浅丘地区小型提灌站选泵扬程过高的节能改造

2015-07-07张元华达州市农业机械研究推广站

四川农业与农机 2015年6期

关键词：轴功率段长度达州市

□张元华/达州市农业机械研究推广站

□张元华/达州市农业机械研究推广站

针对达州市开江县某小型提灌站选泵扬程过高的现状，分析了原因，提出了节能改造方案，经过实践证实，改造方案切实可行，达到显著节电降耗与节约资金的目的。

提灌站；选泵；节能

1 达州市小型提灌站高能耗的现状

达州市地形地貌复杂，浅丘山区居多，水低田高，加上干旱频繁，客观上要求在发展农业灌溉设施过程中必须大力发展机电提灌站，才能有效解决干旱缺水的问题。如在2013年春旱时60%以上的稻田靠机电提灌站和流动提灌设备提水栽秧。事实证明，机电提灌站已成为现代农业科技园和农业基础设施的重要组成部分，是农业抗旱减灾的重要物质技术手段，是现代农业和粮食生产有效的风险保障措施。发展机电提灌站是农业抗旱减灾的必然需要，是达州市浅丘地区农田水利化的必然选择，是充分利用江河水资源的有效手段，是解决贫困山区人民用水困难的有效途径。因此，达州市农业系统高度重视机电提灌站建设工作，加快推进机电提灌站的改造与建设。

2014年4月，达州市农业系统专门针对达州市区域范围内的提灌站进行了系统全面的调研，对所有提灌站进行了资料收集。达州市机电提灌站经过50余年的建设，现存有提灌站1656座/1816台/36242kW，其中电力提灌站1565座/1716台/34362kW、柴油机提灌站91座/100台/1880kW，机电提灌站占提灌机械总动力的27.4%，常年提水灌溉面积3.51万hm2，占提灌机械总灌溉面积的37.6%，占稻田面积的20.3%。达州市机电提灌站分布如下。

1）按建成时间分布。1978年以前建成的机电提灌站有783座，占总座数的47.3%；1979～1999年建成的有653座，占总座数的39.4%；2000年至今建成的有220座，占总座数的13.3%。2000年以后更新改造的机电提灌站为212座，占1999年以前建成数的14.8%。

2）按所有制分布。乡（镇）所有机电提灌站53座，占总座数的3.2%；村（社区）所有1588座，占总座数的95.9%；其他农业生产经营组织所有15座，占总座数的0.9%。由此可知，机电提灌站基本上为农村集体所有。

3）按取水水源分布。从江河取水的机电提灌站有1045座，占总座数的63.1%；从库塘取水的597座，占总座数的36.1%；从其他水源取水的14座，占总座数的0.8%。

4）按装机功率分布。装机功率小于11kW的机电提灌站有163座，占总座数的9.9%；装机功率11～55kW（含11kW）的有1312座，占总座数的79.2%；装机功率 55～100kW（含55kW）的有161座，占总座数的9.7%；装机功率大于或等于100kW的有20座，占总座数的1.2%。

5）按设计灌面分布。设计灌面小于13.33hm2的机电提灌站有225座，占总座数的 13.6%；设计灌面 13.33～33.33hm2（含13.33hm2）的有853座，占总座数的51.5%；设计灌面33.33～66.67hm2（含33.33hm2）的有449座，占总座数的27.1%；设计灌面66.67～133.33hm2（含66.67hm2）的有116座，占总座数的7.0%；设计灌面大于或等于133.33hm2的有13座，占总座数的0.8%。

6）按净扬程分布。净扬程小于20m的机电提灌站有233座，占总座数的14.1%；净扬程20～50m（含20m）的有943座，占总座数的56.9%；净扬程50～100m（含50m）的有420座，占总座数的25.4%；净扬程大于等于100m的有60座，占总座数的3.6%。

