淺析電力揚水泵站的節(jié)能途徑

目錄/提綱：……
一、電力提灌泵站能量消耗分析
二、電力提灌泵站節(jié)能及提高運行效率、降低能源單耗的途徑：
（二）、水泵節(jié)能：（參考文獻：《水泵與水泵站》）
（三）、傳動裝置節(jié)能：(參考`文獻:《泵站節(jié)能技術(shù)》)
（五）、進、出水池節(jié)能：(參考文獻:《機電排灌設(shè)計手冊》)
三、結(jié)束語
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淺 析 電 力 揚 水 泵 站 的 節(jié) 能 途 徑

桂玉忠 張曉清

提要:通過對電力提灌泵站能量消耗途徑的分析,闡述了泵站效率與能源單耗的關(guān)系,并結(jié)合工作實際提出了降低能源單耗,提高運行效率的途徑和辦法,對加強電力揚水泵站運行管理實現(xiàn)節(jié)能具有一定的指導(dǎo)作用。
隨著我國人口增加和經(jīng)濟的快速發(fā)展，對土地資源的需求量越來越大。為了從根本上確保國內(nèi)糧食安全，多年來國家投入大量資金，通過建設(shè)電力提灌工程，使大量過去認(rèn)為干旱缺水，不易耕種的土地得到了開發(fā)種植。據(jù)統(tǒng)計僅寧夏固海、鹽環(huán)、紅si堡、固擴、南山臺子等揚水灌區(qū)目前的開發(fā)種植面積就達140余萬畝，加之其它縣級區(qū)域內(nèi)建設(shè)的小型電力揚水泵站，面積約達150萬畝,每年實現(xiàn)的經(jīng)濟效益十分可觀。但是，電力提灌泵站實現(xiàn)把一定流量的水從低處提升到某一高度，輸送到一定距離，就必定會消耗能量。就我區(qū)而言，總裝機容量近46萬千瓦的電力提灌工程，年用電量已達7億kwh左右。因此，認(rèn)真探析電力揚水泵站節(jié)能減耗途徑，提高運行效率，實現(xiàn)工程效益最大化十分必要。
一、電力提灌泵站能量消耗分析
(一) 電力提灌泵站能量消耗途徑：（參看文獻：
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組成單元的損失功率之和。當(dāng)然，對于電力抽水裝置輸入功率也可通過測量電動機從電網(wǎng)中吸收的功率獲得。根據(jù)泵站效率的定義和能量傳遞過程圖可得出泵站效率的另一種表達式：η站= N出／N入= N電／N入*N軸／N電*N效／N軸*N管／N效*N出／N管=η動•η傳•η泵•η管•η池。從式中看出，泵站效率與抽水裝置每個組成部分的效率成正比，與其損失功率成反比。對于已建成投運的泵站，為了考核其管理水平，一般通過實測確定出流量、凈揚程、運行時間、輸入功率（或消耗電能）等即可計算出效率。對于正在規(guī)劃設(shè)計或需要改造的泵站，則需通過根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)范和設(shè)備選型原則，確定出所需電動機、水泵、傳動方式、管徑、管材、管路布置形式及進出水池形式等參數(shù)，然后按照繪制裝置性能曲線，確定水泵設(shè)計狀態(tài)下的工況點，求出對應(yīng)條件下的流量、揚程、效率及軸功率。根據(jù)傳動方式確定出傳動效率，所選電動機確定電動機效率，水泵的實際揚程和管路損失揚程計算出管路效率，泵站輸出功率和管路輸出功率計算出進出水池效率的步驟，求出抽水裝置效率，以便進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定最優(yōu)方案，獲得最高運行效率。
2.泵站效率與能源單耗的關(guān)系
能源單耗作為部頒考核電力提灌泵站八項經(jīng)濟指標(biāo)中非常重要的一項，它是指水泵每提1000t水,揚高1m所消耗的電量，即e=1000E/G*H凈（KW•h/kt•m）。從表達式來看，能源單耗與某一計算時段內(nèi)泵站所消耗的總電量、總提水量及平均凈揚程有關(guān)。如泵站所抽取的水為高含沙水質(zhì)，還與水的容重有關(guān)，此時能源單耗可按e=1000E/3.6γQH凈T計算。當(dāng)把此式與計算泵站在某一時段內(nèi)所消耗的電能計算式E=γQH凈T／102η站連列，通過數(shù)學(xué)化簡就可得出能源單耗與泵站效率存在著e=2.72／η站的關(guān)系。如按照此關(guān)系式繪制出一條e～η站曲線可以看到：泵站效率從90%下降至50%，能源單耗由3.02增加到5.44 KW•h/kt•m，效率從50%下降至10%，單耗由5.44增加到27.2 KW•h/kt•m�？梢姷托н\行的泵站會使能耗大幅增加,因此,《泵站技術(shù)管理規(guī)范》將電力提灌泵站能源單耗考核指標(biāo)規(guī)定為≤5 KW•h/kt•m，效率η站≥54.4%是非�？茖W(xué)的。如：固海揚水管理處95年單耗為4.54 KW•h/kt•m，96年為4.66 KW•h/kt•m，97年為4.85 KW•h/kt•m。且由于設(shè)備的逐年老化一直呈上升趨勢，僅這三年比較96年因單耗比95年升高0.12，按相同條件計算導(dǎo)致多支出電費22.15萬元，97年比96年又升高0.19，多支出電費39.35萬元，如此長期運行造成的浪費會更大，所以必須適時進行更新改造。通過比較可見降低能源單耗，提高運行效率對電力提灌泵站來講經(jīng)濟效益非常明顯。
二、電力提灌泵站節(jié)能及提高運行效率、降低能源單耗的途徑：
通過前面闡述清楚的看到，影響電力提灌泵站運行效率和能源單耗的主要因素為構(gòu)成抽水裝置的電動機、傳動裝置、水泵、管路、進出水池效率及日常管理維護。
(一)、電動機及輸變電系統(tǒng)節(jié)能：（參考文獻：《電機學(xué)》）
1、電動機節(jié)能：
揚水用電動機的功率損耗主要有恒定損耗（鐵芯損耗和機械損耗）、直接負(fù)荷損耗（定子繞組損耗、轉(zhuǎn)子繞組損耗和電刷損耗）、雜散損耗(磁路損耗、其它損耗)和同步電機的勵磁損耗。在這些損耗中恒定損耗主要與制作電機所用鐵芯材料、疊片厚度、疊片間絕緣性能及支承方式、冷卻方式和加工質(zhì)量等因素有關(guān)，而與負(fù)荷大小無關(guān)。其它損耗均與電動機所帶負(fù)荷多少有關(guān)，一般在額定負(fù)荷下，鼠籠型異步電動機的恒定損耗約占總損耗的32%，可變損耗約占68%。因此電力揚水泵站的電動機節(jié)能應(yīng)主要從工程設(shè)計選型和運行維護兩方面開展工作。
（1）設(shè)計選型節(jié)能：建設(shè)在丘陵干旱地帶的多級電力揚水泵站，通過級間匹配調(diào)整，一般都可做到保持前池水位基本穩(wěn)定，水泵工作揚程、流量變幅很小，電動機所帶負(fù)荷恒定，因此不需采取 ……（未完，全文共8192字，當(dāng)前僅顯示2237字，請閱讀下面提示信息。收藏《淺析電力揚水泵站的節(jié)能途徑》）