合理推广泵站改造、提高灌排工程效益

吴惠明

海盐县百步镇农技水利服务中心 浙江海盐 314300

摘要：实施泵站改造是巩固恢复农灌面积、保障农业丰产农民丰收的重要举措。本文结合海盐县百步镇灌区实际情况，分析了泵站设施现状、存在问题，提出了加快灌区泵站改造、提高泵效率的具体措施，可供借鉴。

关键词：百步镇；泵站现状；技术改造；改造对策；措施；效果

前言

百步镇的机电排灌设施有很多为80年代、90年代或以前建成的，经过几十年的运行，有些泵站长期服役、带病运行、设备老化严重，致使泵站效率低，能源消耗高、运行费用多。目前很难拿出大量资金对老化严重的泵站进行了重建或全面更新改造。因此，对泵站进行技术改造，提高泵效率是泵站管理中费省效宏的重要途径。

一、泵站技术改造的基础工作和主要标准

泵站技术改造是一项涉及面广、技术经济情况比较杂的一项技术工作，经过认真调查研究，全面规划，合理安排，泵站测试是泵站技术改造的重要环节，其测试数据是泵站技术改造的依据。泵站技术改造前、后我们都进行了现场测试。

泵站工程的技术改造包括泵站和供排水区两个部分，供排水区是泵站赖以成立的条件，而泵站又是供排水合理供排水的保证。泵站技术改造方案要充分进行了技术经济比较论证后，选定最优方案，以最少的投资，取得最好的经济效果。经技术改造后泵站的主要技术经济指标，应达到下列标准供排水。

（1）提水流量要达到改进设计时的供排水标准。

（2）对于电力供排水站。由于泵站类型、机组容量和净扬程的不同，泵站效率也应达到不同的标准：高压泵站、大泵站和高扬程泵站，其泵站效率≥65%；中、小型泵站的泵站效率≥54.4%。低程泵站（<3），其泵站效率≥50%。

二、泵站技术改造措施

泵站效率是反映动力机、传动装置、水泵、管路、进出水池各部分效率的综合效率。因此，提高泵站效率，降低泵站能耗，就必须对上述五个方面进行技术改造，提高其效率，是提高泵站效率的重要途径。

（一）提高动力机效率

提高动力机的效率，除了从动力机（电动机、柴油机）的设计、制造等方面加以改进外，着重注意以下问题：

1、合理配套

动力机和水泵在功率上必须合理配套。配套功率的备用系数不宜过大，能满足动力机在运行中不超载即可。因电动机负荷不足时，电动机的效率要降低，增加电动机的能量消耗。同时电动机的功率因数也降低，增加了输电线路和变压器的损耗。电动机效率和功率因数随负载变化而变化。

（二）提高传动装置效率

传动装置效率为水泵轴率与动力机输出功率之比的百分数。传动方式的选择是否合理直接影响传动效率。当动力机的转速能够满足水泵运行下况的情况下[即转速相等或或接近（相差不能超过20%时），应把间接传动改为直接传动]，间接传动改为直接传动后，当水泵工况变化较大，动力机又无法调速时，可将直接传动改为间接传动，直接传动改为间接传动后，传动效率会有所下降，但水泵效率、管路效率能有所提高，但要保持装置效率增加方可采用。

因此，当把直接传动改为间接传动时，必须保证泵站效率有所提高，才能获得良好的节能效果。在皮带传动中，通常应避免采用交叉、半交叉传动。传动装置安装精度和使用是否正确，也直接影响传动效率。如直接传动时联轴器不同心，将造成传动效率的降低。皮带传动时传动轴距过小或过大，以及带的张紧过紧或过松等都会影响到传动效率，如皮带效率将降到94%以下，三角皮带可降到90%，这样会造成较大的能量损失。为了减少打滑现象，达到传动比准确，且又能提高传动效率，可采用同步齿形传动带。这种传动带是以钢网绳、玻璃纤维绳等组成的环形胶带作为强力层。工作面有齿，皮带轮也是齿形，靠齿的啮合传动。因此，效率较高，且轴的压力小，结构紧凑，耐油耐磨性能好，但价格较高。

