水利泵站中节能优化设计初探

水利泵站中节能优化设计初探
目前，我国的能源浪费情况比较严重，然而，另一方面缺少能源已经成为制约我国经济快速发展的一个重要因素，所以我国经济发展的战略之一就是节能问题。

水利行业中泵站电器施工节能的焦点就是怎样提高电能的利用效率，降低损耗。

1水利泵站存在的主要问题
1.1设备机组不合理
就目前的情况而言，这个类型的泵站都是上世纪60年代初建造的，而现在农业的发展越来越快，领域也更广泛。

因此，以往这种类型的泵站很难再有满足需要的泵型。

虽然也有很多的泵站符合要求，但是随着社会的变化、农业规模的扩大，对泵站的技术参数、性能指标要求也发生了变化，导致了目前很多类型的机电设备满足不了当前的需要。

1.2泵站装置较落后
泵站运行所产生的经济效益主要是取决于泵站的装置效率大小，以前的泵站装置效率已经远远不能够满足当下泵站的需求量在改造的同时也应该根据需要提高装置的使用效率。

1.3设备老化严重
设备由于使用的年限较长，出现了老化现象，因而设备损坏的程度也逐渐严重，从而导致了运行效率逐渐降低。

因为使用年限过长，磨损程度较为厉害，水泵的叶轮与外壳的间隙逐步大，致使水泵使用的效率下降，而当今农业化的规模越来越大，这种设备明显已经远远不能够满足目前的发展要求。

现代农业的灌溉需要更加先进、更高的装置效率来
适应。

2.泵站工程节能设计
2.1机组选型
在改建和新建泵站工程机的组型号和时装机台数的选择决定了工程运行能耗和建设费用，一定要给予重视。

泵站工程，无论是灌溉补水还是排涝，运行状
态不确定性都比较大的，方案设计时要符合设计要求，从本地区灌排水量需求变化的特点出发，对各种型号机组、机组型号、装机台数的匹配进行互异方案和方案内部优化的比选，进而选择最佳的设计方案，减少能耗并提高效益。

2.2流道水力设计
泵站效率不仅和水泵电动机组的效率息息相关，还与闸门、出水流道和进水流道等水工构筑物的水力损耗相关。

在采用了高效的水泵电动机组后，通过减少水工构筑物的水力损耗来提高泵站的装置效率，选择合理的流道布置既是减少流道水力损耗也会直接影响工程安全运行。

2.3区域排水规划
在设计区域排水水系时，需要对区域的排水系统进行分级、分块，合理规划，合理布置水系，综合考虑区域灌排需求和排水模式，选择最佳地址。

一般利用河道水位和地面的高差，对二级排水的河道的蓄水功能加以利用，选择最合理的排水模式。

二级排水模式会提高二级排水泵的站运行时间和加大动力，但能够缩短一级排水泵站运行或设置时间，因为二级排水泵站加大的动力比区域内一级排水泵站动力总和小很多，因此取得了良好的节能效果。

2.4工程选址与布置
进行工程的选址与布置时，要尽可能地选用能结合抽排和自流的位置，使用泵与闸相结合的布置方式，节制闸的修建地点以节制闸自排为主，尽量靠近泵站，当遇到灾害性天气或水位相差较大时，才可以强排，这样才能尽量地减少强排时间，进而节约能源。

假如某河道是感潮平原的河流，外江水位因为潮水导致变幅较大，就应该使用泵闸结合的方式，利用水位差，关闭闸门，通过自排来满足灌溉补水和排涝的需求，减低能耗。

2.5供电方案设计
泵站工程的电能消耗是主要的能源消耗，因此在采用合理的供电方案进行设计时，要从工程的条件和特点出发，通过优先采用10kV主水泵电动机直接联网运行的供电方式、采用合理配置站用变压器、就地补偿新技术等措施来实现节能的目标。

3水利泵站中的节能优化措施
3.1加强水泵运行中的优化节能
要想最优化运行单一泵站工程必须争取最大的泵站流量、最低的泵站运行费用、最少的泵站耗电、最高的泵站效率。

管理人员从泵站不同灌排需求和实际状况出发，采用节能合理的运行方法。

假如某种存在内外江水位差、来流情况和降雨量情况时，需要开几台机组、对称开机还是居中开机各机组使用什么运行方式进行运行等，都会对整个泵站的能耗和效率造成直接影响。

水泵本身的效率提高了，整个水泵系统也进行了节能的设计，但这只是一个方面，还有一个很重要的方面就是在水泵运行这一环节。

在实际中经常由于对水泵的使用不当造成水泵不能高效地发挥自己的作用，再加上水泵的使用环境非常复杂，不同的环境需要不同的工艺流程和工艺参数，在使用过程中对这些方面都要灵活地进行调节。

比如在调节水泵系统时，要注意尽量降低能量的损耗，少用节流调节方式，可以从变角、变速、车削等角度去解决问题，以保证电机和水泵都能高效率地工作。

3.2应用信息技术促进泵站的优化运行
如何从地理条件和气象出发对高效调度泵站工程，提高综合调水和防汛能力，缩短强排时间，进而满足节能的需求，这是一个复杂的系统工程问题，单单依靠过去的人工调度的方法是不能解决这个问题，只有采用现代化的信息技术才可以满足以上要求。

新时期泵站优化运行的理论基础是遗传算法和人工神经网络，采用最优化方法和现代的计算技术来探索能够满足调度原则的最优方案或方式。

必须在满足扬程和抽水量之后，通过各种运行方式使泵站达到优化运行，集中管理，统一调度，进而达到优化运行结构、降低运行成本、提高反应速度的目的，提高区域排涝、抗灾及防洪能力，最终促进泵站工程的高效益和降能耗的统一。

3.3优化多个泵站的联合运行
平原地区河流曲折交错，地势较平，一个排水区域内会常常出现设置多个同级排涝泵站的现象；在供水和引水上，常常存在多级站联合运行的情况。

多级多站、同级多站以及联合优化运行要加重解决的问题有：①对各个站间流量配合进行计算或配置，进而达到平衡流量。

流量配合或配置计算常用的方法有两种：列表法和图解法；②各站都是经济运行工况。

各站都是经济运行工况时要通过对单一泵站运行方法进行参考接着进行选定。

联合运行与多部门、多单位相关，必须统一指挥、加强思想统一、加强思想沟通，实现泵站最佳的联合运行。

对于梯级泵站，常常使用大系统分解协调法来分析。

即下层中的任一泵站，能够从调度中心给定的本站的各时段的计划抽水流量出发，以进出水池的水位为参照，计算出装置扬程，通过下层泵站站内优化运行的遗传算法，确定出本站各时段转速、最
优叶片角度和最优的开机台数；上层的调度中心，则根据上层优化运行的遗传算法，来协调各时段各泵站的站流量，以使整个抽水系统的运行成本最小。

4结语
泵站对我国水利工程影响巨大，因此我们更应该提高对泵站的认识，严格按照国家标准，做好泵站的管理，加强泵站的技术改造工作，加大控制力度，努力做到措施、責任到位；同时加强泵站监测设施、通信调度等设施等管理，逐步实现泵站信息自动化管理，推进泵站现代化的进程。

在工作中，积极探寻新理论、新方法、新的科学技术，以更好的应用到泵站更新改造之中，努力促进农业现代化进程。

参考文献：
[1]张杰，牛晓松.浅析泵站工程机电设计中的节能措施[J].科技致富向导. 2013.18：170.
[2]丘传忻. 泵站[M]. 北京：中国水利水电出版社. 2012。