何 平

(梓潼縣農(nóng)業(yè)局 622150)

加速電灌站改造是降低能耗和成本的有效途徑

何 平

(梓潼縣農(nóng)業(yè)局 622150)

加強對農(nóng)村機(jī)電提灌站節(jié)能技術(shù)的研究，加速對一批老骨干電灌站的技術(shù)改造是降低能源單耗，降低抽水成本的有效途徑，是增強現(xiàn)代農(nóng)業(yè)后勁的一項重要措施。它具有花錢少，效果大的突出優(yōu)點，不僅可以降低電灌站的抽水成本，增加積累，促進(jìn)其自身發(fā)展，而且可為國家節(jié)約較多的電力，緩和能源緊張局勢。實在是一舉兩得的大好事。我們工作在農(nóng)村機(jī)電提灌事業(yè)前沿的專業(yè)技術(shù)管理和設(shè)計及建設(shè)者，必須堅持做下去。

電灌站改造；節(jié)能；降低成本; 提高生產(chǎn)效率

一、改造前的狀況

我縣農(nóng)村機(jī)電提灌站共有881處，總裝機(jī)容量 2.832萬千瓦，設(shè)計灌溉面積28.49萬畝，提水保栽灌溉面積22.37萬畝，其中：水稻16.57萬畝，占水稻總面積的62.53%。電灌站效益發(fā)揮的程度直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)是否穩(wěn)定、高產(chǎn)。

我縣電灌站使用20年以上的有1.463萬千瓦，占總裝機(jī)容量的51.66%，這部分電灌站存在以下幾方面的問題：

1、60～70年代建站的忽視設(shè)計的重要性，往往是邊設(shè)計邊施工，有些設(shè)計實際是采用估計，對于投資與運行費用缺乏方案對比，造成效率低，成本高。如像長卿鎮(zhèn)大佛寺電灌站一臺12SH-9A型水泵，銘牌流量720立方米/時，實際出水量326立方米/時，僅為銘牌流量的45.30%，能源單耗高達(dá)8.73度/千噸·米,效率只有31.20%。像這樣一類情況在我縣有25%左右，多數(shù)站的效率在40～48%之間，沒有達(dá)到國家規(guī)定的最低標(biāo)準(zhǔn)，既浪費了能源，又提高了成本，同時加劇了用電的緊張局勢。

2、部分站在建站時期，或由于缺乏資金，或由于器材所限，“就地取材”、“因陋就簡”，造成運行不正常、出水量小、電能消耗大，這種情況主要表現(xiàn)在：

（1）、兩站共用一臺變壓器。低壓線太長，造成電壓低，機(jī)組啟動困難，不能連續(xù)運行，很大一部分電能浪費在低壓架空線路上。

（2）、石頭管道替代鋼鑄管。這種管材糙率高，阻力大，它的損失揚程是同口徑鋼鑄管的4～8倍，加之年久風(fēng)化破裂，管路效率僅為40～50%左右，嚴(yán)重者已無法使用。

（3）、設(shè)備陳舊。絕緣老化，水泵嚴(yán)重磨損。多年來，由于重建輕管，不重視維修、保養(yǎng)，沒有認(rèn)真按經(jīng)濟(jì)規(guī)律辦事，造成設(shè)備的性能指標(biāo)下降，技術(shù)狀況惡化，缺乏更新改造的資金，修修補補過日子，今天這故障，明天那又壞，維修費達(dá)電費的三分之一以上，個別站甚至大于電費。農(nóng)民負(fù)擔(dān)重，電灌站虧損大。

（4）、配套不夠合理。多級提灌，各級流量配合不當(dāng)，造成水和電的浪費。

歸納起來，我縣一批老骨干電灌站存在的問題可概括為兩高兩低，即：能耗高，成本高；效率低，效益低。

二、主導(dǎo)思想

如何改造這類電灌站，希望改造后達(dá)到什么效果，從哪些方面入手？這是我們改造電灌站的主攻方向。

當(dāng)前能源緊缺，我們把節(jié)能降耗，提高效率作為技術(shù)改造設(shè)計的主導(dǎo)思想和中心研究課題，實質(zhì)上也就是解決一批老電灌站最突出的兩高兩低的矛盾。

