，提高泵站的改造效果。

8.3提高管理人員的素質(zhì)水平

泵站的運行需要較多的人員對其進行管理，而且其中涉及到的技術(shù)內(nèi)容較多，為此，泵站的負責(zé)人需要加強日常技術(shù)人員的培訓(xùn);作，通過新技術(shù)的培訓(xùn);不斷提高技術(shù)人員的工作能力。另外，還能通過培訓(xùn)工作使管理人員熟悉泵站日常運行中存在的問題，在工作的過程中對這些方面進行更加細致的管理，預(yù)防問題的出現(xiàn)。而技術(shù)人員自身工作能力的提高則能夠減少泵站運行過程中設(shè)備的運行問題的出現(xiàn)，且通過熟練的技術(shù)操作能夠更好的調(diào)整泵站的運行效率，減少泵站的能源消耗，對設(shè)備的磨損也能在一定程度上得到減少。此外，泵站為了不斷提高自身的競爭力，需要不斷引進高端技術(shù)人才，通過高端技術(shù)人才提高自身的技術(shù)水平，而技術(shù)人員在上崗就業(yè)之前，企業(yè)需要對其進行嚴格的審核，只有滿足企業(yè)的要求才能上崗就業(yè)，保證招收的技術(shù)人員能夠滿足企業(yè)發(fā)展的需要。

8.4管路節(jié)能設(shè)備

的使用對于泵站節(jié)能改善，需要從日常工作中的每一個小的細節(jié)去關(guān)注，像管路中的微阻緩閉止回閥以及液壓自控蝶閥等，其在泵站水泵的日常運行中盡管只能節(jié)約很少的電能，但由于這些設(shè)備的使用是非常多的，全部設(shè)備的更換將能為泵站節(jié)約大量的電能浪費，提高企業(yè)的節(jié)能效果。

9結(jié)語

總之，整體來講，泵站工程對于水利工程項目來講具有非常重要的作用，而降低泵站工程的消耗對于實現(xiàn)水利工程項目節(jié)能降耗將帶來十分深遠的影響。因此，設(shè)計人員在設(shè)計時應(yīng)精心考慮，反復(fù)比較設(shè)計方案，合理設(shè)計供配電系統(tǒng)，選擇低耗節(jié)能型設(shè)備，盡量減少電能損耗，在保證泵站安全、可靠運行的前提下，真正達到節(jié)約電能、保護環(huán)境、經(jīng)濟運行的目的，為提高社會效益和經(jīng)濟效益作貢獻。

參考文獻：

[1]張雷，陳堅.淺談泵站工程節(jié)能設(shè)計與優(yōu)化運行[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2018（1）：123-124.

[2]梅健.城市排水泵站改造工程電氣系統(tǒng)設(shè)計[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（5）：162-163.

[3]宋峰，孫博群，王開磊.泵站工程中電氣設(shè)計節(jié)能措施探討[J].水能經(jīng)濟，2016，0（2）：35.

[4]贠劍虹，武振宇.基于景觀泵站中電氣的節(jié)能設(shè)計[C].//中國水利學(xué)會2017學(xué)術(shù)年會論文集.2017：1204-1206.

[5]吳先強.中小型機電灌溉泵站電氣節(jié)能設(shè)計淺析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018（34）：3205.

[6]符新眷.自來水廠水泵站供配電系統(tǒng)的優(yōu)化探究[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2019（18）：84，86.

[7]朱寧，滕軍，江如春.泵站的環(huán)保節(jié)能與經(jīng)濟性方法研究[J].江蘇科技信息，2017（27）：33-34.

[8]王義才.楊家杖子供水工程中途加壓泵站設(shè)計探析[J].黑龍江水利，2016，2（1）：74-75，94.

[9]劉天怡.基于PIDNN的循環(huán)水泵站節(jié)能控制策略設(shè)計研究[D].江蘇：江蘇大學(xué)，2018.

[10]張迎東，王勇.關(guān)于泵站運行效率及節(jié)能措施探析[J].城鎮(zhèn)建設(shè)，（5）：180.

[11]金正乾.關(guān)于泵站運行效率及節(jié)能措施探析[J].江西建材，2016（5）：124-124，127.

[12]張玉勝，吳建華，李雪轉(zhuǎn)，等.夾馬口取水泵站節(jié)能運行優(yōu)化設(shè)計研究[J].人民黃河，2016，38（7）：142-145.

作者簡介：

向檳，研究方向：電力自動化控制系統(tǒng)，長沙光潤電氣科技有限公司技術(shù)總工，從事電力行業(yè)近二十年，具體豐富、專業(yè)的技術(shù)能力，負責(zé)技術(shù)把關(guān)及技術(shù)人員的培養(yǎng)、培訓(xùn)等。