合理推廣泵站改造、提高灌排工程效益

吳惠明

海鹽縣百步鎮農技水利服務中心 浙江海鹽 314300

摘要：實施泵站改造是鞏固恢復農灌面積、保障農業豐產農民豐收的重要舉措。本文結合海鹽縣百步鎮灌區實際情況，分析了泵站設施現狀、存在問題，提出了加快灌區泵站改造、提高泵效率的具體措施，可供借鑒。

關鍵詞：百步鎮；泵站現狀；技術改造；改造對策；措施；效果

前言

百步鎮的機電排灌設施有很多為80年代、90年代或以前建成的，經過幾十年的運行，有些泵站長期服役、帶病運行、設備老化嚴重，致使泵站效率低，能源消耗高、運行費用多。目前很難拿出大量資金對老化嚴重的泵站進行了重建或全面更新改造。因此，對泵站進行技術改造，提高泵效率是泵站管理中費省效宏的重要途徑。

一、泵站技術改造的基礎工作和主要標準

泵站技術改造是一項涉及面廣、技術經濟情況比較雜的一項技術工作，經過認真調查研究，全面規劃，合理安排，泵站測試是泵站技術改造的重要環節，其測試數據是泵站技術改造的依據。泵站技術改造前、后我們都進行了現場測試。

泵站工程的技術改造包括泵站和供排水區兩個部分，供排水區是泵站賴以成立的條件，而泵站又是供排水合理供排水的保證。泵站技術改造方案要充分進行了技術經濟比較論證后，選定最優方案，以最少的投資，取得最好的經濟效果。經技術改造后泵站的主要技術經濟指標，應達到下列標準供排水。

（1）提水流量要達到改進設計時的供排水標準。

（2）對于電力供排水站。由于泵站類型、機組容量和凈揚程的不同，泵站效率也應達到不同的標準：高壓泵站、大泵站和高揚程泵站，其泵站效率≥65%；中、小型泵站的泵站效率≥54.4%。低程泵站（<3），其泵站效率≥50%。

二、泵站技術改造措施

泵站效率是反映動力機、傳動裝置、水泵、管路、進出水池各部分效率的綜合效率。因此，提高泵站效率，降低泵站能耗，就必須對上述五個方面進行技術改造，提高其效率，是提高泵站效率的重要途徑。

（一）提高動力機效率

提高動力機的效率，除了從動力機（電動機、柴油機）的設計、制造等方面加以改進外，著重注意以下問題：

1、合理配套

動力機和水泵在功率上必須合理配套。配套功率的備用系數不宜過大，能滿足動力機在運行中不超載即可。因電動機負荷不足時，電動機的效率要降低，增加電動機的能量消耗。同時電動機的功率因數也降低，增加了輸電線路和變壓器的損耗。電動機效率和功率因數隨負載變化而變化。

（二）提高傳動裝置效率

傳動裝置效率為水泵軸率與動力機輸出功率之比的百分數。傳動方式的選擇是否合理直接影響傳動效率。當動力機的轉速能夠滿足水泵運行下況的情況下[即轉速相等或或接近（相差不能超過20%時），應把間接傳動改為直接傳動]，間接傳動改為直接傳動后，當水泵工況變化較大，動力機又無法調速時，可將直接傳動改為間接傳動，直接傳動改為間接傳動后，傳動效率會有所下降，但水泵效率、管路效率能有所提高，但要保持裝置效率增加方可采用。

因此，當把直接傳動改為間接傳動時，必須保證泵站效率有所提高，才能獲得良好的節能效果。在皮帶傳動中，通常應避免采用交叉、半交叉傳動。傳動裝置安裝精度和使用是否正確，也直接影響傳動效率。如直接傳動時聯軸器不同心，將造成傳動效率的降低。皮帶傳動時傳動軸距過小或過大，以及帶的張緊過緊或過松等都會影響到傳動效率，如皮帶效率將降到94%以下，三角皮帶可降到90%，這樣會造成較大的能量損失。為了減少打滑現象，達到傳動比準確，且又能提高傳動效率，可采用同步齒形傳動帶。這種傳動帶是以鋼網繩、玻璃纖維繩等組成的環形膠帶作為強力層。工作面有齒，皮帶輪也是齒形，靠齒的嚙合傳動。因此，效率較高，且軸的壓力小，結構緊湊，耐油耐磨性能好，但價格較高。

