淺析農(nóng)田水利灌溉中泵站技術(shù)改造

李文琿

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 景泰 730400）

農(nóng)田水利灌溉中節(jié)水、節(jié)能極為重要，近年來(lái)氣候變化給農(nóng)業(yè)發(fā)展造成了負(fù)面影響，水資源短缺問(wèn)題尤為嚴(yán)重，因此要最大限度地發(fā)揮灌溉效益。泵站技術(shù)改造圍繞水利工程效益最大化、節(jié)約能源、提高泵站運(yùn)行效率，同時(shí)要?jiǎng)?chuàng)新改造技術(shù)，利用科學(xué)有效的改造方案全面提升泵站質(zhì)量。

1 泵站技術(shù)改造前的信息收集

泵站技術(shù)改造前要對(duì)原有泵站進(jìn)行全面且深入地調(diào)查，再結(jié)合具體情況擬定改造方案。首先，要勘察水源。部分泵站受產(chǎn)業(yè)發(fā)展及工業(yè)等因素的影響存在水量少、斷流等情況，在勘察水源的過(guò)程中，不僅要了解水位、水量、平均提水量等，還要核查水源是否可靠，揚(yáng)程、防洪措施是否符合改造后的要求[1]。其次，灌區(qū)勘察。在勘察灌區(qū)蓄水量變化情況時(shí)，種養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)及灌區(qū)提灌面積等都是影響灌溉水需求量的主因。灌溉面積減少的原因可能是原有泵站灌溉區(qū)新建了其他水源工程或小型泵站。對(duì)塘堰的蓄水和灌溉能力進(jìn)行勘察時(shí)，要查看丘陵上可用于灌溉的塘壩數(shù)量。蓄水量會(huì)因夏修和冬修而發(fā)生變化，因此要認(rèn)真勘察塘堰蓄水能力，充分發(fā)揮塘堰的作用。保證塘堰蓄水量，不僅能降低農(nóng)忙時(shí)用電的緊張程度，還能在用水緊張階段抽調(diào)塘堰中的水進(jìn)行應(yīng)急供水，從而降低改造成本。再次，查看機(jī)電設(shè)備的具體情況，如水泵、電動(dòng)機(jī)、管路等設(shè)備，對(duì)其維修、使用、運(yùn)行等歷史情況進(jìn)行查驗(yàn)，對(duì)存在問(wèn)題的設(shè)備要提出改造意見。主發(fā)動(dòng)機(jī)改造中，要加強(qiáng)水平尺等設(shè)備的科學(xué)運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定性的合理分析。準(zhǔn)確開展鉆孔工作，將誤差控制為2 cm內(nèi)。用相應(yīng)設(shè)備把鉆孔數(shù)據(jù)記錄好，準(zhǔn)確分析施工作業(yè)是否存在錯(cuò)漏之處，提升鉆孔質(zhì)量。鉆孔時(shí)要實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證鉆孔質(zhì)量，避免出現(xiàn)疏漏，同時(shí)對(duì)運(yùn)行狀況進(jìn)行詳細(xì)記錄，保證數(shù)據(jù)清晰準(zhǔn)確。準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析能提高鉆孔的精準(zhǔn)性，同時(shí)有助于鉆孔作業(yè)后期開展核準(zhǔn)工作。用測(cè)斜儀進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)調(diào)整與矯正偏離[2]。最后，仔細(xì)檢查泵房與蓄水池，準(zhǔn)確測(cè)量泵房相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)電機(jī)改造具有重要意義。收集泵房相關(guān)數(shù)據(jù)，如防洪、采光、穩(wěn)定性、通風(fēng)等，能有效清除技術(shù)改造過(guò)程中的不穩(wěn)定因素。建筑物改造過(guò)程中，如果泵房處于正常狀態(tài)，但抗?jié)B性能出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，要采取科學(xué)、合理的方式進(jìn)行加固。一旦出現(xiàn)滲透穩(wěn)定性計(jì)算失誤，或泵站地基滲透破壞等情況時(shí)，要對(duì)土壤情況進(jìn)行深入分析，采取針對(duì)性方案進(jìn)行加固處理。泵站機(jī)電設(shè)備改造過(guò)程中，要根據(jù)具體情況選擇合適的主水泵。除了測(cè)量進(jìn)出水池的各項(xiàng)數(shù)據(jù)外，還要了解水流平穩(wěn)程度及是否產(chǎn)生漩渦等情況[3-6]。

