浅析电力扬水泵站的节能途径

目录/提纲：……
一、电力提灌泵站能量消耗分析
二、电力提灌泵站节能及提高运行效率、降低能源单耗的途径：
（二）、水泵节能：（参考文献：《水泵与水泵站》）
（三）、传动装置节能：(参考`文献:《泵站节能技术》)
（五）、进、出水池节能：(参考文献:《机电排灌设计手册》)
三、结束语
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浅 析 电 力 扬 水 泵 站 的 节 能 途 径

桂玉忠 张晓清

提要:通过对电力提灌泵站能量消耗途径的分析,阐述了泵站效率与能源单耗的关系,并结合工作实际提出了降低能源单耗,提高运行效率的途径和办法,对加强电力扬水泵站运行管理实现节能具有一定的指导作用。
随着我国人口增加和经济的快速发展，对土地资源的需求量越来越大。为了从根本上确保国内粮食安全，多年来国家投入大量资金，通过建设电力提灌工程，使大量过去认为干旱缺水，不易耕种的土地得到了开发种植。据统计仅宁夏固海、盐环、红si堡、固扩、南山台子等扬水灌区目前的开发种植面积就达140余万亩，加之其它县级区域内建设的小型电力扬水泵站，面积约达150万亩,每年实现的经济效益十分可观。但是，电力提灌泵站实现把一定流量的水从低处提升到某一高度，输送到一定距离，就必定会消耗能量。就我区而言，总装机容量近46万千瓦的电力提灌工程，年用电量已达7亿kwh左右。因此，认真探析电力扬水泵站节能减耗途径，提高运行效率，实现工程效益最大化十分必要。
一、电力提灌泵站能量消耗分析
(一) 电力提灌泵站能量消耗途径：（参看文献：
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组成单元的损失功率之和。当然，对于电力抽水装置输入功率也可通过测量电动机从电网中吸收的功率获得。根据泵站效率的定义和能量传递过程图可得出泵站效率的另一种表达式：η站= N出／N入= N电／N入*N轴／N电*N效／N轴*N管／N效*N出／N管=η动•η传•η泵•η管•η池。从式中看出，泵站效率与抽水装置每个组成部分的效率成正比，与其损失功率成反比。对于已建成投运的泵站，为了考核其管理水平，一般通过实测确定出流量、净扬程、运行时间、输入功率（或消耗电能）等即可计算出效率。对于正在规划设计或需要改造的泵站，则需通过根据相关设计规范和设备选型原则，确定出所需电动机、水泵、传动方式、管径、管材、管路布置形式及进出水池形式等参数，然后按照绘制装置性能曲线，确定水泵设计状态下的工况点，求出对应条件下的流量、扬程、效率及轴功率。根据传动方式确定出传动效率，所选电动机确定电动机效率，水泵的实际扬程和管路损失扬程计算出管路效率，泵站输出功率和管路输出功率计算出进出水池效率的步骤，求出抽水装置效率，以便进行技术经济比较，确定最优方案，获得最高运行效率。
2.泵站效率与能源单耗的关系
能源单耗作为部颁考核电力提灌泵站八项经济指标中非常重要的一项，它是指水泵每提1000t水,扬高1m所消耗的电量，即e=1000E/G*H净（KW•h/kt•m）。从表达式来看，能源单耗与某一计算时段内泵站所消耗的总电量、总提水量及平均净扬程有关。如泵站所抽取的水为高含沙水质，还与水的容重有关，此时能源单耗可按e=1000E/3.6γQH净T计算。当把此式与计算泵站在某一时段内所消耗的电能计算式E=γQH净T／102η站连列，通过数学化简就可得出能源单耗与泵站效率存在着e=2.72／η站的关系。如按照此关系式绘制出一条e～η站曲线可以看到：泵站效率从90%下降至50%，能源单耗由3.02增加到5.44 KW•h/kt•m，效率从50%下降至10%，单耗由5.44增加到27.2 KW•h/kt•m。可见低效运行的泵站会使能耗大幅增加,因此,《泵站技术管理规范》将电力提灌泵站能源单耗考核指标规定为≤5 KW•h/kt•m，效率η站≥54.4%是非常科学的。如：固海扬水管理处95年单耗为4.54 KW•h/kt•m，96年为4.66 KW•h/kt•m，97年为4.85 KW•h/kt•m。且由于设备的逐年老化一直呈上升趋势，仅这三年比较96年因单耗比95年升高0.12，按相同条件计算导致多支出电费22.15万元，97年比96年又升高0.19，多支出电费39.35万元，如此长期运行造成的浪费会更大，所以必须适时进行更新改造。通过比较可见降低能源单耗，提高运行效率对电力提灌泵站来讲经济效益非常明显。
二、电力提灌泵站节能及提高运行效率、降低能源单耗的途径：
通过前面阐述清楚的看到，影响电力提灌泵站运行效率和能源单耗的主要因素为构成抽水装置的电动机、传动装置、水泵、管路、进出水池效率及日常管理维护。
(一)、电动机及输变电系统节能：（参考文献：《电机学》）
1、电动机节能：
扬水用电动机的功率损耗主要有恒定损耗（铁芯损耗和机械损耗）、直接负荷损耗（定子绕组损耗、转子绕组损耗和电刷损耗）、杂散损耗(磁路损耗、其它损耗)和同步电机的励磁损耗。在这些损耗中恒定损耗主要与制作电机所用铁芯材料、叠片厚度、叠片间绝缘性能及支承方式、冷却方式和加工质量等因素有关，而与负荷大小无关。其它损耗均与电动机所带负荷多少有关，一般在额定负荷下，鼠笼型异步电动机的恒定损耗约占总损耗的32%，可变损耗约占68%。因此电力扬水泵站的电动机节能应主要从工程设计选型和运行维护两方面开展工作。
（1）设计选型节能：建设在丘陵干旱地带的多级电力扬水泵站，通过级间匹配调整，一般都可做到保持前池水位基本稳定，水泵工作扬程、流量变幅很小，电动机所带负荷恒定，因此不需采取 ……（未完，全文共8192字，当前仅显示2237字，请阅读下面提示信息。收藏《浅析电力扬水泵站的节能途径》）