節(jié)能技術(shù)在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、<p>　　節(jié)能技術(shù)在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：隨著我國(guó)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)水利工程的建設(shè)也在飛速發(fā)展，各種先進(jìn)、新型技術(shù)在水利工程中得到廣泛應(yīng)用。節(jié)能技術(shù)是當(dāng)前較為先進(jìn)、新型的技術(shù)，并在水利工程的設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。本文通過工程功能、供電方案、設(shè)備選擇等方面敘述水利工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)行費(fèi)用的重要措施，從而以最大的可能利用其自排功能來滿足排澇和調(diào)水的要求。 &

2、lt;/p><p>　　關(guān)鍵詞：節(jié)能技術(shù)；水利工程；設(shè)計(jì)方法 </p><p>　　中圖分類號(hào)： TE08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　引言： </b></p><p>　　當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，水利建設(shè)項(xiàng)目如火如荼的進(jìn)行。目前大多數(shù)水利工程建設(shè)項(xiàng)目已經(jīng)從單純的農(nóng)田水利向現(xiàn)代化大城市要求的防洪抗災(zāi)、合理利用

3、水資源和改善水環(huán)境等綜合性功能方向發(fā)展, 如何達(dá)到節(jié)能的要求, 是水利工程設(shè)計(jì)者迫切需要解決的工程課題。 </p><p>　　1.水利工程的節(jié)能分析 </p><p>　　1.1最大限度提高水利工程的自排能力 </p><p>　　水利工程的自排能力主要取決于水系的布置和節(jié)制閘、河道的結(jié)構(gòu)特征, 懷集縣的河道屬典型的山區(qū)河流,經(jīng)過多年建設(shè)已形成河網(wǎng)水系,水系優(yōu)化布

4、置, 經(jīng)過綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后,選擇節(jié)制閘合理的孔寬和河道斷面位置,可以達(dá)到只建節(jié)制閘，少建泵站, 并利用閘前閘后的水位差,通過啟閉閘門,用自排的方式達(dá)到排澇和調(diào)水的要求。 </p><p>　　1.2合理規(guī)劃,綜合考慮區(qū)域排水模式 </p><p>　　在設(shè)計(jì)區(qū)域排水水系時(shí),排水系統(tǒng)一般都分一級(jí)排水和二級(jí)排水,先將整個(gè)區(qū)域分成幾塊,每一塊需要排出的水集中到一級(jí)泵站,啟動(dòng)一級(jí)泵站的水泵將水排

5、至二級(jí)排水河道里,再由二級(jí)排水河道里的出口泵閘將水排到區(qū)域外。在排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),優(yōu)化水系的布置和合理選擇二級(jí)排水水位,利用地面和河道水位的高差,使一級(jí)排水就近直接排入二級(jí)排水河道,可取消或減少一級(jí)排水泵站,這種排水模式會(huì)使二級(jí)排水泵站動(dòng)力和運(yùn)行時(shí)間有所增加,由于二級(jí)排水的河道有蓄水的功能,因此二級(jí)排水泵站增加的動(dòng)力遠(yuǎn)小于區(qū)域內(nèi)一級(jí)排水泵站動(dòng)力總和,節(jié)能效果顯著。 </p><p>　　1.3應(yīng)用信息技術(shù),進(jìn)行合理

6、科學(xué)地調(diào)度 </p><p>　　經(jīng)過多年的建設(shè),懷集縣水系內(nèi)已經(jīng)建成了大量水利工程,如何根據(jù)氣象和地理?xiàng)l件對(duì)這些水利工程進(jìn)行高效調(diào)度,提高綜合防汛和調(diào)水能力,減少?gòu)?qiáng)排時(shí)間，以達(dá)到節(jié)能的目的,是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題。 依靠傳統(tǒng)人工調(diào)度的方式是無法解決這個(gè)難題的,只有應(yīng)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)才能滿足上述要求。懷集縣新建的防汛和水資源管理實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)是新時(shí)期區(qū)域水利工程信息化調(diào)度、控制的中樞,以現(xiàn)代集散控制和網(wǎng)絡(luò)技

