向檳 付興旺

摘 要：“節(jié)能降耗，保護(hù)環(huán)境”是一項(xiàng)基本國(guó)策，是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全、改善環(huán)境的重要措施之一。泵站是水利工程的重要組成部分，承擔(dān)著區(qū)域性的防洪、灌溉、排澇、調(diào)水和供水的重任，泵站工程的節(jié)能效果將會(huì)直接對(duì)水利工程的能耗造成影響。因此，在水利工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，需要在保障泵站功能完善良好的前提下，在泵站工程電氣設(shè)計(jì)中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，這樣才能讓水利工程項(xiàng)目產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，這也是相關(guān)行業(yè)從業(yè)人員所必須要重點(diǎn)關(guān)注的話題?；诖?，本文就對(duì)泵站工程中電氣設(shè)計(jì)節(jié)能措施的相關(guān)內(nèi)容展開(kāi)分析，希望能夠給有關(guān)人士提供一定的參考價(jià)值，進(jìn)而促進(jìn)泵站工程有關(guān)節(jié)能工作的順利開(kāi)展。

關(guān)鍵詞：泵站工程;電氣設(shè)計(jì);節(jié)能;措施

1泵站的有關(guān)概述

泵站指的是通過(guò)其內(nèi)部的相關(guān)設(shè)備，提供一定壓力和流量的液壓動(dòng)力和氣壓動(dòng)力的裝置和工程稱泵和泵站工程。它的主要部件構(gòu)成是油箱、電機(jī)和泵，但是內(nèi)部有很多輔助設(shè)備，根據(jù)實(shí)際情況可以在其中相應(yīng)的增減，如供配電設(shè)備、充水設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備等。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)前我國(guó)較為常見(jiàn)的泵站主要分為三大類，即：污水泵站、雨水泵站及河水泵站。泵站建筑物應(yīng)該根據(jù)實(shí)際運(yùn)用的情況進(jìn)行合理布置，滿足當(dāng)?shù)厮?、地形、氣象、地質(zhì)及水源與能源等條件，只有這樣才能最終達(dá)到安全、高效、經(jīng)濟(jì)的目的。

2泵站節(jié)能的意義

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以至于我們的競(jìng)爭(zhēng)壓力也越來(lái)越大，所以我們必須要致力于從各個(gè)方面來(lái)提高科學(xué)技術(shù)。近年來(lái)，隨著國(guó)家科技的迅猛發(fā)展，泵站作為一種重要的能源設(shè)備，在我國(guó)各行業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著不容忽視的重要作用。泵站的廣泛應(yīng)用以及推廣，大大促進(jìn)了國(guó)家的科技自動(dòng)化以及工業(yè)的發(fā)展。更為重要的是人類應(yīng)該了解如何有效的提高泵站的工作效率，讓其能夠在作業(yè)過(guò)程中始終保持著最佳的工作狀態(tài)，有效提高泵站在工業(yè)生產(chǎn)中的利用率，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)工業(yè)發(fā)展而言，才是真正符合可持續(xù)發(fā)展的新理念。尤其是處于現(xiàn)在極力提倡環(huán)保低碳的生活理念下，對(duì)泵站采取必要的節(jié)能措施是必要的，只有掌握了泵站運(yùn)行效率及節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)，才能更好的實(shí)行電網(wǎng)設(shè)備的維護(hù)以及管理，對(duì)于電網(wǎng)設(shè)備的進(jìn)一步應(yīng)用及推廣有著重要的發(fā)展意義。

3泵站工程中電動(dòng)機(jī)的節(jié)能措施

如果想要降低泵站工程中的功率損失，則降低電動(dòng)機(jī)的能耗便成為了其中的一項(xiàng)重點(diǎn)。由于在泵站中水泵電機(jī)的損耗所占據(jù)了所有功率損耗的很大一部分，因此電動(dòng)機(jī)的節(jié)能與降低損失是電氣設(shè)計(jì)人員所必須要考量的重要問(wèn)題，結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)電動(dòng)機(jī)可以采取以下節(jié)能措施。

3.1設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用高效節(jié)能的電動(dòng)機(jī)

