高揚程提水泵站設計探析

姜金輝

摘 要：文章主要探析了高揚程提水泵站如何合理設計，首先分析了高揚程泵站耗能大的主要原因，包括兩個方面的內容：設計不合理、機泵組件搭配不合理、設備嚴重老化、管理不善，之后探討了高揚程提水泵站如何合理設計、實現節能降耗的有效途徑，主要包括四個方面的措施：合理設計、合理選配泵站設備、采用科學合理地節水灌溉模式、希望能夠為以后的研究工作提供一些參考。

關鍵詞：高揚程;提水泵站;節能降耗

一、高揚程泵站耗能大的主要原因

（一）設計不合理

很多已建泵站，由于對水源選擇缺乏水量平衡分析、揚水管徑計算不合理，導致建成后無水用或用水量不滿足等現象，造成建成后的泵站不能發揮效益，甚至建成后就報廢。

（二）機泵組件搭配不合理

在很多高揚程提水灌區經常會出現一些不合理地水泵設備組合現象，其中最為常見的就是“大馬拉小車”式的組合。出現這種現象的主要原因是：一部分高揚程提水灌區泵站在建設的過程中與之相匹配的設備機型缺乏，在這種情況下為了能夠繼續運行該機泵系統，只能采用較大功率的設備，或者將多個設備拼湊起來使用，又或者設計人員在設計過程中所選的設計系數過于保守，導致只能選用功率偏大的機型。無論以上哪一種原因，都會導致機泵組件的搭配不合理，從而使水泵的工作效率降低，最終使高揚程提水灌區泵站的能源消耗大幅增加。

（三）設備嚴重老化

很多地區建成高揚程提水灌區泵站之后，經過長時間的使用再加上工作人員不注意維護包括水泵在內的相關設備，從而導致設備出現嚴重的老化。對于這種長期使用的設備來說，無論哪個方面、何種形式的老化都會大大降低設備的工作效率。比如，設備管道生銹后不對其進行處理，就會導致管道越來越窄，增加管道內水流的阻力，從而導致水泵運行的能耗大幅增加;而相關設備在水中雜物的長期磨損下，會增加水泵軸負荷;另外，水泵在運行過程中會降低過流效應，從而大幅增加整個系統所消耗的能源。

（四）管理不善

提水泵站建成后，在風調雨順的年景根本無人使用，因此存在有人建無人管的現象。一到干旱需要使用時，設備因長時間無人使用維護造成損壞或老化。

二、高揚程提水泵站實現節能降耗的有效途徑

（一）合理選擇水源

首先要通過用水人口或灌溉面積確定用水規模，選擇能夠滿足需水量的水源，在南方地區生活用水水量一般選擇100L/d，灌溉用水根據可根據灌溉定額確定，缺水地區可根據《雨水集蓄利用工程技術規范》（SL267—2001）的規定，結合項目區的地理、地形、氣候條件，玉米等旱地作物灌溉次數1～2次定額30～60m3/hm2，雙季蔬菜、果樹150～180m3/hm2，一季水稻300～400m3/hm2（非充分灌溉）。集雨灌溉供水保證率50%～75%。

（二）合理選配泵站設備

要想有效提高高揚程提水灌區泵站的運行效率，首先要重視合理選配泵站設備和各種組件，所選擇的水泵型號必須與相關的設計參數相一致，同時還要能夠與當地實際的環境特點和水質特點等相適應。除此之外，水泵的抗老化和抗磨損能力也要特別注意，在使用過程中要進一步強化設備檢修工作，只有這樣才能夠使泵站設備的長期穩定運行得到充分地保障。

（三）采用科學合理地節水灌溉模式

高揚程提水灌區泵站的特點非常明顯，即高揚程、高能耗以及高成本。在這種情況下為了使高揚程提水灌區泵站的工程能耗和運行成本最大限度地降低，可以對灌區農田的灌溉模式進行改進，使其更加地科學合理，從而減少用水量，使灌溉面積進一步擴大，這樣能夠使泵站的提水量減少，進而使泵站的能耗降低。總的來說，對灌區農田的灌溉模式進行改進，能夠使水資源的利用率大幅提高，這對的當地農業經濟的發展具有很大的促進作用。

（四）合理設計沉淀池

水中往往含有多種雜物，其中最為主要的就是泥沙。在這種情況下，要想使高揚程提水灌區泵站的運行效率得到有效的提高，并使泵站的能源消耗進一步降低，就必須把水中泥沙等雜物對泵站的影響控制在最小的范圍內。需要注意的是水中的泥沙往往混有很多黏性物質和有機物，在這種情況下如果遇到堿性水質，這些物質就會和泥沙結合形成大小不一的固體顆粒，而隨著水流滾動的顆粒會越來越細小，非常容易滲入相關設備中，從而對設備的正常運轉造成不良影響，進而使設備的運行效率大幅下降，同時還會嚴重威脅到設備的安全運行。因此，在建設高揚程提水灌區泵站的過程中，還要注意將相應的沉積池設置在水泵的進口處，這樣能夠使泥沙對設備的影響和破壞最大限度地降低。另外，已經落入沉積池的泥沙在重力作用下不會再流入水泵中，從而使流入的泥沙含量大幅減少，這為水泵的順利運行提供了有效有效的保障。除此之外，還可以將沉積池中的泥沙收集起來再利用，從而真正做到充分地利用各類資源。

（五）改進優化管路設計

對于泵站的運行來說，管道設計的改進和優化非常重要。首先要對管道管徑進行合理地選擇，合適的管徑能夠使能源損耗減少，進而使運行成本降低。如果選擇的管徑偏大，雖然能夠使水流阻力降低、能源消耗降低，并使腐蝕和磨損現象減少，但是卻會大幅增加整個管道的建設成本;如果選擇的管徑偏小，則剛好與之相反，會加大能耗，提高泵站的運行成本，并且會進一步加大管道和相關設備的腐蝕和磨損風險。因此，在設計管道管徑的過程中，一定要根據實際情況對各種因素進行充分地考慮，如果只重視當前的施工成本，必將對工程項目的質量造成嚴重的影響，進而使工程項目的使用壽命大幅縮短。管道管徑的設計應該在保證其科學性和合理性的前提下，選擇更加經濟的方案，這樣既能夠使管道建設的成本減少，又能夠使管道的質量、使用壽命以及運行效率得到充分地保障。除此之外，還要注意合理選擇管道的材質。要通過測量揚水管長、落差，合理計算抽水流量，可根據公式D=計算管徑，根據壓力合理選擇管材料，管壁厚度，驗算經濟流速v=Q/π（D/2）2是否滿足設計。

（六）建立健全管理機制

在很多缺水地區建高揚程的水站，可以把農村生活用水與灌溉用水相結合起來，在不需要灌溉用水的時期，用于生活用水，明確在干旱時確保供給灌溉用水，一是育苗用水免費供給，但要計量進入年度報告公示，事實上供給的保苗水已進入總體水價;二是灌溉用水，每戶一個計量水表，實行減半收費，如遇較大旱情，政府運用抗旱經費給予補助。

三、結束語

總而言之，高揚程提水灌區泵站的運行效率會直接影響到當地的人民群眾的生活和農業的進一步發展，因此現階段必須針對高揚程提水灌區泵站存在的問題進行充分地研究和分析，并在此基礎上及時采取合理有效的措施加以解決，從而有效降低泵站的能源消耗和運行成本，進而推動當地的經濟發展。

參考文獻：

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