（三）提高水泵效率

保證水泵高效運行，是提高泵站效率的重要環節。因水泵是把動力機能量轉換給被抽送水的設備，其能量轉換的有效程序對泵站的效率有較大的影響。水泵的效率與水泵的設計、制造水平、水泵的運行工況，以及水泵的使用情況有關。泵站技術改造時，可從下列幾個方面加以改進與提高：

1、復核水泵造型的合理性

根據水泵性能及配套的管路，復核水泵在設計揚程、最高揚程和最低揚程和平均揚程時的工作參數。要求在設計揚程、平均揚程最高與最低揚程時，水泵應在高效區運行，對于揚程、功率和轉速等配套不當的都應調節或改造。

2、合理調節水泵性能

如水泵工作點的性能參數不符合實際需要，水泵長期處于低效率區運行，這時可采用改變水泵性能曲線的方法移動工作點，使水泵的工作符合實際情況的需要。對于離心泵和蝸殼式混流泵（比較數<350），一般可采用變速、變速和變徑調節。對于葉片可調的軸流泵、混流泵，一般可采用變速和變角調節。

3、更換水泵部件

在二十世紀80、90年代，甚至2000年代所建成的泵站中，由當地生產的中小型水泵較多。由于當時受設計、工藝、材料和檢測水平的限制，加之設備配套、技術管理及安裝維修不善，經過長期運行，目前設備技術狀況普遍較差。因此，要對那些選型配套不合理以及陳舊、質次、低效的水泵，有計劃的進行調整更新。

5、保證安裝質量

水泵工作性能的好壞，與水泵安裝精度關系很大。如安裝精度不符合要求，不僅會降低水泵效率，嚴重時還將產生強烈振動和噪音，引起電機過熱，以致不能運轉。立式泵要保證機組軸孔處于垂直同心位置?？烧{葉片的軸流泵，各個葉片的安裝角度應相等，否則運轉時，各葉片受力不同，不僅發生振動，同時泵內水力損失增加。對泵體為蝸殼式的葉片泵，蝸殼軸線與葉輪軸線應保持重合，如嚴重偏離，則會發生振動，影響水泵的效率，必須調整。

（四）提高管路效率

管路效率為泵站裝置揚程與水泵揚程之比的百分數，它是影響泵站效率的重要因素之一。管路效率與管長、管徑、管材、管路附件的類型和數量、流量，以及安裝質量等有關。提高管路的效率，我們采取下列措施：

1、合理確定管道直徑

管路直徑的大小又自接影響泵站效率。實踐證明，管徑過大過小都是不經濟的，當管長及流量一定時，管徑選的大，則流速小，水頭損失小，消耗電能也少，但管路投資高；若管徑選的小，情況與上述相反。為了減少管路損失，水泵進出水管口徑應合理確定管道直徑，已投產使用的管徑如過小，會使管路水頭損失增加，為了提高管路效率，可考慮按經濟管徑更換管路。

2、縮短管路長度

進、出水管的長度應最大限度地縮短。但當水源與出水池之間的地形平坦時，縮短管路必然會增加引渠、進水池及泵房的挖方量或增加出水池和干渠的填方工程。小型泵站平裝改斜裝，或將水泵落井、半落井安裝，管路折線布置改直線布置，可縮短泵房內管道長度，節省彎頭，減少水頭損失。根據條件提高管路內壁的光潔度，可減少管路阻力損失，一般高揚程離心泵抽水裝置宜以減少沿程阻力為主。

3、減少管路附件

管路附件的局部阻力系數很大，引起較大的水頭損失，運行時必須消耗大量能量。因此，應盡量減少不必要的內管路附件。

為了減少管路進出口的水頭損失，可在管路進口加喇叭口。對于斜裝管路，可在進口裝平削管或特別喇叭管，在管路出口采用擴散管，節能效果顯著。

逆止閥是一種單向閥。是為了防止停泵后因水倒流而引起機組高速倒轉而設置的。正常運行時，逆止閥中的閥板被水流沖開，停泵時靠閥板自重或倒流水的作用而關閉。因此，逆止閥不僅會在正常運行時造成較大的局部阻力損失，且還會引起很大的水錘壓力。可能使水泵和管路遭到破壞。