應(yīng)該根據(jù)泵站的特點(diǎn)對(duì)多種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定選用同步機(jī)還是異步機(jī)或是兩者相結(jié)合。對(duì)容量大于800kW的大型電動(dòng)機(jī)一般選擇適應(yīng)電網(wǎng)能力強(qiáng)，功率因數(shù)高的同步電機(jī)，但是有的大型泵站工程也采用了異步電機(jī)。選擇異步電機(jī)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇鼠籠型異步機(jī)，只有在計(jì)算后認(rèn)為鼠籠型異步機(jī)無(wú)法滿足啟動(dòng)要求時(shí)，才可選擇繞線型異步電動(dòng)機(jī)。

3.2提升電動(dòng)機(jī)設(shè)備的能耗比

增強(qiáng)泵站工程中電動(dòng)機(jī)設(shè)備的功率因數(shù)和工作效率。就異步電動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行分析，在該設(shè)備的有功損耗當(dāng)中不變損耗與可變損耗相同時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的能耗比最優(yōu)。此時(shí)，未在電動(dòng)機(jī)功率的額定范圍以內(nèi)。通常情況下，電動(dòng)機(jī)在額定功率范圍的75%～100%時(shí)，運(yùn)行效率達(dá)到最大值。在針對(duì)電動(dòng)機(jī)的額定容量開(kāi)展設(shè)計(jì)時(shí)，需要把負(fù)荷控制在80%～90%范圍以內(nèi)，防止能耗比降低。若電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中能耗比過(guò)低，不僅會(huì)增加水利工程項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)電動(dòng)機(jī)的使用壽命也將會(huì)受到嚴(yán)重的影響。

3.3電機(jī)啟動(dòng)應(yīng)優(yōu)先采用直接啟動(dòng)

電機(jī)啟動(dòng)應(yīng)優(yōu)先采用直接啟動(dòng)，在直接啟動(dòng)不能滿足電動(dòng)機(jī)端電壓要求時(shí)，可以采用降壓?jiǎn)?dòng)方式。傳統(tǒng)的啟動(dòng)方式存在許多弊端，如啟動(dòng)電流高達(dá)額定電流的5～7倍，造成電動(dòng)機(jī)繞組過(guò)熱，引起高溫，從而加速絕緣老化;供電網(wǎng)絡(luò)電壓降過(guò)大，當(dāng)電壓小于或等于0.85Un時(shí)，影響其他設(shè)備的正常使用;啟動(dòng)時(shí)能量損失過(guò)大，浪費(fèi)電能，尤其是在頻繁啟動(dòng)時(shí)。所以，在最近幾年當(dāng)中，水利工程項(xiàng)目泵站工程中，其電動(dòng)機(jī)通常都是使用軟啟動(dòng)或者降壓?jiǎn)?dòng)等方式，由此來(lái)預(yù)防大電流對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣所帶來(lái)的負(fù)面影響，同時(shí)也降低了電動(dòng)機(jī)設(shè)備的后續(xù)檢測(cè)維修工作量，增加電機(jī)的使用壽命。整體來(lái)講，在泵站工程中，針對(duì)電動(dòng)機(jī)的選取需要從多個(gè)方面進(jìn)行考量，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分分析該泵站工程項(xiàng)目功能目標(biāo)，選擇最為合理的電動(dòng)機(jī)類型，讓電動(dòng)機(jī)自身功能得到最大發(fā)揮，由此實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的最終目的。

4針對(duì)泵站工程中供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施

基于泵站總?cè)萘康碾娏ω?fù)荷、供電距離以及分布特征等信息，對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在保證供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、電力供應(yīng)正常、能耗比優(yōu)秀，實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的科學(xué)運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到節(jié)能目標(biāo)，整體來(lái)講，應(yīng)采取如下措施。

4.1負(fù)荷等級(jí)的確定以及負(fù)荷計(jì)算

負(fù)荷等級(jí)的確定以及負(fù)荷計(jì)算是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，利用最佳負(fù)載系數(shù)法確定變壓器容量，綜合考慮初始投資和年運(yùn)行時(shí)間及費(fèi)用，選擇技術(shù)參數(shù)好的變壓器和開(kāi)關(guān)設(shè)備，確保系統(tǒng)安全、可靠，實(shí)現(xiàn)泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。變壓器經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行的負(fù)載率宜為0.75～0.85，選取容量與電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器，使其工作在高效低耗區(qū)內(nèi);在選擇變壓器時(shí)，應(yīng)選用10型及以上的節(jié)能環(huán)保型、低損耗、低噪音的變壓器，并選DY11的接線組別，使變壓器容量在三相不平衡負(fù)荷下得以充分利用，并有利于抑制三次諧波電流。泵站的年運(yùn)行時(shí)間一般較短，為使季節(jié)性負(fù)荷變化時(shí)能夠靈活投切變壓器，可以設(shè)置主變壓器和站用變壓器，在非運(yùn)行期間，主變壓器退出運(yùn)行，投入站用變壓器，以減少主變壓器由于輕載或空載運(yùn)行而造成的不必要電能損耗。

