探討取水泵站的節能改造與優化設計

郭紅生馬華明/.寧夏固海揚水管理處泉眼山泵站 .寧夏水利電力工程學校

探討取水泵站的節能改造與優化設計

郭紅生1馬華明2/1.寧夏固海揚水管理處泉眼山泵站 2.寧夏水利電力工程學校

隨著我國社會主義現代化建設的不斷發展，我國的水利工程建設取得了前所未有的成就，為人們的生產與生活提供了極大的便利。目前，我國已經成立了多個取水泵站，為水利工程的正常運行提供了必要的保障。然而，我國當前的取水泵站在設計方面還存在一些問題，影響了取水泵站職能的有效發揮。本文將對取水泵站的設計方法進行深入分析，對取水泵站的節能改造以及優化設計提出自己的見解，為水利工程的管理提供一個參考與借鑒。

取水泵站；節能改造；優化設計；改進策略

改革開放以來，我國的水利工程建設得到了不斷的發展，對水利工程的管理也實現了一系列的變革。所謂的取水泵站，也可稱之為水源泵房，就是將水井、出水閘門井等進行合建或者分建，這種措施有利于實現水泵在枯水位時有效吸水，又能夠避免洪水位時被淹沒，具有一定的優越性。取水泵站的設計思路影響著取水泵站職能的發揮，因此，必須對取水泵站進行科學、合理的優化，并增強其節能功能，滿足當前社會的發展需求。

1.取水泵站設計中存在的問題

從我國目前取水泵站的運行情況來看，其設計思路還存在一些不合理的因素。一般情況下，在對取水泵站的水泵進行設計與選擇的時候，往往考慮的是凈水構筑物的用水量，將每天可能使用的最高水量進行綜合分析，作為取水泵站設計的一個重要參考依據。然而，在實際運用中，則是以枯水位的標準高差作為水流量的統一衡量標準。我國的氣候變化十分明顯，在取水泵站的實際運行過程中，季節以及氣候的變化都會不同程度的影響到水源水位的變化，而且還會伴隨著相應供水量的變化，然而這種變化具體到每一天，就表現的不是那么明顯。而且，根據我國的氣候變化情況，一般7～9月份是水量作為豐富的時期，這個時期對水的需求量更大，生產生活用水、城市綠化用水以及工業用水需求達到了一個巔峰，因此，夏季也是供水量最大的一個時期。冬季則與其相反，這在一定程度上證明了最大供水量與最酷水位是不可能在同一時期出現的。另外，泵站的頭部水位相對來說比較穩定，而實際河水的水位往往比設計的水位要高出許多，這造成了水泵工作效率的低下，同時，這也是取水泵站設計不合理的部分。

2.取水泵站的工作效率降低

我國的取水泵站大多數的水泵已經具有了一定的使用年限，而且經過長期的水流沖擊，水泵的內壁以及葉輪過水面功能逐漸退化，變得起伏不平，這在一定程度上增大了水泵內流道的摩擦力，影響了水流的通暢度。另一方面，由于水泵的老化，在水泵的內側部位會形成許多垢瘤，水泵的容積本身就有現，再加上垢瘤的作用，使水泵容積更小，所能達到的取水量難以得到保障，并且還會加快水頭的損壞，降低了取水泵站的整體工作效率。

3. 取水泵站的節能改造

當前，我國提出了科學發展觀的發展戰略，為了全面貫徹落實科學發展觀，實現水利工程的可持續發展，就必須對取水泵站進行節能改造，這是水利工程管理的一個重要方向。對取水泵站的節能改造目前主要有水泵運行工況點的改變以及水泵特性曲線的改變兩種方法。