（三）提高水泵效率

保证水泵高效运行，是提高泵站效率的重要环节。因水泵是把动力机能量转换给被抽送水的设备，其能量转换的有效程序对泵站的效率有较大的影响。水泵的效率与水泵的设计、制造水平、水泵的運行工况，以及水泵的使用情况有关。泵站技术改造时，可从下列几个方面加以改进与提高：

1、复核水泵造型的合理性

根据水泵性能及配套的管路，复核水泵在设计扬程、最高扬程和最低扬程和平均扬程时的工作参数。要求在设计扬程、平均扬程最高与最低扬程时，水泵应在高效区运行，对于扬程、功率和转速等配套不当的都应调节或改造。

2、合理调节水泵性能

如水泵工作点的性能参数不符合实际需要，水泵长期处于低效率区运行，这时可采用改变水泵性能曲线的方法移动工作点，使水泵的工作符合实际情况的需要。对于离心泵和蜗壳式混流泵（比较数<350），一般可采用变速、变速和变径调节。对于叶片可调的轴流泵、混流泵，一般可采用变速和变角调节。

3、更换水泵部件

在二十世纪80、90年代，甚至2000年代所建成的泵站中，由当地生产的中小型水泵较多。由于当时受设计、工艺、材料和检测水平的限制，加之设备配套、技术管理及安装维修不善，经过长期运行，目前设备技术状况普遍较差。因此，要对那些选型配套不合理以及陈旧、质次、低效的水泵，有计划的进行调整更新。

5、保证安装质量

水泵工作性能的好坏，与水泵安装精度关系很大。如安装精度不符合要求，不仅会降低水泵效率，严重时还将产生强烈振动和噪音，引起电机过热，以致不能运转。立式泵要保证机组轴孔处于垂直同心位置。可调叶片的轴流泵，各个叶片的安装角度应相等，否则运转时，各叶片受力不同，不仅发生振动，同时泵内水力损失增加。对泵体为蜗壳式的叶片泵，蜗壳轴线与叶轮轴线应保持重合，如严重偏离，则会发生振动，影响水泵的效率，必须调整。

（四）提高管路效率

管路效率为泵站装置扬程与水泵扬程之比的百分数，它是影响泵站效率的重要因素之一。管路效率与管长、管径、管材、管路附件的类型和数量、流量，以及安装质量等有关。提高管路的效率，我们采取下列措施：

1、合理确定管道直径

管路直径的大小又自接影响泵站效率。实践证明，管径过大过小都是不经济的，当管长及流量一定时，管径选的大，则流速小，水头损失小，消耗电能也少，但管路投资高；若管径选的小，情况与上述相反。为了减少管路损失，水泵进出水管口径应合理确定管道直径，已投产使用的管径如过小，会使管路水头损失增加，为了提高管路效率，可考虑按经济管径更换管路。

2、缩短管路长度

进、出水管的长度应最大限度地缩短。但当水源与出水池之间的地形平坦时，缩短管路必然会增加引渠、进水池及泵房的挖方量或增加出水池和干渠的填方工程。小型泵站平装改斜装，或将水泵落井、半落井安装，管路折线布置改直线布置，可缩短泵房内管道长度，节省弯头，减少水头损失。根据条件提高管路内壁的光洁度，可减少管路阻力损失，一般高扬程离心泵抽水装置宜以减少沿程阻力为主。

3、减少管路附件

管路附件的局部阻力系数很大，引起较大的水头损失，运行时必须消耗大量能量。因此，应尽量减少不必要的内管路附件。

为了减少管路进出口的水头损失，可在管路进口加喇叭口。对于斜装管路，可在进口装平削管或特别喇叭管，在管路出口采用扩散管，节能效果显著。

逆止阀是一种单向阀。是为了防止停泵后因水倒流而引起机组高速倒转而设置的。正常运行时，逆止阀中的阀板被水流冲开，停泵时靠阀板自重或倒流水的作用而关闭。因此，逆止阀不仅会在正常运行时造成较大的局部阻力损失，且还会引起很大的水锤压力。可能使水泵和管路遭到破坏。