電灌站的效率由動力機(jī)效率、傳動效率、水泵效率、管路效率和進(jìn)出水池效率等五項效率的乘積所構(gòu)成。

運用泵站測試技術(shù)抽樣測試表明，影響泵站效率因素最大的是水泵效率和管路效率。

根據(jù)這種情況，我在電灌站技術(shù)改造設(shè)計中，把提高水泵效率和管路效率作為重要研究內(nèi)容。對于電動機(jī)來說，我縣電灌站大多是JO2型系列的電動機(jī)，這類電動機(jī)即使使用多年，它的效率仍然基本穩(wěn)定在原指標(biāo)上，與目前推薦使用的Y系列節(jié)能電動機(jī)比較，平均效率只低0.41%。鑒于此，除對早就過時的J、JO系列高能耗電動機(jī)淘汰外，對于JO2型電動機(jī)一般采用修復(fù)的辦法，力爭用有限的資金辦較多的事。

另一個較突出的問題是，部分站低壓線太長。除啟動困難外，線路損耗很大，因此，我在考慮提高泵站效率的同時，兼顧考慮提高低壓傳輸線效率和變壓器效率。

三、成果和效益

自2013年以來，我縣先后改造、修復(fù)和更新電灌站77站，裝機(jī)容量3707千瓦，改造更新機(jī)組77臺套，更換長距離低壓線9680米為高壓線，總投資1548萬元。其中：自籌資金387.37萬元，國家解決1160.63萬元，77個站經(jīng)技術(shù)改造，取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1、出水量增大，泵站效率提高。出水量由技術(shù)改前的18250.3立方米/時增加到23718.09立方米/時，增大29.96%。泵站效率加權(quán)平均值由技改前的46.94%提高到63.26%，效率提高16.32%，超過部頒標(biāo)準(zhǔn)的54.4%。

2、灌溉效益提高。灌溉面積由技改前的5.39萬畝恢復(fù)和擴(kuò)大到10.62萬畝。其中恢復(fù)10.31萬畝，擴(kuò)大0.65萬畝。在保證灌溉原有面積的同時，恢復(fù)擴(kuò)大97.1%。

3、灌區(qū)增產(chǎn)增收。改造后的電灌站，根據(jù)三年統(tǒng)計，年增產(chǎn)糧食 19809.19萬斤，增加產(chǎn)值7085.89萬元。為改造投資的15.97倍，畝平增產(chǎn)糧食299.6斤，人平增收69.32元。按照灌區(qū)農(nóng)民增產(chǎn)增收計算，當(dāng)年就收回了全部投資。

4、降低抽水成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。技改后，能源單耗由 5.79度/千噸·米降低到4.30度/千噸·米，每百立方米水節(jié)電5.8度，成本平均下降45.21%，收費平均下降18.8%，年總提水量1209.13萬立方米，節(jié)電69.9萬度，減少電費支出3.5萬元。由技改前年虧損2.34萬元轉(zhuǎn)為技改后年盈余3.29萬元。節(jié)約的電能如果用于工業(yè)，按每度電創(chuàng)產(chǎn)值4.5元計算，年可為國家增創(chuàng)產(chǎn)值314.6萬元，也為國家，為社會作出了貢獻(xiàn)。

5、節(jié)水效益大。主要體現(xiàn)在兩級提灌的工程中，技改后達(dá)到了水量平衡，減少了水的浪費。改造后流量增大，縮短了灌溉時間，減少了渠道滲漏損失。經(jīng)計算，年節(jié)約水量168.51萬立方米，節(jié)約的水量相當(dāng)于新建一座?。?）型水庫。

因此，有計劃的對這部分電灌站進(jìn)行逐年技術(shù)改造，維修和更新，恢復(fù)其青春活力，是進(jìn)一步發(fā)揮現(xiàn)有提水機(jī)械的作用，增強農(nóng)業(yè)后勁的一項重要措施。它具有投資少，見效快，并可為國家節(jié)約大量電能的突出優(yōu)點。

