節能降耗技術在景電工程中的應用

李 英

（甘肅省景泰川電力提灌管理局，甘肅景泰730400）

甘肅省景泰川電力提灌工程（簡稱景電工程）是跨省區、高揚程、多梯級、大流量的大Ⅱ型提灌工程，由景電一期、景電二期和景電二期延伸向民勤調水工程三部分組成。工程設計流量28.6 m3/s，加大流量33 m3/s，年提水5.3億m3，有泵站43座，裝機容量25.97萬kW，年耗電9億kW/h，設計灌溉面積6.51萬hm2。景電工程經過40多年的建設和運行，被灌區人民譽為“救命工程、翻身工程、致富工程、德政工程、生態工程”。

景電工程經過多年運行，泵站建筑工程和主要機電設備已達到或超過國家規定的使用年限，老化嚴重，事故多發，泵站提水能力和運行效率逐年下降。在國家有關部門的大力支持下，相繼進行了景電一期灌區續建配套與節水改造工程和景電一二期大泵站更新改造工程，為景電灌區群眾經濟社會發展提供了基礎保障。不僅改造了老化的機電設備和險工險段，提高了工程的安全輸水率，而且結合改造進行了大量節能降耗方面的工作，為類似工程起到一定的示范作用。

1 在渠道改造中，減少渠道水量及水力損失

景電工程從多泥沙的黃河取水，一期工程在渠道設計時為了節省設備、材料，渠道穿越山區時多沿平緩的山腳坡地布置，導致渠道彎道多、渠線長、縱坡小，泵站前池和渠道的泥沙淤積明顯。在渠道改造中，將有條件的渠段進行了裁彎取直，縮短了渠線，調大了渠道縱坡，從而改善了水流條件，解決了渠道淤積，最大限度地降低了區間水力損失。

2 在前池改造中，改善水泵進水條件

泵站前池是提水工程中的重要建筑物之一，較好的水流條件能避免離壁、回流、漩渦，可有效避免能量的浪費。景電一、二期工程有大小不同的前池43座，進水形式有正向進水、側向進水，均為開敞。經過多年的運行，各前池均滿足工程輸水運行的基本要求。個別前池因地形地勢的局限，存在淤積進水條件不太理想的情況。在工程改造中根據實際情況，在反復觀察、分析、研究的基礎上，提出了解決方案。一是新建或改建的泵站盡可能采用側向進水。因條件限制只能采用正向進水時，盡可能選用單機流量大的機組，以減少機組臺數。若因其他原因機組數量較多時，機組應盡可能雙列布置，從而縮短泵站廠房的長度和前池的寬度。二是加固改造正向進水前池。前池兩側應設置內凹區，縮小前池主流區兩側的回漩區域。先后對一期西干二泵站，二期南干四、五泵站前池進行了改造，改造后運行效果明顯。

3 在攔污柵改造中，減少攔污柵造成的能量損失

泵站攔污柵是阻止雜物進入水泵站的設施，對泵站能耗有一定的影響。景電工程的輸水線路主要是明渠，并且渠道兩側沒有設置防護設施，雜草、生活垃圾入渠較多，在每個泵站前池前均設置了攔污柵，原來總干泵站安排專人清理攔污柵雜物，在大風天氣時雜草入渠更多，或附近居民傾倒垃圾時，工作人員很難及時清理，造成水流不暢，抬高了渠道水位，降低了前池水位，嚴重影響到泵站能耗。在二期大型泵站改造中，對輸水渠道較長的泵站加裝了回轉式清污機，保證了泵站效能的正常發揮，同時還極大地降低了泵站職工的勞動強度。

4 積極采用新技術、新工藝，不斷提高水泵效率

水泵是提灌工程的核心設備，也是節能降耗工作最主要的環節。景電一二期工程有43座泵站，泵站揚程在23～83 m。現有水泵240臺，水泵有14sh、24sh、32sh、56sh等多種型號。多年來，景電技術人員一直致力于提高水泵站效率，先后采用水泵葉輪涂護、鋼制葉輪研制與應用、切削等方法尋找提高水泵運行效率的方法和技術。