4.對水泵運行轉速的改變

根據當前的已建好的水泵站的實際運行情況，我們有必要對水泵站進行有效的節能改造。首先目前的水泵站對資源的需求量比較大，這在一定程度上會造成資源過度浪費。而且在具體的工作中，水泵遠多于實際的需要。鑒于這種嚴重的資源浪費行為，必須采取合理、有效的措施對水泵站實施節能改造，對于已經建成的水泵，想使其實現運轉速度的提升是有一定難度的，我們可以從改變水泵運行工況點著手，使其實現由低效區向高效區的轉移，進而達到水泵的節能改造目標。作為水泵站運行過程中的重要環節，工況點的工作效率影響著整個水泵站的運行效率。對水泵工況點的改變并不是一蹴而就的，它需要對水泵以及管路的特性曲線進行科學的改變，它能夠保障水泵工況點改變的順利進行。而要想使水泵的特性曲線實現改變，一般是采用改變轉速與切削葉輪這兩種方法。一旦水泵的運轉速度得到了提升，那么運行曲線也會相應的變化。出水壓力與管網實際所需一旦能夠達到一致，便可以有效地實現水泵的節能目標。水泵運轉速度的變化將改變工況點的位置，那么水泵的水流量也會隨之變化，不僅能夠在一定程度上減小壓力損失，而且可以有效提升水泵的工作效率。水泵的運行速度與水流量的需求能夠基本達到一致，起到了水泵的節能效果。

5. 對水泵切削葉輪的改變

除了上述講到的水泵運行速度改變的方法，對水泵切削葉輪的改變也能夠有效達到水泵的節能目標。切削葉輪通俗來說就是變徑，針對水泵運行所需的基本參數對不相適應的水泵葉輪外徑采取切削手法，使水泵的運行狀態與性質發生明顯的變化，運轉速度得到高效的提升，實現水泵的節能目標。這種方法也是通過改變水泵工況點的位置來實現水泵流量的變化的。在無壓力的狀態下提升了水泵的整體運行效率。目前，我國的已建成的水泵站主要是通過這兩種方法來實現節能目標的。新時期，我國的科學技術得到了充分的發展，變頻技術在各行各業得到了廣泛的應用，它同樣適用于對水泵運轉速度的改變。然而，這種設備成本較高，且需要大量的資金投入。因此，對切削葉輪的改變在水泵的節能設計中得到了充分的應用，只要保證其轉速不低于范圍的最低值，便能夠達到良好的節能效果。

6.取水泵站的優化設計

由于我國的季節差異比較大，對水泵站的設計需要考慮多種不同的因素。首先對于水源水位和供水量變化范圍比較穩定的取水泵站，揚程坐標點與所需要的水流量處于不斷的動態變化。在季節氣候出現明顯變化的條件下，用水量需求的增多與凈揚程的減少保持一致，那么坐標點將會順直線DE下的DFE弧線進行移動，且該弧線與其所對應的直線的縱軸的最大差就出現在平均流量與水位處。另外，在水泵的實際工作中，常常會出現高效去單臺水泵不能有效覆蓋流量與揚程范圍變化的現象，我們可以將水泵實現聯合，達到水泵正常工作的目的。如圖2所示，這是水泵聯合工作呈現出的特性曲線，水泵在并聯工作的條件下，高效區的揚程沒有出現變化，當水泵的流量范圍出現增大時，曲線Q-H將會逐漸趨于平緩。在一些水量變化幅度比較明顯的地區，可以采用這種系統設計。如果是高效區的流量不變，揚程范圍出現了變化，那么曲線Q-H將會趨于陡峭的趨勢，這可以適用于水位變化比較頻繁的場地，具有一定的優越性。

7.結束語

我國當前的大多數水泵站，并沒有做到節能減排，這在一定程度上造成了資源的過度消耗與浪費，違背了可持續發展的發展戰略。水泵站的施工與設計會存在一些偏差，這是由多方面因素共同造成的。因此，在水泵站建設之前，就應對其進行充分的考察與評估，盡量將誤差降到最低，將節能理念充分融入到水泵站的建設中，不斷優化水泵站的設計，促進水泵站職能的有效發揮。

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