王剛

摘 要：據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)不完全統(tǒng)計顯示，我國目前已經(jīng)擁有三百多座大型泵站，而已經(jīng)建成的排灌泵站工程將近有55萬余座。近些年來，在其他行業(yè)中已經(jīng)成功運用起來的新型電機和新型傳動方式的不斷出現(xiàn)，使我們不得不考慮在泵站主電機選型上是否運用新型的電機和新型傳動方式進行的可比較性的研究與分析。文章針對以上問題進行研究分析，目的是為了提高泵站的科學(xué)技術(shù)、節(jié)省對泵站的能源投資。

關(guān)鍵詞：泵站；電動機選型；優(yōu)化；研究

中圖分類號：TM32 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）11-0013-02

從古至今，中國是一個農(nóng)業(yè)大國，而影響其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要因素水旱的災(zāi)害或是南澇北旱不斷出現(xiàn)，因此對水資源如何合理的利用需求也日漸增多。在我國水利事業(yè)的不斷壯大和發(fā)展中，大中型泵站建設(shè)和利用起著愈來愈關(guān)鍵性的作用。而其中電動機的選型成為泵站長期、合理運行使用的重中之重的首要問題，就有關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，我國目前很多大中型泵站的電動機選型均未能實現(xiàn)優(yōu)化，使得各種投入的能源得到很大浪費。所以，如何讓泵站實現(xiàn)優(yōu)化運行，關(guān)鍵還是在電動機選型上要實現(xiàn)優(yōu)化的研究分析。

1 大型泵站主電機選型的分析

目前，我國大型泵站工程主要在灌溉排澇和南水北調(diào)以及方便人民日常生活上的城市供水與排污等方面起著關(guān)鍵性作用。然而在大型泵站使用的主電機的分類上，主要有同步電動機和異步電動機兩種類型，其中異步電動機又可以細分為鼠籠型異步電動機和繞線型異步電動機。針對這三種不同類型的電動機，大型泵站運行中如何選出安全可靠、經(jīng)濟合理的機型選擇利用，一般主要應(yīng)該從電動機運行的高效率上、工作性能上是否滿足水泵的工作需求、電機本身的造價成本要節(jié)能環(huán)保上以及是否方便工作人員對電動機的操作控制上等等幾個方面進行考慮來選擇合適的主電機類型。以下我們將針對目前當下現(xiàn)存的同步電動機、鼠籠型異步電動機和繞線型異步電動機的各自特點進行概述分析。

1.1 同步電動機的運行特點概述分析

作為大型水泵主電動機類型中的一種，同步電動機的運行特點主要體現(xiàn)有：首先是其在運行時效率比較高，表現(xiàn)在其電機的功率因數(shù)一般保持在0.9左右較高的水平上；其次就是同步電動機在運行時有較強的抗干擾能力，在表現(xiàn)在非排灌的時候，能夠和電網(wǎng)協(xié)調(diào)運行并且只接受電網(wǎng)的頻率的作用，不受其他的不穩(wěn)定因素的干擾影響；再次，同步電動機的一個關(guān)鍵性特點同時也是其一個很大的優(yōu)點，就是它也可以進行反向的發(fā)電來提高進一步的經(jīng)濟效益，因此同步電動機在我國大部分的大中型的泵站得到廣泛的運用。但是同步電動機也有其不足之處，就是相對于異步電動機中的鼠籠型異步電動機的投入資本來說，同步電動機的投資比較高一些，復(fù)雜一些。

1.2 鼠籠型異步電動機運行特點概述

相對于前文分析的同步電動機，鼠籠型異步電動機由于其構(gòu)成的結(jié)構(gòu)比較簡單易于操作，且投入的成本比較，普遍得到廣泛的采用。但是相比同步電動機的高效率來說，鼠籠型異步電動機的效率還是比較低的，因此也決定了其在大中型的泵站得到較少的運用。同時，雖然鼠籠型異步電動機本身的結(jié)構(gòu)簡單投入成本相對比較低，但是在實際使用，需要增加一些額外的裝置才能使其工作效率得到提高，而這些額外的裝置卻又提高整體的泵站的投入成本，所以其也間接的提高了投入成本。另外，鼠籠型異步電動機的抗干擾能力很弱不能像同步電動機那么平穩(wěn)的不受其他因素的干擾，例如一個泵站使用的是鼠籠型異步電動機，若該泵站的電壓頻率波動比較大的時候，就會嚴重影響到主電動機也就是鼠籠型異步電動機的工作效率。

