摘 要：本文分析了泵站工程節(jié)能的必要性，探討了泵站工程的節(jié)能設(shè)計和優(yōu)化運行，闡述了泵站工程的節(jié)能理念和方法。

　　關(guān)鍵詞：泵站工程,設(shè)計,運行,分析

　　由于不同時期理念、技術(shù)的局限性和泵站工程的公益性，以前進行泵站工程建設(shè)時往往更注重效果忽視效率、更注重建設(shè)忽視管理。泵站工程投資大、壽命長，改建時影響范圍廣，導(dǎo)致泵站工程技術(shù)推廣與應(yīng)用的速度較慢。多種原因?qū)е挛覈谋谜竟こ唐毡榫哂行实汀⒛芎拇蟆⒆詣踊潭鹊椎忍攸c，具有巨大的節(jié)能減耗、提高效益的空間。我們應(yīng)該進一步學(xué)習(xí)理解科學(xué)發(fā)展觀，充分認(rèn)識泵站工程節(jié)能降耗工作的緊迫性和重要性，把節(jié)能的理念滲透到規(guī)劃、設(shè)計、運行、管理等各項工作中去。通過學(xué)習(xí)、交流掌握先進技術(shù)和管理方法，有步驟、有計劃的實現(xiàn)泵站工程節(jié)能的目標(biāo)。

　　1 泵站工程節(jié)能的必要性

　　節(jié)約資源是我國的一項長期基本國策，節(jié)能是解決我國能源問題的根本途徑。近年來，我國江河流域正進行規(guī)模空前的規(guī)劃、治理和開發(fā)，每年都有大批的水利水電工程開工興建。泵站是水利工程中的用電大戶，我國現(xiàn)有機電井和泵站總裝機容量約 18135 萬千瓦，如果泵站運行效率平均提高一個百分點，就意味著每運行一小時節(jié)約電能約 180 萬千瓦時，按照國家發(fā)改委現(xiàn)行的火電廠平均每千瓦時供電煤耗標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于節(jié)約 600 噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少產(chǎn)生二氧化碳157.2 噸、二氧化硫 5.1 噸、氮氧化物 4.44 噸，泵站工程節(jié)能的重要性和緊迫性可見一斑。對泵站工程來說，節(jié)能意味著建設(shè)和運行成本的降低、經(jīng)濟效益的提高，尤其是公益效益為主的泵站工程，規(guī)模、數(shù)量龐大，其必要性和經(jīng)濟性是不言而喻的。

　　2 泵站工程節(jié)能設(shè)計

　　泵站工程主要作用是防洪、除澇、灌溉等，實現(xiàn)以上功能的主要途徑在不同內(nèi)外河水位時存在不同的運行方式，一般分為自排和強排二種。自排是利用工程前后形成的水位差自流排水，不需要任何動力;強排是啟動水泵，強行將水抽調(diào)，強排需要大量的動力和能源消耗。泵站工程節(jié)能設(shè)計是主體工程設(shè)計的組成部分，應(yīng)遵循國家的基本建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟政策，結(jié)合工程灌排需求和實際條件，綜合流域規(guī)劃和運行成本，做出最優(yōu)設(shè)計方案。

　　2.1 區(qū)域排水規(guī)劃

　　在設(shè)計區(qū)域排水水系時，應(yīng)通過對區(qū)域排水系統(tǒng)分塊、分級等辦法，合理規(guī)劃，優(yōu)化水系布置，綜合考慮區(qū)域排水模式，結(jié)合灌排需求，合理選址。通常采用利用地面和河道水位的高差，充分利用二級排水的河道有蓄水的功能，合理選擇二級啟排水位的排水模式。這種排水模式雖然會提高二級排水泵站動力和運行時間，但可以有效減少一級排水泵站設(shè)置或運行時間，由于二級排水泵站增加的動力遠(yuǎn)小于區(qū)域內(nèi)一級排水泵站動力總和，節(jié)能效果顯著。

　　2.2 工程布置與選址

　　工程布置與選址時，應(yīng)盡量選用有利于自流和抽排相結(jié)合的位置，采用泵閘結(jié)合布置方式，在泵站附近修建節(jié)制閘，以節(jié)制閘自排為主，當(dāng)在水位差較大或災(zāi)害性天氣時，才進行強排，這樣可大幅度的降低強排時間，達到節(jié)約的能源目的。例如廣州市白云區(qū)的河道屬典型的感潮平原河流，外江水位受潮水影響變幅較大，非常適用于泵閘結(jié)合的布置方式，利用閘前后的水位差，啟閉閘門，用自排來達到排澇和灌溉補水的需求，降低能耗。目前該類工程布置方式已在白云區(qū)得到廣泛應(yīng)用。

　　2.3 機組選型

　　在新建和改建泵站工程時裝機臺數(shù)和機組型號的選擇決定了工程建設(shè)費用和運行能耗，必須給予足夠的重視。泵站工程，無論是排澇還是灌溉補水，運行狀態(tài)都具有較大的不確定性，方案設(shè)計時應(yīng)在滿足設(shè)計要求的前提下，根據(jù)本地區(qū)灌排水量需求變化的特點，對裝機臺數(shù)、機組型號、不同型號機組的匹配進行方案內(nèi)部優(yōu)化和互異方案比選，從而選擇最優(yōu)的設(shè)計方案，提高效益、減少能耗。