在揚程不高，出水管路不長的泵站，逆止閥可用拍門代替。為了減少拍門引起的水頭損失，可改鑄鐵拍門為輕質拍門，并在門后設置平衡錘，以增大拍門開度。管路出口采用擴散出口形式，對減少阻力損失，提高管路效率均有明顯效果。一般低揚程軸流泵抽水裝置宜以減少局部阻力為主。

4、消除“高射炮”式出流

所謂“高射炮”式出流是水泵出水管口在出水池水面以上自由（噴射）出流。這種出流方式人為地抬高了泵站的實際揚程，水泵的工況點向左上方移動，水泵的流量減少，效率降低，同時由于出水池的水流紊亂，增中池（廠）內的水頭損失和出水建筑物（或構筑物）水面以下，已建成的“高射炮”式泵站，可將出口改裝成虹吸式出流。為防止停機進出水池中的水倒流，并設有破壞虹吸真空的設施。小型泵站可在虹吸管的上升段相應于出水池設計水位高程處裝—通氣管，停機時，由于水在重力作用下迅速下泄，該處形成真空，空氣即由此管吸入，虹吸受到破壞。通氣管的斷面積，一般為出水管斷面積的5～8%。

5、確保管路的密封性

進出水管路要求嚴格的密封，若正值吸水的進水管路進氣，會增加管路損失管路效率。若空氣從進水管進入水泵，會使水泵效率大幅度下降，甚至引起水泵的汽蝕。

（五）提高進出水池效率

進出水池效率為泵站揚程與裝置揚程之比的百分數。泵站進出水池的水流條件，不僅關系到進出水池效率的高低，且會影響到泵站效率。因進水條件不良，對水泵運行效率有一定的影響，這在小型立式抽水裝置中尤為顯著。為了提高進出水池的效率，改造時可采取如下措施：

1、改造不合理的進出水池形狀和尺寸

對已建成的泵站，如前池、進出水池的形狀、尺寸設計不當，導致池內發生旋渦、回流等情況。對水泵的運行造成不良影響，對于多受地形等因素影響而建成的側向進水池，在運行中，前池水流在進水池口門外改變方向，在進水池對面角上產生回流及死水區，隔墩首部也產生局部回流，進水池中水流成訪問團繞水泵順（逆）時針旋轉流動，在任何部位流速分布無法均勻。在前池低水位運行時，進水池中還會出現時隱時現的表面漩渦。前池中流態還隨開機臺數的增加而惡化。開機臺數也隨抽引流量多少對水泵運行工況有影響。當各臺水泵單獨運行前，位于前池首端水泵的裝置效率比末端的要高，隨著開機臺數的增加，各臺水泵的效率都下降，首端水泵下降幅度大，末端水泵下降幅度小。這時可通過增設導流墻和設底坎來消除不良影響。一般底坎高度以0.3至0.375為佳（為前池水深）。對于正向進水前池如擴散角過大，可延長前池長度或將前池改為折線形、曲線形。如進水池設計不合理，在進水口周圍產生環流、進氣漩渦或渦帶，可采取消除漩渦的措施。消除水面漩渦可加蓋板或蓋箱，消除附底波渦可在池底設導水錐；消除附壁漩渦可在進水口至后墻間設隔板等。

2、設置導流設施

為改善進出水流態，減少水力損失，可根據具體情況，設置必要的導流設施。例如側向進水前池，可在池中設置導流墩等改善流態。

3、及時清除進水池的污物

進水池的雜草等漂浮物吸入泵體后，會使水泵效率下降，甚至葉片被擊碎。設置攔污柵井及時清污，使進水暢通，可提高泵站效率。泵站進水池前一個都設攔污柵，以防止雜草、雜物進入水泵，確保水泵的安全運行。清除水草雜物有人工和機械自動清除兩種方法，大中型泵站應采用機械清污，小型泵站一般用人工清污。

