黃文星

（廣東省增城市機(jī)電排灌管理總站，廣東 增城 511300）

我國(guó)的水資源緊缺，且降雨的時(shí)間和空間分布不均，農(nóng)業(yè)排灌在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中有重要地位和作用，電力是農(nóng)村排灌最主要的動(dòng)力。由于農(nóng)網(wǎng)網(wǎng)架較為薄弱，雖經(jīng)過(guò)農(nóng)網(wǎng)改造，目前仍難以滿足社會(huì)主義新農(nóng)村發(fā)展的需要，電力節(jié)能上存在的一些問(wèn)題，也制約了農(nóng)電事業(yè)的發(fā)展，給電力排灌帶來(lái)不利的影響，亟待我們解決。

1.把好新建工程的設(shè)計(jì)關(guān)

農(nóng)村電力排灌站裝機(jī)容量不大，機(jī)組臺(tái)數(shù)比較少，單機(jī)容量大多數(shù)都是十幾千瓦至一百多千瓦不等,所采用的電動(dòng)機(jī)幾乎都是低壓鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，且多由專用配電變壓器單獨(dú)供電。針對(duì)農(nóng)村小型電力排灌站的這些特點(diǎn)，從降損節(jié)能的角度出發(fā).筆者認(rèn)為在設(shè)計(jì)方面應(yīng)做好以下幾項(xiàng)工作。

1.1 水泵選型

所謂水泵的選型，就是根據(jù)排灌任務(wù)的實(shí)際需要，選擇合適在該處使用并能保持效率較高的水泵型號(hào)。水泵的選型非常重要，水泵選得不合理，就會(huì)造成能源浪費(fèi)或者無(wú)法滿足排灌需要。水泵總揚(yáng)程要與實(shí)際揚(yáng)程加損失揚(yáng)程之和基本相等，實(shí)際揚(yáng)程要根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄昶骄磺闆r進(jìn)行測(cè)定，而損失揚(yáng)程則靠使用者根據(jù)管路長(zhǎng)短、管徑大小、附件種類和數(shù)量以及水泵流量進(jìn)行估算。在實(shí)際工作中，一般根據(jù)排灌站的設(shè)計(jì)流量及設(shè)計(jì)揚(yáng)程，對(duì)水泵進(jìn)行選型，在設(shè)計(jì)流量及設(shè)計(jì)揚(yáng)程的基礎(chǔ)上適當(dāng)考慮一定的富裕量，以保證在一些意外情況下（如內(nèi)水位下降或外水位升高，可能出現(xiàn)的最高揚(yáng)程），水泵能穩(wěn)定運(yùn)行，流量和揚(yáng)程也能滿足要求。有人認(rèn)為水泵的富裕揚(yáng)程應(yīng)選大一些，甚至認(rèn)為越大越好.這種認(rèn)識(shí)是不對(duì)的，因?yàn)槿羲x用的水泵揚(yáng)程比設(shè)計(jì)要求高出太多，一方面在實(shí)際運(yùn)行時(shí)這部分高出的揚(yáng)程根本用不上，還可能會(huì)脫離高效工況區(qū)運(yùn)行；另一方面還會(huì)使與水泵配套的電動(dòng)機(jī)容量增大許多，這樣不但要增加一次性投資，而且還會(huì)增大運(yùn)行時(shí)的電能消耗，這對(duì)節(jié)能及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都極為不利。例如：新建堂子村電力灌溉站，設(shè)計(jì)總揚(yáng)程為9.5m。設(shè)計(jì)灌溉流量為0.105m3/s。按要求，選用10SH一19A型水泵即可，但若為了增加水泵揚(yáng)程的富裕量而改選10SH一19型水泵，則與水泵配套的電動(dòng)機(jī)將由22kW 增大到30kW，不但增加了設(shè)備投資，而且還增大了運(yùn)行時(shí)的電能消耗。初步選定水泵之后，還需要根據(jù)水泵生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品樣本、水泵性能曲線等資料，對(duì)該水泵的運(yùn)行效率、出水流量、抽水揚(yáng)程以及吸水揚(yáng)程等參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)。如果流量、揚(yáng)程及吸程均能滿足設(shè)計(jì)和使用要求，大多數(shù)時(shí)間水泵能在高效區(qū)運(yùn)行，在可能出現(xiàn)的最高揚(yáng)程情況下，水泵也能穩(wěn)定運(yùn)行，管理維護(hù)方便，且價(jià)格合理，則可最后確定該水泵為本站所選定的水泵，否則應(yīng)重新選配更合適的水泵。

