中小型泵站节能措施研究

中小型泵站节能措施研究

佘磊唐波

宿迁水务勘测设计研究有限公司223800

摘要：我国机电排灌事业已发展到一个新的高度,但是泵站在运行管理中暴露出不少问题。在能源日趋紧张的今天,节约能源意义重大。本文从提高动力机、水泵、传动装置、管路等各部分的效率入手,深入挖掘水泵机组节能的潜力,达到了泵站节能的目的。

关键词：中小型泵站；节能；措施研究

引言

目前,我国机电排灌事业已发展到一个新的高度,以中小型泵站为主体的机电排灌网络在解决洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化当今三大水资源问题中起着不可替代的作用,承担着区域性的防洪、除涝、灌溉、调水和供水的重任。但是,也应看到泵站在运行管理中也暴露出不少问题。在能源日趋紧张的今天,节约能源仍大有潜力可挖。提高泵站效益的有效途径就是提高泵站的装置效率。具体地说,就是提高动力机、水泵、传动装置、管路和进出水池各部分的效率。

1提高动力机效率

动力机效率为动力机的输出功率与输入功率之比。提高动力机效率,除了从动力机的设计、制造等方面加以改进之外,还应注意以下问题。

1.1机泵合理配套

配套功率的备用系数不宜过大。因为当电动机负荷不足时,其效率要降低,同时电动机的功率因数也降低,增加了输电线路和变压器的损耗;而当柴油机负荷不足时,燃油消耗率将增加。所以,应避免“大马拉小车”的情况。配套功率的备用系数更不宜过小,否则将会使动力机难负其重,使动力机寿命大大缩短。因此,更应避免“小马拉大车”情况。一般来讲,电动机的负荷率应大于0.7,如果过小,应按配套要求进行调整或更换。如更换合适的电动机型号、规格、容量等;调整电动机的转速,在不降低传动效率的前提下,使泵站处于高效率运行;改变电动机绕组的接线方法,变“△”接法为“Y”接法。对于柴油机组而言,除更换合适的柴油机型号外,还可根据负荷的变化来改变柴油机的转速,使柴油机在经济工况区工作。另外,用户应尽量选用新产品,选用正规厂家生产的优质产品。如低压电机选用Y型、新型Y2或YX型,高压电机选用Y型或新型高效的YJS型产品。

1.2合理选配变压器

为了节省能源消耗,要注意变压器容量不要配得太大。一般应按经济容量选配,其负载率应大于0.5。非排灌季节应将主变压器停用,若因照明和多种经营需要,可另装小变压器。这样,可以减少变压器的“铁损”,减少电费支出。

1.3加强维修

定期检查电动机,正确地操作电动机的启动、运行、停机。柴油机要加强机务管理。为了减少机械摩擦损失,要保证各相对运动零部件之间有适当的配合间隙,选择适宜的润滑油,保证正常的润滑油温。为提高柴油机的燃油效率,在运行中应按最佳提前角供油,提高喷雾质量,控制冷却水温等。

2提高水泵效率

保证水泵高效运行是提高泵站效率的重要环节。水泵的效率与水泵的设计制造水平、运行工况及使用情况有关。

2.1校核水泵的选型

根据水泵性能曲线及配套管路系统特性曲线,校核水泵在平均扬程、最高扬程和最低扬程时的工作点参数。要求在平均扬程时,水泵在高效区运行;在最高扬程和最低扬程时,水泵能安全稳定运行。与扬程、功率和转速等配套不当的水泵型号,应予以调节或改造。

2.2合理调节水泵的性能

如果水泵工作点的性能参数不符合实际需求,水泵将长期处于低效率区工作状态。这时,可采用改变水泵性能曲线的方法移动工作点,使水泵的工作点符合实际情况的需要。离心泵和小型混流泵一般可采用变速、变径调节;可调叶片的轴流泵一般可采用变速、变角调节;所有叶片泵都可采用变速调节。