進水池中的淤泥，會使進水流態發生變化，影響泵的效率。及時清淤，使水流暢通，流態均勻，可提高泵站效率。

4、保證淹沒深度

為防止發生有害的漩渦，應保證進水池中水泵吸水管口的最小淹沒深度。如進水池底板高程過高，造成水泵葉輪淹沒深度不夠，可采取降低進水池底板高程，同時降低水泵安裝高程的措施改善進水條件。

上述五個部分的效率，是相互影響相互制約的。采取單項技術措施，可使某一部分效率提高，但不能保證其它部分的效率都能提高。泵站技術改造須全面考慮，綜合改造，不能單靠某一部分提高，而忽視對其它方面的影響。如提高了水泵的效率，增大了水泵的出水量，忽視了合適的管路配套，會使管路效率明顯下降，泵站效率仍提高不多；又如間接傳動改為直接傳動可降低傳動損失，往往可能使水泵揚程和實際要求的揚程不符，降低水泵的效率及管路效率，提高的效率低償不了降低的損失；為使電動機負載率增加來提高電動機效率，用提高水泵轉速的做法，則提高的電動機的效率并往往不足抵償其它效率的降低等，必須通過測試和分析，摸清問題的癥結所在。因站制宜地制定出切實可行的技術改造措施和方案。根據不同情況采取不同措施使改造后的泵站效率達到最優水平。

三、泵站設備的更新改造

水泵長期運行，使零部件磨損，或由于質量低劣、泵型陳舊等原因，導致工程效益衰減，能耗增大，供排水成本提高。因此，對現有設備進行更新改造，是迫切需要解決的問題。

設備更新要根據其使用年限、技術狀態和經濟效益等綜合考慮。例如新泵年節約的電（油）費用能在3～5年內抵償更新的總費用（包括新泵投資、運輸、安裝及上是泵的拆除等費用），則更新設備是可行的。對于因粗制濫造、質量低劣的設備，經測試證明其技術狀態很差，要通過修理來改善性能耗資較大，經濟上是不合理的，應當更新。對于性能下降，但經修復可使用的設備，可修中有改或更新個別零部件。

更新的設備，要盡量選用國家最新標準中的產品。要根據改造站的實際情況，選用性能指標較好或重新設計的優質產品，去更新陳舊落后的老設備，并使其改造站的配套合理，多年平均的泵站效率提高。

四、搞好灌區節水工作

提高了泵站效率，降低了能源單耗，為泵站配套的供排水區也要進行改造，并開展節水工作。改造站所在的供排水區要全面規劃，提高渠系及其建筑物的配套水平。因地制宜地采取有效的防滲防漏措施，提高渠系水利用率。

1、工程措施

因地制宜地采取各種形式的防滲措施，是提高渠系水利用率的重要手段。據實測資料統計，新砌渠道的平均滲漏率約為不襯砌渠道的1/4。初砌良好的渠道，其滲漏損失小于30。目前我國各地都很重視渠道防滲，并做了大量的防滲工程，已取得了很好的經濟效果，但還應加強渠系建筑物的配套，做到分水有閘，量水有堰，最大限度地減少供排水的損失和浪費。

2、管理措施

在供排水區工程設施確定后，管理措施是不得當，對管好用好供排水有直接影響。在供排水管理中，要適時適量地供排水，恰當掌握渠道的輸水流量、行水時間、供排水制度、供排水方法等以提高供排水的利用率。

五、效益

1：社會效益

通過泵站改造、百步鎮提高了灌溉和排洪能力，村鎮農田的灌溉標準得到提高。每年的汛期排澇也有了保障，人們的思想情緒有了穩定，社會的安定有了保證。促進了高標準的效益工程、生態工程、景觀工程和民心工程。

2經濟效益

百步鎮今年共改造水泵164臺、明渠襯556公里、調節皮帶輪159只、分節制閘1069套，培訓泵站技術人員86人。

通過節能泵改、使泵站效率從原來的16%上升到54%，每畝節電35度，按每度0.52元計算，每畝節能小計18.2元。百步鎮糧食種植面積46000畝計算，全鎮每年增效83.72萬元。