小型電力排灌泵站節(jié)能措施分析

聶志平 潘建國(guó)

（江蘇省江陰市利港水利農(nóng)機(jī)管理服務(wù)站，江蘇 江陰 214444）

節(jié)能措施隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村電氣化建設(shè)日益完善，特別是電力排灌泵站的發(fā)展。目前，我國(guó)農(nóng)村電力排灌泵站的運(yùn)行效率偏低，電能消耗比較大，增加電力排灌本質(zhì)的運(yùn)行成本。本文針對(duì)農(nóng)村電力排灌泵站的節(jié)能問(wèn)題進(jìn)行討論，找出降低泵站能耗的措施，減少農(nóng)民群眾的負(fù)擔(dān)。

1 對(duì)泵站進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

農(nóng)村電力排灌泵站容積小、數(shù)量少，單機(jī)容量在100千瓦以下，主要采用低壓異步電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)由專屬配電器供電。依據(jù)小型電力排灌站的實(shí)際情況，從技能角度出發(fā)對(duì)泵站進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)：

1.1 按照水泵的設(shè)計(jì)流量（Q）和設(shè)計(jì)揚(yáng)程（H）選擇水泵

水泵選型的主要依據(jù)是設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程，并在此基礎(chǔ)上考慮水泵富余量，防止水泵出水量和揚(yáng)程出現(xiàn)問(wèn)題。水泵富余揚(yáng)程應(yīng)該適度，不能過(guò)大，也不應(yīng)該過(guò)小。水泵揚(yáng)程過(guò)高，在實(shí)際過(guò)程中富余揚(yáng)程幾乎沒(méi)有用處。富余揚(yáng)程過(guò)高對(duì)電機(jī)容量的要求比較高，增加了泵站的前期投入，也增加了泵站的能耗，不利于泵站的節(jié)能。選擇適當(dāng)?shù)乃茫瑴y(cè)試水泵樣本的性能，主要包括運(yùn)行效率、出水量和揚(yáng)程。一旦出水量、揚(yáng)程和效率符合標(biāo)準(zhǔn)，就可以選定該水泵，否則需要重新選擇水泵。

1.2 管路布置依據(jù)水泵站所處的位置，設(shè)計(jì)出合理的分布路線圖，減少?gòu)濐^和彎管的使用數(shù)量。在適當(dāng)?shù)臈l件下，取消“三閥”設(shè)計(jì)方案

1.3 求出水泵運(yùn)行所需的軸功率

水泵配套電機(jī)不僅要滿足轉(zhuǎn)速和軸率的要求，還要滿足其他方面的要求。電機(jī)額定速度與水泵額定轉(zhuǎn)速要同步，而且電機(jī)額定功率必須符合可變耗損和不變耗損相等的條件。這一時(shí)候電機(jī)運(yùn)行的總能耗最低，電機(jī)使用效率最高。小型異步電動(dòng)機(jī)功率在0.85左右時(shí)候?qū)儆谧罴沿?fù)載率，所以配套電機(jī)額定功率N電=N軸/負(fù)載率×（水泵與電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)效率）=1.18N軸（/水泵與電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)效率）(公式1)電動(dòng)機(jī)額定功率依據(jù)公式1，不能過(guò)大，否則會(huì)導(dǎo)致負(fù)載功率下降，增加電動(dòng)機(jī)購(gòu)置費(fèi)用，增加電動(dòng)機(jī)總能耗，不利于農(nóng)村電力排灌站經(jīng)濟(jì)成本的降低。電動(dòng)機(jī)額定容量過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致水泵出水量不足，電動(dòng)機(jī)過(guò)載，損壞電動(dòng)機(jī)設(shè)備，影響泵站電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性。

2 進(jìn)行技術(shù)改造

農(nóng)村電力排灌站不合理的部分需要改造，提高泵站的運(yùn)行效率。

2.1 改造不合理管線

針對(duì)農(nóng)村電力排灌泵站不合理的管線進(jìn)行告知，按照前文所說(shuō)的布線原則進(jìn)行改正，實(shí)現(xiàn)線路的優(yōu)化布置。

2.2 比較實(shí)際軸功率與電機(jī)額定功率

電機(jī)額定率大于0.65，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行改造；電機(jī)額定功率小于0.45，必須進(jìn)行改造。

2.2.1 更換電動(dòng)機(jī)在電力排灌泵站允許的情況下，更換電動(dòng)機(jī)，并將替換的電動(dòng)機(jī)另作他用，避免電機(jī)浪費(fèi)。泵站重新選擇適合的電動(dòng)機(jī)，降低泵站的運(yùn)行成本