2 小型提灌站高能耗的原因分析

为践行党的群众路线，达州市农业系统从2014年2月开始，开展了技术走基层活动，号召并组织全市农业系统科技人员到基层去为农民朋友送技术，去发现、解决问题。在技术走基层活动中，发现达州市开江县某蔬菜基地建设的小型提灌站存在高耗能、不节约资金等现象，后来发现在该县不止1处小型提灌站存在此现象。达州市开江县属于浅丘地区，大部分地域是小块平坝，大春生产时节插秧或现代农业科技园中的蔬菜与经济作物种植等都需要小型提灌设施，小型提灌设施在开江县建设得很多。最为典型的一处蔬菜基地的小型提灌站情况是，需要流量近100m3/h，泵吸程4m，需要高度扬程约6.5m，泵出口管路长度约462m，泵进出口管路都是100mm，选配的是18.5kW电机，型号是IS100-65-200A型单级单吸离心泵。该泵设计性能参数为流量95m3/h，扬程45m，转速2900r/min，效率75.5%，气蚀余量3.6m，轴功率15.42kW，电机功率18.5kW，该小型提灌站连同配电与机房等在内总共花费资金约17.3万元。

经过计算分析，该小型提灌站高能耗的主要原因是估算总扬程偏差太大。95m3/h至少需要100mm直径的输水管路，管路流速为95/3.6=26.4m3/s，根据经验估算，DN100底阀的损失折合直管段长度约为10m，2个弯管的损失折合直管段长度约为5m，泵出口闸阀的损失折合直管段长度约为1.3m，泵出口止回阀的损失折合直管段长度约为10m，以上4项的总计损失折合直管段长度约为26.3m，所以，该小型提灌站的总损失折合直管段长度约为 462+26.3= 488.3m，输水管全部采用工程塑料管，损失系数小，根据经验统计，损失扬程约为管路长度的3%～4%，总损失按照3.5%总直管长度来计算：488.3×0.035≈17.1m，所以需要的总扬程理论上为17.1+6.5=23.6m，再放15%左右的余量，就是选泵总扬程约为 23.6×1.15= 27.14m。可见，所选泵扬程比实际估算高了65.58%。

泵在抽水时，管路不仅出口有高射炮出流现象，而且造成了能耗损失，应该改成淹没出流才妥当。

3 小型提灌站节能改造方案

针对上面所叙述的小型提灌站高能耗现状与原因分析，通过对总扬程的相对准确的估算，在量大面广使用的单级单吸清水离心泵样本中查找，选用IS100-80-160A型泵比较适宜，该泵性能参数为：流量93m3/h，扬程28m，效率 77.5%，气蚀余量 4m，轴功率9.15kW，电机功率11kW。

改造前后泵性能参数对比见表1。

改造前后泵经济价值对比见表2。

4 小型提灌站节能改造效果

改造用泵IS100-80-160A效率高达77.5%，原来改造前用泵IS100-65-200A效率为75.5%，改造用泵效率高2%，其节电效果计算如下：在改造用泵效率77.5%时，泵轴功率：93×28/（3.6×102× 0.775）=9.15kW，原来改造前用泵效率75.5%时，泵轴功率：95×45/（3.6×102× 0.755） =15.42kW，轴功率相差15.4-9.15=6.27kW，若按一年连续运行使用来计算的话，单台套可节约用电：6.27×24×365=54925.20度/年，若以达州市年套改造100台计算，就可节约用电：54925.20×100=5492520度/年，工业用电按照0.7元计算，连续运行1年节约电费达：5492520×0.7=3844764元（384.48万元），社会经济效益显著。

改造后的泵机组不但节能效果显著，也比较节约资金；不但泵机组价格低，相应的配电系统也可以配小一些。改造后的泵机组及配电系统设施价格约为原来的80%左右。

5 全面系统调研改造小型提灌站达到节资节能社会效果

2014年5月，达州市农业系统专门针对达州市区域范围内约70%的配套动力在11～55kW、扬程在20～50m的小型提灌站典型高耗能、不节约资金的现象进行了系统全面调研分析，提出了专门针对类似的小型提灌站的节能节资改造方案。之后，专门对达州市主要提灌站提出了全面的节资节能和设备更新改造方案，并不断取得社会和经济效益。在新建设小型提灌站中，也切实做到将建设节资节能型提灌站作为主要目标。