4.2電動(dòng)機(jī)功率的確定

在電源電壓相同的情況下，電壓所造成的損耗會(huì)伴隨著電壓的上升而降低。一般情況下在我國(guó)小型泵站當(dāng)中，水泵電動(dòng)機(jī)的功率通常在200kW以下，一般使用380V低壓電動(dòng)機(jī)設(shè)備，在大中型泵站當(dāng)中，電動(dòng)機(jī)功率一般在280kW或以上，需要選用10kV高壓電動(dòng)機(jī)設(shè)備。若電動(dòng)機(jī)功率在200～280kV的范圍內(nèi)時(shí)，則需要對(duì)電力技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)效益開(kāi)展分析后，選擇合適的電源電壓參數(shù)。

4.3在泵站中針對(duì)主要電力線設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)單穩(wěn)定

一般使用單母線或者母線分段的方式進(jìn)行連接，相同的電力供應(yīng)和分配系統(tǒng)電壓水平分布序列需要控制在2級(jí)以內(nèi)，由此來(lái)降低功率的損失。另外，科學(xué)針對(duì)電容器無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的安裝，能夠有效降低線路在運(yùn)行過(guò)程造成的損耗，對(duì)電壓損失進(jìn)行有效補(bǔ)償，這也提升了配電線路為水利工程項(xiàng)目所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。

5針對(duì)泵站工程中線路的節(jié)能措施

在水利工程項(xiàng)目日常運(yùn)行過(guò)程中，線路所帶來(lái)的能源消耗不可忽略，所以在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員同樣需要正確針對(duì)線路的電能損耗進(jìn)行關(guān)注，并采取相關(guān)的節(jié)能措施，結(jié)合筆者經(jīng)驗(yàn)，可采取以下方法。

5.1選取電阻率較低的銅芯線纜

同其它類型材質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，銅芯線纜在成本適中的前提下，其電阻率更低，更適合在泵站工程線路當(dāng)中進(jìn)行使用。但是值得注意的是，因?yàn)殂~芯線纜相較于其他線纜，成本仍然相對(duì)較高，因此只能在重要性較高的泵站工程中進(jìn)行使用，幫助水電工程項(xiàng)目節(jié)約成本。

5.2盡可能減短線纜長(zhǎng)度

在泵站工程中，副廠房一般靠近主廠房布置，變配電室通常布置在副廠房?jī)?nèi)，設(shè)備布置時(shí)盡量按照接線順序布置變配電裝置室，將高壓裝置室布置在終端桿側(cè)，然后布置變壓器室和低壓裝置室（或主機(jī)控制柜室），并將主機(jī)柜盡量靠近主電機(jī)，也可以將高壓柜布置在變壓器上方的樓層，這樣盡可能保證變壓器高、低壓側(cè)電纜線路最短，線路損耗最低。

5.3針對(duì)電纜、導(dǎo)線的截面進(jìn)行科學(xué)選擇

設(shè)計(jì)人員在針對(duì)電纜導(dǎo)線進(jìn)行選擇的過(guò)程中，截面同樣是必須要考量的重要因素之一。在電纜的各項(xiàng)數(shù)據(jù)都符合要求的情況下，結(jié)合實(shí)際要求，需要考量到經(jīng)濟(jì)、電流密度一系列因素的影響。