2.2.2 在排灌泵站允許的情況下，提高陳舊電機(jī)利用率

泵站將替換下來(lái)的陳舊電機(jī)改造成單機(jī)運(yùn)行方式，降低電機(jī)的實(shí)際能力消耗。異步電機(jī)在低負(fù)載的情況下，定子電流中的負(fù)荷電流很小，使得電機(jī)功率降低，能耗增加，運(yùn)行效率下降。然而，定子繞組電機(jī)運(yùn)行方式，將△聯(lián)結(jié)改為Y聯(lián)結(jié)，可以降低電機(jī)承載電壓，即（由380v降為220v)。由此可知，電機(jī)定子繞組改為Y聯(lián)結(jié)后，雖然有功負(fù)荷不變，但運(yùn)行功率提高。另外，電機(jī)定子繞組改為Y聯(lián)結(jié)后，減少了電機(jī)的磁通量，進(jìn)而減少電機(jī)的鐵損耗。電機(jī)負(fù)荷時(shí)，鐵損耗隨著電流而增加，使得在空載的時(shí)候，降低鐵損耗，并保持電機(jī)總損耗與接線一致。

2.2.3 可行性論證改變電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式可以達(dá)到降損的目的，但也帶來(lái)一些負(fù)面因素。因此，必須對(duì)改變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式的可行性進(jìn)行論證，并作出最后的決定,在電動(dòng)機(jī)改變接線之后，其最大轉(zhuǎn)矩隨之下降，大約下降到原來(lái)的1/3。泵站的電機(jī)組為了保持穩(wěn)定、可靠，電機(jī)組原來(lái)的最大轉(zhuǎn)矩M的1/3必須大于水泵所需的最大負(fù)荷轉(zhuǎn)矩

從安全性方面考慮，為了保證電電機(jī)輸出最大轉(zhuǎn)矩滿足要求，改變接線的電機(jī)在電壓下降的情況下大于水泵最大轉(zhuǎn)矩的1.35倍。

在電機(jī)線路改變以后，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩恢為原來(lái)的1/3，必須對(duì)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)整，使其符合配套水泵的啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。

電動(dòng)機(jī)改變接線受發(fā)熱狀況的影響。電機(jī)改變接線之后，散熱條件未發(fā)生改變，所以其散熱狀態(tài)取決于總損耗與改變前總損耗的差別。據(jù)權(quán)威材料介紹：電機(jī)改變線路祝好，其實(shí)際負(fù)載率限定在0.5以內(nèi)，電機(jī)總運(yùn)行能耗不超過(guò)改變線路遷的總損耗。簡(jiǎn)單地說(shuō)，電機(jī)發(fā)熱情況不會(huì)低于接線前的發(fā)熱情況，為發(fā)電機(jī)工作提供良好的散熱條件。

上述三點(diǎn)必須同時(shí)滿足，否則不能進(jìn)行定子繞組接線方式。

3 采用無(wú)功補(bǔ)償

隨機(jī)補(bǔ)償是將補(bǔ)償電容器直接并接，在主控制開關(guān)和定子繞組之間引出電源線，隨著電機(jī)的使用而投入。[2]無(wú)功補(bǔ)償是農(nóng)村電機(jī)排灌站節(jié)能比較好的辦法。電機(jī)容量C可以由以下求得：C=31/2UIK公式中V代表電動(dòng)機(jī)額定電壓；I代表電動(dòng)機(jī)空載電流；K代表計(jì)算系數(shù)（K值一般為0.94-0.96）在銘牌上一般不對(duì)空載電流進(jìn)行標(biāo)注，而是進(jìn)行實(shí)際測(cè)算獲得。實(shí)際測(cè)算中將水泵和電機(jī)進(jìn)行分離，采用鉗形電流表對(duì)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)量，分別進(jìn)行3-5次測(cè)量，計(jì)算出平均測(cè)量結(jié)果。實(shí)際測(cè)不可以實(shí)施的話，可以采用經(jīng)驗(yàn)測(cè)量公式。經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：公式中的I e代表額定電流；為電動(dòng)機(jī)的額定負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)值。同時(shí)，可以為農(nóng)村排灌站配備專業(yè)的變壓器，保證電動(dòng)機(jī)的額定電壓。農(nóng)村排灌站增設(shè)1-2組，排灌站總?cè)萘繛樽儔浩黝~定容量的1/5，以此對(duì)排灌站的電機(jī)進(jìn)行高壓無(wú)功補(bǔ)償。

[1]樊志敏,趙玉林.中小型電力泵站技術(shù)改造方案的研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2007,(03).

[2]張文淵.小型電力排灌泵站降損節(jié)能措施[J].農(nóng)村裝備與技術(shù)，2003，1）：21-22.

[3]張華生.水泵節(jié)能技術(shù)與效果[J].上海節(jié)能.2004,(01).