芻議中型電排站設(shè)計(jì)優(yōu)化途徑

張祥和

(貴州省黔東南州水利投資有限責(zé)任公司，貴州凱里 556000)

1 電排站簡(jiǎn)介

電排站是一種常見(jiàn)的水工建筑物，它以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，并通過(guò)水泵排除積水，防止發(fā)生內(nèi)澇。在堤防保護(hù)區(qū)內(nèi)，它是一項(xiàng)非常重要的排除洪澇水利設(shè)施。一般情況下，電排站工程由引水渠道、前池、廠(chǎng)房、出水鋼筋混凝土壓力管、出水池、出水渠道等組成。

按照規(guī)模的大小可以將電排站分為小型電排站、中型電排站和大型電排站3種;按照管理體制可以將電排站分為國(guó)有站和集體站兩類(lèi)。其中，中小型電排站大多建在市郊和農(nóng)村，一般采用10kV電壓供電[1]。它通常采用“獨(dú)立經(jīng)營(yíng)、自負(fù)盈虧”的管理體制，日常的管理、維修、收費(fèi)等工作一般由專(zhuān)職員工和協(xié)議用工負(fù)責(zé)。

2 中型電排站現(xiàn)狀

目前我國(guó)很多泵站及其配套設(shè)施嚴(yán)重老化，無(wú)法保證其安全運(yùn)行。國(guó)內(nèi)很多國(guó)有電排站建站年限比較早，由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)和設(shè)備都比較落后，致使目前站內(nèi)主機(jī)組中的主電機(jī)老化嚴(yán)重，絕緣下降，在運(yùn)行時(shí)溫度嚴(yán)重超標(biāo)，僅能勉強(qiáng)使用。而且部分水泵的葉輪、葉輪室都受到了嚴(yán)重磨損，使得間隙變大，流量減少，降低了排洪效率。由于國(guó)內(nèi)很多電排站沒(méi)有得到及時(shí)的更新和改造，因此普遍存在變壓器容量偏小的問(wèn)題。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)的國(guó)有電排站只有一部分建成了計(jì)算機(jī)監(jiān)控與信息化，其他泵站一方面受到當(dāng)?shù)丶夹g(shù)、經(jīng)濟(jì)條件的限制，另一方面電排站規(guī)模小且管理分散，無(wú)法配備自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)施，不能實(shí)現(xiàn)基本的信息化。

3 中型電排站存在的問(wèn)題

3.1 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低，不能滿(mǎn)足防洪排澇的要求

目前國(guó)內(nèi)多數(shù)電排站建于20世紀(jì)60—70年代，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，一般情況下，防洪排澇設(shè)施僅有3～5 a一遇的標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法滿(mǎn)足防洪排澇的需求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，低于10 a一遇標(biāo)準(zhǔn)的中型電排站約占總量的2/3;低于3 d 250 mm雨量4 d排出標(biāo)準(zhǔn)的中型電排站約占總量的1/4。也就是說(shuō)，大多數(shù)電排站幾乎都達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。這樣，如果遭遇洪水災(zāi)害，內(nèi)澇不可避免，嚴(yán)重影響人們的生產(chǎn)和生活。

3.2 設(shè)備設(shè)施老化嚴(yán)重，安全運(yùn)行得不到保證

由于國(guó)內(nèi)多數(shù)電排站建站時(shí)間比較早，致使主機(jī)組、電氣設(shè)備受到自然侵蝕，設(shè)備設(shè)施老化磨損嚴(yán)重，大部分設(shè)備的使用年限嚴(yán)重超期，導(dǎo)致工程效益大大衰減，抗災(zāi)能力大大降低，嚴(yán)重影響了電排站防洪排澇作用的發(fā)揮。另外，由于當(dāng)時(shí)建站時(shí)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件落后，再加上長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有很好的投入大量資金進(jìn)行維護(hù)和更新，致使電機(jī)絕緣性能下降，電氣設(shè)備工作效率低下，能源消耗比較大，機(jī)組“帶病”運(yùn)行，導(dǎo)致電排站不僅無(wú)法適應(yīng)農(nóng)業(yè)排澇的基本要求，也不能滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要[2]。

3.3 電排費(fèi)收取難、收取率下降，電排站運(yùn)行經(jīng)費(fèi)短缺

由于中小型電排站大多建在市郊和農(nóng)村，因此其支出主要包括電費(fèi)、人員經(jīng)費(fèi)、工程維護(hù)費(fèi)和管理費(fèi)等。因?yàn)槭敲嫦蜣r(nóng)村收費(fèi)，所以普遍存在著收費(fèi)難的問(wèn)題。這樣就使得電排站缺乏可靠的經(jīng)費(fèi)基礎(chǔ)，由于管養(yǎng)經(jīng)費(fèi)短缺，致使無(wú)法及時(shí)更新和維修電排設(shè)施，導(dǎo)致電氣設(shè)備日趨惡化，無(wú)法正常運(yùn)行。

