泵站运行调度与科学化管理探讨

2014年3月山西水利山西水利泵站运行调度与科学化管理探讨赵宇（山西省人民政府防汛抗旱指挥部办公室，山西太原030002）［摘要］阐述了提高泵站效率，降低能耗的重要性，从泵站的运行调度、科学化管理方面，提出了泵站运行的优化调度思路以及科学管理的策略、方法和有效措施，对于提高泵站运行、管理质量和节约能源，具有一定的指导意义。［关键词］泵站；运行调度；效率；能耗；科学管理［中图分类号］TV675［文献标识码］C［文章编号］1004-7042（2014）03-0039-021概况水利工程是国民经济发展的重要基础设施，其中泵站作为水利工程中最常见的供水设施，承担着城乡生活、工业生产、农业灌溉等供水任务。提抽水泵站承担着区域性的调水、供水和灌溉任务，主要用于农田排灌、城市供水以及跨流域调水等，在水资源的合理调度和管理中起着不可替代的作用。由于泵站运行过程中需消耗大量能量，设备维护和更新改造费用高，因此，提高泵站效率，降低能耗，实现泵站的经济运行和优化管理显得尤为重要。2泵站运行调度泵站在运行时能耗很大，降低能耗是提高泵站效益的主要措施。进行泵站规划设计时，常常根据已有的历史资料对其运行使用情况做出预测，优化选择泵站的各项设备，以期泵站建成后能高效运行。但规划设计不能预测运行期间工作条件的实际时序状态，这就要求对已建成的泵站进行实际调度，也即运行调度。对泵站系统的经济运行，通常是供水系统在满足扬程、流量的基本要求下，能使其产生的效益最大，或者在产生相同效益时所消耗的成本最小的一种相对最佳的运行方式。常见的优化准则有以下几方面。2.1以水泵效率最高为准则保证水泵高效运行，是提高泵站效率的关键。水泵的效率与水泵的设计、制造、运行工况以及使用情况有关。为使水泵高效率运行，水泵工作时的性能参数必须符合实际需要，根据实际数据分析计算得到水泵效率最高的工作点。在实际工程中，能够合理采用的只有变速和变角两种调节方式。变角调节要求水泵具有全调节机构，变速调节则需一套调速机构或动力机转速可调。由于水泵效率只是泵站效率的一部分，水泵的高效率并不代表泵站的高效率。因此，只有在水泵装置设计较合理，而且净扬程相同的情况下，以水泵效率最高才比较合理。2.2以泵站效率最高为准则效率是泵站的重要技术经济指标。在规划设计、技术改造和运行管理中，经常用到该指标。对已建成的泵站，通过现场测试，测出其流量、净扬程、输入功率（以耗电量表示）等参数后，可按下列公式计算:ηst=ρgQHst1000P1.式中：ηst———某时段泵站效率，%；P1——某时段泵站的输入功率，kW；Q———同一时段内泵站的平均流量，m3/s；Hst——同一时段内泵站的平均净扬程，m；ρ———水泵所输送液体的密度，t/m3；g———重力加速度常数。当水泵的转速和叶片角度一定的情况下，可根据不同的泵站净扬程求出泵站效率曲线。改变不同的转速或叶片角度，又可求得相应的泵站效率曲线。由此可以在某一净扬程下，选择泵站效率最高的水泵转速和叶片角度作为水泵的运行方案。保证泵站效率最高，也就是确保泵站的能耗最低。2.3以泵站能耗最低为准则泵站的能耗可按下列公式计算:P1=ρgQHst1000ηst.该公式只考虑水泵（采用电动机为动力）提水所技术与应用·2014年第3期39山西水利山西水利山西水利山西水利SHANXIWATERRESOURCESSHANXIWATERRESOURCES需的耗电量，不考虑辅助设备、电气设备、站用变电站等所需的耗电量。若考虑辅助设备、电气设备，上述公式需进一步修正（符号意义同前）。由计算公式可知，泵站的能耗与泵的效率、运行参数等因素有关，只有在该式分子各参数的乘积相等时，才能说泵站效率最高时的能耗最少。但是，在排水泵站中，扬程、流量等参数是经常变化的。从泵站经济运行的角度，除考虑泵站效率外，还应考虑其他因素。对长期运行的排水泵站来说，运行期要考核运行成本，尽可能降低运行费用（用于运行的直接费用）。重要的是在允许的排水时间里，以最小的能耗将水排出。能耗的计算公式为：E=P1Q=ρg1000×Hstηst.式中：E———单位水量的能耗，kW/m3。其他符号意义同前。由上式可见，单位水量的能耗不仅与泵站的效率有关，而且与其净扬程有关。若此时单独考虑泵站效率最高指标，可能会选择能耗较高的工作状态。故在不同时段净扬程经常变化的情况下，必须考虑净扬程对泵站能耗的影响。2.4泵站优化调度标准根据《泵站技术管理规程》，泵站的优化调度应符合总体优化的准则。在满足机组和安全运行的前提下，按提水量最大的目标进行调度；在工程设计工况范围内，按泵站能耗最低为目标运行；在满足灌溉或供水计划要求的情况下，按照泵站效率最高目标进行调度。多级泵站联合运行应使级间流量和水位配合最优。实际上，可以发现各优化准则，虽各有其适用条件，但各