川南丘陵地區中小型電力提灌站集成潛水泵的推廣應用

馬 強,符 剛,鐘明富

(四川省自貢市農牧業局農機管理站，四川 自貢 643000)

川南丘陵地區中小型電力提灌站集成潛水泵的推廣應用

馬 強,符 剛,鐘明富

(四川省自貢市農牧業局農機管理站，四川 自貢 643000)

本文簡要闡述了我國西南丘陵河流等區域提灌站修建和改造的必要性，以常規型臥式離心水泵為核心建造的提灌站在安全性、適用性、方案規劃等方面存在缺陷限制了提灌站的大面積建設，提出以潛水泵為動力的結構集成型提灌站的組成結構和工作原理。并根據2種類型提灌站實際建設成本，控制性能等方面比較說明結構集成型提灌站是今后提灌站推廣的可靠應用方向，能在現代農業的建設中發揮成效。

水泵；地面泵；潛水泵；集成

川南丘陵地區海拔一般在250～600m之間，丘谷高差50～200m，多呈階梯狀分布，河流分布在低海拔區域，河岸傾角10°～60°不等，較少有適宜修建提灌站的淺灘。區域水資源豐富，土地肥沃，可種植水稻、油菜、玉米等農作物，是重要的油料和糧食產地。中小型電力提灌站作為農村基礎設施，在保障農村居民生產生活用水、強化農村對災害天氣的抗性、發展規模型畜牧和養殖業等有重要作用。上世紀60年代至今，我國大力發展水利基礎設施建設，由于技術和資金的限制，泵房、水泵和電機的安裝和修建，在滿足使用性能的前提條件下依山而建。大部分采用臥式清水離心泵，以最匹配地形和節約成本的方式修建，由于有專人看管，較少考慮使用、維護成本和安全裝置，存在一定的缺陷。而這種電力提灌站在長達20～30年的使用過程中，超過了15～20年的使用期限[1],卻保障了農村產業的發展和廣大農戶的生活用水。已建的臥式地面泵提灌站大部分存在以下問題。

(1)部分提灌設備修建時間久，已經老化；且由于修建時資金缺乏、技術不成熟，電機和水泵的布局不太合理，配套使用的電器設備裸露，安全隱患突出[2]。

(2)隨著農村經濟的發展、人口老齡化和農村勞動力流失嚴重，提灌設備較少有專人管理，有專人看管的提灌站也缺乏資金進行日常維護。同時農村產業不斷升級轉型，高海拔坡地的開發利用，用水需求和面積的擴大，設備性能不能滿足實際使用需求，水泵功率出現不匹配情況[3]。

(3)隨著農業技術的逐漸普及，將勞動密集型、效率低、生產落后的舊農業模式轉變為簡約、高效、安全、環保的新型模式是今后農業的發展趨勢。臥式提灌站占地面積廣，必須配備泵房，且提灌站多修建在人群居住地，在使用和防盜安全上不能有效保障[4]。

(4)臥式離心泵對地理條件的適應性較差，不能有效的應對洪水。使用成本高，需要單獨修建支架用于電機的起吊，以防止洪水的淹沒。同時受地理條件制約明顯，存在部分缺水區域無法修建提灌站或修建成本過高的可能。

興建具有現代科技特色的提灌設備，發展現代農業，逐步整改、維護和替換舊的提灌站十分必要。

1 常規型地面泵提灌站

1.1 組成結構

常規型臥式離心泵在提灌站中的應用適用于池塘與池塘之間、池塘與農作物田土之間水體的搬運。但由于技術和使用、維護等原因，在過去的30年間，川南丘陵地區的河流、水庫等水位受環境影響變化大的提水區域，較多的應用到常規性水泵進行提水。根據提水的需求(流量和揚程)，常見的清水離心泵有IS型泵系單級單吸離心泵、S型單級雙吸離心泵、D型多級離心泵，所有常規泵在應用中多為臥式安裝。包括進水部分、動力部分、控制部分、泵房和出水部分。進水部分由彎頭、法蘭、進水管道、支墩和帶有濾網的底閥組成；底閥深入水下，低于最低水位500mm左右，確保在排灌季水泵能正常提水，較大雜物不被吸入，一般不考慮進水吸程。動力部分由電力和水泵組成，與進水管道相連，在管道尺寸與水泵進水口不匹配時，要在連接前段安裝排氣閥；動力裝置是提灌站核心部分，要嚴格依照灌溉需求，選擇合適機型。控制部分由閘閥、多功能控制閥(止回閥)、配電箱和控制柜組成，主要起到保護水泵電機、控制提水的作用。泵房內掛提灌站使用安全細則，同時保護水泵電機運行和使用安全。出水部分與多功能控制閥或止回閥連接，由出水鋼管、PE管、法蘭、鎮墩等組成，可將水體經水泵直接排出或排入蓄水、渠道等引水設施，可實現較遠距離輸送。

1.2 性能介紹

常規型水泵修建在泵房內，安裝方便，后續的檢修、維護也極易操作。但水泵與電機通過聯軸器直接相連，在提灌站使用過程中存在一定安全隱患，需要動力裝置合理布局和架設保護裝置，占地面積較大。西南丘陵河流和水庫洪水位、正常水位和枯水位等水位變化較大的區域提灌站在修建過程中，需要在近水源地帶有較開闊、平坦，且足夠大的地方安置泵房，同時需要修建吊腳樓、滑軌或機臺，對地理位置要求高。農村灌水面積的擴大，建設適應性更強的提灌站很有必要。同時隨著農村勞動力的轉移、洪水的不定期來臨，也進一步凸顯常規性水泵在日常排灌使用過程中的缺陷。