4 中型電排站的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案

4.1 中型電排站選址的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

為了使中型電排站的作用發(fā)揮至最大，應(yīng)該選擇最能起到防澇的地點(diǎn)進(jìn)行建設(shè)，所以在選址時(shí)應(yīng)該遵循以下原則:①符合國(guó)家、地區(qū)和城鄉(xiāng)規(guī)劃要求，并盡可能靠近能源輸出點(diǎn)。由于中型電排站在進(jìn)行防洪排澇時(shí)需要更多的能源，因此在選址建站時(shí)不僅要符合國(guó)家、地區(qū)和城鄉(xiāng)規(guī)劃要求，還要盡量接近能源輸出點(diǎn)，滿(mǎn)足電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃和布局要求。這樣，不僅能減少輸配線(xiàn)路的成本，還能節(jié)約能源，降低事故發(fā)生率。②便于利用當(dāng)?shù)氐乃㈦姟⒙返然A(chǔ)設(shè)施;滿(mǎn)足對(duì)原材料、能源、水和人力的供應(yīng);盡力降低建設(shè)投資，節(jié)約運(yùn)費(fèi)，減少成本，以便達(dá)到節(jié)約資源和提高效益的要求。③節(jié)約項(xiàng)目用地，盡量不占或少占農(nóng)地。我國(guó)的土地資源相對(duì)比較缺乏，所以在選址建站時(shí)應(yīng)該節(jié)約工程用地，盡量不占或少占農(nóng)地。要充分遵循技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的原則，若有荒地可用盡量避免占用農(nóng)地，以提高土地資源的利用率。同時(shí)還要因地制宜，合理布置，確保選址方案更優(yōu)。④選址還需有利于環(huán)境保護(hù)，以人為本，減少對(duì)生態(tài)和環(huán)境的影響。⑤要符合地質(zhì)、地形條件要求。在選址建站時(shí)還需勘察當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造、巖性、水文地質(zhì)條件等，保證能正確評(píng)估站址的穩(wěn)定性和可行性。另外，還要對(duì)站址地質(zhì)條件的抗震、防洪、防滑坡等情況進(jìn)行評(píng)估，確保選址方案最優(yōu)。⑥最優(yōu)原則。對(duì)多個(gè)初步選址進(jìn)行調(diào)查研究，進(jìn)行科學(xué)分析和比選。

4.2 中型電排站整體布置的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

中型電排站并不是一個(gè)獨(dú)立的建筑設(shè)施，而是由多個(gè)建筑設(shè)施組成的建筑設(shè)施群。電排站工程由引水渠道、前池、廠(chǎng)房、出水鋼筋混凝土壓力管、出水池、出水渠道等組成。所以在建站時(shí)，必須合理布置電排站的各個(gè)建筑設(shè)施，使中型電排站的整體布置更加合理、科學(xué)[3]。例如，建設(shè)一個(gè)以中等城市為防洪保護(hù)對(duì)象的中型電排站，計(jì)劃防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇。設(shè)計(jì)方案有兩個(gè)，如表1所示。可以看出，相較于方案Ⅱ，方案Ⅰ的水流條件更好，且各個(gè)建筑設(shè)施布置集中，工程成本比較小。所以，建議選用方案Ⅰ實(shí)施電排站的整體布置。

表1 某中型電排站整體方案比較

4.3 中型電排站環(huán)保節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

在建設(shè)中型電排站時(shí)還需要注意環(huán)保節(jié)能方面，具體來(lái)說(shuō)，可以遵循以下3個(gè)原則:①認(rèn)真貫徹國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和行業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范，嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)能技術(shù)規(guī)定，努力做到合理使用資源。②積極采用先進(jìn)的節(jié)能新材料、新工藝、新技術(shù)，選取節(jié)能型設(shè)備。例如節(jié)能型閥門(mén)，因?yàn)橄噍^于非節(jié)能型閥門(mén)，這種閥門(mén)消耗的能源更少，且流量大，排澇速度快。③在規(guī)劃中引進(jìn)生態(tài)環(huán)保設(shè)計(jì)理念，通過(guò)合理建筑布局及環(huán)境設(shè)計(jì)，充分利用自然環(huán)境。例如，建筑物內(nèi)安裝電燈時(shí)可以采用節(jié)能聲控?zé)?安裝中央空調(diào)統(tǒng)一管理;使用太陽(yáng)能屋頂，利用太陽(yáng)能供電排站日常使用。

[1]趙雁.諸暨市電排站建設(shè)運(yùn)行情況分析[J].浙江水利水電專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2012，24(01):51－53.

[2]周祖紅.中小型電排站電氣設(shè)計(jì)及設(shè)備選型[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2003(02):54－56.

[3]穆建軍.中小型電排站的電氣設(shè)計(jì)[J].湖南水利水電，2000(04):34－35.