加速電灌站改造是降低能耗和成本的有效途徑

何 平

(梓潼縣農業局 622150)

加速電灌站改造是降低能耗和成本的有效途徑

何 平

(梓潼縣農業局 622150)

加強對農村機電提灌站節能技術的研究，加速對一批老骨干電灌站的技術改造是降低能源單耗，降低抽水成本的有效途徑，是增強現代農業后勁的一項重要措施。它具有花錢少，效果大的突出優點，不僅可以降低電灌站的抽水成本，增加積累，促進其自身發展，而且可為國家節約較多的電力，緩和能源緊張局勢。實在是一舉兩得的大好事。我們工作在農村機電提灌事業前沿的專業技術管理和設計及建設者，必須堅持做下去。

電灌站改造；節能；降低成本; 提高生產效率

一、改造前的狀況

我縣農村機電提灌站共有881處，總裝機容量 2.832萬千瓦，設計灌溉面積28.49萬畝，提水保栽灌溉面積22.37萬畝，其中：水稻16.57萬畝，占水稻總面積的62.53%。電灌站效益發揮的程度直接關系到農業是否穩定、高產。

我縣電灌站使用20年以上的有1.463萬千瓦，占總裝機容量的51.66%，這部分電灌站存在以下幾方面的問題：

1、60～70年代建站的忽視設計的重要性，往往是邊設計邊施工，有些設計實際是采用估計，對于投資與運行費用缺乏方案對比，造成效率低，成本高。如像長卿鎮大佛寺電灌站一臺12SH-9A型水泵，銘牌流量720立方米/時，實際出水量326立方米/時，僅為銘牌流量的45.30%，能源單耗高達8.73度/千噸·米,效率只有31.20%。像這樣一類情況在我縣有25%左右，多數站的效率在40～48%之間，沒有達到國家規定的最低標準，既浪費了能源，又提高了成本，同時加劇了用電的緊張局勢。

2、部分站在建站時期，或由于缺乏資金，或由于器材所限，“就地取材”、“因陋就簡”，造成運行不正常、出水量小、電能消耗大，這種情況主要表現在：

（1）、兩站共用一臺變壓器。低壓線太長，造成電壓低，機組啟動困難，不能連續運行，很大一部分電能浪費在低壓架空線路上。

（2）、石頭管道替代鋼鑄管。這種管材糙率高，阻力大，它的損失揚程是同口徑鋼鑄管的4～8倍，加之年久風化破裂，管路效率僅為40～50%左右，嚴重者已無法使用。

（3）、設備陳舊。絕緣老化，水泵嚴重磨損。多年來，由于重建輕管，不重視維修、保養，沒有認真按經濟規律辦事，造成設備的性能指標下降，技術狀況惡化，缺乏更新改造的資金，修修補補過日子，今天這故障，明天那又壞，維修費達電費的三分之一以上，個別站甚至大于電費。農民負擔重，電灌站虧損大。

（4）、配套不夠合理。多級提灌，各級流量配合不當，造成水和電的浪費。

歸納起來，我縣一批老骨干電灌站存在的問題可概括為兩高兩低，即：能耗高，成本高；效率低，效益低。

二、主導思想

如何改造這類電灌站，希望改造后達到什么效果，從哪些方面入手？這是我們改造電灌站的主攻方向。

當前能源緊缺，我們把節能降耗，提高效率作為技術改造設計的主導思想和中心研究課題，實質上也就是解決一批老電灌站最突出的兩高兩低的矛盾。

電灌站的效率由動力機效率、傳動效率、水泵效率、管路效率和進出水池效率等五項效率的乘積所構成。

運用泵站測試技術抽樣測試表明，影響泵站效率因素最大的是水泵效率和管路效率。

根據這種情況，我在電灌站技術改造設計中，把提高水泵效率和管路效率作為重要研究內容。對于電動機來說，我縣電灌站大多是JO2型系列的電動機，這類電動機即使使用多年，它的效率仍然基本穩定在原指標上，與目前推薦使用的Y系列節能電動機比較，平均效率只低0.41%。鑒于此，除對早就過時的J、JO系列高能耗電動機淘汰外，對于JO2型電動機一般采用修復的辦法，力爭用有限的資金辦較多的事。