下面著重談?wù)勎铱h北灘寺、長梁河、青林扁三站技改后所取得的成果：

（一）、北灘寺電灌站

該站地處我縣潼江岸邊，建于一九六九年，到二0一三年已使用44個年頭，灌溉面積6210畝，常年灌溉4800畝。二0一二年運行了1278小時，維修就耽誤696小時，在嚴(yán)重干旱的七月份，停機(jī)修理14天，斷續(xù)運行9天，又檢修58小時，一月之內(nèi)就耽誤394小時。當(dāng)年減產(chǎn)71.12萬斤，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)增收。

該站揚程84.85米，串聯(lián)安裝水泵2臺，電動機(jī)2臺435千瓦，實出水量833立方米/時，能源單耗5.68度/千噸·米，泵站效率僅47.9%，由于水泵嚴(yán)重磨損、汽蝕，效率下降，能耗增加，成本上升。二0一二年光維修費就花去6493元，不計大修提存。每千噸水的成本為33.71元。計算大修提存則高達(dá)39.28元。群眾負(fù)擔(dān)重，電灌站虧損大。

原水泵吸水揚程只有2.5米，安裝高程僅略高于正常水位。由于施工質(zhì)量差，墻體漏水嚴(yán)重，稍一漲水，機(jī)器就被淹沒。電器設(shè)備受潮，干燥工作既繁重又費時，嚴(yán)重影響抽水，枯水期又由于吸程過高，葉輪汽蝕嚴(yán)重，流量減小，甚至機(jī)組產(chǎn)生抖動。

其中一臺300千瓦的電動機(jī)由于沒有起動器，多年來用一臺22千瓦的電動機(jī)先行拖動，然后再接通電源。這一方法雖然解決了以前的直投影響其它用戶和變電站油開關(guān)動作問題，但它既不經(jīng)濟(jì)，又不安全，操作管理很不方便，每次起動操作人員都很緊張。

根據(jù)上述存在的問題，我經(jīng)過反復(fù)對比后，提出了改兩臺機(jī)組串聯(lián)安裝為四臺機(jī)組兩兩串聯(lián)后并聯(lián)運行。選取250S39和250S65型水泵各兩臺，總裝機(jī)417千瓦，較原設(shè)計減少18千瓦。

該站改造后，出水量增至1143立方米/時，能源單耗降為4.12度/千噸·米，較改造前下降27.46%。二0一三年在江河斷流的情況下仍抽水1287小時，提水146.08萬方，恢復(fù)灌面3660畝，節(jié)約電量19.08萬度，電費1.11萬元。二0一三年只花維修費233元，盈余7185元，改造后抽水成本較上年下降27.91%，減輕了農(nóng)民的水費負(fù)擔(dān)，增加了泵站資金積累。

該站改造后，除取得上述效果外，尚比原方式有以下優(yōu)越性：

1.水泵吸水揚程由2.5米增加到6.2米，提高安裝高程2.2米，加大吸水深度1.5米，提高了防洪能力，增加了在大旱之年多提水的可能性。

2.取締了多年來先用附設(shè)電動機(jī)拖動水泵——電動機(jī)組再行接通電源的不科學(xué)不安全的起動方式，改用軟起直投和自藕降壓啟動的方式，操作簡單，安全可靠。

3.裝機(jī)容量由435千瓦減至417千瓦，有利于日后配換新系列變壓器。

4.一套機(jī)組有故障時，另一套機(jī)組可照常運行。

（二）、寶石鄉(xiāng)長梁河電灌站

該站兩級提水，揚程分別為30.91米和24.78米，安裝155千瓦和100千瓦電動機(jī)各一臺，建于一九六六年，使用石質(zhì)輸水管，摩擦系數(shù)大，漏水嚴(yán)重，能源單耗平均值達(dá)5.99度/千噸·米，站平均效率45.4%。加之兩級站流量相差14%，造成水和電的浪費，另一個影響抽水的嚴(yán)重問題，兩級站共用一臺變壓器，低壓線長達(dá)800米，電機(jī)起動十分困難，運行電壓常在310伏以下，除抽水流量很小外，對電動機(jī)的使用極為不利，而更可惜的是白白地讓電能消耗在架空線路上。

該站改石管為鋼管后，一級站出流量833立方米/時，二級站出流量864立方米/時，分別比原增加 207立方米/時和 271立方米/時，能源單耗降至 4.52度/千噸·米。一、二級站效率分別提高到57.4和64.3%。二0一四年運行1074小時，抽水節(jié)約電量6.06萬度。改低壓線為高壓線節(jié)約線損2.32萬度。共為國家節(jié)電8.38萬度，恢復(fù)灌面1690畝。

