水利泵站节能优化设计研究

任海龙

（云南工商学院，云南昆明，651700）

摘要：泵站对于水利工程项目而言，发挥着至关重要的作用。泵站的安全平稳运行直接关系着水利工程以及相关部门乃至整个国民经济的经济效益和社会效益，其价值是不可低估的。不过在长时间运行中，多数的泵站都逐渐显现出老化的情况，使其在实际工作中，效率变得非常低，而且安全也不能得到有效保证。为了将这些问题有效解决，需要根据不同的泵站问题，提出相应的解决策略，加强泵站的安全运行管理，从而有效提高泵站的使用效率，为水利工程的长远发展带来积极影响。

关键词：水利泵站；节能优化；设计

1引言

随着我国经济不断发展，在水利工程建设方面也取得了很大进步，由此针对水利泵站的节能优化设计方案也层出不穷。通过建立水利泵站，对出水闸门井进行分建与合建，使之能够在降雨量较少季节，能够达到吸水目的，又能够在降雨量较多的季节不被洪水淹没。同时，随着我国能源资源的紧张程度不断加剧，各行各业都在加紧进行节能技术的优化，水利泵站在电气施工环节，也需要进行节能优化，降低能源损耗率[1-2]。

2水利泵站的组成以及能耗

1）直接能耗

主要是指基于水利泵站进行水资源管理时直接耗费的能源，比如电能、化石能源。

2）间接能耗

主要指水利泵站建设运营过程中非能源形式的投入，比如建设材料、设备机组、安装运输环节耗费

的能源等。

3）必要能耗

主要是指维持水利泵站建设与运行必须消耗的能源，这些能耗不可消减否则会导致水利泵站部分甚至全部功能失效。

4）非必要能耗

主要是指不会对水利泵站功能、使用寿命产生影响的可以不消耗的能源，不必要能耗即无效能耗。在提倡节能减排、低耗高效的大环境之下，深化水利泵站建设与运行阶段的能耗分析，着力控制直接与间接能耗，尽可能降低必要能耗并消除不必要能耗是响应国家节能号召的最佳方法，因此从这一思路着手推进水利泵站节能优化设计十分可行。

3水利泵站中节能优化设计的作用

将节能优化设计应用到水利泵站中，可切实提升水利泵站的整体节能性，可为基于低耗高效、节能减排理念推动水利泵站建设运行提供根本保障。而且，借助于节能优化设计，可进一步平衡水利泵站的功能性和节能性，能妥善解决水利泵站运行效率低且资源浪费严重的问题，将会为提高水资源调配、管理效率和节水节电提供可靠支持。同时，在水利泵站中应用节能优化设计，也可从根本上夯实绿色水利发展基础，充分积累水利工程设计的节能与高效合一经验，为后续水利泵站设计与施工中的能耗控制、影响因素协调提供必要指导。此外，节能优化设计在水利泵站的有效应用，也可以为优化水利泵站项目管理模式、革新水利泵站设计理念与思路、实现水利泵站项目建设与运营的利益最大化提供参考。总之，为响应国家号召、落实服务国家战略、缓解能源紧缺问题和促进水利泵站可持续发展，水利泵站建设与运营中应该做好节能优化设计。

4水利泵站存在的核心问题

4.1设备机组不合理

就目前水利泵站的基础建设而言，设施设备较为老套，建设年代较远，设备未进行及时更新。随着我国农业的不断发展，利用水利泵站对农业进行灌溉的需求不断增大，目前的水利泵站不足以满足农业生产、人们生活的需要。我国目前农业类型多样，规模逐渐扩大，需要更多的水利泵站满足日益发展的农业灌溉需求。与此同时，虽然部分水利泵站能够满足当下的农业规模，但从长远发展来看，在性能指数与技术要求等方面还需要进一步提高，与此同时水利泵站的各个类型设备机组，还不足以满足多样化的农业需求。

4.2取水泵站的节能改造

坚持科学发展观道路，势必要以节能减排为基础，构建环保型的水利泵站。为实现水利工程建设稳定长久地发展，需要以取水泵站为基础，构建节能环保型的泵站基础设施，这也是水利工程管理工作的重要核心。通过改变水泵特性曲线与改变水泵运行工况点两种方式，对取水泵站进行节能改造。

