川南丘陵地区中小型电力提灌站集成潜水泵的推广应用

马 强,符 刚,钟明富

(四川省自贡市农牧业局农机管理站，四川 自贡 643000)

川南丘陵地区中小型电力提灌站集成潜水泵的推广应用

马 强,符 刚,钟明富

(四川省自贡市农牧业局农机管理站，四川 自贡 643000)

本文简要阐述了我国西南丘陵河流等区域提灌站修建和改造的必要性，以常规型卧式离心水泵为核心建造的提灌站在安全性、适用性、方案规划等方面存在缺陷限制了提灌站的大面积建设，提出以潜水泵为动力的结构集成型提灌站的组成结构和工作原理。并根据2种类型提灌站实际建设成本，控制性能等方面比较说明结构集成型提灌站是今后提灌站推广的可靠应用方向，能在现代农业的建设中发挥成效。

水泵；地面泵；潜水泵；集成

川南丘陵地区海拔一般在250～600m之间，丘谷高差50～200m，多呈阶梯状分布，河流分布在低海拔区域，河岸倾角10°～60°不等，较少有适宜修建提灌站的浅滩。区域水资源丰富，土地肥沃，可种植水稻、油菜、玉米等农作物，是重要的油料和粮食产地。中小型电力提灌站作为农村基础设施，在保障农村居民生产生活用水、强化农村对灾害天气的抗性、发展规模型畜牧和养殖业等有重要作用。上世纪60年代至今，我国大力发展水利基础设施建设，由于技术和资金的限制，泵房、水泵和电机的安装和修建，在满足使用性能的前提条件下依山而建。大部分采用卧式清水离心泵，以最匹配地形和节约成本的方式修建，由于有专人看管，较少考虑使用、维护成本和安全装置，存在一定的缺陷。而这种电力提灌站在长达20～30年的使用过程中，超过了15～20年的使用期限[1],却保障了农村产业的发展和广大农户的生活用水。已建的卧式地面泵提灌站大部分存在以下问题。

(1)部分提灌设备修建时间久，已经老化；且由于修建时资金缺乏、技术不成熟，电机和水泵的布局不太合理，配套使用的电器设备裸露，安全隐患突出[2]。

(2)随着农村经济的发展、人口老龄化和农村劳动力流失严重，提灌设备较少有专人管理，有专人看管的提灌站也缺乏资金进行日常维护。同时农村产业不断升级转型，高海拔坡地的开发利用，用水需求和面积的扩大，设备性能不能满足实际使用需求，水泵功率出现不匹配情况[3]。

(3)随着农业技术的逐渐普及，将劳动密集型、效率低、生产落后的旧农业模式转变为简约、高效、安全、环保的新型模式是今后农业的发展趋势。卧式提灌站占地面积广，必须配备泵房，且提灌站多修建在人群居住地，在使用和防盗安全上不能有效保障[4]。

(4)卧式离心泵对地理条件的适应性较差，不能有效的应对洪水。使用成本高，需要单独修建支架用于电机的起吊，以防止洪水的淹没。同时受地理条件制约明显，存在部分缺水区域无法修建提灌站或修建成本过高的可能。

兴建具有现代科技特色的提灌设备，发展现代农业，逐步整改、维护和替换旧的提灌站十分必要。

1 常规型地面泵提灌站

1.1 组成结构

常规型卧式离心泵在提灌站中的应用适用于池塘与池塘之间、池塘与农作物田土之间水体的搬运。但由于技术和使用、维护等原因，在过去的30年间，川南丘陵地区的河流、水库等水位受环境影响变化大的提水区域，较多的应用到常规性水泵进行提水。根据提水的需求(流量和扬程)，常见的清水离心泵有IS型泵系单级单吸离心泵、S型单级双吸离心泵、D型多级离心泵，所有常规泵在应用中多为卧式安装。包括进水部分、动力部分、控制部分、泵房和出水部分。进水部分由弯头、法兰、进水管道、支墩和带有滤网的底阀组成；底阀深入水下，低于最低水位500mm左右，确保在排灌季水泵能正常提水，较大杂物不被吸入，一般不考虑进水吸程。动力部分由电力和水泵组成，与进水管道相连，在管道尺寸与水泵进水口不匹配时，要在连接前段安装排气阀；动力装置是提灌站核心部分，要严格依照灌溉需求，选择合适机型。控制部分由闸阀、多功能控制阀(止回阀)、配电箱和控制柜组成，主要起到保护水泵电机、控制提水的作用。泵房内挂提灌站使用安全细则，同时保护水泵电机运行和使用安全。出水部分与多功能控制阀或止回阀连接，由出水钢管、PE管、法兰、镇墩等组成，可将水体经水泵直接排出或排入蓄水、渠道等引水设施，可实现较远距离输送。

1.2 性能介绍

常规型水泵修建在泵房内，安装方便，后续的检修、维护也极易操作。但水泵与电机通过联轴器直接相连，在提灌站使用过程中存在一定安全隐患，需要动力装置合理布局和架设保护装置，占地面积较大。西南丘陵河流和水库洪水位、正常水位和枯水位等水位变化较大的区域提灌站在修建过程中，需要在近水源地带有较开阔、平坦，且足够大的地方安置泵房，同时需要修建吊脚楼、滑轨或机台，对地理位置要求高。农村灌水面积的扩大，建设适应性更强的提灌站很有必要。同时随着农村劳动力的转移、洪水的不定期来临，也进一步凸显常规性水泵在日常排灌使用过程中的缺陷。