1.2 合理布置管路

合理布置管路的基本要求

（1）水管的口徑應(yīng)該等于或稍大于水泵的口徑，不應(yīng)小于水泵的口徑；

（2）布置進(jìn)水管時(shí)，應(yīng)盡可能的僻免產(chǎn)生存積空氣、偏流、漩渦等現(xiàn)象；

（3）管路線上，應(yīng)盡可能的減少?gòu)澢妥冃?，盡可能的少用閥門等附件。

在實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)排灌站的地形.按最短、最合理的路徑布置管路，盡量少用彎頭、彎管，盡量按直線布置，不應(yīng)將管路布置成空氣出流狀態(tài)(即出水口高于出水池水面)，這樣出水口中心至出水池水面這一段水頭(揚(yáng)程)將被浪費(fèi)掉(即造成電能浪費(fèi))。宜將管路布置成淹沒(méi)出流.但淹沒(méi)深度不宜過(guò)大。在條件允許的排灌站.還應(yīng)推廣取消"三閥"的布置方案。

1.3 合理選配電動(dòng)機(jī)

排灌站選配電動(dòng)機(jī)，除了要按工作環(huán)境滿足結(jié)構(gòu)要求外，主要是要根據(jù)水泵轉(zhuǎn)速與軸功率進(jìn)行選配。電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速應(yīng)與水泵轉(zhuǎn)速相適應(yīng)(直聯(lián)者與水泵轉(zhuǎn)速相同，間聯(lián)者視傳動(dòng)比而定)，而電動(dòng)機(jī)額定功率的選定必須符合其最佳負(fù)載率的要求，不宜選得過(guò)大，否則不僅增大電動(dòng)機(jī)的購(gòu)置費(fèi)，而且還會(huì)使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的總損耗增大，對(duì)降損節(jié)能、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行十分不利。所謂最佳負(fù)載率，就是電動(dòng)機(jī)在此負(fù)載率下運(yùn)行，其可變損耗與不變損耗基本相等，此時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的總損耗最小，電動(dòng)機(jī)處在最經(jīng)濟(jì)、效率最高的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)然.電動(dòng)機(jī)的額定功率也不可選得過(guò)小，否則會(huì)使水泵出水量不足、電動(dòng)機(jī)過(guò)載，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)損壞設(shè)備，既不可靠又不安全。

根據(jù)所選水泵的揚(yáng)程H、流量Q、及運(yùn)行效率η，求出水泵在此工況下運(yùn)行所需要的軸功率(N 軸，單位：kW)：

按最佳負(fù)載率計(jì)算出電動(dòng)機(jī)需要的配套功率(N 配，單位：kW)：

（式中，農(nóng)用電動(dòng)機(jī)的最佳負(fù)載率β一般為O.85左右，η1是電機(jī)與水泵的傳動(dòng)效率）

根據(jù)式(2)計(jì)算的配套功率N配，查閱電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)，選定配套電動(dòng)機(jī)的的額定功率。

2.改造老站不合理的部分

對(duì)已建成投產(chǎn)的農(nóng)村電力排灌站的不合理部分進(jìn)行改造，是降損節(jié)能的另一條途徑。

2.1 管路布置不合理的改造

對(duì)排灌站管路布置不合理的部分，應(yīng)按前面所講的管路布置原則進(jìn)行修正、改造，盡量使管路布置達(dá)到最佳。例如楊閘村排灌站重新布置管路后，縮短了管路長(zhǎng)度，取消了閘閥，用拍門代替了止回閥，減少了兩個(gè)彎頭，達(dá)到了降損節(jié)能的目的。