2 泵站改造的關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)泵站進(jìn)行改造的過(guò)程中，主要是對(duì)泵站建筑物和機(jī)電設(shè)備進(jìn)行改造。對(duì)建筑物進(jìn)行改造的過(guò)程中，要在保障整體建筑穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，結(jié)合建筑物存在的具體問(wèn)題設(shè)計(jì)合理的加固改造方案[7]。當(dāng)出現(xiàn)滲透穩(wěn)定性方面的計(jì)算失誤或地基存在滲透破壞等問(wèn)題時(shí)，要以泵站的土壤情況為依據(jù)，對(duì)改造方法進(jìn)行合理選擇，以此實(shí)現(xiàn)加固泵站的目標(biāo)。改造泵站機(jī)電設(shè)備時(shí)，要對(duì)主水泵和主電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造，確保主水泵的排水與供水作用正常發(fā)揮，進(jìn)而提升電動(dòng)機(jī)工作水平。要重視對(duì)機(jī)電設(shè)備的改造，保障泵站改造效果，為農(nóng)業(yè)灌溉工作順利開展提供動(dòng)力，為農(nóng)作物生長(zhǎng)提供所需水分，推動(dòng)農(nóng)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展[8]。

3 泵站技術(shù)改造方案的擬定

改造方案的擬定應(yīng)遵循《泵站技術(shù)改造通則》，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)收集的信息。盡可能利用最新的改造技術(shù)，確保原有泵站設(shè)施的合理使用。η動(dòng)、η泵、η管、η傳、η池等是保證泵站效率的基礎(chǔ)，彼此相互制約、相互影響[3]。對(duì)中小型電灌站進(jìn)行改造時(shí)，管路和水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)效率是影響其效率的主要因素，電機(jī)和水池進(jìn)出水效率次之，因此在方案設(shè)計(jì)過(guò)程要加強(qiáng)對(duì)影響因素的考慮[9]。

3.1 水泵為主要因素的改造方案

水泵效率直接影響著泵站運(yùn)行效率，現(xiàn)場(chǎng)勘查時(shí)所收集的相關(guān)數(shù)據(jù)極為重要，根據(jù)這些數(shù)據(jù)復(fù)核水泵選型配套和安裝，找到低效率的因素，并進(jìn)行針對(duì)性處理。首先是水泵更新，要把老舊、低效、選型不合理、損壞的進(jìn)行更換，替換為高效能、消耗電力少的水泵。其次是水泵工作點(diǎn)偏離問(wèn)題，水泵性能正常、管路設(shè)計(jì)合理的情況下，工作點(diǎn)偏離額定工況點(diǎn)右側(cè)時(shí)，說(shuō)明水泵揚(yáng)程過(guò)高，可依據(jù)泵站平均揚(yáng)程用車削葉輪來(lái)降低水泵揚(yáng)程，使工作點(diǎn)靠近額定工況點(diǎn)。兩級(jí)以上的泵站，要校對(duì)核驗(yàn)水量平衡。最后，水泵運(yùn)行在高效區(qū)，卻有吸水揚(yáng)程過(guò)低、管理不便等問(wèn)題時(shí)，要進(jìn)行調(diào)整，在論證后更新更合理的機(jī)泵[10]。

3.2 電動(dòng)機(jī)改造方案

電動(dòng)機(jī)改造方案的制定過(guò)程中，要充分考慮電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率、運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。改造思路應(yīng)以調(diào)整和修復(fù)為主，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)會(huì)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，不需要更新?lián)Q代，且多次修復(fù)后的效率及多年使用的效率基本與出廠時(shí)的滿功率運(yùn)轉(zhuǎn)效率接近。無(wú)法滿足當(dāng)前需求的電動(dòng)機(jī)，不僅耗能高、功率較低，且維修成本也比較高，應(yīng)及時(shí)更換電機(jī)。J02 系列電動(dòng)機(jī)的大部分問(wèn)題都能通過(guò)檢查與維修的方式加以解決。對(duì)于線路尾端電壓較低的泵站或功率較低的電動(dòng)機(jī)，要結(jié)合泵站具體情況把電容器并聯(lián)起來(lái)，通過(guò)無(wú)功率補(bǔ)償提高運(yùn)行電壓，降低線路損耗。通過(guò)科學(xué)合理的處理，提高傳輸效率和電動(dòng)機(jī)效率[4]。

3.3 進(jìn)出水池改造方案

進(jìn)出水池設(shè)計(jì)不合理易導(dǎo)致流態(tài)不均勻現(xiàn)象，噪音、震動(dòng)及氣蝕等現(xiàn)象會(huì)加劇。要結(jié)合地形和現(xiàn)場(chǎng)勘查收集的進(jìn)出水池?cái)?shù)據(jù)，充分考慮水頭損失和水流流態(tài)問(wèn)題，確保渦流問(wèn)題得以解決，把出水改為淹沒(méi)式出流，從而減少管口損失、降低揚(yáng)程[11]。