2 结构集成型提灌站

考虑到常规型卧式提灌站在实际应用中的缺陷，潜水泵的应用让提灌站的建设从结构和工作原理有了较大的突破。结构集成型提灌站是通过另一种提水形式优化整体结构，以整体装成、适应性强为思路指导设计的。整个提灌站的建成包括5个部分，分别是进水部分、工作集成部分、泵房、控制部分和出水部分组成。集成型提灌站由于吸水原理的差异，进水管设置在罐体顶端，需要在进水管底部连接底阀，防止提灌站停转时水管内水体下漏，而影响下次启动，进水部分结构与常规型相近。集成潜水泵是将水泵和进水罐体集成在一起，顶端安装进水和排气阀，进水口位于罐体上端，顶部有法兰与出水管连接。工作部分为集成罐体和连接输送管道组成；集成潜水泵采用真空吸水的工作原理，水泵在启动前应注水至进水管底端高度，水泵运转一段时间，随着罐体内部水位的降低，形成负压，引导水源水流入罐体使水泵能连续供水作业。集成型提灌站将整个动力和蓄水部分集成在一起，安装更加便利，对环境的适应能力更强。动力集成装置为真空提水，密闭性能良好，由于启动需求，顶端设置进水和排气阀，需要考虑吸水扬程，集成罐体一般距水面高度1000～3000mm。控制部分及泵房克服了常规型水泵的缺陷，可以远离水源修建，其余部分结构无太大优化。

3 性能比较

3.1 经济性

提灌站为农村基础设施，建设具有普遍性，建设的成本是衡量提灌站方案的重要指标之一。以川南自贡市为例，河流和水库区域的提水提灌站有将近800台。大部分提灌站设施随着农村现状及自身的老化等情况亟待维护改建。同样流量和功率的提灌站，在建设成本上极大的差异，以集成潜水泵为动力核心的提灌站，修建成本明显较低。一台37kW的流量为160m3的水泵，常规型水泵的提灌站修建成本为7～8万元，而潜水泵提灌站的修建成本约为4.5万元，平均没做提灌站可节约2～3万元成本。同时，常规型提灌站在水位落差大的河流和水库周边，需要时刻注意洪水位，一般需配备吊角楼，一座高度为6000mm的吊角楼成本约为5万元，且农村劳动力转移严重、河流涨水的不确定性严重制约了常规型水泵的发展。建设成本更低，安全性能更加优异的结构集成提灌站很有必要。

3.2 可控性

现代农业的发展需要控制性能更优异的提灌站提供水源，目前结构集成型提灌站采用电接点压力控制表自动检测并控制水泵运转，精度高。具体原理是电接点压力控制表安装在闸阀前、罐体后，用于监测连接段管体压力，当提灌站进水管堵塞或水位下降到无法吸水的程度时，没有水体在钢管流动，压力为0，电接点压力表自动断开电压，保护潜水泵不会因为空转发热而烧机。由于集成提灌站工作原理的差异，钢管为真空结构，而常规型提灌站不具备该结构，而不适用这种控制方式，控制性能较差。推广并应用带有点接点压力控制装置的集成提灌站是发展自动控制、远程控制农业的实用方式。

3.3 适应性

结构集成型提灌站是以集成罐体实现整体安装的，在地形适应方面，不受河滩或水库沿岸倾角过大的限制，基本可以认定为在水源附近任意地点固定即可，甚至在水源不太湍急的区域可以置于水中，确保提灌站不因吸水扬程而出现故障；泵房的修建可以依据地势和电源情况选择远离水源区域修建，目前川南自贡市以集成结构修建的提灌站最远达到400余m。而相应的常规型提灌站在适应程度上受到极大限制，丘陵水源附近不易找到适合修建的位置，导致修建成本远高于预算。适应能力的强弱是推广提灌站基础，结构集成型提灌站具备该种条件。

4 发展方向与结语

提灌站的修建对于农业生产起到了巨大的推动作用，是保障农业生产和农民生活用水的重要农村基础设施。随着离心泵技术的进步，今后提灌站的修建形式、安装便利程度、单位时间灌溉效率将有极大改观。提灌站的修建，朝着更简洁、高效、易管理等方向发展；离心泵并联技术的应用[5]，可以提高电力提灌站的综合效益，使用更灵活；地面泵的技术升级，让提灌站输出的流量和扬程更大、更高，提灌站的修建和管理变得可控；真空集成潜水泵技术的运用，提灌站的修建不再因依据地势而没有统一的修建标准，更集约、更安全的提灌站修建成为可能。现代农业发展需要的提灌站应该更加智能、更易管理控制、较少人为参与、应对环境变化抵抗能力强、改造环境轻，能形成统一的建设标准，具备标准化、规范化的修建模式，形成可控的灌溉网络，方便今后的规模化农业发展。集约程度高的潜水提灌站是推动现代农业发展，可作为今后长期研究的重要方向之一。

[1]侯流川.宜宾市提灌站建设的浅思[J].农业与技术,2012,32(05):32.

[2]李玉英.大力改造农村提灌站之我见[J].当代农机,2012(03):72-74.

[3]曾日良.机电排灌站的技术改造及管理初探[J].机电信息,2015(36):162-163.

[4]苏卓凡.谈机电排灌站技术改造措施[J].科技资讯,2010(12):53.

[5]廖功磊,刘长树,赖加力,等.离心泵并联技术在电力提灌站建设中的应用[J].四川农机,2008(06):33-35,38.