淺談水利工程節(jié)能設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題

淺談水利工程節(jié)能設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題淺談水利項(xiàng)目節(jié)能設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題

中圖分類號(hào)：TV21文章編號(hào)：1009-2374〔2022〕17-0114-02DOI：10.13535/jki.11-4406/n.2022.17.055

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速開(kāi)展，我國(guó)的能源緊缺問(wèn)題變得越來(lái)越突出，因此依托先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)降低各項(xiàng)生產(chǎn)的能耗，是社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)開(kāi)展的重要要求之一。水利項(xiàng)目作為促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)開(kāi)展的重要組成局部，無(wú)論是建設(shè)規(guī)模還是建設(shè)數(shù)量都得到了很大的提升，因此水利項(xiàng)目設(shè)計(jì)體現(xiàn)“節(jié)能〞宗旨是十分必要的?？傮w而言，水利項(xiàng)目節(jié)能設(shè)計(jì)不僅需要結(jié)合當(dāng)前的法律規(guī)章制度進(jìn)行編制，同時(shí)還需要結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況對(duì)項(xiàng)目能耗進(jìn)行分析，并結(jié)合建設(shè)要求進(jìn)行合理的選址。此外，還應(yīng)對(duì)供電計(jì)劃進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，包括供電的方式的設(shè)計(jì)以及供電設(shè)備的選擇等。為了使水利項(xiàng)目節(jié)能設(shè)計(jì)更加直觀化，本文結(jié)合實(shí)際的項(xiàng)目案例進(jìn)行分析。

1項(xiàng)目概況

某水庫(kù)的主要任務(wù)是用來(lái)灌溉以及為該地區(qū)提供飲水。該水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉的面積為40500畝，需要解決43000人以及1萬(wàn)多頭牲畜飲水需求。本項(xiàng)目水庫(kù)設(shè)計(jì)等級(jí)為三級(jí)，設(shè)計(jì)庫(kù)容量約1350萬(wàn)m2。

此外，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)概況為：建壩型碾壓砼重力壩1座，大壩底高程為1138m，壩頂?shù)母叱虨?187m，最大壩高為49m，壩頂寬度為6m，壩頂長(zhǎng)度為142.85m。此外，壩頂溢流，其進(jìn)口凈寬為30m，堰頂高程為1182m，該水庫(kù)末端設(shè)挑流鼻坎，使水流向下游挑射，提水泵站2座，其裝機(jī)容量為847kW，灌溉渠道為22.34km，灌溉管道為65.85km。

2能耗分析

本項(xiàng)目主要能耗程序是水泵從渠道內(nèi)提水至高位水池這一工序，其中主要波及電能與勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)換，因此該項(xiàng)目的主要能耗是電力。

因此，結(jié)合相關(guān)理論公式，對(duì)該工程的綜合能源耗費(fèi)計(jì)算如下：

項(xiàng)目年綜合能耗=〔機(jī)電設(shè)備能耗+線損〕+汽油能耗+柴油耗費(fèi)=電力耗費(fèi)+汽油耗費(fèi)+柴油耗費(fèi)=528.61+2.914+3.237=534.76tce

該水庫(kù)單位電耗=年電耗量/產(chǎn)品年總產(chǎn)量=430.12/1407=0.306kW《h/m3

綜上，本水庫(kù)項(xiàng)目的單位綜合能耗計(jì)算為：

年綜合能耗/產(chǎn)品年總產(chǎn)量=447070kgce÷1407萬(wàn)m3=0.038kgce/m3

該工程線損率=線損總量/電能耗費(fèi)總量×100%=3.247÷430.12=0.75%

3項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備的配置

結(jié)合能耗分析，該水利項(xiàng)目的機(jī)電設(shè)備型號(hào)與配置見(jiàn)表1所示。

該水利項(xiàng)目主要耗能為電能、汽油、柴油，其中年耗電量為1697160kW《h，主要用能為提水水泵〔1460000kW《h〕、壩區(qū)閘門〔600kW《h〕、輔助機(jī)電設(shè)備〔25920kW《h〕、照明〔28800kW《h〕、線損〔181850kW《h〕；年耗費(fèi)汽油量2t以及柴油量2.2t，主要是用來(lái)維持柴油設(shè)備的正常運(yùn)作。在該項(xiàng)目規(guī)劃中，一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)提灌站水泵的型號(hào)分別為300JC-10.5×9、DFSS80-270B、CDL32-50；裝機(jī)分別為5×90kW〔1備4用〕、5×75kW〔1備4用〕、裝機(jī)為2×11kW〔1備1用〕；設(shè)計(jì)流量分別為210m3/h、192m3/h、32m3/h；設(shè)計(jì)揚(yáng)程分別為94.5m、85m、67m；電動(dòng)機(jī)功率分別為90kW、75kW、11kW；電動(dòng)機(jī)效率分別為76.5%、75.2%、82%。水庫(kù)房屋建設(shè)包括3座泵房、2座閘室和1座管理房，總面積約1378m2。

4項(xiàng)目選址設(shè)計(jì)優(yōu)化

在制定水庫(kù)計(jì)劃時(shí)，選址是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，因此在不考慮地質(zhì)因素的情況下，主要需要考慮如下三點(diǎn)：其一，項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)應(yīng)有地形為口袋型的可以用來(lái)處理儲(chǔ)水的洼地或是盆地。因?yàn)楦沟貙掗?，?kù)容量就比擬大；其二，水庫(kù)大壩應(yīng)建于峽谷較窄處或者等高線趨于閉合的地段，可以大大減少大壩建設(shè)投資，降低本錢，以及確保大壩的平安；其三，水庫(kù)應(yīng)建在較高位置，以減少閘門數(shù)量的同時(shí)，提高排水系統(tǒng)修建的效率。