5.4正確使用各種設(shè)備

在泵站補(bǔ)償柜上的自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的正確使用也是節(jié)能降耗的重要手段之一，設(shè)計(jì)人員需要增強(qiáng)配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，若自然功率尚無(wú)法達(dá)到電網(wǎng)接入的最低要求，設(shè)計(jì)人員便需要在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)添加入無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，以求增強(qiáng)整體電網(wǎng)功率因數(shù)，依靠這一方式來(lái)降低線路損耗和變壓器端的能源損耗。值得注意的是，無(wú)功功率的主要組成是因?yàn)橄辔唤桥c高次諧波，在泵站工程電力系統(tǒng)當(dāng)中，相關(guān)電子設(shè)備等會(huì)因?yàn)樨?fù)荷非線性高次諧波而讓電力系統(tǒng)自身的無(wú)功損耗大幅度增加。因此，在泵站電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)針對(duì)出現(xiàn)諧波的區(qū)域，在設(shè)計(jì)中添加濾波設(shè)備和諧波檢測(cè)設(shè)備，由此來(lái)最大限度減少諧波所造成的損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的最終目的。

6自動(dòng)化控制措施

對(duì)于大中型泵站，應(yīng)設(shè)置綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在同一人機(jī)界面組態(tài)平臺(tái)上工業(yè)電視監(jiān)視與計(jì)算機(jī)監(jiān)控一體化，推動(dòng)泵站設(shè)備的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化監(jiān)視、測(cè)量、故障診斷、控制保護(hù)和信息管理，提高泵站設(shè)備安全運(yùn)行管理自動(dòng)化水平，大幅度提升泵站、閘門的運(yùn)行智能化程度，降低管理和運(yùn)行成本，確保設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性和持久性。泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)能提高泵站機(jī)電設(shè)備和水工建筑物安全運(yùn)行的可靠性，有利于泵站的科學(xué)調(diào)度和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為增強(qiáng)防洪、除澇、灌溉、調(diào)水和供水能力打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);實(shí)現(xiàn)了機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行，節(jié)約了能源和水資源，也減少了運(yùn)行管理人員，降低了運(yùn)行管理成本，使泵站少人或無(wú)人值守成為可能;實(shí)現(xiàn)了泵站量化管理，為水資源的調(diào)度和優(yōu)化配置創(chuàng)造了條件。

7泵站工程機(jī)電節(jié)能設(shè)計(jì)的優(yōu)化運(yùn)行

泵站工程機(jī)電節(jié)能設(shè)計(jì)要配合泵站工程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行的狀態(tài)。泵站工程機(jī)電節(jié)能設(shè)計(jì)的優(yōu)化運(yùn)行，主要是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的運(yùn)行，進(jìn)一步提升泵站運(yùn)行的效益。例如單一泵站機(jī)電節(jié)能設(shè)計(jì)的原則是高效率、低消耗，同時(shí)，保證泵站的大流量。根據(jù)單一泵站節(jié)能設(shè)計(jì)的狀態(tài)，采取優(yōu)化運(yùn)行的方式，確保泵站運(yùn)行的效率和消耗。泵站管理人員在單一泵站節(jié)能設(shè)計(jì)中，結(jié)合泵站機(jī)電的具體情況，實(shí)施合理的優(yōu)化運(yùn)行，深入研究當(dāng)?shù)赜炅?、水位情況等因素，實(shí)行控制性的電能消耗，在保障泵站工程機(jī)電安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，最大化的降低單一泵站的能源損失。又如多個(gè)泵站同時(shí)運(yùn)行的工程適用于大型引水、供水工程內(nèi)，利用多個(gè)泵站聯(lián)合運(yùn)行的方式，實(shí)現(xiàn)水流量的平衡與降耗，通過(guò)穩(wěn)定泵站的運(yùn)行落實(shí)機(jī)電節(jié)能設(shè)計(jì)。注意工況的控制，嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范流量配置，配合泵站工程機(jī)電的節(jié)能設(shè)計(jì)，確保多個(gè)泵站的統(tǒng)一化運(yùn)行，防止泵站工程中出現(xiàn)高消耗的情況，因而達(dá)到節(jié)能降耗的目的，體現(xiàn)多個(gè)泵站聯(lián)合運(yùn)行的節(jié)能效益。

8其他相關(guān)的措施

8.1及時(shí)更新水泵

對(duì)于泵站運(yùn)行效率來(lái)說(shuō)，水泵的效率具有非常重要的影響，而且在運(yùn)行的過(guò)程中涉及的內(nèi)容較多，因此，往往一個(gè)位置出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)影響整體的泵站效率。另外，水泵在運(yùn)行的過(guò)程中存在著很大程度上的磨損和損耗，其中葉輪長(zhǎng)時(shí)間受到葉輪的汽蝕，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)動(dòng)受到影響，另外，水流的沖刷作用還會(huì)對(duì)水泵的密封效果進(jìn)行削弱，為此，需要及時(shí)對(duì)泵站進(jìn)行水泵的更換，提高水泵的工作效率。另外，還需要對(duì)水泵進(jìn)行維修和保養(yǎng)，超過(guò)使用年限的水泵必須進(jìn)行及時(shí)的更換，保證泵站的工作效率，減少能源的消耗。