在扬程不高，出水管路不长的泵站，逆止阀可用拍门代替。为了减少拍门引起的水头损失，可改铸铁拍门为轻质拍门，并在门后设置平衡锤，以增大拍门开度。管路出口采用扩散出口形式，对减少阻力损失，提高管路效率均有明显效果。一般低扬程轴流泵抽水装置宜以减少局部阻力为主。

4、消除“高射炮”式出流

所谓“高射炮”式出流是水泵出水管口在出水池水面以上自由（喷射）出流。这种出流方式人为地抬高了泵站的实际扬程，水泵的工况点向左上方移动，水泵的流量减少，效率降低，同时由于出水池的水流紊乱，增中池（厂）内的水头损失和出水建筑物（或构筑物）水面以下，已建成的“高射炮”式泵站，可将出口改装成虹吸式出流。为防止停机进出水池中的水倒流，并设有破坏虹吸真空的设施。小型泵站可在虹吸管的上升段相应于出水池设计水位高程处装—通气管，停机时，由于水在重力作用下迅速下泄，该处形成真空，空气即由此管吸入，虹吸受到破坏。通气管的断面积，一般为出水管断面积的5～8%。

5、确保管路的密封性

进出水管路要求严格的密封，若正值吸水的进水管路进气，会增加管路损失管路效率。若空气从进水管进入水泵，会使水泵效率大幅度下降，甚至引起水泵的汽蚀。

（五）提高进出水池效率

进出水池效率为泵站扬程与装置扬程之比的百分数。泵站进出水池的水流条件，不仅关系到进出水池效率的高低，且会影响到泵站效率。因进水条件不良，对水泵运行效率有一定的影响，这在小型立式抽水装置中尤为显著。为了提高进出水池的效率，改造时可采取如下措施：

1、改造不合理的进出水池形状和尺寸

对已建成的泵站，如前池、进出水池的形状、尺寸设计不当，导致池内发生旋涡、回流等情况。对水泵的运行造成不良影响，对于多受地形等因素影响而建成的侧向进水池，在运行中，前池水流在进水池口门外改变方向，在进水池对面角上产生回流及死水区，隔墩首部也产生局部回流，进水池中水流成访问团绕水泵顺（逆）时针旋转流动，在任何部位流速分布无法均匀。在前池低水位运行时，进水池中还会出现时隐时现的表面漩涡。前池中流态还随开机台数的增加而恶化。开机台数也随抽引流量多少对水泵运行工况有影响。当各台水泵单独运行前，位于前池首端水泵的装置效率比末端的要高，随着开机台数的增加，各台水泵的效率都下降，首端水泵下降幅度大，末端水泵下降幅度小。这时可通过增设导流墙和设底坎来消除不良影响。一般底坎高度以0.3至0.375为佳（为前池水深）。对于正向进水前池如扩散角过大，可延长前池长度或将前池改为折线形、曲线形。如进水池设计不合理，在进水口周围产生环流、进气漩涡或涡带，可采取消除漩涡的措施。消除水面漩涡可加盖板或盖箱，消除附底波渦可在池底设导水锥；消除附壁漩涡可在进水口至后墙间设隔板等。

2、设置导流设施

为改善进出水流态，减少水力损失，可根据具体情况，设置必要的导流设施。例如侧向进水前池，可在池中设置导流墩等改善流态。

3、及时清除进水池的污物

进水池的杂草等漂浮物吸入泵体后，会使水泵效率下降，甚至叶片被击碎。设置拦污栅井及时清污，使进水畅通，可提高泵站效率。泵站进水池前一个都设拦污栅，以防止杂草、杂物进入水泵，确保水泵的安全运行。清除水草杂物有人工和机械自动清除两种方法，大中型泵站应采用机械清污，小型泵站一般用人工清污。