5水利項(xiàng)目的節(jié)能措施

通過(guò)上文分析，該項(xiàng)目的主要能源耗費(fèi)為電能，因此本文主要對(duì)電能計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化。

5.1供電計(jì)劃的節(jié)能設(shè)計(jì)

由于本項(xiàng)目的主要能耗為電能，因此要實(shí)現(xiàn)水利項(xiàng)目的節(jié)能宗旨以及高效應(yīng)用。本文倡議可以從下列三點(diǎn)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化：

5.1.1選擇直網(wǎng)供電。一般情況下，水泵電動(dòng)機(jī)都擁有較大的功率。所以，在設(shè)計(jì)中，假設(shè)水庫(kù)容量>250kW，倡議設(shè)計(jì)采用高壓電動(dòng)機(jī)。根據(jù)資料說(shuō)明，大多項(xiàng)目使用電壓等級(jí)為6kV的電動(dòng)機(jī)，但是我國(guó)電網(wǎng)的電壓普遍為10kV。因此，在水利項(xiàng)目水泵的選用中，通常設(shè)置了降壓變壓器，不僅增加了項(xiàng)目建設(shè)的本錢，而且在緊急情況下會(huì)導(dǎo)致排水系統(tǒng)排水量缺乏。鑒于這一問(wèn)題，可以優(yōu)選10kV等級(jí)的水泵電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行直接聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。這一計(jì)劃不僅能夠降低項(xiàng)目建設(shè)的本錢，還簡(jiǎn)化了水利項(xiàng)目管理的內(nèi)容，此外還大大降低了強(qiáng)排過(guò)程中的能耗。

5.1.2合理配置變壓器。根據(jù)以往大量的水利項(xiàng)目實(shí)例說(shuō)明，采用的電動(dòng)機(jī)都會(huì)耗費(fèi)大量的電能，因此需要通過(guò)降壓變壓器維護(hù)正常運(yùn)作。一般情況下，只有在比擬緊急的條件下，才會(huì)啟動(dòng)排水泵站，換而言之，排水泵站使用的頻率雖然較少，而水利項(xiàng)目站每天都需要耗費(fèi)電能。因此，為水利項(xiàng)目設(shè)計(jì)供電計(jì)劃的時(shí)候，倡議增設(shè)站用變壓器，這一舉措雖然會(huì)增加項(xiàng)目建設(shè)投資，但對(duì)于保障供電的穩(wěn)定有積極的作用，而且在一定程度上可以節(jié)省電能耗費(fèi)，是一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的開(kāi)展措施。5.1.3采用就地補(bǔ)償。其實(shí)很多地理?xiàng)l件以及環(huán)境因素都會(huì)使水利項(xiàng)目受到不同程度的影響，所以可以選擇大型異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行作業(yè)。雖然難以滿足供電公司的要求。但是在這種情況下，往往可以采用“集中補(bǔ)償〞進(jìn)行功率補(bǔ)償。調(diào)查說(shuō)明，在水利項(xiàng)目中，需要予以功率補(bǔ)償?shù)碾妱?dòng)機(jī)大約有85%以上。所以，本文倡議在設(shè)計(jì)中采取就地補(bǔ)償技術(shù)，使電動(dòng)機(jī)就地并聯(lián)補(bǔ)償電容柜，然后選擇防爆型電容器，并串聯(lián)電抗器以限制電流沖擊。

5.2用電設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)

5.2.1合理選擇水泵。在當(dāng)前的水利項(xiàng)目建設(shè)中，以大型軸流樣式水泵應(yīng)用最多。這一類型的水泵有多種系列，能夠適應(yīng)多種工況。而在設(shè)計(jì)中，應(yīng)該注重的是選擇合理的水泵，結(jié)合實(shí)際需求，對(duì)水泵的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析，包括水泵的泵型、轉(zhuǎn)速等，最好選擇具有高效作業(yè)能力的水泵。

5.2.2采用直連方式。通常，水泵與電動(dòng)機(jī)的連接方式有兩種，即直連方式和齒連方式。齒連方式也就是通過(guò)齒輪變速箱將水泵與電動(dòng)機(jī)相連接，因此可以選擇高速電動(dòng)機(jī)。而直連方式那么是水泵、電動(dòng)機(jī)之間直接相連，兩者轉(zhuǎn)速一致，一般情況下，大中型軸流水泵轉(zhuǎn)速要相對(duì)較低，因此與之配套的電動(dòng)機(jī)也應(yīng)保持低度?？傮w來(lái)說(shuō)，出于日常維護(hù)與本錢控制，直連方式更加經(jīng)濟(jì)劃算。

6節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)后的應(yīng)用效果

本水利項(xiàng)目分別在電氣設(shè)備選擇、水利機(jī)械選擇、生活消防、建筑選材等諸多方面應(yīng)用了節(jié)能措施。采取統(tǒng)計(jì)算法可以得知，該項(xiàng)目每年可節(jié)約40萬(wàn)kW《h電量，以0.9元/kW《h的規(guī)范收費(fèi)，每年可以節(jié)約36萬(wàn)元。通過(guò)分類計(jì)算，本項(xiàng)目在管理上以及才能措施上投入的本錢均比擬低，所以經(jīng)濟(jì)投入較小，而且產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于技能投入的本錢。

7結(jié)語(yǔ)

節(jié)能設(shè)計(jì)作為水利項(xiàng)目建設(shè)中一個(gè)全新的論題，在現(xiàn)有的國(guó)家規(guī)章制度下，受到了越來(lái)越廣泛的重視。在實(shí)際的水利項(xiàng)目技能設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合水利項(xiàng)目的實(shí)際情況與特征，針對(duì)性地提出節(jié)能措施，不僅是水利項(xiàng)目設(shè)計(jì)