2013年在景電二期大型泵站改造中，成功地應用了三元流葉輪，三元流葉輪能較好地減少能量損失。經運行證明，在電機定子電流與改造前變化不大的情況下，水泵的上水量由原來的3 m3/s，增加到3.5 m3/s，節能效果明顯。

5 變頻設備是節能的有效途徑

水泵在運行過程中，因制造、裝配、安裝質量及運行情況不同，空蝕磨損的影響會引起容積損失，水泵實際出流與設計值形成差異，這種差異會導致泵站流量不平衡，使各級泵站間的流量配合受到破壞。當出現流量不平衡時，會造成水量溢流或泵站前池水位過低，致使能耗損失。可以通過頻繁開停機，達到水量平衡，但這種辦法會增加能耗；也可以通過調整水泵轉速來實現調流，達到各泵站間水量的平衡，由于變頻裝置能無級調節機組轉速，使得水泵能按照流量及水位關系，根據目標流量自動調節轉速，或者按照在線流量測量的反饋信號，實時自動調整至目標流量。也就是說，采用增裝變頻裝置進行水量調節不但能實現調流的精確化、智能化，還能較好的降低泵站能耗。

6 精確測流，高效調度，提高工程運行效率

高揚程多梯級提灌工程的泵站運行調度在工程運行管理中至關重要。為進一步提高工程的安全平穩運行、適時適量灌溉、節能降耗，工程改造時在灌溉管理的節點泵站壓力管道上安裝了電磁流量計。景電工程的運行調度是根據全年提水量計劃、季度用水計劃和各渠道配水計劃，制定高效、低耗安全、及時的調度方案。在實施過程中合理配置機組，確保各級泵站間流量的精確配合，實現泵站系統的經濟運行；盡可能避免發生溢流棄水，減少頻繁開停機次數，在保證渠道安全的前提下盡可能保證較高水位運行；依據測流成果，在運行機組編配時，盡可能形成較高的進、出水流態和相鄰泵站級間流量配合；為確保灌溉期間泵站安全高效平穩運行，各泵站按規定時間統一加填料，對于各支口、獨斗口的取水，嚴格按照灌溉計劃取水，不得違規操作。

7 正吸程

景電二期工程有13座小型泵站的水泵進水方式為正吸程，共裝機21臺（套），水泵主要是24sh、14sh、12sh，吸水高度為0.06～2.45 m。這些泵站均設置了1臺真空泵與各泵頂部排氣口及抽真空管道聯接構成抽真空系統，為水泵開啟前以抽真空的方式將前池水引入泵腔后開機。在運行過程中隨著時間的變化，水泵頂部的空氣體積不斷變大，水泵效率不斷變小。泵站建設中應避免采用正吸程。

8 泵站改造設想

景電一、二期工程分別始建于1969年和1984年，因當時水泵制造的局限，工程中采用的大型水泵是由設計、科研、水泵制造單位研究論證后制造。一期工程總干泵站最大水泵的單機流量是2 m3/s，配套電機2 000 kW，最小水泵的單機流量是0.96 m3/s，配套電機380 kW，各泵站裝機數為8～14臺；二期工程總干泵站最大水泵的單機流量是3.5 m3/s，配套電機2 800 kW，最小水泵的單機流量是0.96 m3/s，配套電機355 kW，各泵站裝機數為9～12臺。泵站的裝機小臺數多，不但會增加建設投資，還會增加能耗。隨著我國科技的發展，制造大型水泵的技術日趨成熟，泵型越大效率越高，這對高揚程提灌工程能耗的降低將起到積極作用。在景電工程未來的更新改造中，在滿足流量調節和運行維護的條件下，更新為7 m3/s左右的大型水泵，同時減少機組數量。此外，在新建的類似工程應選擇大型水泵，努力建設節能型工程。

9 結語

能源消耗水平是一個國家經濟結構、增長方式、科技水平、管理能力、消費模式以及國民素質的綜合反映。對于直接以電力作為動力的高揚程提灌工程來說，做好節能降耗工作是高揚程電力提灌工程的一項重要工作。近來年，景電工程將節能降耗體現在工程規劃設計、建設、管理、更新改造的全過程，采取綜合措施，多管齊下，多方努力，對于節約電力資源，降低輸水成本，控制用水水價，提高工程效益具有十分重要的意義。