8.2規(guī)范泵站管理，提高管理水平

在泵站日常的運(yùn)行過(guò)程中，需要不斷提高其管理水平，通過(guò)高效率的管理模式來(lái)提高泵站的運(yùn)行效率。此外，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，泵站在運(yùn)行的過(guò)程中還可以采用鑒定方法來(lái)對(duì)其工作狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的鑒定，出現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)查找原因，為今后的問(wèn)題解決提供有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。此外，對(duì)于泵站的日常運(yùn)行情況需要做好全面的信息記錄，建立泵站運(yùn)行檔案，對(duì)于泵站運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題需要做好對(duì)應(yīng)的記錄，在后期對(duì)泵站進(jìn)行改造時(shí)能夠提供有效的改善意見(jiàn)，提高泵站的改造效果。

8.3提高管理人員的素質(zhì)水平

泵站的運(yùn)行需要較多的人員對(duì)其進(jìn)行管理，而且其中涉及到的技術(shù)內(nèi)容較多，為此，泵站的負(fù)責(zé)人需要加強(qiáng)日常技術(shù)人員的培訓(xùn);作，通過(guò)新技術(shù)的培訓(xùn);不斷提高技術(shù)人員的工作能力。另外，還能通過(guò)培訓(xùn)工作使管理人員熟悉泵站日常運(yùn)行中存在的問(wèn)題，在工作的過(guò)程中對(duì)這些方面進(jìn)行更加細(xì)致的管理，預(yù)防問(wèn)題的出現(xiàn)。而技術(shù)人員自身工作能力的提高則能夠減少泵站運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備的運(yùn)行問(wèn)題的出現(xiàn)，且通過(guò)熟練的技術(shù)操作能夠更好的調(diào)整泵站的運(yùn)行效率，減少泵站的能源消耗，對(duì)設(shè)備的磨損也能在一定程度上得到減少。此外，泵站為了不斷提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，需要不斷引進(jìn)高端技術(shù)人才，通過(guò)高端技術(shù)人才提高自身的技術(shù)水平，而技術(shù)人員在上崗就業(yè)之前，企業(yè)需要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的審核，只有滿足企業(yè)的要求才能上崗就業(yè)，保證招收的技術(shù)人員能夠滿足企業(yè)發(fā)展的需要。

8.4管路節(jié)能設(shè)備

的使用對(duì)于泵站節(jié)能改善，需要從日常工作中的每一個(gè)小的細(xì)節(jié)去關(guān)注，像管路中的微阻緩閉止回閥以及液壓自控蝶閥等，其在泵站水泵的日常運(yùn)行中盡管只能節(jié)約很少的電能，但由于這些設(shè)備的使用是非常多的，全部設(shè)備的更換將能為泵站節(jié)約大量的電能浪費(fèi)，提高企業(yè)的節(jié)能效果。

9結(jié)語(yǔ)

總之，整體來(lái)講，泵站工程對(duì)于水利工程項(xiàng)目來(lái)講具有非常重要的作用，而降低泵站工程的消耗對(duì)于實(shí)現(xiàn)水利工程項(xiàng)目節(jié)能降耗將帶來(lái)十分深遠(yuǎn)的影響。因此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)精心考慮，反復(fù)比較設(shè)計(jì)方案，合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，選擇低耗節(jié)能型設(shè)備，盡量減少電能損耗，在保證泵站安全、可靠運(yùn)行的前提下，真正達(dá)到節(jié)約電能、保護(hù)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，為提高社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益作貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：

向檳，研究方向：電力自動(dòng)化控制系統(tǒng)，長(zhǎng)沙光潤(rùn)電氣科技有限公司技術(shù)總工，從事電力行業(yè)近二十年，具體豐富、專業(yè)的技術(shù)能力，負(fù)責(zé)技術(shù)把關(guān)及技術(shù)人員的培養(yǎng)、培訓(xùn)等。