另一個較突出的問題是，部分站低壓線太長。除啟動困難外，線路損耗很大，因此，我在考慮提高泵站效率的同時，兼顧考慮提高低壓傳輸線效率和變壓器效率。

三、成果和效益

自2013年以來，我縣先后改造、修復和更新電灌站77站，裝機容量3707千瓦，改造更新機組77臺套，更換長距離低壓線9680米為高壓線，總投資1548萬元。其中：自籌資金387.37萬元，國家解決1160.63萬元，77個站經技術改造，取得了顯著的社會效益和經濟效益。

1、出水量增大，泵站效率提高。出水量由技術改前的18250.3立方米/時增加到23718.09立方米/時，增大29.96%。泵站效率加權平均值由技改前的46.94%提高到63.26%，效率提高16.32%，超過部頒標準的54.4%。

2、灌溉效益提高。灌溉面積由技改前的5.39萬畝恢復和擴大到10.62萬畝。其中恢復10.31萬畝，擴大0.65萬畝。在保證灌溉原有面積的同時，恢復擴大97.1%。

3、灌區增產增收。改造后的電灌站，根據三年統計，年增產糧食 19809.19萬斤，增加產值7085.89萬元。為改造投資的15.97倍，畝平增產糧食299.6斤，人平增收69.32元。按照灌區農民增產增收計算，當年就收回了全部投資。

4、降低抽水成本，提高經濟效益。技改后，能源單耗由 5.79度/千噸·米降低到4.30度/千噸·米，每百立方米水節電5.8度，成本平均下降45.21%，收費平均下降18.8%，年總提水量1209.13萬立方米，節電69.9萬度，減少電費支出3.5萬元。由技改前年虧損2.34萬元轉為技改后年盈余3.29萬元。節約的電能如果用于工業，按每度電創產值4.5元計算，年可為國家增創產值314.6萬元，也為國家，為社會作出了貢獻。

5、節水效益大。主要體現在兩級提灌的工程中，技改后達到了水量平衡，減少了水的浪費。改造后流量增大，縮短了灌溉時間，減少了渠道滲漏損失。經計算，年節約水量168.51萬立方米，節約的水量相當于新建一座小（1）型水庫。

因此，有計劃的對這部分電灌站進行逐年技術改造，維修和更新，恢復其青春活力，是進一步發揮現有提水機械的作用，增強農業后勁的一項重要措施。它具有投資少，見效快，并可為國家節約大量電能的突出優點。

下面著重談談我縣北灘寺、長梁河、青林扁三站技改后所取得的成果：

（一）、北灘寺電灌站

該站地處我縣潼江岸邊，建于一九六九年，到二0一三年已使用44個年頭，灌溉面積6210畝，常年灌溉4800畝。二0一二年運行了1278小時，維修就耽誤696小時，在嚴重干旱的七月份，停機修理14天，斷續運行9天，又檢修58小時，一月之內就耽誤394小時。當年減產71.12萬斤，嚴重影響農業增收。

該站揚程84.85米，串聯安裝水泵2臺，電動機2臺435千瓦，實出水量833立方米/時，能源單耗5.68度/千噸·米，泵站效率僅47.9%，由于水泵嚴重磨損、汽蝕，效率下降，能耗增加，成本上升。二0一二年光維修費就花去6493元，不計大修提存。每千噸水的成本為33.71元。計算大修提存則高達39.28元。群眾負擔重，電灌站虧損大。

原水泵吸水揚程只有2.5米，安裝高程僅略高于正常水位。由于施工質量差，墻體漏水嚴重，稍一漲水，機器就被淹沒。電器設備受潮，干燥工作既繁重又費時，嚴重影響抽水，枯水期又由于吸程過高，葉輪汽蝕嚴重，流量減小，甚至機組產生抖動。

其中一臺300千瓦的電動機由于沒有起動器，多年來用一臺22千瓦的電動機先行拖動，然后再接通電源。這一方法雖然解決了以前的直投影響其它用戶和變電站油開關動作問題，但它既不經濟，又不安全，操作管理很不方便，每次起動操作人員都很緊張。

根據上述存在的問題，我經過反復對比后，提出了改兩臺機組串聯安裝為四臺機組兩兩串聯后并聯運行。選取250S39和250S65型水泵各兩臺，總裝機417千瓦，較原設計減少18千瓦。

該站改造后，出水量增至1143立方米/時，能源單耗降為4.12度/千噸·米，較改造前下降27.46%。二0一三年在江河斷流的情況下仍抽水1287小時，提水146.08萬方，恢復灌面3660畝，節約電量19.08萬度，電費1.11萬元。二0一三年只花維修費233元，盈余7185元，改造后抽水成本較上年下降27.91%，減輕了農民的水費負擔，增加了泵站資金積累。

