隨著(zhù)農業(yè)現代化的不斷進(jìn)步和發(fā)展,泵站工程是解決工程性缺水的重要措施和手段,而機電作為泵站工程中的重要組成部分,其建設的質(zhì)量直接影響到泵站工程的質(zhì)量。本文主要闡述了泵站工程機電節能設計的意義,旨在為進(jìn)一步提高泵站工程機電節能設計的水平而提出一些有價(jià)值的參考。
一、泵站機電節能設計的意義
21世紀以來(lái),人類(lèi)科技水平有了質(zhì)了提高,發(fā)展中國家的掘起更是加大了全世界能源的消耗。目前各國均對本國節能減排提出來(lái)越來(lái)越高的要求,如何提高泵站工程機電節能設計的水平、降低不必要的能源損失,做到經(jīng)濟性和節能性,使其為經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平改善帶來(lái)長(cháng)遠效益,對節約能源、保護環(huán)境、降低泵站的建設和運行成本、促進(jìn)水利工程項目長(cháng)遠健康發(fā)展、實(shí)現能源的最優(yōu)化利用等方面具有重要意義。
二、泵站水機設計中的節能要點(diǎn)
水泵是泵站的核心設備,決定了整個(gè)供水泵站的質(zhì)量,其選型是否合理,對泵站總的裝置效率和節能效果的影響十分重要,故應慎重對待,認真研究。
1、合理確定泵站的功能
設計泵站應深入研究水文、規劃資料,因地制宜,盡量充分利用自排、自灌的自然條件,從而避免或減少泵站抽排、抽灌的使用時(shí)間,從根本上為節能奠定基礎。
2、充分利用和分析水利規劃的參數
實(shí)事求是地確定泵站的各種特征揚程,尤其是最高揚程和平均揚程,從而為泵型的選擇提供可靠的依據,從根本上避免泵的配套電機出現“大馬拉小車(chē)”現象,避免泵在平均揚程工況下(運行時(shí)間最長(cháng))運行效率偏低等現象。
3、合理選擇泵型
泵型的選擇,應根據已確定的各種特征揚程和規劃的流量要求,盡可能地選擇國內制造、安裝技術(shù)成熟、使用經(jīng)驗豐富、泵結構(含傳動(dòng)、葉片調整等)簡(jiǎn)單、運行可靠、性能優(yōu)越、平均揚程工況下效率較高的泵型,從而為泵的運行、維修、節能創(chuàng )造良好的條件。
4、改造進(jìn)、出水池,減小進(jìn)、出水池水頭損失
對于設備的節能改造,必須要合理地確定進(jìn)、出水池的具體尺寸和形狀,因為,不合理的設計既會(huì )增加設備中水頭損失,還會(huì )引起回流、漩渦、脫壁等不良水力現象,最終惡化水泵的進(jìn)水條件,降低水泵效率。
當水源條件變化時(shí),進(jìn)水池中水泵吸入管口的最小淹沒(méi)深度經(jīng)常會(huì )變小,從而誘發(fā)漩渦,可采用適當降低進(jìn)水池底板高度、降低水泵安裝高度的措施來(lái)改善進(jìn)水條件。出水池的水頭損失與管口出流形式及出水池的形式尺寸有關(guān),應盡量避免管口高于出水池水面的自由出流方式,該方式會(huì )顯著(zhù)地增加水頭損失,應改為淹沒(méi)出流。另外,采用側向出水時(shí)盡量避免水流沖擊池壁,此時(shí)產(chǎn)生的反射波會(huì )增加水泵工作揚程。
三、泵站電氣設計中的節能要點(diǎn)
1、電動(dòng)機和變壓器節能
在泵站工程電氣部分的能耗中,電動(dòng)機和變壓器的能耗占了非常高的比例,所以有必要對電動(dòng)機和變壓器進(jìn)行節能設計。
對電動(dòng)機的節能設計而言,具體可以分為以下三個(gè)方面進(jìn)行討論:
(1)要選擇具有節能特性的電動(dòng)機。如可以通過(guò)比較不同電動(dòng)機在泵站工作中的應用效益,選擇效益最高的電動(dòng)機。一般而言,當電機容量要求在800千瓦或者以上時(shí)宜選擇同步電機,而當容量要求在800千瓦以下時(shí)則宜選擇異步電機。
(2)要對電動(dòng)機在泵站工程中的運行消耗進(jìn)行控制,尤其要重視對電動(dòng)機功率的控制。經(jīng)過(guò)實(shí)踐研究證明,電動(dòng)機的功率一般控制在75%~100%,其運行效率最高,此時(shí)可以極大地節約電動(dòng)機運行過(guò)程中的能源消耗。
(3)要盡量采用科學(xué)、安全的電動(dòng)機啟動(dòng)方式。傳統啟動(dòng)方式往往會(huì )帶來(lái)瞬時(shí)電流的增加,而這可能會(huì )引發(fā)電能的過(guò)大消耗,所以應盡量選擇科學(xué)的安全電動(dòng)機啟動(dòng)方式,如可采用直接啟動(dòng)或降壓?jiǎn)?dòng)等。
2、線(xiàn)路節能
在泵站工程機電節能設計中,線(xiàn)路系統具有非常大的節能潛力,應該被作為一項重要控制內容進(jìn)行認真對待。具體而言,線(xiàn)路節能設計可以分為以下三個(gè)方面:
(1)選擇銅芯線(xiàn)纜以降低泵站機電運行線(xiàn)路的電阻率;
(2)對線(xiàn)纜長(cháng)度進(jìn)行控制,并盡量縮短線(xiàn)纜間的距離,如可根據線(xiàn)路接線(xiàn)方式合理布置各個(gè)機電裝置,并由此對裝置間的線(xiàn)路長(cháng)度加以控制,以最大限度降低線(xiàn)路運行中的能耗;
(3)對包括電阻在內的線(xiàn)路性能進(jìn)行優(yōu)化,在不影響泵站實(shí)際應用的前提下,盡量通過(guò)線(xiàn)路優(yōu)化來(lái)減少其內的電能消耗。
3、供配電節能
在泵站工程的機電部分中,供配電系統與其整體節能水平間有著(zhù)非常重要的關(guān)系。如果供配電設計合理,則能夠在很大程度上降低泵站運行中的能源消耗,進(jìn)而實(shí)現節能降耗的目的。具體而言,泵站供配電系統的節能設計要結合泵站機電運行的實(shí)際情況,做好以下三個(gè)方面的工作:
(1)優(yōu)化負荷等級,選擇符合容量標準的變壓器,并按照變壓器在泵站工程中的投入方式以完善變壓器的技術(shù)參數,提高泵站供電的經(jīng)濟性;
(2)針對泵站工程的規模,設定匹配的電壓,并根據供電電壓的級別設計對應的配套設備,達到最優(yōu)化節能的目的。
(3)通過(guò)控制配電級數來(lái)減少電能消耗,確保供電系統在規定的數值范圍內運行,提高供電系統的節能水平。
4、自動(dòng)化節能
自動(dòng)化控制是機電工程節能設計發(fā)展的趨勢,泵站工程中的機電部分也不例外。通過(guò)引入自動(dòng)化控制技術(shù),一方面可以加強對泵站工程中機電部分的運行監控,保障泵站機電設備運行的可靠性;另一方面可以根據泵站的實(shí)際工作需要對機電運行參數進(jìn)行調節,確保機電系統始終運行在一個(gè)高效低耗的工作狀態(tài)下,以充分體現體現泵站工程機電節能中的智能化優(yōu)勢。