探討取水泵站的節(jié)能改造與優(yōu)化設(shè)計(jì)

郭紅生馬華明/.寧夏固海揚(yáng)水管理處泉眼山泵站 .寧夏水利電力工程學(xué)校

探討取水泵站的節(jié)能改造與優(yōu)化設(shè)計(jì)

郭紅生1馬華明2/1.寧夏固海揚(yáng)水管理處泉眼山泵站 2.寧夏水利電力工程學(xué)校

隨著我國社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，我國的水利工程建設(shè)取得了前所未有的成就，為人們的生產(chǎn)與生活提供了極大的便利。目前，我國已經(jīng)成立了多個(gè)取水泵站，為水利工程的正常運(yùn)行提供了必要的保障。然而，我國當(dāng)前的取水泵站在設(shè)計(jì)方面還存在一些問題，影響了取水泵站職能的有效發(fā)揮。本文將對(duì)取水泵站的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行深入分析，對(duì)取水泵站的節(jié)能改造以及優(yōu)化設(shè)計(jì)提出自己的見解，為水利工程的管理提供一個(gè)參考與借鑒。

取水泵站；節(jié)能改造；優(yōu)化設(shè)計(jì)；改進(jìn)策略

改革開放以來，我國的水利工程建設(shè)得到了不斷的發(fā)展，對(duì)水利工程的管理也實(shí)現(xiàn)了一系列的變革。所謂的取水泵站，也可稱之為水源泵房，就是將水井、出水閘門井等進(jìn)行合建或者分建，這種措施有利于實(shí)現(xiàn)水泵在枯水位時(shí)有效吸水，又能夠避免洪水位時(shí)被淹沒，具有一定的優(yōu)越性。取水泵站的設(shè)計(jì)思路影響著取水泵站職能的發(fā)揮，因此，必須對(duì)取水泵站進(jìn)行科學(xué)、合理的優(yōu)化，并增強(qiáng)其節(jié)能功能，滿足當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展需求。

1.取水泵站設(shè)計(jì)中存在的問題

從我國目前取水泵站的運(yùn)行情況來看，其設(shè)計(jì)思路還存在一些不合理的因素。一般情況下，在對(duì)取水泵站的水泵進(jìn)行設(shè)計(jì)與選擇的時(shí)候，往往考慮的是凈水構(gòu)筑物的用水量，將每天可能使用的最高水量進(jìn)行綜合分析，作為取水泵站設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參考依據(jù)。然而，在實(shí)際運(yùn)用中，則是以枯水位的標(biāo)準(zhǔn)高差作為水流量的統(tǒng)一衡量標(biāo)準(zhǔn)。我國的氣候變化十分明顯，在取水泵站的實(shí)際運(yùn)行過程中，季節(jié)以及氣候的變化都會(huì)不同程度的影響到水源水位的變化，而且還會(huì)伴隨著相應(yīng)供水量的變化，然而這種變化具體到每一天，就表現(xiàn)的不是那么明顯。而且，根據(jù)我國的氣候變化情況，一般7～9月份是水量作為豐富的時(shí)期，這個(gè)時(shí)期對(duì)水的需求量更大，生產(chǎn)生活用水、城市綠化用水以及工業(yè)用水需求達(dá)到了一個(gè)巔峰，因此，夏季也是供水量最大的一個(gè)時(shí)期。冬季則與其相反，這在一定程度上證明了最大供水量與最酷水位是不可能在同一時(shí)期出現(xiàn)的。另外，泵站的頭部水位相對(duì)來說比較穩(wěn)定，而實(shí)際河水的水位往往比設(shè)計(jì)的水位要高出許多，這造成了水泵工作效率的低下，同時(shí)，這也是取水泵站設(shè)計(jì)不合理的部分。

2.取水泵站的工作效率降低

我國的取水泵站大多數(shù)的水泵已經(jīng)具有了一定的使用年限，而且經(jīng)過長期的水流沖擊，水泵的內(nèi)壁以及葉輪過水面功能逐漸退化，變得起伏不平，這在一定程度上增大了水泵內(nèi)流道的摩擦力，影響了水流的通暢度。另一方面，由于水泵的老化，在水泵的內(nèi)側(cè)部位會(huì)形成許多垢瘤，水泵的容積本身就有現(xiàn)，再加上垢瘤的作用，使水泵容積更小，所能達(dá)到的取水量難以得到保障，并且還會(huì)加快水頭的損壞，降低了取水泵站的整體工作效率。

3. 取水泵站的節(jié)能改造

當(dāng)前，我國提出了科學(xué)發(fā)展觀的發(fā)展戰(zhàn)略，為了全面貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，實(shí)現(xiàn)水利工程的可持續(xù)發(fā)展，就必須對(duì)取水泵站進(jìn)行節(jié)能改造，這是水利工程管理的一個(gè)重要方向。對(duì)取水泵站的節(jié)能改造目前主要有水泵運(yùn)行工況點(diǎn)的改變以及水泵特性曲線的改變兩種方法。

