对完善排灌站电力节能措施的分析

黄文星

（广东省增城市机电排灌管理总站，广东 增城 511300）

我国的水资源紧缺，且降雨的时间和空间分布不均，农业排灌在农村经济社会发展中有重要地位和作用，电力是农村排灌最主要的动力。由于农网网架较为薄弱，虽经过农网改造，目前仍难以满足社会主义新农村发展的需要，电力节能上存在的一些问题，也制约了农电事业的发展，给电力排灌带来不利的影响，亟待我们解决。

1.把好新建工程的设计关

农村电力排灌站装机容量不大，机组台数比较少，单机容量大多数都是十几千瓦至一百多千瓦不等,所采用的电动机几乎都是低压鼠笼式异步电动机，且多由专用配电变压器单独供电。针对农村小型电力排灌站的这些特点，从降损节能的角度出发.笔者认为在设计方面应做好以下几项工作。

1.1 水泵选型

所谓水泵的选型，就是根据排灌任务的实际需要，选择合适在该处使用并能保持效率较高的水泵型号。水泵的选型非常重要，水泵选得不合理，就会造成能源浪费或者无法满足排灌需要。水泵总扬程要与实际扬程加损失扬程之和基本相等，实际扬程要根据当地多年平均水位情况进行测定，而损失扬程则靠使用者根据管路长短、管径大小、附件种类和数量以及水泵流量进行估算。在实际工作中，一般根据排灌站的设计流量及设计扬程，对水泵进行选型，在设计流量及设计扬程的基础上适当考虑一定的富裕量，以保证在一些意外情况下（如内水位下降或外水位升高，可能出现的最高扬程），水泵能稳定运行，流量和扬程也能满足要求。有人认为水泵的富裕扬程应选大一些，甚至认为越大越好.这种认识是不对的，因为若所选用的水泵扬程比设计要求高出太多，一方面在实际运行时这部分高出的扬程根本用不上，还可能会脱离高效工况区运行；另一方面还会使与水泵配套的电动机容量增大许多，这样不但要增加一次性投资，而且还会增大运行时的电能消耗，这对节能及经济运行都极为不利。例如：新建堂子村电力灌溉站，设计总扬程为9.5m。设计灌溉流量为0.105m3/s。按要求，选用10SH一19A型水泵即可，但若为了增加水泵扬程的富裕量而改选10SH一19型水泵，则与水泵配套的电动机将由22kW 增大到30kW，不但增加了设备投资，而且还增大了运行时的电能消耗。初步选定水泵之后，还需要根据水泵生产厂家提供的产品样本、水泵性能曲线等资料，对该水泵的运行效率、出水流量、抽水扬程以及吸水扬程等参数进行校验。如果流量、扬程及吸程均能满足设计和使用要求，大多数时间水泵能在高效区运行，在可能出现的最高扬程情况下，水泵也能稳定运行，管理维护方便，且价格合理，则可最后确定该水泵为本站所选定的水泵，否则应重新选配更合适的水泵。

1.2 合理布置管路

合理布置管路的基本要求

（1）水管的口径应该等于或稍大于水泵的口径，不应小于水泵的口径；

（2）布置进水管时，应尽可能的僻免产生存积空气、偏流、漩涡等现象；

（3）管路线上，应尽可能的减少弯曲和变形，尽可能的少用阀门等附件。

在实际工作中，应根据排灌站的地形.按最短、最合理的路径布置管路，尽量少用弯头、弯管，尽量按直线布置，不应将管路布置成空气出流状态(即出水口高于出水池水面)，这样出水口中心至出水池水面这一段水头(扬程)将被浪费掉(即造成电能浪费)。宜将管路布置成淹没出流.但淹没深度不宜过大。在条件允许的排灌站.还应推广取消"三阀"的布置方案。

