大型泵站主电机选型优化研究

王刚

摘 要：据有关数据不完全统计显示，我国目前已经拥有三百多座大型泵站，而已经建成的排灌泵站工程将近有55万余座。近些年来，在其他行业中已经成功运用起来的新型电机和新型传动方式的不断出现，使我们不得不考虑在泵站主电机选型上是否运用新型的电机和新型传动方式进行的可比较性的研究与分析。文章针对以上问题进行研究分析，目的是为了提高泵站的科学技术、节省对泵站的能源投资。

关键词：泵站；电动机选型；优化；研究

中图分类号：TM32 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）11-0013-02

从古至今，中国是一个农业大国，而影响其农业生产的主要因素水旱的灾害或是南涝北旱不断出现，因此对水资源如何合理的利用需求也日渐增多。在我国水利事业的不断壮大和发展中，大中型泵站建设和利用起着愈来愈关键性的作用。而其中电动机的选型成为泵站长期、合理运行使用的重中之重的首要问题，就有关数据的统计分析，我国目前很多大中型泵站的电动机选型均未能实现优化，使得各种投入的能源得到很大浪费。所以，如何让泵站实现优化运行，关键还是在电动机选型上要实现优化的研究分析。

1 大型泵站主电机选型的分析

目前，我国大型泵站工程主要在灌溉排涝和南水北调以及方便人民日常生活上的城市供水与排污等方面起着关键性作用。然而在大型泵站使用的主电机的分类上，主要有同步电动机和异步电动机两种类型，其中异步电动机又可以细分为鼠笼型异步电动机和绕线型异步电动机。针对这三种不同类型的电动机，大型泵站运行中如何选出安全可靠、经济合理的机型选择利用，一般主要应该从电动机运行的高效率上、工作性能上是否满足水泵的工作需求、电机本身的造价成本要节能环保上以及是否方便工作人员对电动机的操作控制上等等几个方面进行考虑来选择合适的主电机类型。以下我们将针对目前当下现存的同步电动机、鼠笼型异步电动机和绕线型异步电动机的各自特点进行概述分析。

1.1 同步电动机的运行特点概述分析

作为大型水泵主电动机类型中的一种，同步电动机的运行特点主要体现有：首先是其在运行时效率比较高，表现在其电机的功率因数一般保持在0.9左右较高的水平上；其次就是同步电动机在运行时有较强的抗干扰能力，在表现在非排灌的时候，能够和电网协调运行并且只接受电网的频率的作用，不受其他的不稳定因素的干扰影响；再次，同步电动机的一个关键性特点同时也是其一个很大的优点，就是它也可以进行反向的发电来提高进一步的经济效益，因此同步电动机在我国大部分的大中型的泵站得到广泛的运用。但是同步电动机也有其不足之处，就是相对于异步电动机中的鼠笼型异步电动机的投入资本来说，同步电动机的投资比较高一些，复杂一些。

1.2 鼠笼型异步电动机运行特点概述

相对于前文分析的同步电动机，鼠笼型异步电动机由于其构成的结构比较简单易于操作，且投入的成本比较，普遍得到广泛的采用。但是相比同步电动机的高效率来说，鼠笼型异步电动机的效率还是比较低的，因此也决定了其在大中型的泵站得到较少的运用。同时，虽然鼠笼型异步电动机本身的结构简单投入成本相对比较低，但是在实际使用，需要增加一些额外的装置才能使其工作效率得到提高，而这些额外的装置却又提高整体的泵站的投入成本，所以其也间接的提高了投入成本。另外，鼠笼型异步电动机的抗干扰能力很弱不能像同步电动机那么平稳的不受其他因素的干扰，例如一个泵站使用的是鼠笼型异步电动机，若该泵站的电压频率波动比较大的时候，就会严重影响到主电动机也就是鼠笼型异步电动机的工作效率。

1.3 绕线型异步电动机运行特点的分析概述

绕线型异步电动机的结构相比鼠笼型异步电动机的结构复杂了很多，几乎接近同步电动机的复杂结构，因此它本身的机组成本也和同步电动机的成本差不多。但绕线型异步电动机以其特有的启动电流倍数比较低的优点，很受用于的启动和调速运行之处。同时，绕线型异步电动机和鼠笼型异步电动机一样，抗干扰能力都是比较低的，工作的功效也比较低等特点。

综上所述，三种不同泵站主电机类型各自运行特点的分析得出，同步电动机已经较多的使用于大中型的泵站，且具备比较丰富平稳的运行经验，但是其本身机组的造价成本高。鼠笼型异步电动机由于其机组造价成本低则普遍应用于小型的泵站，但是抗干扰能力比较差。而绕线型异步电动机只有适用有调速和启动的场合，且造价成本和同步电动机的造价成本差不多，所以采用的泵站不多。三种不同的电动机的运行各有特色、有利有弊，因此在实际泵站建设中应该根据该泵站的规模、适用场合来选用合适的电动机类型。