5水利泵站中的节能优化设计要点和保障措施

5.1设计要点

节能优化设计在水利泵站中的应用，可实现低耗高效与节能降耗；而想要实现这一目标，需要设计

人员结合实际做好全面统筹。所以，在水利泵站中的节能优化设计，应该基于全局性视角开展实践。

5.2优化设备选型

设备运行能耗在水利泵站能耗中占比最高，所以有效控制设备能耗可达到节能降耗目的。此环节，要求设计人员结合水利泵站规模、建设目标以及整体功能，在不影响水利泵站运行效果的基础上优化设备选型，从低耗高效角度出发强调设计方案的必要调整，让水利泵站的工程机组能耗降至最低。为达成这一目标，水利泵站的节能优化设计人员需要提前做好参数设计，拟定不同的机组型号与台数选配方案，然后通过分析其综合性价比选出最适宜的方案，为后续实践提供参考。提升水泵运转效率是设备选型的关键所在，不同型号的水泵运转效率不同，比如，双吸离心式水泵转效率通常在80%~85%，在实际工作中，由于配置不科学，导致水泵运转工况点远离高效区。在某地级市供水厂，泵站中心配置了五个离心水泵，其中四个20sh-9A水泵扬程达到了500千帕，额定流量1960立方米/小时，电机功率400千瓦，转速970转/分。另一台内部设置了变频调节设备，具有系统调压作用，扬程达到440千帕，额定流量1300立方米/小时，电机功率达到220千瓦，转速1500转/分，该泵站基本满足了供水服务需求，但从长期的运行数据来看，水泵运转效率并不高，实际所用扬程仅为67%，无法充分发挥水泵性能。针对于此，对该水泵站进行了优化设计，首先是叶轮切削改造方案，依靠原有水泵叶轮，结合现实工作水平，满足水体有效供应与供应量调节的各种需求，该泵站选用的20sh-9A水泵比转数为90，而且已经被切削了一环，在此基础上继续切削，其扬程要达到0.42兆帕，这样便可以提高水泵运转效率，降低运转负荷，避免出现超载问题。其次，更换新型水泵，将原来的水泵替换成KBS50-500，实际参数为3150立方米/小时，扬程达到0.38MPa，电机功率400千瓦，经过水泵型号调换的节能改造后，能够维护管网0.34兆帕的压力不变，此时水泵的供水量显著提高，上升至3350立方米/小时，其供水量也得到了显著提升，提升效率达到20%，水泵运转效率也急剧提高，同未改造前相比，效率提高了20%。总的看来，经过水泵型号调换的节能改造后，水泵的耗电量明显减少，对应所缴纳的电费也减少，经过总的分析和计算，水泵的电能年节省量得到了将近64000000千瓦时/台。

5.3优化水电设计

从现实角度来看，水利泵站中的节能优化设计还应该从节水、节电方面着手。节电优化设计的重点在于供电方案改进，设计人员需要做好节能降耗视域下的供电设计，从源头上减少水利泵站建设与运营过程中的不必要电力损耗，从而达到节能目的。此时，要求水利泵站的节能优化设计人员从实际出发，结合水利泵站的供电需求，设计出最具节能性的供电方案，并使其成为水利泵站变压器选择、电气工程施工与运维的施工依据。而且，为实现持续节电，水利泵站的节能优化设计环节还应该强调就地补偿技术应用，基于节能供电思路保障电能供给稳定性、充足性；当然，设计人员应尽可能地缩短线路距离，减少输电工程中的电力损耗并切实提升电能利用效率。在节水设计方面，水利泵站节能优化设计的重点在于排水规划设计和流道水力设计，实践中应以实现水资源优化配置、降低水力损耗为导向做好水利泵站的节能改造。比如，实施分级、分块排水设计，结合水利泵站辐射范围内的各区块用水需求，合理设计排水方式，达到高效节能排水目的；优化流道布置，提高水利泵站运行安全，降低水利泵站内构筑物的水力损耗，达到节能目的。在减少不必要水力损耗环节，水利泵站节能优化设计人员也应该重视水资源调度优化。此时，需要多站或多级水利泵站的联合优化运行，通过做好多泵站运行工况统筹以及水流量配置和控制，为节水设计提供有力支持。

6结束语

综上所述，水利泵站的节能优化设计，有利于提高泵站运行的整体节能性，可为实现低耗高效、节能环保的水资源管理提供保障。节能优化设计的应用，从根本上解决了水利泵站建设与运行的资源、能源浪费问题。对于水利泵站节能优化设计人员来说，只有结合实际选用和落实节能措施，才能达到兼顾水系统管理调度以及泵站经济节能运行需求的双重效果。

参考文献：

[1]刘善慈.水利泵站节能系统的设计与算法优化研究[J].科学技术创新,2022(24):133-136.

[2]黄锦峰,吕靓,郭威威,等.水利工程运行管理标准化评价指标体系研究文献综述[J].内江科技,2022,43(1):76-77.