2.2 電動(dòng)機(jī)負(fù)載率偏低的改造

根據(jù)排灌站水泵實(shí)際運(yùn)行情況.計(jì)算出水泵所需要的實(shí)際軸功率，然后與配套電動(dòng)機(jī)的額定功率進(jìn)行比較。若電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率β大于0.65，則可不進(jìn)行改造；若 β 小于 0.45，則必須進(jìn)行改造；若 β 在 0.45～0.65 之間，則應(yīng)視改造前、后排灌站機(jī)組的運(yùn)行情況和改造經(jīng)費(fèi)的回收年限綜合考慮。例如，經(jīng)過(guò)計(jì)算.陸村、鶴洲2座排灌站電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率β小于0.45，進(jìn)行了改造；而張莊排灌站電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率為O.60，因經(jīng)費(fèi)問(wèn)題沒(méi)有改造，其余排灌站電動(dòng)機(jī)負(fù)載率都大于 O.65，可不必改造。

(1)更換電動(dòng)機(jī)

若排灌站經(jīng)濟(jì)條件允許.或替換下來(lái)的電動(dòng)機(jī)可改作它用，不致造成閑置浪費(fèi)，則應(yīng)按照電動(dòng)機(jī)的最佳負(fù)載率的要求，為水泵重新選配更合適的配套電機(jī)。

(2)改變電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式

在排灌站經(jīng)濟(jì)條件欠佳，或替換下來(lái)的電動(dòng)機(jī)又派不上用場(chǎng)的情況下，若電動(dòng)機(jī)的定子繞組為△聯(lián)結(jié).則可采用改變其定子繞組接線(即改變電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式)的方法，來(lái)達(dá)到降損節(jié)能的目的。

異步電動(dòng)機(jī)在低負(fù)載率(即輕載)下運(yùn)行時(shí)，定子電流中的負(fù)荷電流分量很小，大部分定子電流都是勵(lì)磁電流分量(即無(wú)功電流分量)，所以電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)很低，損耗增大，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率下降，若將電動(dòng)機(jī)定子繞組由△聯(lián)結(jié)改成Y聯(lián)結(jié)，則會(huì)使電動(dòng)機(jī)的空載線電流下降為原來(lái)的三分之一。

由于電動(dòng)機(jī)的有功負(fù)荷 (水泵所需的軸功率)不變，相應(yīng)地提高了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率因數(shù)。此外.還可使電動(dòng)機(jī)的磁通值大幅度下降，雖然鐵損會(huì)隨負(fù)荷電流的增大而增加，但在輕載時(shí)，增加的幅度卻不大，電動(dòng)機(jī)的總損耗值仍然較改變接線之前的要少。陳屋村排灌站就因改變了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式，從而達(dá)到了降損節(jié)能的目的。

3.進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償

無(wú)功補(bǔ)償是農(nóng)村電力排灌站降損節(jié)能的又一有效措施。一般做法是：對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行個(gè)別補(bǔ)償，將補(bǔ)償電容器組直接并聯(lián)接在電動(dòng)機(jī)的開關(guān)控制設(shè)備之后與電動(dòng)機(jī)定子繞組引出端子之間的電源線上，隨電動(dòng)機(jī)的投入(退出)而投入(退出)，即所謂的隨機(jī)補(bǔ)償。對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行隨機(jī)補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)電容器組的容量Qc（kvar)可按下式確定：

式中：U～電動(dòng)機(jī)的額定電壓（KV）I0一電動(dòng)機(jī)的空載電流（A）

空載電流是不標(biāo)注在銘牌上的，一般都是通過(guò)實(shí)測(cè)或采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到的，實(shí)測(cè)時(shí)先將水泵與電動(dòng)機(jī)分離，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，用鉗形電流表測(cè)量3～5次，取平均值為空載電流值。

[1]張文淵.小型電力排灌泵站的節(jié)能措施[J].可再生能源，2003.01.[2]趙令驥.淺議農(nóng)村電力排灌站的節(jié)能措施[J].電工技術(shù)，1998.11.