（三）、東石鄉(xiāng)青林扁電灌站

該站鑄鐵管破裂，輸配電線路電壓過低。建于一九六六年，管道經(jīng)常發(fā)生破裂，群眾意見多，站上很惱火。二0一四年年支出修理費8680元。由于管道經(jīng)常破裂，供水間斷，灌面由3550畝減到1050畝。能源單耗8.73度/千噸·米，泵站效率31.2%，百方水成本4.13元。二0一四年雖然運行1066小時，仍然虧損4080元。

該站更換效率很低的12SH-9A水泵一臺為300S58A,換鑄鐵管260米為14吋PE1.6MPa管。改造后實出水量769立方米/時，較原增加1.37倍，能源單耗陡降至4.02度/千噸·米，泵站效率提高到67.6%。二0一五年運行1250小時，節(jié)約電量20.87萬度，成本降到1.85元/百方水，扣除大修提存和折舊費，可盈余956元。如果按上年的核算方法，不計大修提存和折舊費，則有余額3850元。

四、具體做法

我結(jié)合本縣實際，從以下幾個方面做好電灌站技術(shù)改造工作。

（一）、做好改造計劃。我縣電灌站需要改造的數(shù)量大，所需資金多。在當(dāng)前國家財力有限，農(nóng)民還不夠富裕的情況下，要在短期內(nèi)完成這一工作是不行的，只能有計劃有步驟的分期分批實施。為此，我在編制改造計劃時，一是根據(jù)近年來掌握的情況。二是自已與本股站工程技術(shù)人員實地測試考察設(shè)備的技術(shù)現(xiàn)狀、實灌面積、效益發(fā)揮情況，然后比較站齡、設(shè)備完好率、灌面大小、資金積累多少，按照輕重緩急排隊，進(jìn)行規(guī)劃、步署。分為三類。第一類為灌面大，嚴(yán)重影響灌溉亟待改造的；第二類為效率低但還可以緩一步的；第三類為效率不很低，加強維修尚可使用一定年限的。三是抓住現(xiàn)代農(nóng)業(yè)項目建設(shè)發(fā)展機(jī)遇，進(jìn)行電灌站改造計劃。經(jīng)過具體分析論證，我在2015年1月按編制分類設(shè)計，把全縣需要改造的電灌站,擬2020年“十三五”規(guī)劃：梓潼縣農(nóng)村機(jī)電提灌站新建和技術(shù)改造項目匯總申報表形式上報省、市縣級，列入“十三五”規(guī)劃項目工程中實施改造。

（二）、資金來源堅持以爭取國家項目建設(shè)資金結(jié)合自籌為主的原則。多年來，由于重建輕管，沒有認(rèn)真進(jìn)行成本核算，片面認(rèn)為抽水費用就是電費和人員工資，形成好些電灌站沒有什么積累，針對這種情況，二0一三年以來縣府和局股所站多次召開會議，專題研究電灌站改造問題，在鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、村社干部會議反復(fù)闡明改造電灌站的重要性。強調(diào)資金來源要堅持以爭取國家項目建設(shè)資金結(jié)合自籌為主的原則。如像北灘寺電灌站，在研究改造問題時，部分鎮(zhèn)、村干部對自籌經(jīng)費問題開始缺乏信心，搖頭。后經(jīng)縣府領(lǐng)導(dǎo)做工作后，全都堅定了信心，并點了頭，在不到一個月內(nèi)就全部籌足自籌經(jīng)費3.6萬元。

（三）、技改方案上堅持以節(jié)能為主，并盡可能少花錢。電灌站改造的目的，一是保證正常、安全生產(chǎn)；二是提高效率和效益。滿足第一個目的是理所當(dāng)然的，但考慮不周，可能增大投資，降低效率。因此，我確定改造方案時，在達(dá)到第一個目的的前提下，要著重研究達(dá)到第二個目的。