該站改造后，除取得上述效果外，尚比原方式有以下優越性：

1.水泵吸水揚程由2.5米增加到6.2米，提高安裝高程2.2米，加大吸水深度1.5米，提高了防洪能力，增加了在大旱之年多提水的可能性。

2.取締了多年來先用附設電動機拖動水泵——電動機組再行接通電源的不科學不安全的起動方式，改用軟起直投和自藕降壓啟動的方式，操作簡單，安全可靠。

3.裝機容量由435千瓦減至417千瓦，有利于日后配換新系列變壓器。

4.一套機組有故障時，另一套機組可照常運行。

（二）、寶石鄉長梁河電灌站

該站兩級提水，揚程分別為30.91米和24.78米，安裝155千瓦和100千瓦電動機各一臺，建于一九六六年，使用石質輸水管，摩擦系數大，漏水嚴重，能源單耗平均值達5.99度/千噸·米，站平均效率45.4%。加之兩級站流量相差14%，造成水和電的浪費，另一個影響抽水的嚴重問題，兩級站共用一臺變壓器，低壓線長達800米，電機起動十分困難，運行電壓常在310伏以下，除抽水流量很小外，對電動機的使用極為不利，而更可惜的是白白地讓電能消耗在架空線路上。

該站改石管為鋼管后，一級站出流量833立方米/時，二級站出流量864立方米/時，分別比原增加 207立方米/時和 271立方米/時，能源單耗降至 4.52度/千噸·米。一、二級站效率分別提高到57.4和64.3%。二0一四年運行1074小時，抽水節約電量6.06萬度。改低壓線為高壓線節約線損2.32萬度。共為國家節電8.38萬度，恢復灌面1690畝。

（三）、東石鄉青林扁電灌站

該站鑄鐵管破裂，輸配電線路電壓過低。建于一九六六年，管道經常發生破裂，群眾意見多，站上很惱火。二0一四年年支出修理費8680元。由于管道經常破裂，供水間斷，灌面由3550畝減到1050畝。能源單耗8.73度/千噸·米，泵站效率31.2%，百方水成本4.13元。二0一四年雖然運行1066小時，仍然虧損4080元。

該站更換效率很低的12SH-9A水泵一臺為300S58A,換鑄鐵管260米為14吋PE1.6MPa管。改造后實出水量769立方米/時，較原增加1.37倍，能源單耗陡降至4.02度/千噸·米，泵站效率提高到67.6%。二0一五年運行1250小時，節約電量20.87萬度，成本降到1.85元/百方水，扣除大修提存和折舊費，可盈余956元。如果按上年的核算方法，不計大修提存和折舊費，則有余額3850元。

四、具體做法

我結合本縣實際，從以下幾個方面做好電灌站技術改造工作。

（一）、做好改造計劃。我縣電灌站需要改造的數量大，所需資金多。在當前國家財力有限，農民還不夠富裕的情況下，要在短期內完成這一工作是不行的，只能有計劃有步驟的分期分批實施。為此，我在編制改造計劃時，一是根據近年來掌握的情況。二是自已與本股站工程技術人員實地測試考察設備的技術現狀、實灌面積、效益發揮情況，然后比較站齡、設備完好率、灌面大小、資金積累多少，按照輕重緩急排隊，進行規劃、步署。分為三類。第一類為灌面大，嚴重影響灌溉亟待改造的；第二類為效率低但還可以緩一步的；第三類為效率不很低，加強維修尚可使用一定年限的。三是抓住現代農業項目建設發展機遇，進行電灌站改造計劃。經過具體分析論證，我在2015年1月按編制分類設計，把全縣需要改造的電灌站,擬2020年“十三五”規劃：梓潼縣農村機電提灌站新建和技術改造項目匯總申報表形式上報省、市縣級，列入“十三五”規劃項目工程中實施改造。

（二）、資金來源堅持以爭取國家項目建設資金結合自籌為主的原則。多年來，由于重建輕管，沒有認真進行成本核算，片面認為抽水費用就是電費和人員工資，形成好些電灌站沒有什么積累，針對這種情況，二0一三年以來縣府和局股所站多次召開會議，專題研究電灌站改造問題，在鄉、鎮、村社干部會議反復闡明改造電灌站的重要性。強調資金來源要堅持以爭取國家項目建設資金結合自籌為主的原則。如像北灘寺電灌站，在研究改造問題時，部分鎮、村干部對自籌經費問題開始缺乏信心，搖頭。后經縣府領導做工作后，全都堅定了信心，并點了頭，在不到一個月內就全部籌足自籌經費3.6萬元。

