小型泵站电力损耗与有效利用的对策

张燕

【摘要】小型泵站节能关键技术的研究和利用对于小型灌排泵站降低电力损耗、提高电力的有效利用具有重要的理论指导和现实意义，同时也是低碳经济的必然要求。研究过程基于不同类型小型泵站的机电设备、泵装置以及泵站管理等总体状况进行调研的基础上，研究并总结了小型泵站系统节能技术应用的基本对策。

【关键词】小型泵站；电力损耗；节能技术；应用对策

小型灌排泵站是改善农业生产条件、保证国家粮食安全的重要基础设施。截至2013年底，我国有各类灌排泵站有五十多万座，灌排动力总量占农用总动力的将近四分之一，这些小型泵站的运行效率一般在40%—48%，与国际先进水平具有较大差距，节能潜力巨大[1]。随着经济的迅速发展和居民生活水平的提高，我国的能源消耗量不断攀升，能源缺口不断扩大，因此节能降耗已经成为关乎我国经济社会发展的极为紧迫的战略性任务。在这一背景下，对小型泵站的节能技术应用进行研究，降低电力损耗、提高电力利用率具有重要的现实意义。

1.小型泵站电力损耗较高的主要原因

1.1泵站设备性能低 目前我国的有许多上世纪六十至八十年代建设的小型泵站，限于当时的技术和经济水平，水泵的制造质量较差，甚至部分水泵及配套设备不符合国家标准，因此这些泵站的能耗大效率低，需设备更新和节能改造。

1.2水泵的选型、配套不合理 由于当时水泵的品类不全，泵站只能选用相近的型号，致使实际扬程与水泵设计扬程有较大差距；此外由于观念问题在设计选型时随意加大扬程的现象也是造成机电设备配套不合理，机组损耗较大的主要原因之一。

1.3水泵空蚀、磨损严重 由于水泵选型不合理，造成水泵的汽蚀严重，并与由此造成的震动形成恶性循环，造成泵站效率下降严重。水泵的空蚀部位主要是叶片、叶轮室和导叶进口端，并由此造成工作性能下降。

1.4进、出水设施结构不合理 由于部分渠道使用年限较长，淤积严重，拦污设施不全，造成叶轮被缠或打伤的情况时有发生。部分泵站进、出水池设计不合理，进水池伴有漩涡、振动现象，出水池水头壅高，这些现象都会造成泵站的高能耗、低效率。

1.5泵站的建筑、机电设备老化严重 输水设施由于年久失修造成渗漏严重、输水效率下降，间接降低了电力效率；此外部分泵站的变压器及输电线路老化，不仅造成机电设备的功率因数过低，同时还有巨大的安全隐患。

1.6缺少系统节能改造的技术与经济支撑 小型泵站的节能改造具有本身的特殊性，需要进行专门的理论与技术研究来进行技术支持，但是这方面的人力、物力投入仍然不足，因此也限制了对小型泵站节能改造的效能发挥，改造方案往往达不到优化设计要求，改造效果不理想。

2.小型泵站降低电力损耗的对策

2.1泵系统节能分析

泵系统是小型泵站的核心部分，是实现泵站节能的关键环节。泵系统主要由电机、传动装置、水泵和管道系统组成，其主要影响因素有水泵选型、电动机的选型与配套、传动装置的结构型式、管路形式与选型、泵系统运行工况调节等[2]。

2.1.1合理选型 进行相关设备的合理选型，是泵系统进行高效运行的必要前提。（1）水泵选型要以水粟在高效区运行为原则，对于待改泵站，需要对泵站进行现场测试，根据水泵性能曲线及配套管路系统特性曲线核对否选型合理，对于选型不合理的泵系统，需要选择高效新泵型；（2）对于电机选型来说应该大力推广高效区、范围宽、功率等级多的Y和YX系列高效节能电动机，大幅提高电动机的电能利用率；（3）为降低皮带传动中的功率损耗，提高传动效率，应调节好皮带的张力，减小皮带滑移率；（4）由于出水管路出口的水头损失与出口流速的平方成正比，在出水管路末端加装，扩散管能有效降低出口流速，减少出口水头损失；（5）根据泵站使用周期内管路成本费用、生产费以及年耗电费最省为原则选择相应经济管径[3]。