进水池中的淤泥，会使进水流态发生变化，影响泵的效率。及时清淤，使水流畅通，流态均匀，可提高泵站效率。

4、保证淹没深度

为防止发生有害的漩涡，应保证进水池中水泵吸水管口的最小淹没深度。如进水池底板高程过高，造成水泵叶轮淹没深度不够，可采取降低进水池底板高程，同时降低水泵安装高程的措施改善进水条件。

上述五个部分的效率，是相互影响相互制约的。采取单项技术措施，可使某一部分效率提高，但不能保证其它部分的效率都能提高。泵站技术改造须全面考虑，综合改造，不能单靠某一部分提高，而忽视对其它方面的影响。如提高了水泵的效率，增大了水泵的出水量，忽视了合适的管路配套，会使管路效率明显下降，泵站效率仍提高不多；又如间接传动改为直接传动可降低传动损失，往往可能使水泵扬程和实际要求的扬程不符，降低水泵的效率及管路效率，提高的效率低偿不了降低的损失；为使电动机负载率增加来提高电动机效率，用提高水泵转速的做法，则提高的电动机的效率并往往不足抵偿其它效率的降低等，必须通过测试和分析，摸清问题的症结所在。因站制宜地制定出切实可行的技术改造措施和方案。根据不同情况采取不同措施使改造后的泵站效率达到最优水平。

三、泵站设备的更新改造

水泵长期运行，使零部件磨损，或由于质量低劣、泵型陈旧等原因，导致工程效益衰减，能耗增大，供排水成本提高。因此，对现有设备进行更新改造，是迫切需要解决的问题。

设备更新要根据其使用年限、技术状态和经济效益等综合考虑。例如新泵年节约的电（油）费用能在3～5年内抵偿更新的总费用（包括新泵投资、运输、安装及上是泵的拆除等费用），则更新设备是可行的。对于因粗制滥造、质量低劣的设备，经测试证明其技术状态很差，要通过修理来改善性能耗资较大，经济上是不合理的，应当更新。对于性能下降，但经修复可使用的设备，可修中有改或更新个别零部件。

更新的设备，要尽量选用国家最新标准中的产品。要根据改造站的实际情况，选用性能指标较好或重新设计的优质产品，去更新陈旧落后的老设备，并使其改造站的配套合理，多年平均的泵站效率提高。

四、搞好灌區节水工作

提高了泵站效率，降低了能源单耗，为泵站配套的供排水区也要进行改造，并开展节水工作。改造站所在的供排水区要全面规划，提高渠系及其建筑物的配套水平。因地制宜地采取有效的防渗防漏措施，提高渠系水利用率。

1、工程措施

因地制宜地采取各种形式的防渗措施，是提高渠系水利用率的重要手段。据实测资料统计，新砌渠道的平均渗漏率约为不衬砌渠道的1/4。初砌良好的渠道，其渗漏损失小于30。目前我国各地都很重视渠道防渗，并做了大量的防渗工程，已取得了很好的经济效果，但还应加强渠系建筑物的配套，做到分水有闸，量水有堰，最大限度地减少供排水的损失和浪费。

2、管理措施

在供排水区工程设施确定后，管理措施是不得当，对管好用好供排水有直接影响。在供排水管理中，要适时适量地供排水，恰当掌握渠道的输水流量、行水时间、供排水制度、供排水方法等以提高供排水的利用率。

五、效益

1：社会效益

通过泵站改造、百步镇提高了灌溉和排洪能力，村镇农田的灌溉标准得到提高。每年的汛期排涝也有了保障，人们的思想情绪有了稳定，社会的安定有了保证。促进了高标准的效益工程、生态工程、景观工程和民心工程。

2经济效益

百步镇今年共改造水泵164台、明渠衬556公里、调节皮带轮159只、分节制闸1069套，培训泵站技术人员86人。

通过节能泵改、使泵站效率从原来的16%上升到54%，每亩节电35度，按每度0.52元计算，每亩节能小计18.2元。百步镇粮食种植面积46000亩计算，全镇每年增效83.72万元。