1.機(jī)組改造。對水泵和電動機(jī)通過技術(shù)鑒定，并根據(jù)今年運行維修記錄，進(jìn)行較全面的分析，然后確定改造方案。對于電動機(jī)來說，除已運行多年的高能耗電動機(jī)采取淘汰換新的辦法外，對于JO2型電動機(jī)只要機(jī)械構(gòu)建無大的損壞，一般都采用修復(fù)的方法，力爭用有限的錢完成較多的改造項目。對于水泵，由于多年運行磨損嚴(yán)重，修復(fù)換件困難、花錢多，又不易達(dá)到原性能指標(biāo)，而新型產(chǎn)品節(jié)能效果顯著，較之舊產(chǎn)品在維修換件方面具有較多的優(yōu)越性。因此，對于已無法正常工作和效率明顯下降的水泵，我們一般采取更新的辦法，特別是原選型號不合理的，就重新進(jìn)行選型設(shè)計。比如臥龍鄉(xiāng)板凳寺電灌站水泵型號由8SH-13換為250S39A后流量由原來的398方增加到526方，增加流量32.2%。泵站效率由原來的47.9%提高到60.7%。

2.合理選擇機(jī)型。對原設(shè)計，如果效率低，管理不便，采取提出兩種以上方案反復(fù)對比，然后再確定改造方案。比如北灘寺電灌站原來存在著安裝高程低、起動困難、不夠安全、不易調(diào)節(jié)等問題，經(jīng)過反復(fù)對比后，選用吸水揚程高的水泵，將單機(jī)組改為雙機(jī)組，提高了安裝高程，解決了多年來起動困難的問題。改造后的安裝方式，既可單機(jī)運行，也可雙機(jī)運行，增大了靈活性，有利于調(diào)節(jié)用電，有利于節(jié)約能耗。

3.改造管路。管道是影響泵站效率最大的因素之一，部分站使用石管，或者管徑選擇不合理，造成損失揚程大、效率低，部分站管道銹蝕嚴(yán)重，開始穿孔，無法正常抽水。而管路改造所花資金又較大，我們把管路改造列為兩大類。首先改造效率特低，已開始破裂的石管，修復(fù)無法正常抽水的管道，把管徑不合理的改造放在后面逐步施行，改造石管按綜合投資的概念反復(fù)對比，確定經(jīng)濟(jì)管徑，在提高效率方面收到了明顯效果。如長梁河電灌站把石管換為鋼管后，泵站效率比原來提高了14.65%。

4.改造低壓線。我縣電灌站還反映出一個較為突出的矛盾，就是低壓線過長。這種狀況除電能損耗大外，在用電高峰期電壓很低，有的站低到 250伏左右，此時抽水除效率低外，還嚴(yán)重威脅著設(shè)備的安全運行。因此，在提高泵站效率的同時，我們還兼顧考慮提高傳輸線效率，寶石鄉(xiāng)長梁河、青龍鄉(xiāng)塔子梁兩站改低壓線2530米為10千伏高壓線后，年節(jié)電能4.78萬度。

附：節(jié)能節(jié)水計算說明

一、節(jié)能計算：

1.泵站改造節(jié)能=（e1·H1-e2·H2）·w（度）

e1、e2——分別為改造前后能源單耗，度/千噸·米；

H1、H2——分別為改造前后泵站揚程，米；

W——當(dāng)年提水量，千噸。

2.線路改造節(jié)能= P/1000·cosΦ·(R1/μ1- R2/μ2) ·t（度）

P——負(fù)荷功率，千瓦；

R1、R2——分別為線路改造前后的電阻，歐；

μ1、μ2——分別為線路改造前后的電壓等級，千伏；

t— —年運行時間，小時。

二、節(jié)水計算：

1.兩級提灌。改造前級間流量差別大，造成水的浪費，改造后達(dá)到了平衡，節(jié)約水量計算式如下：

△w = 0.95（Q1-Q2）· t

Q1、Q2——改造前一二級站流量，m /時。

t——運行時間，小時。

2.改造后流量增大，縮短了灌溉時間，減少了損失，節(jié)約水量的計算公式如下：

△w =△w1 -△w2

=

△ w——節(jié)約水量，m3；

△w1、△w2——改造前后的水量損失，m3；

W——年提水量，m3；

t1、t2——提相同的水量w所對應(yīng)的改造前后的運行時間，小時；

Q1、Q2 ——分別為改造前后的流量，m /時。

G322

B

1007-6344（2016）07-0314-02