2.1.2泵系统经济运行

（1）变角经济运行。对于叶片可调的泵型，在泵站扬程变化较大或实际抽排流量不能满足实际要求的情况下，可通过对叶片角度的调节，提供泵装置效率。此外大力推广轴流泵整体吊装技术，以根据灌排水位的变化及时改变叶片安装角度，从根本上改变半调节泵难以调节的现状；（2）变速经济运行。对于皮带传动泵站或应用其它调速系统的泵装置，在需要短期内增大排流量或扬程变幅较大的情况下，可通过改变水泵转速的方法对泵装置工况点进行调节，保证其在较高的效率下运行；（3）变径经济运行。对于水泵实际扬程偏离额定扬程较大的离心泵，可以车削叶轮外径改变水泵的性能，利用变径调节的方法改变泵装置工况点，调节泵装置在高效区运行达到节能效果。

2.1.3水泵叶片间隙的调整

水泵在长时间运行后，常由于各种因素影响导致水泵叶片间隙远大于标准设计间隙，从而引起水泵性能下降，增加电能损耗。为此，需要采用叶片外缘正面修圆角、叶片外缘加肋等措施，改善叶轮能量特性。

2.1.4水泵堵塞污物的清理

由于拦污设施不健全或清污不及时等问题，致使泵内被大量污物堵塞，会导致机组出水不足、汽烛加剧、能耗加大、甚至叶轮被打断等问题。因此需要选择合理的拦污、清污措施，防止水泵被污物堵塞，减輕或防止叶片汽烛、提高水泵效率和机组安全性能。

2.2泵站进出水建筑物节能措施

2.2.1前池与进水池节能

（1）前池节能。前池的水流状态对水泵性能和泵站能耗的影响很大。因此在前池设计时应该做到均匀前池流速分布，采取必要的技术措施消除死水区、回流区及漩祸，通过改善进水流态来降低前池能耗；（2）进水池节能。进水池设计不合理不仅会增加进水池水力损失，还容易诱发环流、漩祸、附壁窝，并进一步引发机组震动和噪音，造成水泵效率下降。进水池节能主要从进水池形状及参数选择和进水池整流三个方面入手。

2.2.2出水池节能

（1）出水管下沿至出水池池底高度宜取0.4m-0.5m，这不仅能保证出水池的水力性能，又可防止泥沙淤积管口；（2）出水管倾斜角应设置在0-20°范围内，以保证出水池内流态平稳，减小水力损失；（3）正向出水池池宽和侧向出水池池宽也是影响出水池水力性能最为关键因素之一，设计时应该进行科学计算，合理设置。

3.结语

本文通过对大量小型泵站系统能耗和效率进行分析研究，首先得到了影响小型泵站能耗和效率的关键因素，并对造成我国小型泵站能耗居高不下的主要原因进行了分析，得出要提高小型泵站的节能降耗水平，必须依靠先进的节能降耗新技术，并积极挖掘小型泵站系统每一个组成部分的节能潜力，并重点做好对节能潜力较大的环节的节能改造力度的结论。最后在上述分析的基础上总结了小型泵站站节能的具体对策。结论对于指导小型泵站进行节能技术改造，实现粟站节能降耗，保证小型粟站高效、安全、可靠运行具有重要的实际价值。

参考文献

[1]陈汉新，戴建平，刘晨烨.常州市农村小型泵站运行管理的调查和思考[J].江苏水利，2011，12：22-24.

[2]田先红，陈玲.当前农村小水利建设的困境与出路——湖北荆门市新贺泵站灌区水利调查[J].中国国情国力，2011，10：34-38.

[3]董波，仇宝云，彭辉，金路，赵文军.小型灌排泵站系统能耗与效率计算[J].扬州大学学报（自然科学版），2013，03：70-74.