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浅谈泵站节能设计的要点
廉江市水利水电勘测设计室
摘要：新技术的发展给电机控制系统带来了新的发展机遇，尤其是变频调速近年来令人瞩目的发展，给电机的调速控制系统步入数字化带来新的契机。排灌泵站应在对自身出现的问题和运行的状况了解基础之上建立更新的改造节能的泵站设计，建立持续发展的排灌泵站，最终为农村经济发展的奠定基础。
关键词：泵站工程；电气设计；节能
一、现有排灌泵站存在的主要问题
1.1 百分之七十的电机生产于 60～70 年代，电动机、频敏启动箱及低压配电装置等大部分属于淘汰产品，设备很难购买配件；变压器、开关柜、电机等产品质量差，技术落后，耗能高；电缆老化严重，泄漏电流严重超标。设备配套不合理的情况较多，主要有机泵不匹配、水泵与扬程不匹配等，造成泵站长期低效运行。
1.2 泵站布局不合理进、出水池设计尺寸和结构布局不当，造成池壁阻水，导致水头雍高，水头损失较大；进水流道设计不合理，导致进水池中流态紊乱，并伴有漩涡产生。
1.3 管理中存在的问题。调查显示，现有的管理单位普遍存在例如机制不灵活、体制不健全、资金缺乏以及改革力度不够等问题，有的甚至陷于瘫痪或无人管理状态。排灌泵站为自收自支单位，没有行政事业费拨款，2005 年以前主要收入来源是水费，即水费标准较低，征收困难，征收率基本在 20％，造成运行管理费用严重不足，泵站操作人员不到专业培训，缺乏必要的专业知识，设备使用不规范，缺少正常的维护保养，泵站老化失修、损坏严重，导致泵站管理水平普遍偏低。
二、泵站水机专业设计中的节能要点
水泵是泵站的核心设备，其选型是否合理，对泵站总的装置效率和节能
效果的影响十分重要，故应慎重对待，认真研究。
2.1 合理确定泵站的功能
设计泵站应深入研究水文、规划资料，因地制宜，尽量充分利用自排、自灌的自然条件，从而避免或减少泵站抽排、抽灌的使用时间，从根本上为节能奠定基础。
2.2 充分利用和分析水利规划的参数
实事求是地确定泵站的各种特征扬程，尤其是最高扬程和平均扬程，从而为泵型的选择提供可靠的依据，从根本上避免泵的配套电机出现“大马拉小车”现象，避免泵在平均扬程工况下（运行时间最长）运行效率偏低等现象。
2.3 合理选择泵型
泵型的选择，应根据已确定的各种特征扬程和规划的流量要求，尽可能地选择国内制造、安装技术成熟、使用经验丰富、泵结构（含传动、叶片调整等）简单、运行可靠、性能优越、平均扬程工况下效率较高的泵型，从而为泵的运行、维修、节能创造良好的条件。
2.4 改造进、出水池，减小进、出水池水头损失
对于设备的节能改造，必须要合理地确定进、出水池的具体尺寸和形状，因为，不合理的设计既会增加设备中水头损失，还会引起回流、漩涡、脱壁等不良水力现象，最终恶化水泵的进水条件，降低水泵效率。
当水源条件变化时，进水池中水泵吸入管口的最小淹没深度经常会变小，从而诱发漩涡，可采用适当降低进水池底板高度、降低水泵安装高度的措施来改善进水条件。出水池的水头损失与管口出流形式及出水池的形式尺寸有关，应尽量避免管口高于出水池水面的自由出流方式，该方式会显著地增加水头损失，应改为淹没出流。
另外，采用侧向出水时尽量避免水流冲击池壁，此时产生的反射波会增加水泵工作扬程。
三、电气专业设计中的节能要点
3.1 合理选择电动机和变压器
电动机和变压器的能耗占泵站能耗的比重最大。因此，电动机和变压器的合理选择是泵站节能降耗的重点。
其要点简述如下：
3.1.1 电动机的额定功率与水泵最大轴功率之比值，称为电机配套系数，一般取 1.05 ～1.15（甚至 1.20），但不宜超过 1.20，以免造成浪费。
3.1.2 电机的额定电压一般视电机容量而定。通常是 315 千瓦及以下的电机，其额定电压为 0.4 千伏。315 千瓦以上的电机一般优先采用高压 10 千伏（改造工程也可选用 6 千伏，目的是利用原变配电设备）。因为电机容量过大，如仍采用 0.4 千伏，绕组中电流太大，造成电机的铜耗太大。
3.1.3 电机的类型选择。高压电机一般容量在 800 千瓦及以上的选用同步电机，800 千瓦以下的选异步电机，且优先选鼠笼式异步机。因为 800 千瓦及以上的异 步机，其功率因数和效率均很低，另外其启动性能也差，制造困难，费用也高。
3.1.4 电机的性能参数等。应尽量选用铜绕组、高导磁率的硅钢片铁芯、功率因数高、能耗小、效率高的节能型新产品。
3.1.5 变压器的容量。一般在满足最大负荷用电需要和电动机启动时电压降低要求的前提下，尽量使变压器长时间运行在负荷率为 0.7 左右工况下，因为这时候变压器的效率最高，能耗最少，有利节能。
3.1.6 变压器的类型。一般选油变（或干变），但均宜选铜绕组、高导磁率硅钢片铁芯，自然冷却（风冷）、低能耗、全密封 S10 或 S11 系列（环氧树脂浇注式）新型节能产品。
3.2 合理确定供配电系统，尽量节省线损和变损
3.2.1 电源点和供电电压的选定。电源点的确定，应在供电可靠性满足要求的前提下，尽量选择离泵站距离近、输电工程投资少的电源点，以便节约运行中的线路损耗。供电电压等级的确定，应视电动机的额定电压而定。如是 0.4 千伏电机，供电电压尽量用 10 千伏（或 35 千伏）。而此时泵站应选 10/0.4 千
伏（或 35/0.4 千伏）变压器供电。绝对避免用 35/10 千伏和 10/0.4 千伏二次降压的供电方案。如是 10 千伏高压电机，供电电压应尽量用 10 千伏，采取直配供电方案（不要变压器）。这样可以节省变电设备投资，并可以节省变压器损耗。
3.2.2 合理选择配电线路（架空线或电缆线）的导线及其截面积。一般架空线路应优先选钢芯铝绞线，电缆线路应优先选铜质导线。二者的导线截面积均宜按经济电流密度的原则来选择，可以节省线路的电能损耗。
3.2.3 供配电系统中的电缆线路，应尽量避免或减少迂回供电，尽量减少电缆的长度，避免接头。电缆芯线宜按经济电流密度原则选择，以节约配电网络的线损。
四、结语
综上所述，若要充分挖掘小型排灌节能泵站的，相关人员必须深入调查，根据当地实际情况进行全面考虑以及综合改造。并将新的节能技术引入到排灌泵站的改造与应用中来，使之在节约能源和提高泵站的效率中发挥更重要作用，泵站节能问题决非机电设计一个专业能完全解决，还需要其他专业设计人员认真对待，精心考虑，为建设一批运行安全可靠、能耗低、效率高、符合环保要求的新型泵站共同努力。
参考文献：
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[2]曹东海，沈刚.泵站设计施工中几个亟待改进的问题[J].安徽水利水电职业技术学院学报.2012（04）
[3]肖波.小红山提灌站水泵选型设计与运行方式研究[J].四川水利.2016（02）
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