綜合節能措施在瓦埠湖泵站更新改造工程中的應用

陶 紅

一、工程概況

瓦埠湖泵站位于安徽省六安市壽縣東部瓦埠湖流域，灌區范圍內有窯口、堰口、保義、安豐、瓦埠、炎劉、劉崗、小甸、大順等鄉鎮，耕地102.73 萬畝，人口 49 萬。自20 世紀60年代以來，瓦埠湖灌區先后建成江黃一站、江黃二站、開荒一站、開荒二站、鄭崗一站、鄭崗四站、東津一站等82 座站，總裝機 228 臺15439kW，設計總灌溉流量 31.2m3/s。

瓦埠湖灌區位于江淮之間，屬低丘地區，灌區主要分布在瓦埠湖周邊。灌區的水源主要來自瓦埠湖。灌區內種植的農作物主要是水稻、油菜和小麥，是壽縣主要產糧基地之一。由于瓦埠湖泵站陸續建于1967～1972年間，建站時間早，水泵效率低、能耗高，工程標準低、質量差，運行 40 多年，機電設備老化嚴重、泵房及配套建筑物年久失修、灌溉標準降低、灌溉能力下降。同時，泵站安全生產問題突出，管理手段落后，自動化程度不高，造成了瓦埠湖泵站整體技術狀況較差、管理落后，已不能適應當地國民經濟的高速發展和現代化進程建設的需要。

為了保證瓦埠湖泵站的安全運行，恢復其灌溉能力，確保瓦埠湖泵站能繼續發揮效益，保障當地社會經濟的發展，2014～2016年，對瓦埠湖泵站進行了更新改造，主要內容是對江黃一站、江黃二站、開荒一站、開荒二站、鄭崗一站、鄭崗四站、東津一站等7 座泵站進行更新改造，重建改造后裝機32 臺共 6216kW。

二、節能措施

在更新改造工程中，每個泵站在機電工程中均遵循高效、節能的原則，具體做法在設計中有不同體現。節能原則為：提高效率，降低能耗，以有限的資源和最小的能源消費來取得最大的經濟效益和社會效益，滿足日益增長的需求為目標；同時盡量減少或消除機電設備的固有能耗；且不限制發展，不降低服務標準和使用功能。節能途徑包括：動力節能、電源節能、照明節能及水機節能。

1.動力節能

泵站動力設備的節能主要包括電動機及相關機械設備的節能。具體措施如下：（1）采用取材先進、工藝先進、高效的節能型電機，減少耗電量，節約能源。（2）改進控制方式，提高運轉效率，泵站機組效率≥65%。（3）輔機設備盡量選擇電機的驅動容量與水泵、啟閉機機械負載特性、功率匹配，達到最佳運轉狀態。一般電動機的額定效率和功率因數是按其負載率的 75%～100%選擇的。（4）合理選擇電壓等級，保證電機使用效率高、損耗小，利于節能節電。

2.電源節能

電能在傳輸過程中的損耗，包括線路損耗和變壓器損耗。

減少線路損耗節能具體措施包括：（1）現場查勘調研，合理選擇線路路徑，使線路最短，節省投資和運行成本。（2）輸配電線路選擇合理的截面。按經濟電流密度法選擇導線，線損比其他兩種方法如允許電壓損失法和長時允許工作電流法低 35%。（3）盡量選擇高電壓等級，以減少中間環節的損耗和資源浪費。（4）提高功率因數，降低運行損耗。（5）工程內部線路、電纜的選擇除遵循以上的原則外，均選擇銅芯電纜。

減少變壓器損耗節能具體措施包括：（1）合理選用電氣設備容量，提高負載系數，保證變壓器的負荷率在 65%～75%，避免“大馬拉小車”，使變壓器運行在最高效率點。（2）選擇高效、低耗的變壓器，各泵站均選用 S11 系列高效節能型變壓器。（3）變壓器的接線，盡量選擇 D，yn11 接線形式，電源質量優越，減少高次諧波的影響，降低鐵芯中因渦流引起的損耗，減少運行損耗。（4）在各站裝設集中自動補償裝置，將功率因數提高到0.9 以上，減少電網無功輸送量，減少電能損耗。（5）在設計中盡量保證三相負荷的平衡，若調配不當，會使線路及變壓器的損耗增加。

3.照明節能

照明節能主要目的是提高照明系統的總效率，合理采用照明燈具、方式及控制，具體措施如下：

（1）推廣使用高效光源：采用光效高、壽命長的各類氣體放電光源。目前，各種照明光源的電能轉換中，高壓鈉燈的光效最高，熒光燈和金屬鹵化物燈次之，白熾燈最低。因此盡量減少白熾燈的使用量，采用高壓鈉燈和金屬鹵化物燈，重點推廣細管和各種緊湊型熒光燈。主廠房采用高壓鈉燈作為主要照明，輔以壁燈照明。副廠房均采用T5 型熒光燈作為主要照明。

（2）優選高效、配光合理的直接型燈具，要求室內燈具效率≥70%，室外燈具效率≥50%。

（3）優選氣體放電燈的啟動設備，熒光燈均采用節能型鎮流器，該鎮流器具有啟動電壓低、噪聲小、溫升低、重量輕、無頻閃，功耗低等優點。

（4）選擇合理的照明方式：采用一般照明、重點照明、裝飾照明、混合照明、應急照明及疏散照明相結合方式。并充分利用天然光及各種集關裝置進行采光。

（5）選擇多種控燈方式：如各開關室、控制室分別采用分區控制和集中控制方式相結合，主廠房和變電站采用集中控制方式，并按不同的工作區域確定適宜的照度，節省投資和運行成本。

（6）選擇便于維護和檢修的燈具，增大其保持率，以降低維護成本。

4.水機節能

泵站節能的主要途徑是通過綜合技術措施，對抽水裝置和配套設備等進行優化，使得多年平均泵站效率達到最高，以降低運行費用，節省能源消耗。主要技術措施如下：

（1）提高主泵運行效率：水泵選型要保證泵站運行效率較高。

（2）提高電動機運行效率：采用取材先進、工藝先進、高效的節能型電機，減少耗電量，節約能源，該站均選用Y 型電機；改進控制方式，提高運轉效率；選擇電機的驅動容量與水泵機械負載特性、功率匹配，達到最佳運轉狀態，一般電動機的額定效率和功率因數是按其負載率的 75%～100%選擇的；合理選擇電壓等級，保證電機使用效率高、損耗小，利于節能節電。

（3）減小進出水池水頭損失：合理確定泵站前池、進出水池的結構尺寸，改善主泵吸水性能，防止池內產生漩渦、回流，減小水流通過攔污柵的水頭損失。

（4）減小流道水力損失：選擇經濟管徑管道，縮短管長，減少彎管，選用阻力系數小的管件，正確安裝，使流道、主泵及管件形成最優配合。

（5）提高科學管理水平：加強技術管理，使泵站機電設備和配套設備經常處于完好的技術狀態。

三、結語

本文結合瓦埠湖泵站更新改造工程中多泵站運行的特點，通過對動力、電源、照明及水機節能措施進行了分析研究，對泵站運行有一定的指導意義。結果表明，經采用綜合措施后，工程運行達到預期的節能效果。水泵節能是一個系統工程，節能方法很多，需要設計、制造及運行管理各方的協調，各個環節都要最大限度地做到節能要求，才能保證泵站工程運行可靠、經濟■