1.3 繞線型異步電動機運行特點的分析概述

繞線型異步電動機的結(jié)構(gòu)相比鼠籠型異步電動機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜了很多，幾乎接近同步電動機的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，因此它本身的機組成本也和同步電動機的成本差不多。但繞線型異步電動機以其特有的啟動電流倍數(shù)比較低的優(yōu)點，很受用于的啟動和調(diào)速運行之處。同時，繞線型異步電動機和鼠籠型異步電動機一樣，抗干擾能力都是比較低的，工作的功效也比較低等特點。

綜上所述，三種不同泵站主電機類型各自運行特點的分析得出，同步電動機已經(jīng)較多的使用于大中型的泵站，且具備比較豐富平穩(wěn)的運行經(jīng)驗，但是其本身機組的造價成本高。鼠籠型異步電動機由于其機組造價成本低則普遍應(yīng)用于小型的泵站，但是抗干擾能力比較差。而繞線型異步電動機只有適用有調(diào)速和啟動的場合，且造價成本和同步電動機的造價成本差不多，所以采用的泵站不多。三種不同的電動機的運行各有特色、有利有弊，因此在實際泵站建設(shè)中應(yīng)該根據(jù)該泵站的規(guī)模、適用場合來選用合適的電動機類型。

2 電動機優(yōu)化的范圍概述

縱觀國內(nèi)外的大型泵站發(fā)展形勢，目前，針對電動機類型的運行優(yōu)化成為專業(yè)人士的首要的關(guān)注問題。通過以上針對三種不同類型的電動機的運行特點分析，認為若要優(yōu)化大型泵站的主電機選型，應(yīng)該從三方面的實際的情況來綜合考慮，主要指從研究泵站的預(yù)定投入規(guī)模和輸變電的能源消耗上以及河道輸水產(chǎn)生的能量消耗三方面的實際情況來考慮大型泵站主電動機的優(yōu)化選型。

首先根據(jù)大型泵站的預(yù)定的投入規(guī)模的實際情況，來優(yōu)化主電動機的選型，就是指對主電機投入的費用的優(yōu)化問題。在實際的大型泵站建設(shè)中，每個地區(qū)的對泵站投入的預(yù)定資本都是有限額，只有根據(jù)泵站的實際建設(shè)情況和想要達到工作效率綜合情況，來選擇適合的主電機類型。在前文針對現(xiàn)存的主電機類型的三個不同的類型，已經(jīng)做出深入的分析得出，目前國內(nèi)大型的泵站的主電機類型大部分采用同步電動機，但是同步電動機的機組本身的投入成本比較高，但是其可功率比較高同時能夠反向發(fā)電，產(chǎn)生經(jīng)濟效益也是非常高的，所以一個地區(qū)如果對大型泵站的預(yù)定投入成本比較高同時又想追求高的經(jīng)濟效益，當然應(yīng)該選擇采用該電動機類型，才能做到付出和收益均衡。

其次大型泵站在輸變電的能源的消耗上，主要是指泵站想要完成一些大的水利方面的工程時，需要把其要用的電能從預(yù)定好的變電所通過專用輸電線路輸送到泵站的主變壓器，然后經(jīng)過主變壓器的轉(zhuǎn)換，給泵站的主電動機和它的輔助用電設(shè)備供電后來完成整個大的工程需要的電力輸送。在當今社會中，經(jīng)濟、電子科技都快速發(fā)展的時代，人們?nèi)粘Ｉ畹雀鞣矫鎸﹄姷男枨罅吭絹碓酱螅@就需要泵站在輸變電能源的消耗的同時，要考慮用電的成本預(yù)算，因此，如果在實際生活中建設(shè)一座大型的泵站，要選用合適的主電機類型，才能做到經(jīng)濟成本和收益的平衡。作為專業(yè)泵站設(shè)計人士，在他們研究如何使得泵站運行得到更大的優(yōu)化時，不應(yīng)該只是簡單的考慮泵站的主電機的成本做到節(jié)能低耗材，還要考慮到主電機的輔助設(shè)備的耗材選用，以及更加重要的在泵站輸變電這一塊消耗上，如何才能降低能量的消耗成本。例如前文中，所說的選用同步電動機作為大型泵站的主電動機時，可以充分利用反向發(fā)電的優(yōu)點來降低能源消耗。endprint