（三）、技改方案上堅持以節能為主，并盡可能少花錢。電灌站改造的目的，一是保證正常、安全生產；二是提高效率和效益。滿足第一個目的是理所當然的，但考慮不周，可能增大投資，降低效率。因此，我確定改造方案時，在達到第一個目的的前提下，要著重研究達到第二個目的。

1.機組改造。對水泵和電動機通過技術鑒定，并根據今年運行維修記錄，進行較全面的分析，然后確定改造方案。對于電動機來說，除已運行多年的高能耗電動機采取淘汰換新的辦法外，對于JO2型電動機只要機械構建無大的損壞，一般都采用修復的方法，力爭用有限的錢完成較多的改造項目。對于水泵，由于多年運行磨損嚴重，修復換件困難、花錢多，又不易達到原性能指標，而新型產品節能效果顯著，較之舊產品在維修換件方面具有較多的優越性。因此，對于已無法正常工作和效率明顯下降的水泵，我們一般采取更新的辦法，特別是原選型號不合理的，就重新進行選型設計。比如臥龍鄉板凳寺電灌站水泵型號由8SH-13換為250S39A后流量由原來的398方增加到526方，增加流量32.2%。泵站效率由原來的47.9%提高到60.7%。

2.合理選擇機型。對原設計，如果效率低，管理不便，采取提出兩種以上方案反復對比，然后再確定改造方案。比如北灘寺電灌站原來存在著安裝高程低、起動困難、不夠安全、不易調節等問題，經過反復對比后，選用吸水揚程高的水泵，將單機組改為雙機組，提高了安裝高程，解決了多年來起動困難的問題。改造后的安裝方式，既可單機運行，也可雙機運行，增大了靈活性，有利于調節用電，有利于節約能耗。

3.改造管路。管道是影響泵站效率最大的因素之一，部分站使用石管，或者管徑選擇不合理，造成損失揚程大、效率低，部分站管道銹蝕嚴重，開始穿孔，無法正常抽水。而管路改造所花資金又較大，我們把管路改造列為兩大類。首先改造效率特低，已開始破裂的石管，修復無法正常抽水的管道，把管徑不合理的改造放在后面逐步施行，改造石管按綜合投資的概念反復對比，確定經濟管徑，在提高效率方面收到了明顯效果。如長梁河電灌站把石管換為鋼管后，泵站效率比原來提高了14.65%。

4.改造低壓線。我縣電灌站還反映出一個較為突出的矛盾，就是低壓線過長。這種狀況除電能損耗大外，在用電高峰期電壓很低，有的站低到 250伏左右，此時抽水除效率低外，還嚴重威脅著設備的安全運行。因此，在提高泵站效率的同時，我們還兼顧考慮提高傳輸線效率，寶石鄉長梁河、青龍鄉塔子梁兩站改低壓線2530米為10千伏高壓線后，年節電能4.78萬度。

附：節能節水計算說明

一、節能計算：

1.泵站改造節能=（e1·H1-e2·H2）·w（度）

e1、e2——分別為改造前后能源單耗，度/千噸·米；

H1、H2——分別為改造前后泵站揚程，米；

W——當年提水量，千噸。

2.線路改造節能= P/1000·cosΦ·(R1/μ1- R2/μ2) ·t（度）

P——負荷功率，千瓦；

R1、R2——分別為線路改造前后的電阻，歐；

μ1、μ2——分別為線路改造前后的電壓等級，千伏；

t— —年運行時間，小時。

二、節水計算：

1.兩級提灌。改造前級間流量差別大，造成水的浪費，改造后達到了平衡，節約水量計算式如下：

△w = 0.95（Q1-Q2）· t

Q1、Q2——改造前一二級站流量，m /時。

t——運行時間，小時。

2.改造后流量增大，縮短了灌溉時間，減少了損失，節約水量的計算公式如下：

△w =△w1 -△w2

=

△ w——節約水量，m3；

△w1、△w2——改造前后的水量損失，m3；

W——年提水量，m3；

t1、t2——提相同的水量w所對應的改造前后的運行時間，小時；

Q1、Q2 ——分別為改造前后的流量，m /時。

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