2.3更换水泵零部件

变速、变径和变角调节都有一定的限度,如果水泵工作点的性能参数与实际需要相差较大,或经使用后叶轮、口环等零部件已磨损,就应更换磨损的零部件,以保证水泵的正常工作。

2.4加强水泵的维修保养

水泵运行一段时间后必将产生磨损,增加泵内的能量损失。为保证水泵能长期高效工作,应加强监督,及时进行维护保养,定期进行大修,并更换损坏的零部件。重点监测的对象是水泵的叶轮、口环、填料、轴承和地脚螺栓等。

2.5保证安装质量

水泵工作性能的好坏与其安装精度有很大的关系。如果安装精度不符合要求,不仅会降低水泵效率,严重时还将产生振动和噪声,引起电动机过热,以致不能运转。

3提高传动效率

传动方式的选择是否合理直接影响传动效率。当动力机的转速能够满足水泵运行工况时，间接传动尽量改为直接传动。当水泵工况变化较大，动力机又无法调速时，可将直接传动改为间接传动。此时，尽管传动效率有所下降，但水泵效率、管路效率会有所提高。在间接传动中，通常应避免平带或V带交叉、半交叉传动。传动装置安装是否正确也直接影响传动效率，如果直接传动时联轴器不同心、带传动时传动轴距过小或过大以及传动带过紧或过松等，都应予以调整、改造。

4提高管路效率

4.1采用经济管径

管道是泵站的重要组成部分，它对工程投资和运行费用及节能均有较大影响。管径增大，管道阻力减小，耗电量及年运行费用降低，但管道一次性投资增大。相反管径减小，管道阻力增大，损耗增大，投资减少。因此要选用新型管材，采用经济管径，控制经济流速，流速一般控制在1.5m/s～2.5m/s。在满足工程条件时，可选用玻璃钢夹砂管，以减少投资，降低管损。

4.2缩短管路长度

进水管、出水管的长度应最大限度地缩短，减少弯头，减小管道内壁的粗糙度。

4.3减少管路附件

管路附件的局部阻力系数很大，运行时必然会消耗大量的能量。因此，应尽量减少不必要的管路附件。例如采用合理的充水方式，尽量取消底阀；管路进口和出口可采用喇叭口；闸阀尽可能处于全开状态；低扬程离心泵、混流泵可取消闸阀；扬程不高的泵站可用拍门代替逆止阀；拍门的重量一定要轻，并设置平衡锤。除上述几点之外，消除“高射炮”式出流、保证管路的密封性也是提高管路效率的具体措施。

5提高进、出水池效率

5.1改造不合理的进、出水池形状和尺寸

泵站的前池、进水池、出水池的形状及尺寸设计要合理，否则会导致池内发生漩涡、回流、脱壁等不良水力现象，致使进水池、出水池的效率下降。为改善流态，应进行泵站技术改造。如前池的扩散角过大，可以延长前池的长度或将前池改为折线型、曲线型；进水池设计不合理，在水泵周围产生环流、漩涡等，可采取增加导流墩、盖板等措施以消除漩涡。

5.2清除进水池中的污物

进水池中的杂草等漂浮物会阻碍水体流向水泵，使水泵效率下降，严重时甚至会缠绕叶片，使水泵无法正常工作。因此，泵站进水建筑物中必须设置人工或机械拦污栅，并及时进行清污。进水池中的淤泥会阻塞水体的过流，使进水池的流态发生变化，影响泵站效率。为此，应定期清淤。

5.3保证水泵的淹没深度

水源条件的变化会使进水池中水泵吸入管口的最小淹没深度变小，从而诱发漩涡的发生。为此，可以采取降低进水池底板高度，同时降低水泵安装高度的措施来改善进水条件。

结束语

上述提高泵站效益的措施并不是孤立的，而是相互影响、相互制约的。因此，提高泵站的节能潜力必须要全面考虑，综合改造。要加强对泵站管理人员的培训，搞好管理和维护，确保泵站安全高效运行。对于超过使用年限的泵站，应及时进行更新改造，淘汰耗能高、效率低的电机和水泵，更换破损锈蚀的管道。

参考文献

[1]佚名.中小型给水泵站设计规程.中国计划出版社,2016.

[2]许建中.大中型灌排泵站节能运行技术研究.水利水电出版社，2017