最后要考慮河道輸水產(chǎn)生的能量消耗，這方面消耗的能量不僅僅是建立泵站投入資本和選擇泵站主電動機的輸變電的能量耗材，還要考慮到沿途河道輸水帶來的其他方面的消耗。相信作為一個大的水利方面的工程設(shè)計者，應(yīng)該考慮到大型泵站要做到運行優(yōu)化應(yīng)該能夠以綜合考慮泵站建設(shè)的成本投入、輸變電的和河道輸水這三方面的能量消耗。

3 電機選型優(yōu)化發(fā)展趨勢和研究方向

隨著我國工業(yè)實現(xiàn)自動化控制的發(fā)展道路，現(xiàn)有社會上各領(lǐng)域工業(yè)設(shè)備的自動化控制技術(shù)已經(jīng)得到更高層次的開發(fā)和利用。隨著計算機的技術(shù)的飛速發(fā)展，大型泵站的建設(shè)優(yōu)化發(fā)展走向自動化控制技術(shù)趨勢也得到相應(yīng)發(fā)展變化。目前，在大型泵站建設(shè)中，自動化控制裝置的主要發(fā)展趨勢體現(xiàn)其監(jiān)控系統(tǒng)的飛速覆蓋性發(fā)展，采用更加智能化、精準化的計算機網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，以及和各種高科技精密的技術(shù)的高度結(jié)合起來使用?？偠灾?，從20世紀70年代起，大型泵站使用自動化控制技術(shù)在實踐不斷得到提高和完善，到今天為止，已經(jīng)取得一定的規(guī)模和成就，自動化的控制水平也達到了更高的層次，但也不是盡善盡美的，仍然需要專業(yè)人士的進一步的探究和提升。

隨著專業(yè)人士對新的科學(xué)技術(shù)的不斷研發(fā)和實際運用中取得成功，大型泵站主電動機選型的優(yōu)化研究進程不斷深入，越來越多專業(yè)人士認識到想要實現(xiàn)的大型泵站運行的優(yōu)化，就需要在設(shè)計建造大型泵站的時候，引進新型的電機及傳動方式等高新的科學(xué)技術(shù)，才能從根本上來提升整體的優(yōu)化水平。通過前文對每種類型的電動機進行分析得出，只有充分了解各種電動機的運行特點，才能在實際中優(yōu)化泵站的主電動機選型。如前文中分析，對于一些大型泵站，盡量不要選用功率比較低和抗干擾性不強的鼠籠型異步電動機，而選擇相對性價比比較高的同步電動機才是正確的，而對于那些泵站系統(tǒng)中不需要調(diào)速和啟動等特殊場合的，通常建議不需要繞線型異步電動機。根據(jù)三種不同類型的電動機的運行特點分析，想要實現(xiàn)大型泵站的主電機選型的優(yōu)化，應(yīng)該從三方面的實際的情況來綜合考慮，主要指從研究泵站的預(yù)定投入規(guī)模和輸變電的能源消耗上以及河道輸水產(chǎn)生的能量消耗三方面的實際情況來考慮大型泵站主電動機的優(yōu)化選型。只有綜合考慮這三個方面的因素，才能進一步實現(xiàn)大型泵站主電動機的合理優(yōu)化，同時還要把握住大型泵站自動化控制裝置的發(fā)展趨勢，進而才能優(yōu)化整個泵站的運行系統(tǒng)。

參考文獻：

[1] 張禮華，程吉林，張仁田，等.基于試驗-整數(shù)規(guī)劃方法的泵站多機組變速優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，（5）.

[2] 葛強，陳松山，王林鎖.大型泵站主電動機選型優(yōu)化的研究[J].水泵技術(shù)，2011，（5）.

[3] 楊建軍，戰(zhàn)紅，丁玉成.復(fù)雜注水系統(tǒng)泵站優(yōu)化調(diào)度的改進遺傳算法[J].節(jié)水灌溉，2013，（9）.

[4] 徐鵬飛，莫岳平，陳玲，等.內(nèi)反饋斬波串級調(diào)速系統(tǒng)研究[J].電工電氣，2012，（11）.endprint