4.對(duì)水泵運(yùn)行轉(zhuǎn)速的改變

根據(jù)當(dāng)前的已建好的水泵站的實(shí)際運(yùn)行情況，我們有必要對(duì)水泵站進(jìn)行有效的節(jié)能改造。首先目前的水泵站對(duì)資源的需求量比較大，這在一定程度上會(huì)造成資源過度浪費(fèi)。而且在具體的工作中，水泵遠(yuǎn)多于實(shí)際的需要。鑒于這種嚴(yán)重的資源浪費(fèi)行為，必須采取合理、有效的措施對(duì)水泵站實(shí)施節(jié)能改造，對(duì)于已經(jīng)建成的水泵，想使其實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的提升是有一定難度的，我們可以從改變水泵運(yùn)行工況點(diǎn)著手，使其實(shí)現(xiàn)由低效區(qū)向高效區(qū)的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而達(dá)到水泵的節(jié)能改造目標(biāo)。作為水泵站運(yùn)行過程中的重要環(huán)節(jié)，工況點(diǎn)的工作效率影響著整個(gè)水泵站的運(yùn)行效率。對(duì)水泵工況點(diǎn)的改變并不是一蹴而就的，它需要對(duì)水泵以及管路的特性曲線進(jìn)行科學(xué)的改變，它能夠保障水泵工況點(diǎn)改變的順利進(jìn)行。而要想使水泵的特性曲線實(shí)現(xiàn)改變，一般是采用改變轉(zhuǎn)速與切削葉輪這兩種方法。一旦水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度得到了提升，那么運(yùn)行曲線也會(huì)相應(yīng)的變化。出水壓力與管網(wǎng)實(shí)際所需一旦能夠達(dá)到一致，便可以有效地實(shí)現(xiàn)水泵的節(jié)能目標(biāo)。水泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度的變化將改變工況點(diǎn)的位置，那么水泵的水流量也會(huì)隨之變化，不僅能夠在一定程度上減小壓力損失，而且可以有效提升水泵的工作效率。水泵的運(yùn)行速度與水流量的需求能夠基本達(dá)到一致，起到了水泵的節(jié)能效果。

5. 對(duì)水泵切削葉輪的改變

除了上述講到的水泵運(yùn)行速度改變的方法，對(duì)水泵切削葉輪的改變也能夠有效達(dá)到水泵的節(jié)能目標(biāo)。切削葉輪通俗來說就是變徑，針對(duì)水泵運(yùn)行所需的基本參數(shù)對(duì)不相適應(yīng)的水泵葉輪外徑采取切削手法，使水泵的運(yùn)行狀態(tài)與性質(zhì)發(fā)生明顯的變化，運(yùn)轉(zhuǎn)速度得到高效的提升，實(shí)現(xiàn)水泵的節(jié)能目標(biāo)。這種方法也是通過改變水泵工況點(diǎn)的位置來實(shí)現(xiàn)水泵流量的變化的。在無壓力的狀態(tài)下提升了水泵的整體運(yùn)行效率。目前，我國的已建成的水泵站主要是通過這兩種方法來實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的。新時(shí)期，我國的科學(xué)技術(shù)得到了充分的發(fā)展，變頻技術(shù)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，它同樣適用于對(duì)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度的改變。然而，這種設(shè)備成本較高，且需要大量的資金投入。因此，對(duì)切削葉輪的改變?cè)谒玫墓?jié)能設(shè)計(jì)中得到了充分的應(yīng)用，只要保證其轉(zhuǎn)速不低于范圍的最低值，便能夠達(dá)到良好的節(jié)能效果。

6.取水泵站的優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于我國的季節(jié)差異比較大，對(duì)水泵站的設(shè)計(jì)需要考慮多種不同的因素。首先對(duì)于水源水位和供水量變化范圍比較穩(wěn)定的取水泵站，揚(yáng)程坐標(biāo)點(diǎn)與所需要的水流量處于不斷的動(dòng)態(tài)變化。在季節(jié)氣候出現(xiàn)明顯變化的條件下，用水量需求的增多與凈揚(yáng)程的減少保持一致，那么坐標(biāo)點(diǎn)將會(huì)順直線DE下的DFE弧線進(jìn)行移動(dòng)，且該弧線與其所對(duì)應(yīng)的直線的縱軸的最大差就出現(xiàn)在平均流量與水位處。另外，在水泵的實(shí)際工作中，常常會(huì)出現(xiàn)高效去單臺(tái)水泵不能有效覆蓋流量與揚(yáng)程范圍變化的現(xiàn)象，我們可以將水泵實(shí)現(xiàn)聯(lián)合，達(dá)到水泵正常工作的目的。如圖2所示，這是水泵聯(lián)合工作呈現(xiàn)出的特性曲線，水泵在并聯(lián)工作的條件下，高效區(qū)的揚(yáng)程沒有出現(xiàn)變化，當(dāng)水泵的流量范圍出現(xiàn)增大時(shí)，曲線Q-H將會(huì)逐漸趨于平緩。在一些水量變化幅度比較明顯的地區(qū)，可以采用這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)。如果是高效區(qū)的流量不變，揚(yáng)程范圍出現(xiàn)了變化，那么曲線Q-H將會(huì)趨于陡峭的趨勢，這可以適用于水位變化比較頻繁的場地，具有一定的優(yōu)越性。

7.結(jié)束語

我國當(dāng)前的大多數(shù)水泵站，并沒有做到節(jié)能減排，這在一定程度上造成了資源的過度消耗與浪費(fèi)，違背了可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展戰(zhàn)略。水泵站的施工與設(shè)計(jì)會(huì)存在一些偏差，這是由多方面因素共同造成的。因此，在水泵站建設(shè)之前，就應(yīng)對(duì)其進(jìn)行充分的考察與評(píng)估，盡量將誤差降到最低，將節(jié)能理念充分融入到水泵站的建設(shè)中，不斷優(yōu)化水泵站的設(shè)計(jì)，促進(jìn)水泵站職能的有效發(fā)揮。

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