7、術(shù)實(shí)現(xiàn)全縣水利設(shè)施的實(shí)時(shí)控制、統(tǒng)一調(diào)度、集中管理,達(dá)到優(yōu)化運(yùn)行結(jié)構(gòu)、提高反應(yīng)速度、降低運(yùn)行成本的目的,更重要的是提高了區(qū)域防洪、排澇及抗災(zāi)能力, 實(shí)現(xiàn)了水利工程的低能耗、高效益。 </p><p>　　2.水利工程供電方案的節(jié)能設(shè)計(jì)分析 </p><p>　　2.1優(yōu)先選用10kV主水泵電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的供電方案 </p><p>　　水利泵站的主水泵電動(dòng)機(jī)容量都

8、比較大,從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)綜合考慮,新水利規(guī)范要求容量大于250kW電動(dòng)機(jī)應(yīng)選用高壓電動(dòng)機(jī)。以前，這類電動(dòng)機(jī)一直選用電壓等級(jí)為6kV的電動(dòng)機(jī),我國(guó)供電電網(wǎng)的電壓是10kV,所以必須設(shè)置10-6kV降壓變壓器。為滿足大型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的壓降要求,降壓變壓器的容量應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的容量之和。以白沙仔排澇站工程為例,該泵站安裝4臺(tái)630kW大型異步電動(dòng)機(jī),總?cè)萘繛?520kW,如采用6kV電動(dòng)機(jī),經(jīng)計(jì)算降壓變壓器的容量為3150kW,不但日常運(yùn)行時(shí)變壓器

9、的損耗比較大,耗能多,而且大大增加了供電貼費(fèi)、高壓配電設(shè)備等工程費(fèi)用。近年來，隨著我國(guó)電機(jī)制造水平的提高, 10kV電動(dòng)機(jī)逐漸被推廣使用。由于10kV 電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí), 電機(jī)啟動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)的沖擊比較大, 供電部門對(duì)10kV電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行持非常慎重的態(tài)度。隨著地區(qū)電網(wǎng)容量的不斷增大,這種影響越來越小,只要配置合理, 經(jīng)計(jì)算啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊可以控制在供電部門允許的范圍內(nèi)。在取得了供電部門的支持后, 在泵站設(shè)計(jì)中, 對(duì)350-63

10、0kW 電動(dòng)機(jī),優(yōu)先選用10kV電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的供電方案, 既節(jié)約了供電貼費(fèi)、降壓變壓器</p><p>　　2.2合理配置站用變壓器 </p><p>　　在泵閘設(shè)計(jì)過程中,如電機(jī)容量在250kW以下時(shí),為了節(jié)省工程投資和今后運(yùn)行管理的方便,都選用380V電動(dòng)機(jī)。由于泵閘電動(dòng)機(jī)用電量較大, 必須設(shè)置專用的10-0.4kV 降壓變壓器給電動(dòng)機(jī)供電,通常泵站的站用電也由該變壓器供給。水利

11、工程的排水泵站, 除在災(zāi)害性天氣時(shí)啟動(dòng)水泵排水外,年運(yùn)行小時(shí)數(shù)相對(duì)較少,通常在250h 以下,而站用電每天都要供電。如用主變壓器來給站用電供電顯然是不合理的,所以在設(shè)計(jì)這類泵站的供電方案時(shí)另配站用變壓器,平時(shí)主變壓器不投入運(yùn)行,由站用變壓器給站用電供電。雖然工程投資有所增加,但避免大電機(jī)啟動(dòng)和停止運(yùn)行時(shí)的沖擊,提高了供電的可靠性,還可節(jié)約大量的能源。 </p><p>　　2.3采用就地補(bǔ)償新技術(shù) </p&

12、gt;<p>　　當(dāng)前很多水利工程建設(shè)地區(qū)，對(duì)水利工程的泵站因?yàn)榈乩憝h(huán)境的原因,大都選用低揚(yáng)程、大流量的水泵,與水泵配套的大部分是低轉(zhuǎn)速大型異步電動(dòng)機(jī),這種電動(dòng)機(jī)功率因素比較低,一般在0.6左右,按供電部門的要求,必須進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償,將功率因素提高到0.9以上。習(xí)慣的做法是采用集中補(bǔ)償, 如果在高壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償,通?？咳斯ね肚小１谜局行枰M(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)呢?fù)荷水泵電動(dòng)機(jī)占90%以上,而且負(fù)荷比較固定,因此在泵站設(shè)計(jì)中主要采用