3.4 信息化改造系統(tǒng)

為了保障農(nóng)田水利灌溉泵站技術(shù)改造效果，需建立相應(yīng)的信息化改造系統(tǒng)，把多種先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于泵站信息管理，提高技術(shù)改造的科學(xué)性、合理性。現(xiàn)代通信技術(shù)能為泵站信息管理工作的開展提供更加高效的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)支持，建立通信信息采集網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可使泵站的服務(wù)水平顯著提高，進(jìn)而提高泵站管理的整體質(zhì)量水平，促使泵站管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和信息化。對(duì)中小型泵站進(jìn)行改造的過(guò)程中，信息化系統(tǒng)改造完成后，要加強(qiáng)對(duì)工作人員的培訓(xùn)教育，提高工作人員對(duì)機(jī)械業(yè)務(wù)和安全知識(shí)的掌握程度，促使信息技術(shù)的應(yīng)用充分發(fā)揮作用。

3.5 低洼地區(qū)灌溉泵站節(jié)能技術(shù)改造

一是改變進(jìn)水管的角度，縮短進(jìn)水管長(zhǎng)度。以進(jìn)水管為對(duì)象，對(duì)其后面位置進(jìn)行確定，合理設(shè)置垂直彎頭。用2 節(jié)長(zhǎng)100 cm 的鑄鐵管完成對(duì)接操作，確保與地面垂直，并確保進(jìn)水管的淹沒(méi)位置超過(guò)150 cm，避免出現(xiàn)旋渦問(wèn)題。

二是改變水泵安裝方法。傳統(tǒng)的水泵安裝過(guò)程中主要采用傾斜安裝的方式，將水泵對(duì)準(zhǔn)出水口，使其適度傾斜后連接出水管，確保水管維持順坡的狀態(tài)。傾斜安裝可在一定程度上降低阻力，減少出水管處的損失。

三是提升水泵的真空度。傳統(tǒng)的水泵軸與軸套之間，存在配合過(guò)度的問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致局部間隙漏氣。須對(duì)機(jī)械進(jìn)行細(xì)致觀察與多次試驗(yàn)，根據(jù)分析數(shù)據(jù)和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)軸頸與軸套側(cè)面的位置進(jìn)行調(diào)整，提高其表面的光潔度，直到可滿足自然密封的需求為止。傳統(tǒng)的水泵運(yùn)行過(guò)程中，氣刀導(dǎo)致機(jī)械切稍后出現(xiàn)的不均性洗胃刀痕嚴(yán)重影響出水量。因此，在進(jìn)行技術(shù)改造的過(guò)程中，要對(duì)密封材料進(jìn)行合理的選擇，確保密封材料具有較強(qiáng)的韌性，為“O”形圈的形成提供助力，最終實(shí)現(xiàn)提高水泵真空度的目標(biāo)。

四是提升水泵的安裝質(zhì)量。水泵和電動(dòng)機(jī)安裝過(guò)程中要借助精準(zhǔn)的校準(zhǔn)儀器，如水平尺和鉛錘等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏差度，并結(jié)合校準(zhǔn)結(jié)果對(duì)電機(jī)輪和水泵輪的位置進(jìn)行合理調(diào)整，確保電機(jī)輪和水泵輪位于規(guī)定范圍內(nèi)，并處于相互平行的狀態(tài)，進(jìn)而提高水泵運(yùn)行效率。

五是降低水泵的傳動(dòng)損耗。結(jié)合輪槽型號(hào)合理選擇設(shè)備，通常情況下要選用配電機(jī)輪和傳動(dòng)三角帶2 種設(shè)備。實(shí)際使用過(guò)程中要及時(shí)對(duì)設(shè)備的松緊度進(jìn)行合理調(diào)整，達(dá)到降低傳動(dòng)損耗的目的。設(shè)備高度運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中要避免出現(xiàn)故障，提高設(shè)備的工作效率[12]。

六是科學(xué)設(shè)置進(jìn)水角度。進(jìn)水管處于順坡式和落井式的情況下，將水管的上翹角度控制為12～15°。以水泵的軸位為圓心，對(duì)其前后的墻體進(jìn)行固定，以此滿足自然存水的要求。完成相應(yīng)的安裝工作后，灌溉過(guò)程中要保障存水量。