2 电动机优化的范围概述

纵观国内外的大型泵站发展形势，目前，针对电动机类型的运行优化成为专业人士的首要的关注问题。通过以上针对三种不同类型的电动机的运行特点分析，认为若要优化大型泵站的主电机选型，应该从三方面的实际的情况来综合考虑，主要指从研究泵站的预定投入规模和输变电的能源消耗上以及河道输水产生的能量消耗三方面的实际情况来考虑大型泵站主电动机的优化选型。

首先根据大型泵站的预定的投入规模的实际情况，来优化主电动机的选型，就是指对主电机投入的费用的优化问题。在实际的大型泵站建设中，每个地区的对泵站投入的预定资本都是有限额，只有根据泵站的实际建设情况和想要达到工作效率综合情况，来选择适合的主电机类型。在前文针对现存的主电机类型的三个不同的类型，已经做出深入的分析得出，目前国内大型的泵站的主电机类型大部分采用同步电动机，但是同步电动机的机组本身的投入成本比较高，但是其可功率比较高同时能够反向发电，产生经济效益也是非常高的，所以一个地区如果对大型泵站的预定投入成本比较高同时又想追求高的经济效益，当然应该选择采用该电动机类型，才能做到付出和收益均衡。

其次大型泵站在输变电的能源的消耗上，主要是指泵站想要完成一些大的水利方面的工程时，需要把其要用的电能从预定好的变电所通过专用输电线路输送到泵站的主变压器，然后经过主变压器的转换，给泵站的主电动机和它的辅助用电设备供电后来完成整个大的工程需要的电力输送。在当今社会中，经济、电子科技都快速发展的时代，人们日常生活等各方面对电的需求量越来越大，这就需要泵站在输变电能源的消耗的同时，要考虑用电的成本预算，因此，如果在实际生活中建设一座大型的泵站，要选用合适的主电机类型，才能做到经济成本和收益的平衡。作为专业泵站设计人士，在他们研究如何使得泵站运行得到更大的优化时，不应该只是简单的考虑泵站的主电机的成本做到节能低耗材，还要考虑到主电机的辅助设备的耗材选用，以及更加重要的在泵站输变电这一块消耗上，如何才能降低能量的消耗成本。例如前文中，所说的选用同步电动机作为大型泵站的主电动机时，可以充分利用反向发电的优点来降低能源消耗。endprint

最后要考虑河道输水产生的能量消耗，这方面消耗的能量不仅仅是建立泵站投入资本和选择泵站主电动机的输变电的能量耗材，还要考虑到沿途河道输水带来的其他方面的消耗。相信作为一个大的水利方面的工程设计者，应该考虑到大型泵站要做到运行优化应该能够以综合考虑泵站建设的成本投入、输变电的和河道输水这三方面的能量消耗。

3 电机选型优化发展趋势和研究方向

随着我国工业实现自动化控制的发展道路，现有社会上各领域工业设备的自动化控制技术已经得到更高层次的开发和利用。随着计算机的技术的飞速发展，大型泵站的建设优化发展走向自动化控制技术趋势也得到相应发展变化。目前，在大型泵站建设中，自动化控制装置的主要发展趋势体现其监控系统的飞速覆盖性发展，采用更加智能化、精准化的计算机网络监控系统，以及和各种高科技精密的技术的高度结合起来使用。总而言之，从20世纪70年代起，大型泵站使用自动化控制技术在实践不断得到提高和完善，到今天为止，已经取得一定的规模和成就，自动化的控制水平也达到了更高的层次，但也不是尽善尽美的，仍然需要专业人士的进一步的探究和提升。

随着专业人士对新的科学技术的不断研发和实际运用中取得成功，大型泵站主电动机选型的优化研究进程不断深入，越来越多专业人士认识到想要实现的大型泵站运行的优化，就需要在设计建造大型泵站的时候，引进新型的电机及传动方式等高新的科学技术，才能从根本上来提升整体的优化水平。通过前文对每种类型的电动机进行分析得出，只有充分了解各种电动机的运行特点，才能在实际中优化泵站的主电动机选型。如前文中分析，对于一些大型泵站，尽量不要选用功率比较低和抗干扰性不强的鼠笼型异步电动机，而选择相对性价比比较高的同步电动机才是正确的，而对于那些泵站系统中不需要调速和启动等特殊场合的，通常建议不需要绕线型异步电动机。根据三种不同类型的电动机的运行特点分析，想要实现大型泵站的主电机选型的优化，应该从三方面的实际的情况来综合考虑，主要指从研究泵站的预定投入规模和输变电的能源消耗上以及河道输水产生的能量消耗三方面的实际情况来考虑大型泵站主电动机的优化选型。只有综合考虑这三个方面的因素，才能进一步实现大型泵站主电动机的合理优化，同时还要把握住大型泵站自动化控制装置的发展趋势，进而才能优化整个泵站的运行系统。

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