1.3 合理选配电动机

排灌站选配电动机，除了要按工作环境满足结构要求外，主要是要根据水泵转速与轴功率进行选配。电动机的额定转速应与水泵转速相适应(直联者与水泵转速相同，间联者视传动比而定)，而电动机额定功率的选定必须符合其最佳负载率的要求，不宜选得过大，否则不仅增大电动机的购置费，而且还会使电动机运行的总损耗增大，对降损节能、经济运行十分不利。所谓最佳负载率，就是电动机在此负载率下运行，其可变损耗与不变损耗基本相等，此时电动机运行的总损耗最小，电动机处在最经济、效率最高的运行状态。当然.电动机的额定功率也不可选得过小，否则会使水泵出水量不足、电动机过载，长期运行会损坏设备，既不可靠又不安全。

根据所选水泵的扬程H、流量Q、及运行效率η，求出水泵在此工况下运行所需要的轴功率(N 轴，单位：kW)：

按最佳负载率计算出电动机需要的配套功率(N 配，单位：kW)：

（式中，农用电动机的最佳负载率β一般为O.85左右，η1是电机与水泵的传动效率）

根据式(2)计算的配套功率N配，查阅电动机的技术参数，选定配套电动机的的额定功率。

2.改造老站不合理的部分

对已建成投产的农村电力排灌站的不合理部分进行改造，是降损节能的另一条途径。

2.1 管路布置不合理的改造

对排灌站管路布置不合理的部分，应按前面所讲的管路布置原则进行修正、改造，尽量使管路布置达到最佳。例如杨闸村排灌站重新布置管路后，缩短了管路长度，取消了闸阀，用拍门代替了止回阀，减少了两个弯头，达到了降损节能的目的。

2.2 电动机负载率偏低的改造

根据排灌站水泵实际运行情况.计算出水泵所需要的实际轴功率，然后与配套电动机的额定功率进行比较。若电动机的负载率β大于0.65，则可不进行改造；若 β 小于 0.45，则必须进行改造；若 β 在 0.45～0.65 之间，则应视改造前、后排灌站机组的运行情况和改造经费的回收年限综合考虑。例如，经过计算.陆村、鹤洲2座排灌站电动机的负载率β小于0.45，进行了改造；而张庄排灌站电动机的负载率为O.60，因经费问题没有改造，其余排灌站电动机负载率都大于 O.65，可不必改造。

(1)更换电动机

若排灌站经济条件允许.或替换下来的电动机可改作它用，不致造成闲置浪费，则应按照电动机的最佳负载率的要求，为水泵重新选配更合适的配套电机。

(2)改变电动机的运行方式

在排灌站经济条件欠佳，或替换下来的电动机又派不上用场的情况下，若电动机的定子绕组为△联结.则可采用改变其定子绕组接线(即改变电动机的运行方式)的方法，来达到降损节能的目的。

异步电动机在低负载率(即轻载)下运行时，定子电流中的负荷电流分量很小，大部分定子电流都是励磁电流分量(即无功电流分量)，所以电动机运行时的功率因数很低，损耗增大，电动机的运行效率下降，若将电动机定子绕组由△联结改成Y联结，则会使电动机的空载线电流下降为原来的三分之一。

由于电动机的有功负荷 (水泵所需的轴功率)不变，相应地提高了电动机的运行功率因数。此外.还可使电动机的磁通值大幅度下降，虽然铁损会随负荷电流的增大而增加，但在轻载时，增加的幅度却不大，电动机的总损耗值仍然较改变接线之前的要少。陈屋村排灌站就因改变了电动机的运行方式，从而达到了降损节能的目的。

3.进行无功补偿

无功补偿是农村电力排灌站降损节能的又一有效措施。一般做法是：对电动机进行个别补偿，将补偿电容器组直接并联接在电动机的开关控制设备之后与电动机定子绕组引出端子之间的电源线上，随电动机的投入(退出)而投入(退出)，即所谓的随机补偿。对异步电动机进行随机补偿的并联电容器组的容量Qc（kvar)可按下式确定：

式中：U～电动机的额定电压（KV）I0一电动机的空载电流（A）

空载电流是不标注在铭牌上的，一般都是通过实测或采用经验公式计算得到的，实测时先将水泵与电动机分离，启动电动机，用钳形电流表测量3～5次，取平均值为空载电流值。

[1]张文渊.小型电力排灌泵站的节能措施[J].可再生能源，2003.01.[2]赵令骥.浅议农村电力排灌站的节能措施[J].电工技术，1998.11.