探析大型泵站主电机选型的优化

李恒陞

宁夏水利厅固海扬水管理处 宁夏 中卫 755100

新中国成立以来，我国的农业一直都处于稳定发展的状态。作为一个农业大国，我国农业生产所受到的主要影响是水旱灾害。伴随着社会经济的发展，人们对生态环境已经造成了破坏，各种资源的数量都在逐步减少，但社会进步所需要的资源越来越多，因此对任何资源都应当合理利用，尤其是水资源。现如今，我国的水利事业发展迅速，这使得科学建设相关的大型泵站变得越来越重要，而在大型泵站中，主电机的选型优化是保证泵站能够持续顺利运行的基础，应该引起相关研究人员的高度重视。

1 大型泵站主电机的选型条件

现有的大型泵站主电机可分为同步电动机和异步电动机，对于主电机类型的选择，通常是从主电机的工作性能、运行效率、启动的规范要求、二次接线流程、投资维修等方面来进行综合考虑。其具体表现为:

主机的工作性能是否达到水泵工作的要求。一般情况下，大型泵站所使用的水泵分别为离心泵、混流泵、轴流泵，其起动转矩较小，通常比额定转矩的30%更低，再加上扬程、流量的局限，使得水泵工作负荷一直处于平稳的状态，如果没有特殊情况发生，就不必做大范围的调整。这就证明水泵在正常工作的情况下，基本不会受主机工作性能的影响。

电机运行效率是否稳定可靠。相较于同步电机而言，异步电机的运行效率更高、价格较为实惠、结构比较简单。目前现存拖动水泵所使用的大容量异步电机主要有绕线型异步电机和鼠笼型异步电机两种，这两种电机都是属于交流电机，是定子绕组形成旋转磁场，转子绕组形成感应电流的磁场，两类磁场相互配合、相互作用，生成了电磁转矩，从而促使转子旋转进行交流。而同步电机在运行过程中，其转子需要直流励磁进行驱动，并且还需要电刷装置将直流励磁电流引入，同时配置硅整流励磁装置来供应直流电源。由此可以看出，同步电机结构复杂，价格高，维护等相应资金投入多，运行缺乏可靠性。

启动相关的规范和要求。异步电机和同步电机启动要求的差异性较大，主要表现为启动异步电机可以使用降压启动法，或者在启动设备的帮助下启动，甚至可以直接启动，其启动要求较为简便。而同步电机需要运用特殊技术来进行启动，现阶段使用最多的是异步启动法，其含义就是转子在同步电机的同步转速达到95%时将直流励磁电源和励磁绕组接通，但必须准确掌握直流励磁的接通时间，避免启动困难或者直接失败等故障的发生。

2 主电机需要优化的范围

目前主电机需要优化的范围要重点考虑到泵站的河道输水所消耗的能量、输变电消耗的能源以及预定投入规模这三个方面具体方面，从而选择合适的泵站主电机。其中河道输水所消耗的能量包含了泵站建设的成本投入、主电机输变电所耗费的材料和能量以及河道输水可能消耗的其他资源；输变电消耗的能源主要体现在泵站完成较大规模水利工程的过程中，通过相应的变电所将需要的电能用专属输电线路传送至泵站主变压器，再经由主变压器转换，从而完成泵站主电机及其辅助设备所需电能的供应；预定投入规模需要结合建设泵站的实际情况，同时考虑工作效率的要求，在有限资金投入的情况下选择合适的主电机。

3 同步电机与异步电机混装的优点以及其在经济上的对比分析

3.1 同步电机与异步电机混装的优点 根据同步电机和异步电机运行的特点来看，若将两种电机进行混装，其会表现出一些优势。首先可以减少全使用同步电机所需的励磁变压器、可控硅励磁装置等励磁系统设备的投资，其次可以自动降低输电线路所消耗的功率和电压，这是由于同步电机和异步电机同时运行时，其无功功率能够互相补偿。这也在一定程度上减少了全部使用异步电机所需要的无功功率补偿装置的数量，从而节约了成本。

3.2 同步电机与异步电机在经济上的对比 从投资方面来看，通常情况下同步电机的价格比异步电机高，但针对容量大转速低的电机，同步电机的价格会低于异步电机的价格。而从过去的实际案例可以明显看出同步电机与异步电机混装的优势，即在装设方案合理的情况下，混装的一次性投资费用比全部装同步电机或者异步电机的费用都要低。

从运行的费用方面来看，由于泵站运行费用的主要来源是电能损耗，因此主要观察的是输出功率和转速条件。在输出功率相同且转速条件一致的情况下，异步电机的工作效率要稍微低于同步电机工作效率。但科学技术的进步带动着电机制造业的发展，在进行电机设计时，可使用CAD对其进行优化，同时采用新工艺和材料，以此来加强电机各方面的性能。目前如YLB、YL系列高效高质的异步电机即使在低速运转的情况下，其工作效率也能与同步电机逐渐吻合。此外，由于大型泵站每年实际运行时间有限，其运行费用一般不会受效率差异的影响。

从维修费用方面来看，在大型泵站全部使用同步电机的情况下，其日常维护相对复杂，维修工作量以及费用都大于异步电机，但如果同步电机和异步电机混装，就可以有效减少相应维修费用。

4 结束语

综上所述，关于大型泵站主电机选型的优化，要综合考虑其经济性和技术性。目前最好的策略就是将同步电机和异步电机进行混装，其对于节省泵站投资、提高泵站运行效率等有着非常重要的促进作用。并且在此基础上，不断研究创新优化措施，积极引入先进技术，从而让大型泵站主电机的选型有更多可以选择的优良方案。