2 結構集成型提灌站

考慮到常規型臥式提灌站在實際應用中的缺陷，潛水泵的應用讓提灌站的建設從結構和工作原理有了較大的突破。結構集成型提灌站是通過另一種提水形式優化整體結構，以整體裝成、適應性強為思路指導設計的。整個提灌站的建成包括5個部分，分別是進水部分、工作集成部分、泵房、控制部分和出水部分組成。集成型提灌站由于吸水原理的差異，進水管設置在罐體頂端，需要在進水管底部連接底閥，防止提灌站停轉時水管內水體下漏，而影響下次啟動，進水部分結構與常規型相近。集成潛水泵是將水泵和進水罐體集成在一起，頂端安裝進水和排氣閥，進水口位于罐體上端，頂部有法蘭與出水管連接。工作部分為集成罐體和連接輸送管道組成；集成潛水泵采用真空吸水的工作原理，水泵在啟動前應注水至進水管底端高度，水泵運轉一段時間，隨著罐體內部水位的降低，形成負壓，引導水源水流入罐體使水泵能連續供水作業。集成型提灌站將整個動力和蓄水部分集成在一起，安裝更加便利，對環境的適應能力更強。動力集成裝置為真空提水，密閉性能良好，由于啟動需求，頂端設置進水和排氣閥，需要考慮吸水揚程，集成罐體一般距水面高度1000～3000mm。控制部分及泵房克服了常規型水泵的缺陷，可以遠離水源修建，其余部分結構無太大優化。

3 性能比較

3.1 經濟性

提灌站為農村基礎設施，建設具有普遍性，建設的成本是衡量提灌站方案的重要指標之一。以川南自貢市為例，河流和水庫區域的提水提灌站有將近800臺。大部分提灌站設施隨著農村現狀及自身的老化等情況亟待維護改建。同樣流量和功率的提灌站，在建設成本上極大的差異，以集成潛水泵為動力核心的提灌站，修建成本明顯較低。一臺37kW的流量為160m3的水泵，常規型水泵的提灌站修建成本為7～8萬元，而潛水泵提灌站的修建成本約為4.5萬元，平均沒做提灌站可節約2～3萬元成本。同時，常規型提灌站在水位落差大的河流和水庫周邊，需要時刻注意洪水位，一般需配備吊角樓，一座高度為6000mm的吊角樓成本約為5萬元，且農村勞動力轉移嚴重、河流漲水的不確定性嚴重制約了常規型水泵的發展。建設成本更低，安全性能更加優異的結構集成提灌站很有必要。

3.2 可控性

現代農業的發展需要控制性能更優異的提灌站提供水源，目前結構集成型提灌站采用電接點壓力控制表自動檢測并控制水泵運轉，精度高。具體原理是電接點壓力控制表安裝在閘閥前、罐體后，用于監測連接段管體壓力，當提灌站進水管堵塞或水位下降到無法吸水的程度時，沒有水體在鋼管流動，壓力為0，電接點壓力表自動斷開電壓，保護潛水泵不會因為空轉發熱而燒機。由于集成提灌站工作原理的差異，鋼管為真空結構，而常規型提灌站不具備該結構，而不適用這種控制方式，控制性能較差。推廣并應用帶有點接點壓力控制裝置的集成提灌站是發展自動控制、遠程控制農業的實用方式。

3.3 適應性

結構集成型提灌站是以集成罐體實現整體安裝的，在地形適應方面，不受河灘或水庫沿岸傾角過大的限制，基本可以認定為在水源附近任意地點固定即可，甚至在水源不太湍急的區域可以置于水中，確保提灌站不因吸水揚程而出現故障；泵房的修建可以依據地勢和電源情況選擇遠離水源區域修建，目前川南自貢市以集成結構修建的提灌站最遠達到400余m。而相應的常規型提灌站在適應程度上受到極大限制，丘陵水源附近不易找到適合修建的位置，導致修建成本遠高于預算。適應能力的強弱是推廣提灌站基礎，結構集成型提灌站具備該種條件。

4 發展方向與結語

提灌站的修建對于農業生產起到了巨大的推動作用，是保障農業生產和農民生活用水的重要農村基礎設施。隨著離心泵技術的進步，今后提灌站的修建形式、安裝便利程度、單位時間灌溉效率將有極大改觀。提灌站的修建，朝著更簡潔、高效、易管理等方向發展；離心泵并聯技術的應用[5]，可以提高電力提灌站的綜合效益，使用更靈活；地面泵的技術升級，讓提灌站輸出的流量和揚程更大、更高，提灌站的修建和管理變得可控；真空集成潛水泵技術的運用，提灌站的修建不再因依據地勢而沒有統一的修建標準，更集約、更安全的提灌站修建成為可能。現代農業發展需要的提灌站應該更加智能、更易管理控制、較少人為參與、應對環境變化抵抗能力強、改造環境輕，能形成統一的建設標準，具備標準化、規范化的修建模式，形成可控的灌溉網絡，方便今后的規模化農業發展。集約程度高的潛水提灌站是推動現代農業發展，可作為今后長期研究的重要方向之一。

[1]侯流川.宜賓市提灌站建設的淺思[J].農業與技術,2012,32(05):32.

[2]李玉英.大力改造農村提灌站之我見[J].當代農機,2012(03):72-74.

[3]曾日良.機電排灌站的技術改造及管理初探[J].機電信息,2015(36):162-163.

[4]蘇卓凡.談機電排灌站技術改造措施[J].科技資訊,2010(12):53.

[5]廖功磊,劉長樹,賴加力,等.離心泵并聯技術在電力提灌站建設中的應用[J].四川農機,2008(06):33-35,38.