13、就地補(bǔ)償新技術(shù),每臺(tái)電動(dòng)機(jī)就地并聯(lián)一臺(tái)就地補(bǔ)償電容柜,電容器選用防爆型,并串聯(lián)一組電抗器,以限制合閘時(shí)的電流沖擊。采用就地補(bǔ)償新技術(shù)后,簡(jiǎn)化了操作,節(jié)省了投資,還避免了操作人員失誤而造成電動(dòng)機(jī)在低功率因素下運(yùn)行的可能性。 </p><p>　　3.用電設(shè)備的節(jié)能 </p><p>　　3.1選擇合理的水泵參數(shù),使水泵工作在高效區(qū) </p><p>　　新建水利泵站所

14、選用的水泵多數(shù)為大中型軸流水泵,這類產(chǎn)品已形成系列, 有多種泵型、不同的葉片安放角和多種口徑供用戶選擇,以適應(yīng)各種不同的工況條件。在泵站設(shè)計(jì)中,嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)范的要求,對(duì)設(shè)計(jì)工況下的水泵參數(shù)，如水泵泵型、葉片安放角、口徑和比轉(zhuǎn)速等進(jìn)行比較選擇。優(yōu)選水泵參數(shù)使水泵在設(shè)計(jì)工況下能在高效區(qū)工作。 </p><p>　　3.2提高泵站的裝置效率 </p><p>　　泵站的裝置效率是指從泵站進(jìn)水口到

15、出水口整個(gè)泵站裝置的效率,它不但與水泵電動(dòng)機(jī)組的效率有關(guān),還與進(jìn)水流道、出水流道和閘門等水工構(gòu)筑物的水力損耗有關(guān)。在選擇了高效的水泵電動(dòng)機(jī)組后, 要提高泵站的裝置效率就主要是減少水工構(gòu)筑物的水力損耗,選擇合理的流道布置是減少流道水力損耗的重要措施。在設(shè)計(jì)某低揚(yáng)程泵站(凈揚(yáng)程為1.96m )時(shí)初選立式流道布置,經(jīng)計(jì)算流道損失可達(dá)1.5m。在對(duì)各種流道方案進(jìn)行反復(fù)比較后,建議選用貫流式流道布置方案, 經(jīng)計(jì)算流道損失僅0.6m,電動(dòng)機(jī)功率由3

16、60kW降為220kW,節(jié)能達(dá)38.9%,還大幅度降低了工程造價(jià)。 </p><p>　　3.3水泵和電動(dòng)機(jī)的連接優(yōu)先采用直連方式 </p><p>　　水泵和電動(dòng)機(jī)的連接有直連和齒連兩種方式。直連是指水泵和電動(dòng)機(jī)直接連接成水泵電動(dòng)機(jī)組,這就要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與水泵的轉(zhuǎn)速一致,大中型軸流水泵的轉(zhuǎn)速都比較低,與其配套的電動(dòng)機(jī)必須是低速電動(dòng)機(jī),其體積大,效率略低。齒連是指水泵和電動(dòng)機(jī)通過齒輪變速

17、箱連接成水泵電動(dòng)機(jī)組,采用齒連方式電動(dòng)機(jī)可用高速電動(dòng)機(jī),其體積小,效率略高,但齒輪變速箱能耗較大,整個(gè)水泵電動(dòng)機(jī)組的效率反而比直連約低2%-3%。噪聲也較大,還增加了日常維護(hù)保養(yǎng)的工作量。考慮節(jié)能、噪聲及工作可靠性等因素,在泵站設(shè)計(jì)中水泵和電動(dòng)機(jī)的連接優(yōu)先采用直連方式。 </p><p><b>　　4.結(jié)語： </b></p><p>　　節(jié)能技術(shù)在水利工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目

18、中的廣泛應(yīng)用，使水利工程項(xiàng)目的建設(shè)符合我縣當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展方向，滿足了我縣經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需要。節(jié)能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，會(huì)使我縣的水利工程的建設(shè)方向朝著更節(jié)能更高效的方向發(fā)展。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]施熙燦.水利工程經(jīng)濟(jì)(第3 版)[M].中國(guó)水利水電出版社. </p><p>　　[2]袁光裕