節(jié)能技術在水利工程設計中的應用

1、<p>　　節(jié)能技術在水利工程設計中的應用</p><p>　　摘要：隨著我國當前社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國水利工程的建設也在飛速發(fā)展，各種先進、新型技術在水利工程中得到廣泛應用。節(jié)能技術是當前較為先進、新型的技術，并在水利工程的設計中得到廣泛應用。本文通過工程功能、供電方案、設備選擇等方面敘述水利工程設計中應用節(jié)能技術的經(jīng)驗和運行費用的重要措施，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>　　關鍵詞：節(jié)能技術；水利工程；設計方法 </p><p>　　中圖分類號： TE08文獻標識碼： A </p><p><b>　　引言： </b></p><p>　　當前我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，水利建設項目如火如荼的進行。目前大多數(shù)水利工程建設項目已經(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、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, 如何達到節(jié)能的要求, 是水利工程設計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、河道的結構特征, 懷集縣的河道屬典型的山區(qū)河流,經(jīng)過多年建設已形成河網(wǎng)水系,水系優(yōu)化布

4、置, 經(jīng)過綜合技術經(jīng)濟比較后,選擇節(jié)制閘合理的孔寬和河道斷面位置,可以達到只建節(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>　　在設計區(qū)域排水水系時,排水系統(tǒng)一般都分一級排水和二級排水,先將整個區(qū)域分成幾塊,每一塊需要排出的水集中到一級泵站,啟動一級泵站的水泵將水排

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

6、科學地調(diào)度 </p><p>　　經(jīng)過多年的建設,懷集縣水系內(nèi)已經(jīng)建成了大量水利工程,如何根據(jù)氣象和地理條件對這些水利工程進行高效調(diào)度,提高綜合防汛和調(diào)水能力,減少強排時間，以達到節(jié)能的目的,是一個非常復雜的系統(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難題的,只有應用現(xiàn)代化的信息技術才能滿足上述要求。懷集縣新建的防汛和水資源管理實時監(jiān)控系統(tǒng)是新時期區(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)絡技

7、術實現(xiàn)全縣水利設施的實時控制、統(tǒng)一調(diào)度、集中管理,達到優(yōu)化運行結構、提高反應速度、降低運行成本的目的,更重要的是提高了區(qū)域防洪、排澇及抗災能力, 實現(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)能設計分析 </p><p>　　2.1優(yōu)先選用10kV主水泵電動機直接聯(lián)網(wǎng)運行的供電方案 </p><p>　　水利泵站的主水泵電動機容量都

8、比較大,從經(jīng)濟和技術綜合考慮,新水利規(guī)范要求容量大于250kW電動機應選用高壓電動機。以前，這類電動機一直選用電壓等級為6kV的電動機,我國供電電網(wǎng)的電壓是10kV,所以必須設置10-6kV降壓變壓器。為滿足大型電動機啟動時的壓降要求,降壓變壓器的容量應大于電動機的容量之和。以白沙仔排澇站工程為例,該泵站安裝4臺630kW大型異步電動機,總容量為2520kW,如采用6kV電動機,經(jīng)計算降壓變壓器的容量為3150kW,不但日常運行時變壓器

9、的損耗比較大,耗能多,而且大大增加了供電貼費、高壓配電設備等工程費用。近年來，隨著我國電機制造水平的提高, 10kV電動機逐漸被推廣使用。由于10kV 電動機直接聯(lián)網(wǎng)運行時, 電機啟動對電力系統(tǒng)的沖擊比較大, 供電部門對10kV電動機直接聯(lián)網(wǎng)運行持非常慎重的態(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)計算啟動時對電網(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, 在泵站設計中, 對350-63

10、0kW 電動機,優(yōu)先選用10kV電動機直接聯(lián)網(wǎng)運行的供電方案, 既節(jié)約了供電貼費、降壓變壓器</p><p>　　2.2合理配置站用變壓器 </p><p>　　在泵閘設計過程中,如電機容量在250kW以下時,為了節(jié)省工程投資和今后運行管理的方便,都選用380V電動機。由于泵閘電動機用電量較大, 必須設置專用的10-0.4kV 降壓變壓器給電動機供電,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, 除在災害性天氣時啟動水泵排水外,年運行小時數(shù)相對較少,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,所以在設計這類泵站的供電方案時另配站用變壓器,平時主變壓器不投入運行,由站用變壓器給站用電供電。雖然工程投資有所增加,但避免大電機啟動和停止運行時的沖擊,提高了供電的可靠性,還可節(jié)約大量的能源。 </p><p>　　2.3采用就地補償新技術 </p&

12、gt;<p>　　當前很多水利工程建設地區(qū)，對水利工程的泵站因為地理環(huán)境的原因,大都選用低揚程、大流量的水泵,與水泵配套的大部分是低轉(zhuǎn)速大型異步電動機,這種電動機功率因素比較低,一般在0.6左右,按供電部門的要求,必須進行無功功率的補償,將功率因素提高到0.9以上。習慣的做法是采用集中補償, 如果在高壓側進行補償,通?？咳斯ね肚小１谜局行枰M行無功補償?shù)呢摵伤秒妱訖C占90%以上,而且負荷比較固定,因此在泵站設計中主要采用

13、就地補償新技術,每臺電動機就地并聯(lián)一臺就地補償電容柜,電容器選用防爆型,并串聯(lián)一組電抗器,以限制合閘時的電流沖擊。采用就地補償新技術后,簡化了操作,節(jié)省了投資,還避免了操作人員失誤而造成電動機在低功率因素下運行的可能性。 </p><p>　　3.用電設備的節(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,以適應各種不同的工況條件。在泵站設計中,嚴格按設計規(guī)范的要求,對設計工況下的水泵參數(shù)，如水泵泵型、葉片安放角、口徑和比轉(zhuǎn)速等進行比較選擇。優(yōu)選水泵參數(shù)使水泵在設計工況下能在高效區(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水口到

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

16、60kW降為220kW,節(jié)能達38.9%,還大幅度降低了工程造價。 </p><p>　　3.3水泵和電動機的連接優(yōu)先采用直連方式 </p><p>　　水泵和電動機的連接有直連和齒連兩種方式。直連是指水泵和電動機直接連接成水泵電動機組,這就要求電動機的轉(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,與其配套的電動機必須是低速電動機,其體積大,效率略低。齒連是指水泵和電動機通過齒輪變速

17、箱連接成水泵電動機組,采用齒連方式電動機可用高速電動機,其體積小,效率略高,但齒輪變速箱能耗較大,整個水泵電動機組的效率反而比直連約低2%-3%。噪聲也較大,還增加了日常維護保養(yǎng)的工作量?？紤]節(jié)能、噪聲及工作可靠性等因素,在泵站設計中水泵和電動機的連接優(yōu)先采用直連方式。 </p><p><b>　　4.結語： </b></p><p>　　節(jié)能技術在水利工程設計項目

18、中的廣泛應用，使水利工程項目的建設符合我縣當前經(jīng)濟建設發(fā)展方向，滿足了我縣經(jīng)濟建設發(fā)展的需要。節(jié)能技術的廣泛應用，會使我縣的水利工程的建設方向朝著更節(jié)能更高效的方向發(fā)展。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]施熙燦.水利工程經(jīng)濟(第3 版)[M].中國水利水電出版社. </p><p>　　[2]袁光裕