　　2.4 流道水力設(shè)計

　　泵站效率是指從泵站進水口到出水口整個泵站裝置的效率，它不但與水泵電動機組的效率有關(guān)，還與進水流道、出水流道和閘門等水工構(gòu)筑物的水力損耗有關(guān)。在選擇了高效的水泵電動機組后，要提高泵站的裝置效率就主要是減少水工構(gòu)筑物的水力損耗，選擇合理的流道布置不但直接影響工程安全運行，還是減少流道水力損耗的重要措施。

　　2.5 供電方案設(shè)計

　　泵站工程的能源消耗主要是電能，因此選擇合理的供電方案是節(jié)能的又一個重要的措施。設(shè)計時，應(yīng)針對工程的條件和特點，通過優(yōu)先選用 10kV主水泵電動機直接聯(lián)網(wǎng)運行的供電方式、采用就地補償新技術(shù)、合理配置站用變壓器等措施到達節(jié)能的目的。

　　3 泵站工程優(yōu)化運行

　　泵站優(yōu)化運行管理的任務(wù)是需要經(jīng)常不斷的根據(jù)灌排要求及水源(或容泄區(qū))的水位變化情況來組織經(jīng)濟運行方案，并對機電設(shè)備進行監(jiān)視、維護和檢修，以保證機組運行正常的技術(shù)狀態(tài)，從而提高泵站的技術(shù)指標(biāo)，同時還需對各種反常運行狀態(tài)進行監(jiān)視控制或利用，以便充分發(fā)揮機電設(shè)備的效益和避免事故的發(fā)生。

　　3.1 單一泵站工程優(yōu)化運行

　　單一泵站工程最優(yōu)化運行的準(zhǔn)則主要有：①以泵站效率最高為準(zhǔn)則;②以泵站耗電最少為準(zhǔn)則;③以泵站運行費用最低為準(zhǔn)則;④以泵站最大流量為準(zhǔn)則。管理人員應(yīng)根據(jù)不同灌排需求和泵站實際情況，選擇合理節(jié)能的運行方式。例如某種降雨量情況、來流情況、內(nèi)外江水位差時，應(yīng)開幾臺機組、居中開機還是對稱開機、各機組采用什么運行方式運行等，均直接影響整個泵站的效率和能耗。管理單位應(yīng)注重管理人員培訓(xùn)，持證上崗，以提高泵站維護運行的安全性和經(jīng)濟性。配備變速設(shè)施或可調(diào)葉片安裝角的機組，為節(jié)能提供了更大的空間，但其優(yōu)化運行方式選擇也更為復(fù)雜，建議管理單位結(jié)合泵站基本情況編制程序計算最優(yōu)運行方式并實施。

　　3.2 多個泵站聯(lián)合優(yōu)化運行

　　平原地區(qū)地勢平坦，河流交錯縱橫，同一排水區(qū)域內(nèi)設(shè)置多個同級排澇泵站現(xiàn)象時有發(fā)生;在引水、供水方面，多級站聯(lián)合運行的現(xiàn)象屢見不鮮。同級多站、多級多站聯(lián)合優(yōu)化運行主要解決兩個問題：①通過各個站間流量配置或配合計算，達到流量平衡;②各站均處于經(jīng)濟運行工況。流量配置或配合計算一般有兩種方法，即圖解法和列表法;各站均處于經(jīng)濟運行工況可參考單一泵站工程優(yōu)化運行方法選定。聯(lián)合運行涉及多單位、多部門，應(yīng)統(tǒng)一思想、加強溝通、統(tǒng)一指揮，確保聯(lián)合優(yōu)化運行的實現(xiàn)。

　　3.3 應(yīng)用信息技術(shù)泵站優(yōu)化運行調(diào)度

　　如何根據(jù)氣象和地理條件對這些泵站工程進行高效調(diào)度，提高綜合防汛和調(diào)水能力，減少強排時間，以達到節(jié)能的目的，是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題，依靠傳統(tǒng)人工調(diào)度的方式是無法解決這個難題的，只有應(yīng)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)才能滿足上述要求。該流域綜合治理以及水資源的合理調(diào)配，不僅依賴于水利設(shè)施的合理規(guī)劃，還取決于對水利設(shè)施科學(xué)、高效地調(diào)度。防汛和水資源管理實時監(jiān)控系統(tǒng)是新時期區(qū)域泵站工程信息化調(diào)度控制的中樞，以現(xiàn)代集散控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)全部水利設(shè)施的實時控制、統(tǒng)一調(diào)度、集中管理，達到優(yōu)化運行結(jié)構(gòu)、提高反應(yīng)速度、降低運行成本的目的，更重要的是提高了區(qū)域防洪、排澇及抗災(zāi)能力，實現(xiàn)了泵站工程的低能耗、高效益。

　　4 結(jié)束語

　　2011 年 1 月 29 日發(fā)布的《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》，是新世紀(jì)以來中央關(guān)注“三農(nóng)”的第八個“一號文件”，也是新中國成立 62 年來中央文件首次對水利工作進行全面部署。隨著大批泵站工程投入建設(shè)，如何在這些工程中貫徹“中華人民共和國節(jié)約能源法”和中央關(guān)于建立節(jié)約型社會的精神，達到節(jié)能的要求，是泵站工程設(shè)計者和管理人員迫切需要解決的工程課題。

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