泵站機電節能設計探討

趙杰

摘 要：隨著農業現代化的不斷進步和發展，泵站工程是解決工程性缺水的重要措施和手段，而機電作為泵站工程中的重要組成部分，其建設的質量直接影響到泵站工程的質量。同時隨著社會不斷深入的節能理念，如何更好的做好泵站機電節能設計成為該領域十分重要的研究內容。本文主要闡述了泵站工程機電節能設計的意義，并對泵站工程機電節能設計的優化運行進行了一定的研究，旨在為進一步提高泵站工程機電節能設計的水平而提出一些有價值的參考。

關鍵詞：泵站；機電設計；節能設計

一、泵站機電節能設計的意義

進入21世紀以來，隨著科學技術的發展，泵站的電氣設計也隨著潮流不斷更新，老產品就逐漸淘汰了。在引進先進產品的同時，科學地設計選型成為泵站電氣設計研究的新方向，除了選擇新型電氣設計，還盡量選擇最合適的設計。如果只注意引進新產品而忽略其對于泵站運行的可靠性，仍不能做到經濟合理，如果只注重其效益，則不一定能做節能環保。因此，對電氣設計的要求也越來越高，經濟、快速、節能的也已成為設計的方向。

如何提高泵站工程機電節能設計的水平、降低不必要的能源損失，做到經濟性和節能性，使其為經濟發展和人民生活水平改善帶來長遠效益，對節約能源、保護環境、降低泵站的建設和運行成本、促進水利工程項目長遠健康發展、實現能源的最優化利用等方面具有重要意義。因此，根據泵站工程中的機電運行，推進節能設計的應用，降低泵站工程機電設計中的消耗是未來泵站等水利工程發展的必然之路。

二、泵站水機設計中的節能要點

水泵是泵站的核心設備，其選型是否合理，對泵站總的裝置效率和節能效果的影響十分重要，故應慎重對待，認真研究。

1、合理確定泵站的功能

設計泵站應深入研究水文、規劃資料，因地制宜，盡量充分利用自排、自灌的自然條件，從而避免或減少泵站抽排、抽灌的使用時間，從根本上為節能奠定基礎。

2、充分利用和分析水利規劃的參數

實事求是地確定泵站的各種特征揚程，尤其是最高揚程和平均揚程，從而為泵型的選擇提供可靠的依據，從根本上避免泵的配套電機出現“大馬拉小車”現象，避免泵在平均揚程工況下（運行時間最長）運行效率偏低等現象。

3、合理選擇泵型

泵型的選擇，應根據已確定的各種特征揚程和規劃的流量要求，盡可能地選擇國內制造、安裝技術成熟、使用經驗豐富、泵結構（含傳動、葉片調整等）簡單、運行可靠、性能優越、平均揚程工況下效率較高的泵型，從而為泵的運行、維修、節能創造良好的條件。

4、改造進、出水池，減小進、出水池水頭損失

對于設備的節能改造，必須要合理地確定進、出水池的具體尺寸和形狀，因為，不合理的設計既會增加設備中水頭損失，還會引起回流、漩渦、脫壁等不良水力現象，最終惡化水泵的進水條件，降低水泵效率。

當水源條件變化時，進水池中水泵吸入管口的最小淹沒深度經常會變小，從而誘發漩渦，可采用適當降低進水池底板高度、降低水泵安裝高度的措施來改善進水條件。出水池的水頭損失與管口出流形式及出水池的形式尺寸有關，應盡量避免管口高于出水池水面的自由出流方式，該方式會顯著地增加水頭損失，應改為淹沒出流。另外，采用側向出水時盡量避免水流沖擊池壁，此時產生的反射波會增加水泵工作揚程。

三、泵站電氣設計中的節能要點

1、電動機和變壓器節能

在泵站工程電氣部分的能耗中，電動機和變壓器的能耗占了非常高的比例，所以有必要對電動機和變壓器進行節能設計。

對電動機的節能設計而言，具體可以分為以下三個方面進行討論：（1）要選擇具有節能特性的電動機。如可以通過比較不同電動機在泵站工作中的應用效益，選擇效益最高的電動機。一般而言，當電機容量要求在800千瓦或者以上時宜選擇同步電機，而當容量要求在800千瓦以下時則宜選擇異步電機。（2）要對電動機在泵站工程中的運行消耗進行控制，尤其要重視對電動機功率的控制。經過實踐研究證明，電動機的功率一般控制在75%～100%時，其運行效率最高，此時可以極大地節約電動機運行過程中的能源消耗。（3）要盡量采用科學、安全的電動機啟動方式。傳統啟動方式往往會帶來瞬時電流的增加，而這可能會引發電能的過大消耗，所以應盡量選擇科學的安全電動機啟動方式，如可采用直接啟動或降壓啟動等。

對變壓器的節能設計而言，首先要將抽水時用的主變壓器與生活用的變壓器進行區分。如為了確保泵站工作時的電能供給，可以在泵站內安裝有一臺或兩臺主變壓器，而泵站在非抽水的時間內，則可通過其他小變壓器來提供站內生活用電。其次，要做好變壓器容量的選擇。在確保變壓器能夠滿足泵站工作要求的前提下，應將其負載率控制在0.8左右，實踐研究證明，變壓器負載控制在0.75-0.85之間時，其工作效率最高，即節能效益最好。

2、線路節能

在泵站工程機電節能設計中，線路系統具有非常大的節能潛力，應該被作為一項重要控制內容進行認真對待。具體而言，線路節能設計可以分為以下三個方面：（1）選擇銅芯線纜以降低泵站機電運行線路的電阻率；（2）對線纜長度進行控制，并盡量縮短線纜間的距離，如可根據線路接線方式合理布置各個機電裝置，并由此對裝置間的線路長度加以控制，以最大限度降低線路運行中的能耗；（3）對包括電阻在內的線路性能進行優化，在不影響泵站實際應用的前提下，盡量通過線路優化來減少其內的電能消耗。

3、供配電節能

在泵站工程的機電部分中，供配電系統與其整體節能水平間有著非常重要的關系。如果供配電設計合理，則能夠在很大程度上降低泵站運行中的能源消耗，進而實現節能降耗的目的。具體而言，泵站供配電系統的節能設計要結合泵站機電運行的實際情況，做好以下三個方面的工作：（1）優化負荷等級，選擇符合容量標準的變壓器，并按照變壓器在泵站工程中的投入方式以完善變壓器的技術參數，提高泵站供電的經濟性；（2）針對泵站工程的規模，設定匹配的電壓，并根據供電電壓的級別設計對應的配套設備，達到最優化節能的目的。（3）通過控制配電級數來減少電能消耗，確保供電系統在規定的數值范圍內運行，提高供電系統的節能水平。

4、自動化節能

自動化控制是機電工程節能設計發展的趨勢，泵站工程中的機電部分也不例外。通過引入自動化控制技術，一方面可以加強對泵站工程中機電部分的運行監控，保障泵站機電設備運行的可靠性；另一方面可以根據泵站的實際工作需要對機電運行參數進行調節，確保機電系統始終運行在一個高效低耗的工作狀態下，以充分體現體現泵站工程機電節能中的智能化優勢。

四、結束語

近年來，雖然我國已經逐步意識到泵站工程機電節能設計的重要性，也研究、提出并應用實施了一些節能技術措施，但整體效果并不理想，泵站運行中能耗過大的問題并沒有得到顯著改善。因此，還需要對泵站工程機電部分的節能設計問題作更深入的研究，并在此基礎上對泵站機電部分進行優化設計和全面改造。

參考文獻：

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